纵横波联合勘探在地质异常调查中的应用

2016年2月,连云港化工产业园区地表出现多个“冒泥浆”异常点,且几乎线性展布于1条近NW—SE向条带上。采用浅层地震纵、横波反射联合勘探方法,结合浅层探槽挖掘、土壤检测、周边环境调查等方法,进行系统勘探和研究。纵波反射勘探结果表明,埋深约为220 m的基岩顶面在横向上连续,不存在基岩断裂;横波反射勘探结果表明,近地表40—140 m埋深范围内无断裂构造迹象,且不存在明显的垂向地层落差。在纵波的正、反支共炮集单炮记录上发现,近地表有低速异常体存在,后由小型探槽剖面证实,地层深度2 m的位置存在淤泥层。浅层地震勘探结果不仅为异常落实工作提供了依据,还体现了地震纵、横波联合勘探方法在隐伏区地质异常体探查中所具有的优势。     

郯庐断裂带莱州湾段的构造特征

本文利用海上浅层地震勘探剖面分析了郯庐断裂带莱州湾段的上更新统、全新统和活动构造的某些特征。晚更新世末期发生的构造运动使上更新统产生断裂与褶皱,沿郯庐断裂带东主干断裂发育了狭长的背斜构造,在西主干断裂两侧次级横向(东西向)断裂十分发育,这些横向断裂是一些高角度的张性正断层。     

鲜水河断裂带南东段康定—色拉哈断裂的浅层地球物理勘探

活动断层不仅是产生地震的根源,而且地震时其断层线两侧的建筑物破坏最为严重。因此准确探测出活动断层的位置和分布范围,并采取有效的工程避让措施,可大大降低地震灾害和经济损失。康定—色拉哈断裂作为鲜水河断裂南东段的主干断裂,具备发生强震的地震地质构造条件,因此该断裂所穿越的几个城镇的地震危险性不容忽视。针对康定新城探测场区存在交通条件不便、场地工作面狭窄等问题,在浅层地震反射波法探测工作中采取小道间距、小偏移距、多道短排列接收和共反射点多次覆盖观测的工作方式获取地震反射时间剖面,浅层地震探测结果辅以高密度电阻率成像断面,并结合地表地震地质调查结果,共同揭示康定—色拉哈断裂在康定新城北侧的展布位置、产状规模和近地表构造形态。研究结果发现康定—色拉哈断裂在康定新城北东侧呈左旋右界羽列状展布,经过两岔口村折多河Ⅰ级阶地处该断裂隐伏段近地表倾角约40°～50°,其破碎带及其影响带宽度约110m,随着地形的升高,破碎带的视宽度进一步增加至200m左右,并沿断层垭口向木格措方向延伸展布。浅层地球物理探测成果为判定康定—色拉哈断裂近地表构造活动提供了可靠的地震学证据,也为康定新城的地震危险性评价和制定抗震防灾规划提供了可靠的基础资料。     

徐州废黄河断裂的第四纪活动性

通过野外地质调查、浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测等方法,对废黄河断裂的第四纪活动性进行了研究。浅层地震勘探结果表明,废黄河断裂由南北两条主干断裂组成,南支断裂倾向NE,北支断裂倾向SW,总体为一地堑形式,断裂宽度为1~2km。在地震剖面上,废黄河断裂的各个断点都是以断错基岩面为特征,并未断错第四系内部层位。钻孔联合剖面探测结果显示,废黄河断裂断错了中更新统层位,但未断错其顶面。在凤山一带发现1条废黄河断裂的次级断层出露,结合断层泥胶结程度、测年结果和地貌特征等判断,该断层最新活动为中更新世中期。综合以上研究工作成果,判断废黄河断裂早期为左旋活动,第四纪以来表现为张性活动,其最新活动时代为中更新世中期。受构造背景的控制,徐州地区发育的NW向断裂明显较相邻的鲁西南地区的NW向断裂活动性弱。     

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。     

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.     

渭河断裂深、中、浅和近地表显示

渭河断裂是渭河盆地一条重要的隐伏断裂,对渭河盆地的形成和发展乃至盆地内的地震活动都具有一定的控制作用。文中基于横跨渭河断裂的深地震反射、浅层地震反射、钻孔勘探和槽探等勘探方法取得的探测结果,从深部、中部、浅部以及近地表4个深度,给出了渭河断裂的呈现特点,即最深切割层位、不同深度的产状变化、错距大小、断裂的最新活动时代和活动期次等     

核电厂址隐伏断裂探测中的地震勘探方法研究

总结了近年来在多个核电厂址地震安全性评价中陆域覆盖区和海域浅层地震勘探的工作经验,通过对不同的典型工程实例分析,讨论了在不同地质和地球物理条件下,用浅层地震反射法探测隐伏断裂时应注意的关键性技术问题.提出了在不同地质条件下实施隐伏断裂探测时的地震仪器设备选择、方案设计、参数选取、断层识别的基本方法.本文的研究成果可为类似地区开展核电厂址能动断层探查工作提供实用性的技术资料.     

