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。     

西秦岭北缘断裂漳县盆地段浅层人工地震及钻孔联合探测

在地质调查与盆地区浅层人工地震初步勘探基础上,在西秦岭北缘断裂带漳县盆地隐伏段的盆地内布设了3条浅层人工地震详勘测线,用于精确定位该断层的空间展布,判定其浅地表活动特征。在此基础上,用钻孔联合剖面方法对人工地震探测结果进行验证,同时确定了各地震测线处断层上断点的位置和埋深,通过钻孔揭露断层错断地层的特点,认为西秦岭北缘断裂漳县盆地隐伏段错断全新统,指示该断层全新世以来活动性较强。     

郑州老鸦陈断裂的探测与活动性调查研究

通过浅层地震勘探、钻孔联合剖面分析、野外地貌调查以及新地质年代测定等技术方法,对原先认定的郑州老鸦陈断裂的活动性开展调查. 其中,浅层地震勘探结果表明,该断裂仅存在于新近纪以前的地层,而在新近纪地层内均未发现该断层错断和活动迹象. 同时,地表的地质地貌调查亦发现ldquo;地貌陡坎rdquo;与老鸦陈断裂的位置不一致. 另外钻探和钻孔联合剖面的分析也表明,地表的陡坎仅发育在马兰黄土中, 其下地层平缓,没有错断现象,认为该陡坎的形成与老鸦陈断层没有关系,但可能与黄河改道变迁的侵蚀作用有关. 因此,老鸦陈断裂不属于活动断裂.      

鄂尔多斯北缘断裂托克托段晚第四纪活动特征

鄂尔多斯北缘断裂作为河套断陷带和鄂尔多斯地块的边界断裂,研究其晚第四纪活动特征,对于科学评价黄河流域内蒙古河套段的地震危险性具有重要意义。本文利用野外地质调查、微地貌测量、浅层人工地震勘探及钻孔联合剖面探测相结合的方法,综合地层年代样品测试结果,确定了该断裂托克托段的准确位置和最新活动特征。研究结果表明,鄂尔多斯北缘断裂托克托段沿线构造地貌不发育,推测断裂的最新活动可能尚未达到地表,地表的地貌陡坎应为河流侵蚀成因。断裂在深、浅地震反射剖面上表现为“Ｙ”字形的张性断裂系,主断裂倾向北,分支断裂倾向南,整体上陡下缓,具有多个地堑式分布的特点。跨断裂钻孔联合剖面上显示,单个分支断裂的同震垂直位移量为2～2.5 m,最新活动时代为43.5～70 ka。鄂尔多斯北缘断裂是一条晚更新世活动的深大断裂,具有一定的地震危险性。     

隐伏断裂的活动时代与影响带宽度分析——利用浅层地震和钻探资料

在现场实验探测的基础上 ,获得了最佳浅层地震反射探测参数 .数据处理过程中采用了滤波、编辑切除、预测反褶积、初至时拟合静校正和速度分析等技术 ,得到了高质量的浅层地震反射探测剖面 .利用地震剖面中反射波组信息、测线附近多个钻孔的地层和新年代学资料 ,揭示出探测到的断层带上断点位于埋深 75～ 80m ,距今约 2 2万年的中更新世地层中 .从反射波组的连贯性、间断性、数量的增加或减少和形态变化等特点 ,结合钻探地质剖面等资料 ,认识到断层带上断点的宽度为 1 0 0m .从反射波组的数量在剖面中的变化推测 ,隐伏断层陡坎的宽度为 2 0 0m ,它在早更新世和中更新世早期是一条同沉积活动断层 ,中更新世晚期以来没有发生明显错断上覆地层的构造活动 .     

