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活断层探测

城市活断层试验探测专题
(一)城市活断层探测(北京、银川)
      城市地震活断层探测工程是一项具有挑战性的综合性探测工程,实施中有许多的科学技术难点,如城市内干扰因素多、干扰强度大,且地表 地质条件复杂多变,这给城市活断层的实际探测将会遇到许多预想不到的困难;各种探测方法有各自的优势,在什么样的条件下采用怎样的组合方式才能更有效地探测出从近地表直到震源深度的隐伏断 层图像目前还没有成熟的经验;另外,各个探测城市的构造环境、地质地貌特点和工作条件又不相同等,因此,在城市活断层探测的实施过程中,精心选择具有一定代表性的城市或地区开展相应的试验 探测工作是非常必要的。
      地球物理勘探是城市地震活断层探测最主要的技术手段,其方法主要包括地震方法、电磁方法和重力等,根据国内外的探测 经验,在这些探测方法中尤以地震方法最为有效。但在一个特定的地区开展工作时,需要将哪些地震勘探方法配合起来使用才能获得更好的效果;断层浅部断到什么层位,是否受深部断层的控制,断层 由浅到深的延伸情况采用地震方法如何有效地进行探测追踪,这同样也需要通过一定的试验探测工作才能确定。
 
      工 作现场报道:

(二)试验探测城市及其特征
      1.北京地区
      从大的区域地质构造来看,北京市位于华北裂谷系,属拉张性质,北西西向的张家口 —渤海地震带(张渤地震带)与北北东向的山西地震带和华北平原地震带在北京及邻区交汇,地质构造较为复杂;北京地区第四系覆盖层厚度具有一定的变化,山前地带第四系覆盖层厚度一般几米 ~几十米,盆地内厚约300~500米,可见在该地区有利于针对不同的覆盖层厚度进行不同的探测方法试验。北京及邻近地区的断裂构造非常复杂,北东向的黄庄—高丽营断裂、前门—良乡断 裂,北西向的南口—孙河等一系列断裂从北京市区穿过,城区周围及其邻近地区还存在有其它的活动断裂,如夏垫断裂、天津断裂和沧东断裂等。因此,在该地区进行深部试验探测时不但可以得到 北京市的深部构造情况,还可兼顾到城市周边及邻近地区的断裂探测工作。
      历史上在北京地区曾发生过多次破坏性地震,近年来不断有地震活动,且 大都沿着横穿北京市区的断裂分布,如黄庄—高丽营断裂。北京是地质构造研究程度相对较高的城市之一,上世纪七十年代的地质会战得到了北京地区的基本地质构造特征,九五期间在首都圈又进 行了深地震测深工作,这些探测研究成果为本次试验探测工作提供了良好的基础。另外,北京市也是我国的政治、经济和文化中心,同时也是人口最密集的大都市,因此,在北京市实施活断层的试验探 测工作,取得的结果不但具有在城市不利工作环境下开展地球物理勘探的代表性,同时也将具有重要的政治意义和良好的社会效益。
 
      2.银川市
      银川市位于银川盆地的中部,在大地构造上处在华北亚板块中 的鄂尔多斯块体西缘断陷带--银川地堑内,盆地东西两侧均以正断层为边界,盆地内新生代沉积厚度巨大,垂直差异运动幅度7000余米;银川盆地新生代构造活动强烈,盆地内第四系最大厚度超过 2400m,银川市区的第四纪沉积厚度800~1300m左右。可见,探测研究一套巨厚覆盖层地区的活断层探测方法技术以及多种探测方法的有效组合,对指导其它城市或地区的城市活断层探测工作具有重要意 义。
      银川在我国是地震多发区之一,自公元876年以来,在银川盆地先后发生了21次破坏性地震,其中8级大地震1次。另外,银川市地处我国西部的少 数民族地区,随着西部大开发战略的实施和民族团结、社会稳定,选择该城市开展活断层的试验探测工作,以便更好地做好活断层探测工程,无论从政治角度还是从工程的角度出发都是较为理想的。
 
一、浅层地震试验探测
      1. 目标
      在城市高干扰、低信噪比、地质条件复杂多变等不利工作条件下,通过实施浅层高分辨率地震探测试验,以期获得适合于城市环境条件下的抗干扰浅 层高分辨率地震数据采集和数据处理的方法技术,从而提高地震活断层探测结果的精度,特别是断层上断点的位置和性质,以便为判定断层的空间位置及性质提供可靠的基础资料。
      2. 拟解决的关键技术
      在城市高噪声环境下首要的关键技术是如何针对不同城市环境的复杂性和多 变性来提高资料的信噪比,进而提高对断层的分辨能力。其次是根据不同城市环境和不同地质条件下的原始地震资料特征,通过试验并通过引进一些先进的资料处理软件,获得一套适合于城市活断层探测 的浅层高分辨率地震资料处理的方法技术。
浅层地震反射探测仪设备综合连线示意图

3. 工作内容与工作量

      浅层地震试验探测的工作内容主 要包括:二维、三维、纵波和横波等不同探测方法的试验,观测系统参数试验、震源类型和检波器的选择及组合试验、数据处理方法及流程的试验。试验探测地点为北京和银川两个城市,其试验探测工 作量分别为:
      (1)在北京跨断层布设10公里、在银川跨断层布设20公里的二维浅层地震探测剖面;
      (2)在北京和银川各布设一条宽60~80m、长800 m左右、点距2~5m的宽线三维浅层地震试验探测剖面。
      (3)在银川布设一个长度500m×500m的小点距(5m)的三维浅层地震试验探测区;
      (4)在北 京和银川各布设一条长800~1000m的浅层横波和纵波综合试验探测剖面。
      4. 技术路线
      针对 上述试验内容,为了取得好的试验效果,采用以下技术路线开展试验探测工作:
      (1)探测方法试验:包括二维抗干扰浅层地震勘探试验、三维浅层高分 辨率地震试验探测、横波探测试验。
      (2)观测系统试验包括:不同道间距(0.5m、1m、2m、3m和5m)、不同接收道数(48~120道)的单边和双边扩展排列 试验和不同覆盖次数(3、6、12、24、48次)的水平叠加探测试验。
      (3)浅层地震震源试验:包括脉冲式震源和连续震动源试验两大类。
      (4)检波器试验包括:通过对不同固有频率的检波器(10Hz、38Hz、60Hz、100Hz)进行组合和不组合试验。
      (5)数据处理方法试验:引进或开发一些先进的数据处理技术,特别是提高资料信噪比和复杂地区静较正的数据处理方法。
      5. 设置的子专题
      浅层高分辨率地震试验探测分为三个子专题:
      (1)二维抗干扰浅层地震试验探测
      (2)浅层纵横波反射试验探测
      (3)三维浅层高分辨率地震试验探测
      6. 产出成果
      (1)二维、三维高分辨地震纵波试验探测成果图,横波试验探测成果图。
      (2)得到适合勘探 城市的活断层探测的浅层地震勘探观测系统、地震波激发震源和检波器类型及其耦合方式。
      (3)得到高分辨地震勘探数据处理的方法和流程。
     下期刊出:二、高分辨地震折射和反射波联合试验探测


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