应用于城市活断层调查的地震方法技术

用地震方法探测城市直下型活动断裂是一种不可替代的勘探技术。地震方法能够准确确定断层的位置，但对于断层的地质年代问题，地震方法本身难以解决，然而结合钻孔资料和测区标准地质剖面，根据地震深度剖面，可以定性地(或半定量地)确定反射波组的地质年代。确定城市直下型活动断裂的上断点需要采用高分辨率的地震反射技术，为有效地确定深部断裂的几何特征，特别是确定深浅断裂构造之间的关系，反射地震方法优于折射地震方法。     

Remarks on Urban Active Fault Exploration and Assessment of Fault Activity

to the practice of urban active fault exploration and associated fault activity assessment conducted in recent years, this paper summarizes the problems encountered in geological, geomorphological, geochemical and geophysical surveys, and proposes the following means and suggestions to solve these problems. To determine the most recent faults or fault zones, emphasis should be placed on identifying the youngest active faults and offset geomorphology. To understand the history of faulting and to discover the latest offset event, it is suggested that geophysical prospecting, drilling and trenching be conducted on one pro/de. Because of significant uncertainties in late Quaternary dating, we advise systematic sampling and the use of multiple dating methods. Shallow seismic reflection has been proven to be the most useful method in urban active fault exploration. However, there is a pressing need to increase the quality of data acquisition and processing to obtain high resolution images so as to enhance our ability to identify active faults. The combination of seismic P-wave reflection and S-wave reflection methods is proved to be a powerful means to investigate the tectonic environments of the deep crust.     

城市活动断层探测和断层活动性评价问题

根据近年来城市活动断层探测与地震危险性评价的实际工作,归纳了探测工作中在地质地貌、地球化学和地球物理探测中存在的问题,针对性提出了相应的建议,以进一步推进这一工作     

技术应用综合物探方法在张家口某工程场地地震安全性评价中的应用研究

结合地质和遥感图像解译资料,以物探方法查找活断层是行之有效的方法。针对单一的物探方法在反演解释中具有多解性的弊端,本文提出以高密度电阻率法为主,浅层地震反射波法为辅的综合物探勘察组合模式。经实际钻探证明,这种综合物探模式对隐伏活断层的勘察是完全可行的,并具有较强的实用推广性。     

浅层人工地震和地质雷达在城市活动断层探测中的联合应用?以鹤壁市汤东断裂为例

浅层人工地震勘探是探查城市隐伏活动断层最有效的手段之一,然而受近地表探测盲区和探测分辨率的限制,该方法难以获取活动断层超浅层上断点的准确埋深位置。地质雷达探测方法在一定程度上可弥补浅层人工地震勘探的不足。为探索浅层人工地震勘探和地质雷达探测的联合应用效果,分析其在城市隐伏活动断层探测中的应用潜力,选取河南省鹤壁市汤东断裂西支为研究对象,并在冯屯村和前交卸村分别开展联合探测,获取高信噪比的浅层人工地震反射剖面和地质雷达剖面。浅层人工地震勘探揭示的冯屯村处汤东断裂西支上断点埋深为60～70 m,地质雷达探测揭示的上断点埋深约为2.5 m,结合平均沉积速率推测汤东断裂西支在冯屯村的最新活动时代约为25 ka。浅层人工地震勘探揭示的前交卸村处汤东断裂西支上断点埋深为50～60 m,地质雷达探测揭示出汤东断裂西支在前交卸村处未造成近地表约10 m以内的地层断错。研究结果表明,在城市隐伏活动断层探测中,采用浅层人工地震勘探和地质雷达探测相结合的方法,不但可有效确定活动断层的位置,且可进一步约束活动断层上断点的准确埋深,有利于指导后期地震地质勘探中的探槽和钻孔布设。     

超浅层地震勘探在青岛王哥庄断裂探测中的应用

目前国内外对目标层埋深仅有几十米（甚至十几米）的超浅层地震勘探经验不多,理论研究也不够深入。本文从城市活断层探测的角度出发,利用地质学、地球物理学及数学等学科中的相关理论和方法,探讨超浅层地震勘探在青岛复杂地质构造背景下取得有效探测结果的前提条件,并对青岛市主要活断层的典型剖面进行重点研究,力求在城市活断层超浅层地震勘探数据采集技术、数据处理等方面有所进展,为青岛及类似地质构造背景的地区开展活动断层超浅层地震探测提供参考。研究表明超浅层地震反射波法可以获取深度仅有十几米的地层反射信号,且大部分反射剖面都可较清楚地揭示出超浅部断层位置和断层特征。     

