大容量气枪震源陆地反射地震探测技术

为了探索大容量气枪震源在探测区域结构以及在内陆水体进行水陆联测的可行性与有效性,2015年在安徽铜陵完成了长江航道走航激发、陆地接收反射波的“地学长江计划”铜陵段试验。本文从试验观测系统、共中心点分布、覆盖次数以及单炮数据属性等方面综合分析了大容量气枪震源陆地反射试验结果的影响因素。试验结果表明:① 大容量气枪震源在内陆水体激发能够用于地壳结构的探测;② 在水陆联测勘探中,根据目标层段合理设计反射角,能够有效地解决小炮检距反射角不足、大炮检距能量弱的问题;③ 在进行弯线数据采集时,需要对观测系统进行设计,以提高共中心面元的有效覆盖次数;④ 根据气枪震源容量的大小,进行最大、最小炮检距设计,是确保面元成像速度分析精度和面元炮检距属性分布合理的重要条件。      

大容量气枪震源在陆内反射地震探测中的应用

为探索大容量气枪震源在陆内地壳结构反射地震探测中的应用前景,在安徽长江中下游池州一铜陵段完成气枪震源流动水体激发、岸上反射地震仪器接收的探测试验,获得测线下方反射地震数据剖面。结果显示：在研究区内大容量气枪震源激发的地震波信号具有传播距离远、穿透深度大等特点,在距炮点13km处获得清晰地震波初至起跳信号,纵向上双程走时...     

大容量气枪震源陆地反射地震探测技术——以“地学长江计划”铜陵段试验为例

为了探索大容量气枪震源在探测区域结构以及在内陆水体进行水陆联测的可行性与有效性,2015年在安徽铜陵完成了长江航道走航激发、陆地接收反射波的"地学长江计划"铜陵段试验。本文从试验观测系统、共中心点分布、覆盖次数以及单炮数据属性等方面综合分析了大容量气枪震源陆地反射试验结果的影响因素。试验结果表明:①大容量气枪震源在内陆水体激发能够用于地壳结构的探测;②在水陆联测勘探中,根据目标层段合理设计反射角,能够有效地解决小炮检距反射角不足、大炮检距能量弱的问题;③在进行弯线数据采集时,需要对观测系统进行设计,以提高共中心面元的有效覆盖次数;④根据气枪震源容量的大小,进行最大、最小炮检距设计,是确保面元成像速度分析精度和面元炮检距属性分布合理的重要条件。     

基于气枪震源激发的陆地深层反射地震资料构造成像研究

为了研究气枪震源在深部构造地震勘探中的应用,通过大功率气枪震源在长江航道进行激发、江岸及外围陆地进行接收的二维非纵地震测线方式采集原始地震资料.受水体流动、深度范围、江河形状以及枪阵尺寸等因素的影响,野外采集的地震资料信噪比较低.为了提高深层反射地震的成像质量,针对研究区的构造特征以及资料采集特点选择最大覆盖次数连线剖面进行成像处理.成像结果表明,大容量气枪震源激发的地震资料能够反映研究区地壳结构特征,获得了较清晰的莫霍面反射图像,说明气枪震源可用于陆上流动水体的深层地震反射勘探.     

台湾海峡深地震探测:HX9测线试验及初步成果

利用海上大容量气枪震源、陆上地震台站(包括流动台站和固定台站)和海底地震仪首次在台湾海峡地区开展了深地震探测试验。试验结果表明,"延平2号"科考船气枪枪阵信号最远传播距离达280km,成功获得了数万道高质量的地震数据,并且识别了不同类型的P波震相。HX9剖面一维地壳结构模型表明,由2个速度间断面产生的Pc及Pm P两组反射波和基底折射波(Pg)所反映的地壳结构构成了该区基本的地壳结构特征,康拉德界面和莫霍界面的深度分别为16.0~17.5、28.0~29.5km。     