隐伏断裂的活动时代与影响带宽度分析-利用浅层地震和钻探资料

在现场实验探测的基础上，获得了最佳浅层地震反射探测参数. 数据处理过程中采用了滤波、编辑切除、预测反褶积、初至时拟合静校正和速度分析等技术，得到了高质量的浅层地震反射探测剖面. 利用地震剖面中反射波组信息、测线附近多个钻孔的地层和新年代学资料，揭示出探测到的断层带上断点位于埋深75~80 m, 距今约22万年的中更新世地层中. 从反射波组的连贯性、间断性、数量的增加或减少和形态变化等特点，结合钻探地质剖面等资料，认识到断层带上断点的宽度为100 m. 从反射波组的数量在剖面中的变化推测，隐伏断层陡坎的宽度为200 m，它在早更新世和中更新世早期是一条同沉积活动断层，中更新世晚期以来没有发生明显错断上覆地层的构造活动.      

渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的浅部结构及晚第四纪活动

渭南塬前断裂是渭河盆地东南缘一条重要的近EW向的全新世活动断裂,与1556年华县8级特大地震的发生密切相关。该断裂的北分支——渭南塬前北侧分支断层通过渭南市区,查明该北侧分支断层的展布、浅部结构、晚第四纪活动性以及发震能力,对于当地的防震减灾工作具有重要意义。文中通过浅层地震和钻孔联合剖面探测,结合地面地质调查,对渭南塬前北侧分支断层的展布、结构特征以及晚第四纪活动性开展研究。4条测线的浅层地震勘探揭示渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前断裂平行展布,两者呈阶梯状正断层结构关系。渭南塬前北侧分支断层错断多套第四纪地层,显示出生长型正断层特征;可识别的上断点埋深为95m以浅,晚更新统的垂直错距为16～20m;在剖面上表现为宽200～1 800m的次级断陷带,具有阶梯状正断层和小型地堑结构。钻孔联合地质剖面揭示渭南塬前北侧分支断层距今19ka以来仍有活动,晚更新世中期以来的平均垂直运动速率为0.07～0.26mm/a。结合地表的断层陡坎和断错地貌现象判定,渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前主断层同样具有较强的晚更新世—全新世活动性,不能排除渭南塬前北侧分支断层曾经参与1556年华县8级大地震破裂的可...     

海口市全新世活动海秀断裂存在性判断

海秀断裂近东西向展布于海口市中心,准确厘定其几何位置和最新活动特征对科学评价海口市地震危险性、地震构造和地球动力学具有重要科学意义。本文采用野外地质调查、微地貌测量、浅层人工地震勘探和钻孔联合剖面探测相结合的方法,针对前人确定的海口市中心城区全新世活动海秀断裂,分别在5个典型地点进行详细研究。首先,通过野外地质调查和微地貌测量,得到其中3个地点的地貌陡坎最大垂直落差为11～15 m;其次,跨地貌陡坎和海秀断裂实施了5条浅层人工地震勘探,结果显示,海秀断裂在地震剖面上反映微弱,断错特征不明显,推测断裂总体活动性较低。为验证该断裂的准确位置和最新活动特征,分别在海港路和人民公园开展了钻孔联合剖面探测,通过详细对比分析钻孔揭示的地层序列和地层年代,未发现因断裂活动导致的构造变形迹象,认为海秀断裂上新世以来在探测深度范围内不存在,海口市现有地貌陡坎应为海蚀阶地坎,可排除断裂陡坎的可能。原断裂沿线区域地震危险性被错误高估,经济建设和发展规划可不考虑该断裂的避让问题。     

汉中盆地内梁山南缘断裂的活动性分析——以汉江大堤位置为例

为获取梁山南缘断裂在汉江大堤上断点的具体位置、近地表断错、上断点埋深、最新活动时代及滑动速率等信息,对其进行了浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测。浅层地震解译结果显示断点两侧第四纪以来的12组反射波全被垂向错断,最大错距约370m,影响带宽度约400m,影响带内地层起伏强烈。钻探结果反映主断层晚更新世中期的最大错距约28m,晚期错距约11m,平均滑动速率为0.38～0.49mm/a,上断点埋深为5～13m,属于晚更新世晚期活动断层。     