用地震反射剖面研究汤阴地堑上地壳结构与断裂特征

汤阴地堑位于太行山脉与华北平原的过渡带,是太行山前重要的地质构造单元。为研究汤阴地堑上地壳结构和断裂特征,利用安阳市与新乡市活断层探测获得的深、浅地震反射剖面,结合研究区已有地震、地质资料,对汤阴地堑浅部结构、汤东断裂特征进行分析研究。结果表明,汤阴地堑北部与南部地壳结构差异明显。地堑北部是由汤东断裂控制的半地堑,地堑内反射震相丰富、反射波层组关系清晰,多组新生代、古生代沉积层强反射不整合地覆盖在自西向东倾伏的结晶基底反射T_g上,且随着深度增加,地层倾角增大,显示出明显的多期掀斜运动特征。地堑南部表现为由汤东、汤西断裂共同控制的断陷型地堑,地堑内新近系底界面反射波TN自西向东倾伏,其下为一些横向呈水平或东倾、延续性较短的反射震相。地堑南部与北部不同的反射震相特征表明,测线控制区域内的汤阴地堑沉积环境与运动特征可能有所差异。汤东断裂为走向NE,倾向NW的铲型正断层,汤西断裂为走向NE、倾向SE的正断层,北部中深层地震反射剖面上未发现该断层的存在。     

太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测

采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36~42 km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈"镜像"关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20 m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15~16 km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.     

利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂

银川盆地是华北克拉通西部构造活动较为强烈的一个新生代断陷盆地.为了研究银川盆地的地壳浅部结构和活动断裂特征,我们利用2014年在银川盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了银川盆地高精度的基底P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中还采用浅层地震反射波勘探方法对银川盆地内的隐伏断裂和1739年平罗8.0级地震的地表破裂带浅部结构进行了高分辨率成像.研究结果表明:银川盆地与两侧地块的浅层P波速度结构和沉积盖层厚度差异较大,银川盆地总体呈现出明显的低速结构特征,盆地基底面起伏变化较大,基底最深处位于芦花台断裂和银川断裂之间的银川市下方,其深度约为7000~7200 m;贺兰山隆起区显示为明显的高速特征,地表出露中-古生代基岩地层,缺失新生代地层;鄂尔多斯地块西缘的浅层P波速度明显高于银川盆地,基底埋深相对较浅,推测其新生界地层厚度小于2500 m.浅层地震反射剖面揭示的地层反射界面形态和断裂的浅部构造特征非常清楚,黄河断裂、贺兰山东麓断裂、银川断裂和芦花台断裂不仅是错断盆地基底的断裂,而且还是第四纪以来的隐伏活动断裂,这些断裂的交替活动形成了"堑中堑"的盆地结构,并对银川盆地的形成、盆地内的新生代地层厚度和第四纪沉降中心具有重要的控制作用;在近地表这些断裂表现为由2~3条断层组成的"Y字形"断裂构造,且主断裂的最新活动可追踪至晚更新世末期或全新世,是构造继承性活动的结果.本文的研究结果不仅可为进一步分析银川盆地的基底结构、隐伏断裂特征和活动构造研究等提供新的地震学证据,而且还可为该区城市规划中避让活动断层提供科学依据.     

浅层地震勘探方法在活动断层中的应用——以邯郸市活动断层探测为例

浅层地震勘探方法在城市活动断层探测中发挥着重要作用,实践表明,浅层地震反射波法可以获取深度十米至几十米的浅层地层反射信号,且大部分反射剖面均可较清楚地揭示出浅部断层位置和断层特征,地震数据处理是准确识别近地表活动断层的重要环节,也是提高资料分辨率和信噪比的有效途径。本文应用邯郸市活动断层浅层地震资料,运用多途径、分步骤的去噪技术和方法,压制干扰,极大地提高了资料的分辨率和信噪比,并对活动断层的典型剖面进行重点研究和验证。     

三河-平谷8.0级地震区地壳结构和活动断裂研究——利用单次覆盖深反射和浅层地震剖面

跨1679年三河-平谷8.0级地震区完成的单次覆盖深地震反射剖面和浅层地震反射剖面,揭示了三河-平谷地震区的地壳结构和断裂的深、浅构造特征.结果表明,该区地壳以TWT6～7 s左右的强反射带为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～21 km,下地壳厚约13～15 km.剖面揭示的地壳深断裂和浅部活动断裂具有上下一致的对...     