郯庐断裂带合肥段五河—合肥断裂构造特征

五河—合肥断裂是郯庐断裂带的西边界断裂,该断裂穿过合肥市城区,是1条规模较大、切割较深的隐伏活动断裂.为了研究该断裂的浅部结构特征、空间展布以及断裂活动性,我们利用2015年在合肥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郯庐断裂带合肥段的浅层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,研究中跨五河—合肥断裂还完成了2条高分辨率的浅层地震反射剖面.研究结果表明：郯庐断裂带合肥段是一个由多条主干断裂构成的复杂构造带,近地表速度结构表现为凹隆相间的构造特征,且沉积盖层厚度明显受到郯庐断裂带分支断裂的影响和控制.五河—合肥断裂在P波速度结构剖面表现为高速和低速区的分界,对断裂两侧的地层沉积具有重要的控制作用,该断裂向下错断了盆地基底,向上错断了埋深21~35 m的中更新统下部地层,其最新活动时代为中更新世早期.研究结果不仅为进一步认识五河—合肥断裂浅部构造形态提供了地震学依据,还可为该区断裂两侧的城镇规划和建设中避让活动断层提供基础资料.     

日喀则城市活断层地球物理勘探方法和成果

日喀则地质资料匮乏,地球物理勘探资料更加稀缺,该地区在此之前没有开展过地震勘探的工作.本文针对日喀则地区活动断裂,采用夯源为人工震源的浅层地震勘探方法,结合小折射调查低速层,详细讨论工作中的关键性技术问题;提出在该地区地质条件下实施隐伏断裂勘探时的地震仪器选择、方案设计、参数选取、数据处理、断层识别的基本方法;查明拉堆—乃东断裂、抓各落断裂、毕定—甲舍拉断裂、甲岗—谢通门断裂的走向、产状、上断点埋深及其在地表的垂直投影位置等主要参数.为日喀则地区的深浅构造关系等研究提供基础资料,填补该地区地球物理勘探资料的空白.     

浅层地震资料揭示的驻马店地区上蔡岗断裂浅部构造特征

已有资料显示上蔡岗断裂为隐伏逆断层,为研究上蔡岗断裂浅部构造特征,笔者跨断裂开展高分辨率浅层地震探测,获得4条高分辨率浅层地震剖面。本文根据高分辨率浅层地震剖面,并结合已有地质资料,对上蔡岗断裂浅部特征进行分析和讨论。研究结果表明:上蔡岗断裂为1条走向北北西、倾向北东东的逆断层,在岗地中部存在1条次级断层,与主断层呈反y形构造,与岗地地表形态基本一致。研究结果可为驻马店市地震危险性评价及城市规划提供地质和地球物理学依据。     

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。     

复杂场地地质条件下地震安全性评价工程实例探讨

地震安全性评价工作中多个钻孔发现断层角砾土层,因此判断工程场地地下存在断裂破碎带。通过浅层人工地震反射纵波、反射横波方法联合勘探,对工程场地所处位置的地质构造进行详细探察,确定断层位置及产状和规模。结合测年方法确定断层的活动年代,为工程项目建设提供参考依据,最终合理确定工程场地抗震设防参数。     

徐州活动断层探测项目主要断层活动性研究

对徐州市主要可能的发震断层开展了活动性探测及地震危险性评价工作,这对徐州市开展防震减灾工作具有重大意义.根据前人资料,分析了威胁徐州市区安全的主要5条隐伏断层,它们分别为幕集-刘集断裂、不老河断裂、废黄河断裂、班井断裂和邵楼断裂.同时根据徐州市活动断层探测项目的要求,针对这5条主要断层开展了浅层地震勘探、钻孔联合剖面探测、野外地震地质调查等相关工作,评价了这5条断层的活动历史、活动性质、规模、展布和地貌特征,及其最新活动时代.结果表明,废黄河断裂最新活动时代为中更新世中期,邵楼断裂最新活动时代为早更新世,这2条断层是目标区具备一定程度发震能力和地震危险性最大的断层.     

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。     

Application of Ultra-shallow Seismic Survey to the Wanggezhuang Fault in Qingdao

At present, there is less theoretical research and practical experience in the aspect of ultra-shallow seismic exploration to the target layers at depths of only tens of meters both at home and abroad. Seismic exploration plays an important role in the location of faults and active structures, but the depth dozens of meters below the ground surface is the blind area of any kind of deep and shallow seismic exploration. Starting from the point of view of detecting urban active faults, and using related theories and methods of geology, geophysics and mathematics, the paper discusses the preconditions for acquiring efficient ultra-shallow seismic survey results in complicated geological backgrounds in Qingdao. Taking the Qingdao area as an example in this paper, we study the depth condition of Quaternary deposits, and apply 4-8 stacking folds to satisfy the requirement to get the exploration results with high-resolution and high-SNR. Preliminary results reveal that selecting a proper surveillance layout is one of the keys to acquire authentic exploration results in ultra-shallow P-wave reflection exploration. Our results also show that ultra-shallow seismic reflection method in detecting faults in the Qingdao area has good application prospects.     