台湾海峡深地震探测：HX9测线试验及初步成果

利用海上大容量气枪震源、陆上地震台站（包括流动台站和固定台站）和海底地震仪首次在台湾海峡地区开展了深地震探测试验。试验结果表明, “延平2号”科考船气枪枪阵信号最远传播距离达280km, 成功获得了数万道高质量的地震数据, 并且识别了不同类型的P波震相。HX9剖面一维地壳结构模型表明, 由2个速度间断面产生的Pc及PmP两组反射波和基底折射波(Pg）所反映的地壳结构构成了该区基本的地壳结构特征, 康拉德界面和莫霍界面的深度分别为16.0～17.5 、28.0～29.5km。     

深地震反射剖面揭示的天津地区张渤带地壳精细结构

穿过天津地区张渤带的长86 km、NE向深地震反射剖面揭示了该区清晰的地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征,为研究张渤地震构造带的深部孕震环境和构造模式提供了地震学证据,对探讨晚中生代以来华北裂陷盆地的深部动力学过程及演化具有重要意义.结果表明,天津地区张渤带地壳以结晶基底反射TG为界,分为上下两部分;上地壳反射波组丰富,分层特征明显,界面起伏形态清楚,清晰地刻画出冀中坳陷新生代沉积分层、箕状沉积凹陷的底界、潮白河断裂、蓟运河断裂及丰台—野鸡坨断裂的几何结构;地壳内部结晶基底（TG）至Moho之间,显示出近于"反射透明"的地震波场特征,无明显震相,这与华北其他地区的深地震反射剖面结果明显不同;地壳厚度为30.0~34.5 km,总体变化趋势为中段地壳厚而南北端相对较薄,Moho在横向上显示出明显的不均匀和横向间断特征,在Moho被错断处存在两个明显的反射事件RA和RC,RA可能是软流圈热物质上涌的侧向残留物,叠层状反射震相RC则表现出壳幔过渡带特征;剖面揭示了2条错断Moho的超壳深大断裂（FD1和FD2）和9条上地壳断裂,深大断裂应是软流圈热物质上涌,造成上地幔隆起而形成的,上地壳断裂与地壳垂直运动及侧向引张力有关;超壳深断裂（FD1和FD2）为本区深部热物质的上涌与能量交换提供了通道,而与之对应的地壳浅部断裂（F3和F9）,则为能量调整提供了可能的条件,断裂邻近区域可能是未来发生强震的地区,值得注意.     

四川盆地深部地壳结构——深地震反射剖面探测

四川盆地位于扬子地块的西北部,被褶皱构造带所围绕,受周缘构造带的侧向挤压作用,盆地卷入了多期次和多边界的构造变形,为开展盆山耦合作用及多边界、多期次构造叠加与复合关系的研究提供了不可多得的理想野外实验室.为揭示四川盆地地壳结构,本文通过对3条不同时间采集的深地震反射剖面数据进行拼接联线处理,获得跨越四川盆地的330 km深地震反射偏移成果剖面,揭示了四川盆地地壳上地幔细结构：沉积层从西北向东南逐渐变薄,在龙门山前沉积层厚度超过15 km,在华蓥山下沉积层减薄到~8 km,且褶皱变形形成华蓥山薄皮褶皱冲断带;莫霍面出现在13~15 s（双程走时）,埋深约40~45 km;并发现从下地壳延伸至地幔的东南向的倾斜反射,从13 s向下延伸至18 s,结合四川盆地及其周边地区其他地球物理和地球化学花岗岩同位素年龄等资料,我们认为这些倾斜反射层是扬子克拉通地台西北缘发生的新元古代俯冲的遗迹.

     

非纵弯线气枪震源陆地反射资料叠加成像

为探索大容量气枪震源在深部地震探测中的应用,2015年10月在安徽铜陵段开展气枪流动激发试验。该试验采用沿长江航道激发、岸边固定排列接收的工作方式,因受长江航道及江岸地形的影响,加上原始记录中干扰波发育、静校正问题突出等,基于常规的共中心点叠加的数据处理方法已不再适用。为此,开展了针对性的数据处理方法研究。本文采用初至波层析静校正、叠前多域多道集去噪以及非纵弯线共反射面元叠加等一系列处理技术,结果显示所获测线经过区域的深部构造叠加剖面较清晰。     