邙山东侧地貌陡坎与老鸦陈断层活动性关系讨论

地貌陡坎的成因有许多种, 其中之一是由断层在新构造时期的活动造成。 因此, 地貌陡坎的存在可能指示了断层在新生代的活动性, 然而在运用地貌线性方法判定新生代以来断层活动的时候还需要有其他资料的相互验证, 否则可能得到相反的结论。 该文以邙山东侧陡坎与老鸦陈断层为例, 通过遥感影像解释、 中浅层地震探测、 联合钻孔对比、 地貌测量等方法, 得到了老鸦陈断层是一条倾向NE向的前第四纪正断层, 同时将陡坎分为三段, 陡坎总体走向NW—NWW向, 由北而南, 高差逐渐降低, 出郑州东南后消失。 分析两者之间的关系, 认为古黄河改道或其支流侵蚀切割形成邙山东侧陡坎, 与老鸦陈断层没有直接关系, 陡坎的形成时间不应早于晚更新世。     

新乡-商丘断裂永城段第四纪活动特征分析

新乡-商丘断裂是河南省中北部一条规模较大、切割较深的区域性隐伏断裂,为查明新乡-商丘断裂永城段的浅部构造特征和上断点最新活动时代,在永城段开展浅层人工地震勘探工作,获得2条高分辨率、高信噪比的地震反射剖面,通过地震勘探和钻孔联合剖面探测,并结合区域地质资料对新乡-商丘断裂永城段的上断点位置及活动性进行研究,揭示本断裂上断点进入了第四系上更新统底界,推测其最新活动时代为晚更新世早、中期,是一条隐伏活动断裂。     

渭河盆地北缘断裂东段将军山—白水断裂活动性研究

将军山—白水断裂是渭河盆地北缘断裂东段的一分支,位于将军山、东太白山山前,向北东延伸至白水县境内,已有资料及研究成果认为其为晚更新世活动断裂。通过地貌地质调查、音频大地电磁法勘探、浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测、第四纪沉积物年代测试等方法,对将军山—白水断裂的展布与活动性进行研究。结果表明该断裂总体走向为NE向,倾向S,为一山前隐伏断裂,最新活动时代为中更新世晚期,未发现晚更新世以来活动的证据,判断其为中更新世活动断层。     

宁河-昌黎断裂基于浅层地震勘探资料研究

宁河—昌黎断裂长约170 km,为燕山隆起、山海关隆起与黄骅拗陷的分界断裂,断裂西南起自宁河,向东北经南套南、大夫庄南、杨家坨,过昌黎转向东入海,断裂走向NE50°~70°,倾向SE,为上陡下缓的铲形正断层,该断裂为一条地壳基底深断裂,控制了南侧黄骅坳陷北段中、新生代沉积。河北省工程地震勘察研究院于2007年、2014年先后在昌黎、滦南、唐海、丰南布设了4条浅层地震勘探测线对宁河—昌黎断裂进行了探测,浅层地震勘探应用美国GEOMETRICS公司STRATAVISOR NX96高分辨数字地震勘探系统,采用70 kg冲击震源,单边激发多次覆盖观测系统,覆盖次数12次。应用Vista地震处理软件系统,通过对数据进行真振幅恢复、地表一致性振幅补偿等处理方法,获得高质量的地震勘探时间剖面。为获得断裂活动时代的重要信息,通过浅层地震勘探处理过程中的中间数据获得地震剖面时—深转换速度参数,从而获得地震勘探深度剖面,结合测线附近地层层序资料,与地震勘探深度剖面进行对比分析,从而获得断裂的上断点埋深和最新活动时代认识。浅层地震勘探剖面揭示,宁河—昌黎断裂浅部由一条主断层和一条次级断层组成;断层上断点埋深40~110 m,断裂活动时代具有分段活动特征,断裂北段活动时代为晚更新世早期,南段为晚更新世中期;断裂走向为北东的段落,为正断层,走向为北西的段落,以走滑运动为主。     

陕南汉中盆地西部梁山南缘断裂隐伏段的活动性鉴定

汉中盆地是青藏高原、 秦岭与大巴山—龙门山差异隆升区中间的新生代断陷盆地, 是重要的地质体连结点. 通过新近开展的汉中市活断层探测工作中的地面地质调查、 浅层地震勘探与钻孔联合地质剖面分析等工作认为, 汉中盆地内部存在一条活动断裂, 即梁山南缘断裂. 浅层地震勘探资料显示, 梁山南缘断裂错断多套第四纪以来的地层, 错距自下而上逐渐减小. 钻孔联合地质剖面显示, 梁山南缘断裂错断晚更新世中晚期以来的砾砂及卵石层, 距今58 ka的砾砂层错距约为6 m. 这些现象首次揭示了汉中盆地内部梁山南缘断裂的最新活动时代和活动性质.      