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。     

TECTONIC CHARACTERISTICS OF BAOTOU UPLIFT IN HETAO DEPRESSION ZONE

The Hetao depression zone, located to the north of Ordos block, is a complex depression basin that consists of two sub-uplifts and three sub-depressions. The depression zone is subject to the regional extensional stress field driven by the Indo-Asian continental collision and the westward subduction of the Pacific Plate. The Baotou uplift that separates the Baiyanhua sub-depression and Huhe sub-depression is mainly composed of Archean gneiss and is overlaid by Quaternary sedimentary strata. The two sub-depressions are bordered by the Wula Mountains and Daqing Mountains to the north, respectively. The bedrock exhumed in Wula Mountains and Daqing Mountains consists mostly of Precambrian granitic gneiss, and the piedmont depressions are infilled by thick Cenozoic strata. The Wulashan piedmont fault and Daqingshan piedmont fault extend along the range front of Wula Mountains and Daqing Mountains, respectively. The subsidence is controlled by the two boundary faults. Previous studies have preliminarily documented the characteristics of the northwest boundary fault of Baotou uplift. Combining shallow seismic exploration, active fault mapping, and geological drilling, this paper presents a detailed study on the tectonic characteristics of the Baotou uplift. The shallow seismic exploration reveals that the Baotou uplift is an asymmetrical wedge with a steep southeast wing and a gentle dipping northwest wing. The Baotou uplift is wider in the northeastern part and narrows down towards the southwest. In seismic profiles, the Baiyanhua sub-depression and the Huhe sub-depression manifest as asymmetric dustpan-like depressions with south-dipping controlling faults. Baotou uplift is bounded by the Xishawan-Xingsheng Fault to the northwest and Daqingshan piedmont fault to the southeast. The two faults exhibit significant difference in many aspects, such as fault geometry, fault displacement, the latest active time, and so on. The southeast boundary fault of Baotou uplift is the Baotou section of the Daqingshan piedmont fault which is a Holocene active fault and the major boundary fault of Huhe sub-depression. East of Wanshuiquan, the fault strikes EW-NEE; west of Wanshuiquan, the strike changes to NW. The Daqingshan piedmont fault appears as a south-dipping listric fault in seismic profiles whose dip decreases with depth and cuts through all the sedimentary strata in Huhe sub-depression; the fault extends along the late Pleistocene lacustrine platform at surface with prominent geomorphological evidences. The Xishawan-Xingsheng Fault is a buried high-angle normal fault that mainly dips to the northwest and strikes NE. The fault strike changes to NNE at the eastern tip. Based on the results of seismic exploration and geological drilling, the Xishawan-Xingsheng buried fault is an early to middle Pleistocene Fault capped by late Pleistocene lacustrine strata. We reckon that the Xishawan-Xingsheng Fault is one of the synthetic faults that dip towards the main boundary fault of Baiyanhua sub-depression. Similarities in lithology, geometry, and structural characteristics of south boundary faults all indicate that Baotou uplift is the western extension of Daqing Mountains. Multiple factors may contribute to the formation of Baotou uplift, such as tectonic subsidence and the development of large-scale river system and mega-lake. We suggest that the upwelling of asthenosphere may play a primary role in the evolution of Wulanshan piedmont fault and Daqingshan piedmont fault. Separated by the Baotou uplift, the Wulashan piedmont fault and Daqingshan piedmont fault can be regarded as independent seismogenic faults. The Hetao depression zone is featured by complex inner structures, and many scientific issues are subject to further researches. Thus, more attention should be paid to the secondary structures within the depression zone for a better understanding on the formation and evolution of Hetao depression zone.     

郯庐断裂带江苏段安丘-莒县断裂全新世活动及其构造意义

郯庐断裂带是中国东部重要的活动断裂带和边界构造带,其鲁苏段全新世活动断层的空间展布和古地震序列是地学关注的焦点问题,也是准确评价区域地震危险性的重要参数.以往研究工作多集中在郯庐断裂带地表地貌现象明显且有强震记录的山东段,而江苏段则研究程度相对较低,有关郯庐断裂带江苏段全新世活动断层范围和古地震序列问题存在争议.本文利用野外地质地貌调查、浅层地震勘探、钻孔联合剖面以及古地震探槽等多层次综合方法,重点开展郯庐断裂带江苏段全新世活动断层的分布和古地震序列研究.结果显示全新世时期,安丘-莒县断裂是郯庐断裂带江苏段的主要活动断层,且江苏全段该断层都是全新世活动断层.通过对比宿迁闸-皂河镇断裂南北安丘-莒县断裂的断层地貌和断层最新活动时间,并结合宿迁闸-皂河镇断裂在第四纪没有活动过等证据,推测该断层在全新世时期并不是区域阻碍破裂的断层.探槽揭示郯庐断裂带江苏段全新世两次古地震事件,事件Ⅰ限定在（6.2±0.3）-（13.4±0.7）ka B.P.之间,而事件Ⅱ限定在（2.5±0.1）ka B.P.到现今,全新世两次古地震间隔较长.基于构造类比法,安丘-莒县断裂具有深部孕震的构造特点,是区域未来强震的潜在发震构造.