The Best Combination Methods and Applied Research of Seismic Prospecting for Active Faults in Urban Areas

This paper introduces briefly the basic principles of various seismic prospecting techniques and working methods according to nationwide practices of seismic prospecting of active faults beneath big cities in recent years.Furthermore,it analyzes the application range of different seismic prospecting methods,main achievements and solved problems,and discusses the best combination of seismic exploration methods for detecting crustal structures and locating the faults used in the present stage,that is,to trace faults which are at depths of hundred of meters underground using shallow seismic investigation,to detect the faults which are above basement(at a depth of kilometers) using high resolution refraction sounding,and the deep crustal faults using combined seismic prospecting methods of reflection seismic sounding and wide-angle reflection/refraction sounding,and furthermore,to use the 3-D deep seismic sounding method to obtain 3-D velocity structures beneath urban areas.Thus,we can get information about fault attitude and distribution at different depths and a complete image of faults from their shallow part to deep part using the combined seismic exploration method.Some application examples are presented in the article.     

Study on coupling between deep and shallow structures of Xingtai area and some significant questions

IntroductionIn order to gain a clear idea of the deep tectonic environment of Xingtai earthquake area,three wide-angle deep seismic renectionlrefraction profiles have been conducted through the are4they are Yuanshi--Ji'nan profile, Renxian--Wuqing profile and Tat' an--LongyaM inzhou profi I e.The Yuanshi--Ji'nan profile passes through the epicenter of the Ms=7.2 main shock andTat' ~ongyaO--X inzhou profi ie passes through the ep icenter of the Ms=6. 8 earthquake. Duringthe "Eighth Five-…     

浅层地震勘探资料揭示汤东断裂特征

汤东断裂是汤阴地堑的东界断裂,也是太行山山前一条重要的隐伏活动断裂。为了查明汤东断裂的产状、性质及其浅部构造特征,跨断裂开展了高分辨率浅层地震剖面探测,获得了高信噪比的浅层地震反射波叠加剖面。本文根据浅层地震剖面结果并结合研究区地质资料和已有深地震探测成果,对汤东断裂的浅部构造特征进行了分析和讨论。结果表明:汤东断裂为1条走向NNE、倾向NWW的铲型正断层,其浅部表现为由2—3条断层组成的Y字形构造,并错断了埋深约30—50m第四纪地层,断裂向下延伸至上地壳底部,属晚第四纪以来的隐伏活动断裂。汤东断裂两侧新生代沉积差异明显,断裂上升盘内黄隆起一侧,新生代沉积层较薄,其底界埋深约480m,下降盘汤阴地堑一侧,沉积了巨厚的新生代地层。研究结果为确定汤东断裂位置、评价断裂的活动性提供了基础资料。     

玛纳斯地震区地壳浅部构造特征探测研究

采用高精度的浅层地震勘控方法和先进的数据处理技术，查明了玛纳斯地震区玛纳斯背斜的浅部地壳结构特征，它主要由一个逆掩推覆构造和两个局部背斜组成，存在一条盲断层和两知地表出露断层，结合附近地质资料和钻井资料，确定了每条断层的活动年代，为进一步研究该区的深浅部构造之间的关系和玛纳斯地震的发震机制提供了可靠的浅层资料     

宁夏吴忠地区北部的浅部结构和隐伏断裂——地震反射剖面结果

应用浅层地震勘探法对宁夏吴忠地区北部的浅部地壳结构和隐伏活动断裂进行研究。结果表明,该区存在2条隐伏断裂,分别为银川主断层南段和新华桥断层。推测银川主断层南段为近SN走向的W倾正断层,断层下盘地层界面一般呈近水平状展布,而在断层上盘,T_Q及其以下的地层界面向断面方向倾伏并显示出逆牵引现象,断层向上错断了第四系内部。钻孔联合地质剖面及浅层地震探测结果共同揭示新华桥断层为一条走向NE,倾向SW的正断层,深、浅地震测线控制的新华桥断层延伸长度9 km左右,向上错断了第四系内部的T_(02)界面。     

