淺層地震勘探在淺海工程勘察中的應(yīng)用

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1、SEISMOLOGYANDGEOLOGY淺層地震勘探在沿海地區(qū)隱伏斷層探測中的應(yīng)用何正勤1)陳宇坤2)王輝1)葉太蘭1)王向東2)輝1)賈1)中國地震局地球物理研究所,北京1000812)天津市地震局,天津300201摘要中國沿海地區(qū)的第四系厚度變化較大,在大部分地區(qū)存在淤泥、黏土和砂層的多重互層情況,這種地層結(jié)構(gòu)對地震波的傳播十分不利,容易造成對高頻信號能量的強(qiáng)烈耗散。沿海地區(qū)又具有人口密度大、工業(yè)干擾強(qiáng)烈的特點(diǎn),地震波的激發(fā)、接收條件較差。文中給出了在粵東、天津和唐山覆蓋層厚度變化較大的地區(qū),利用淺層地震勘探開展隱伏斷層探測的應(yīng)用實(shí)例。較系統(tǒng)地介紹了

2、野外工作、資料處理和解釋方法。闡述了在強(qiáng)干擾環(huán)境下提高信噪比和分辨率的有效技術(shù)途徑。所給實(shí)例中的反射波組能量強(qiáng),隱伏斷層的反應(yīng)明顯,經(jīng)跨斷點(diǎn)鉆探驗(yàn)證,結(jié)果證實(shí)地震勘探確定的界面深度、斷點(diǎn)位置和基巖錯距等參數(shù)都是可靠的。所述技術(shù)方法對類似地區(qū)的城市活斷層探測和工程物探工作都有較重要的參考價值。關(guān)鍵詞活斷層淺層地震勘探沿海地區(qū)隱伏斷層中圖分類號:P31512文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0253-4967(2007)02-0363-100引言地震勘探方法是探測地下地質(zhì)構(gòu)造的有效手段之一,目前對隱伏斷層的探測主要采用的是反射波地震勘探方法。這是因?yàn)椴捎迷摲椒ú坏欣?/p>

3、于利用多次覆蓋技術(shù)壓制干擾、提高地震資料的信噪比,而且可利用反射剖面上豐富的反射波組特征判定斷層的存在并確定其產(chǎn)狀等基本參數(shù)。淺層反射地震勘探的野外工作方法是整個探測工作中十分重要的關(guān)鍵性環(huán)節(jié),工作方法的合理與否直接關(guān)系到探測成果的可靠性。野外工作主要包括測線布設(shè)、觀測系統(tǒng)選擇、地震波的激發(fā)、接收及數(shù)據(jù)采集參數(shù)的確定等等。地震反射波勘探是根據(jù)地下物性差異界面上反射波的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征,測定地層界面的埋深,揭示非均勻地質(zhì)體的性質(zhì)。該方法已在油氣、礦產(chǎn)資源及深部結(jié)構(gòu)探測中得到了廣泛而有效的應(yīng)用。隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,針對淺層的地震勘探方法近年來在工程地

4、質(zhì)調(diào)查〔收稿日期〕2006-09-22收稿,2007-03-28改回?！不痦?xiàng)目〕地震科學(xué)聯(lián)合基金(A07037)、國家發(fā)展與改革委員會發(fā)改投資“城市活斷層試驗(yàn)探測”項(xiàng)目(20041138)共同資助。中國地震局地球物理研究所論著06AC1030。中也發(fā)揮了重要的作用。地震反射波法的數(shù)據(jù)采集和資料處理都有一套較成熟、完善的方法,其基本原理和技術(shù)方法在許多教科書中都有比較系統(tǒng)和詳細(xì)的論述(王振東,1988;俞壽朋,1993;姚姚,2006)。但是,針對淺層的地震方法有其自身的難點(diǎn)和特點(diǎn)。在第四紀(jì)覆蓋層中,淺部介質(zhì)的橫向變化較大、隱伏斷層的錯距又很小,在這種情

5、況下,使用常規(guī)的反射地震勘探方法難以準(zhǔn)確地確定隱伏斷層的錯距、產(chǎn)狀等基本參數(shù),因此必須根據(jù)場地條件,在野外數(shù)據(jù)采集、資料處理和解釋過程中為提高信噪比和分辨率作針對性的改進(jìn),才有可能達(dá)到不誤判和漏判斷層的目的。對于不同的地震地質(zhì)條件和探測目的,必須采用合理的野外采集方法和采集參數(shù)(Robertetal.,2000),因此在一個新工區(qū)進(jìn)行正式數(shù)據(jù)采集之前,認(rèn)真進(jìn)行數(shù)據(jù)采集參數(shù)試驗(yàn)是十分必要的。在城市活斷層探測項(xiàng)目中,中國地震局地球物理研究所、中國地震局地質(zhì)研究所和中國地震局地球物理勘探中心在這方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和試驗(yàn),并在全國20多個城市的活斷層探測中取得

6、了很好的應(yīng)用效果。本文將介紹在沿海第四系厚度較大的地區(qū),利用淺層地震勘探開展隱伏斷層探測的應(yīng)用實(shí)例。在這些工程實(shí)例中,由地震反射勘探發(fā)現(xiàn)并判定的斷層參數(shù)均由斷層兩側(cè)的鉆探結(jié)果證實(shí),說明本研究采用的淺層地震方法,在噪聲環(huán)境下調(diào)查淺層復(fù)雜介質(zhì)中的隱伏斷層是有效的。1沿海地區(qū)隱伏斷層探測的技術(shù)難點(diǎn)反射波地震勘探通過接收人工震源產(chǎn)生的地震波從地球內(nèi)部反射回地面的信息,并對其進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理和分析,查明地下一定深度內(nèi)的地層變化情況。因此,淺層反射地震勘探方法的應(yīng)用前提是探測區(qū)地下必須存在具有波阻抗差異(Z=ρV,其中ρ為密度,V為地震波的傳播速度)的地層界面,

7、而反射波的能量與反射界面上下的反射系數(shù)成正比。沿海地區(qū)的第四系厚度變化較大,主要由沖積、海積與沖、海積互層組成。在大部分地區(qū)存在淤泥、黏土和砂層的多重互層,這些具互層結(jié)構(gòu)的地層對地震波的傳播十分不利,會嚴(yán)重影響地震波的發(fā)育,造成對高頻信號能量的強(qiáng)烈耗散。而且淺部介質(zhì)的橫向變化大,沿海地區(qū)又具有人口密度大、建筑工地多、工礦機(jī)械等干擾強(qiáng)烈的特點(diǎn)。因此地震波的激發(fā)、接收條件較差。如本文將要介紹的粵東潮汕平原和天津地區(qū)的第四系沉積厚度為100～450m,要求探測的有效深度較大,但受場地條件的限制,不能使用炸藥爆破震源;而被探測的隱伏斷層在第四系內(nèi)部的錯距很小,在

8、保證信噪比的原則下,必須有較高的分辨率才能確保不漏判斷層。因此,在實(shí)際施工中的每