临漳-大名断裂活动特征

临漳-大名断裂位于覆盖层较厚的平原地区,处于隐伏状态,为获得断裂的浅部构造特征以及活动特征,在断裂上采用高分辨浅层地震探测方法,获得了两条高质量叠加时间剖面图以及深度剖面图,这些图像清晰地显示了断裂的浅部构造以及活动特征。探测结果表明,临漳-大名断裂活动时代具有分段性,临漳段断裂上断点埋深120m,最新活动时代为中更新世早期;大名段断裂上断点埋深105m,最新活动时代为晚更新世中期。     

商丹断裂南阳盆地第四纪活动研究

为了研究商丹断裂的空间展布及断裂活动性特征,跨断裂布设了4条浅层地震勘探测线和1条钻孔联合地质剖面.综合分析表明,商丹断裂为一条走向NWW的正断层,钻孔联合地质剖面揭示断裂上断点埋深为13—19 m,最新活动时代为中更新世晚期.     

商丹断裂南阳盆地第四纪活动研究

为了研究商丹断裂的空间展布及断裂活动性特征,跨断裂布设了4条浅层地震勘探测线和1条钻孔联合地质剖面。综合分析表明,商丹断裂为一条走向NWW的正断层,钻孔联合地质剖面揭示断裂上断点埋深为13—19 m,最新活动时代为中更新世晚期。     

华北平原沧县隆起边界断裂的第四纪活动性及深部构造特征

沧东断裂是渤海湾裂谷盆地西侧规模最大的正断层,也是沧县隆起与黄骅坳陷的分界断裂,其活动和发展直接控制了沧县隆起和黄骅坳陷的发育与演化。采用近三十年来横跨沧东断裂不同段落获取的5条浅层地震勘探成果资料,并结合测线附近的钻孔资料,深入研究沧东断裂的第四纪活动性及深部构造特征。浅层地震勘探结果发现,沧东断裂上断点埋深从南至北由深变浅,但集中在埋深118～300 m范围,错断的最新地层为中更新统,推断其最新活动时代为中更新世,而且断裂的活动时代未发现具有分段性特征。进一步综合深地震反射、大地电磁测深、沧州地区小地震分布与中强地震震源机制等资料,对沧东断裂的深部构造特征分析后发现,沧东断裂具有典型的铲状正断层特点,在深度10 km左右转为了近水平延伸,沧东断裂并非区域上主要控震断裂,或者只是低风险活动断裂,未来发生中强地震的风险可能相对较低。     

The movement age of hidden fault and analysis on width of its effect zone from shallow seismic sounding and drilling data

Field experimental seismic sounding permitted us to obtain optimal shallow seismic reflection sounding parameters. In process of data processing, we obtained a high-qualitative shallow seismic reflection sounding profile by using the techniques such as filtering, edition surgical blanking, prediction deconvolution, fitting static correlation of first arrival time, and velocity analysis. Comprehensive analysis on the information of reflection wave groups along the seismic sounding profile and the stratigraphic and neogeochronological data obtained from many drills near the sounding line reveals that the upper termination of the detected fault zone is located at depth of 75–80 m, in the Middle Pleistocene deposits dated to be about 220 ka BP. The continuity, discontinuity, increasing and decreasing amount of reflection wave groups and change of their configurations, in combination with geological columns of drills, permitted us to know that the width of upper termination of the fault zone is 100 m. It can be inferred from the variation of number of reflection wave groups along the profile that the scarp of hidden fault is 200 m wide and the fault is a synsedimentary active fault in the Early Pleistocene and the early stage of Middle Pleistocene. No tectonic movement, which offset the covering deposits, had occurred since the late stage of Middle Pleistocene. Foundation item: A High-new Technique Project by State Development and Planning Commission of China (2001977).