利用地震剖面研究夏垫断裂西南段的活动性

地震方法是针对厚覆盖区城市直下型活动断裂的一种不可替代的探测技术,对于不同的探测深度需采用不同的排列长度。为研究夏垫断裂在远离三河-平谷8.0级地震震源区的活动性,我们在该震源区SW方向约30km处开展了中浅层反射地震探测试验,并跨过中浅层地震探测到的夏垫断裂进行了浅层反射地震探测试验。浅层和中浅层地震探测的试验结果表明,在5m道间距的地震剖面上,在200m深度以下夏垫断裂得到了较好的反映,在该深度以上,该断裂反映不明显;在2m道间距的地震剖面上,夏垫断裂错断明显,但剖面上的最浅一组反射波(深度约30m)却没有发生明显错断。由此得出:距1679年三河-平谷8.0级地震震源位置SW方向约30km处,夏垫断裂的活动性减弱     

邢台地震区浅部构造特征及其与深部构造的耦合关系

根据邢台7-2 级和6-8 级地震震中区的浅层和超浅层地震勘探结果,查明了震中区浅部铲形断裂的性质及活动年代,认为新河断裂(F1) 自晚更新世以来已不再活动,它不是发震断裂。另外,结合该区深地震反射剖面和深地震测深剖面结果,讨论了震中区的深浅部构造形态及它们的相互关系,从而确定了发震断裂应为震源之下的高倾角超壳断裂①。邢台地震的发生是由于地幔岩浆的上侵作用产生附加应力场,并与区域构造应力场共同作用使该断裂重新活动,引发了邢台地震,并引起浅部断层及地表物质的运动     

Lithospheric structure and faulting characteristics of the Helan Mountains and Yinchuan Basin:Results of deep seismic reflection profiling

The Helan Mountains and Yinchuan Basin(HM-YB) are located at the northern end of the North-South tectonic belt,and form an intraplate tectonic deformation zone in the western margin of the North China Craton(NCC).The HM-YB has a complicated history of formation and evolution,and is tectonically active at the present day.It has played a dominant role in the complex geological structure and modern earthquake activities of the region.A 135-km-long deep seismic reflection profile across the HM-YB was acquired in early 2014,which provides detailed information of the lithospheric structure and faulting characteristics from near-surface to various depths in the region.The results show that the Moho gradually deepens from east to west in the depth range of 40-48 km along the profile.Significant differences are present in the crustal structure of different tectonic units,including in the distribution of seismic velocities,depths of intra-crustal discontinuities and undulation pattern of the Moho.The deep seismic reflection profile further reveals distinct structural characteristics on the opposite sides of the Helan Mountains.To the east,The Yellow River fault,the eastern piedmont fault of the Helan Mountains,as well as multiple buried faults within the Yinchuan Basin are all normal faults and still active since the Quaternary.These faults have controlled the Cenozoic sedimentation of the basin,and display a "negative-flower" structure in the profile.To the west,the Bayanhaote fault and the western piedmont fault of the Helan Mountains are east-dipping thrust faults,which caused folding,thrusting,and structural deformation in the Mesozoic stratum of the Helan Mountains uplift zone.A deep-penetrating fault is identified in the western side of the Yinchuan Basin.It has a steep inclination cutting through the middle-lower crust and the Moho,and may be connected to the two groups of faults in the upper crust.This set of deep and shallow fault system consists of both strike-slip,thrust,and normal faults formed over different eras,and provides the key tectonic conditions for the basin-mountains coupling,crustal deformation and crust-mantle interactions in the region.The other important phenomenon revealed from the results of deep seismic reflection profiling is the presence of a strong upper mantle reflection(UMR) at a depth of 82-92 km beneath the HM-YB,indicating the existence of a rapid velocity variation or a velocity discontinuity in that depth range.This is possibly a sign of vertical structural inhomogeneity in the upper mantle of the region.The seismic results presented here provide new clues and observational bases for further study of the deep structure,structural differences among various blocks and the tectonic relationship between deep and shallow processes in the western NCC.     

用共偏移距反射法拓展地质剖面的解释深度

针对核电工程选址中的能动断层地质调查工作需要,提出了利用共偏移距浅层地震反射时间剖面来拓展地质剖面解释深度的技术方法,通过物性和岩性的综合解释来提高对能动断层鉴别及其产状确定的可靠性.探测试验结果表明该方法是有效可行的.地质剖面上描述的断裂破碎带在共偏移距时间剖面上反应明显,二者可以相互印证,优势互补.该技术方法可用于类似工程地质调查和第四系覆盖较薄地区的隐伏断层探测.