深地震反射剖面揭示的天津地区张渤带地壳精细结构

穿过天津地区张渤带的长86 km、NE向深地震反射剖面揭示了该区清晰的地壳精细结构图像和断裂的深浅构造特征,为研究张渤地震构造带的深部孕震环境和构造模式提供了地震学证据,对探讨晚中生代以来华北裂陷盆地的深部动力学过程及演化具有重要意义.结果表明,天津地区张渤带地壳以结晶基底反射T_G为界,分为上下两部分;上地壳反射波组丰富,分层特征明显,界面起伏形态清楚,清晰地刻画出冀中坳陷新生代沉积分层、箕状沉积凹陷的底界、潮白河断裂、蓟运河断裂及丰台—野鸡坨断裂的几何结构;地壳内部结晶基底（T_G）至Moho之间,显示出近于"反射透明"的地震波场特征,无明显震相,这与华北其他地区的深地震反射剖面结果明显不同;地壳厚度为30.0~34.5 km,总体变化趋势为中段地壳厚而南北端相对较薄,Moho在横向上显示出明显的不均匀和横向间断特征,在Moho被错断处存在两个明显的反射事件R_A和R_C,R_A可能是软流圈热物质上涌的侧向残留物,叠层状反射震相R_C则表现出壳幔过渡带特征;剖面揭示了2条错断Moho的超壳深大断裂（F_D1和F_D2）和9条上地壳断裂,深大断裂应是软流圈热物质上涌,造成上地幔隆起而形成的,上地壳断裂与地壳垂直运动及侧向引张力有关;超壳深断裂（F_D1和F_D2）为本区深部热物质的上涌与能量交换提供了通道,而与之对应的地壳浅部断裂（F₃和F₉）,则为能量调整提供了可能的条件,断裂邻近区域可能是未来发生强震的地区,值得注意.     

深地震反射剖面揭示的铜陵矿集区复杂地壳结构形态

穿过铜陵矿集区的深地震反射剖面揭示出其下具有异常地壳结构. 剖面北部下地壳 (4-11s, TWT)呈现多组倾向相反的“层状”强反射, 解释为伸展环境下玄武岩浆多次底侵的结果. 剖面南部扬子克拉通中地壳呈现较强的水平反射, 显示清晰的双层地壳结构. 铜陵隆起上地壳出现复杂的弧形反射, 解释为褶皱、冲断和侵入构造, 复杂弧形反射下方的反射透明区揭示巨型岩基的存在; 存在于上、下地壳之间(4-7s, TWT)且向南倾斜的巨型强反射带指示二者之间存在拆离. 拆离面为岩浆侵入创造了空间条件, 使矿集区下形成巨型穹隆状岩基. 扬子克拉通具有清晰的莫霍面反射, 铜陵隆起下为弱莫霍面反射, 而剖面北部莫霍面反射之下还有反射出现, 莫霍面在短距离(60 km)内的巨大变化表明构造岩浆活动的复杂性.     

深地震反射剖面探测技术发展现状

由石油地震勘探发展而来的深地震反射剖面探测技术,采用炸药震源、长排列、多次覆盖等方式接收来自地壳或上地幔的反射信号,经过去噪、校正、叠加、偏移等处理过程,可获得地壳尺度范围内的精细时间剖面,是研究深部构造特征、探讨构造演化过程的重要手段,发挥着其他地球物理方法不可替代的作用.深地震反射探测技术自上世纪由美国率先提出以来,经过几十年的发展历程,依托一系列的深部探测计划,获得了多条重要的深反射剖面,解决了包括造山带演化过程、盆地构造模式、矿集区深部构造特征等众多地质问题,得到了众多地质学家和地球物理学家的认可.目前深反射探测技术已经发展成为一种系统的、方法技术成熟的、结果可靠的深部结构探测方法,在关键地区也常常作为研究深部精细结构的先行军.我们通过总结近些年深地震反射剖面探测的实例,从采集技术、数据处理、综合解释等方面概述了深地震反射剖面探测技术取得的一系列新进展及应用,包括高精度可控震源采集技术、线条图处理技术、全波形反演技术、联合解释等.这些新技术的应用不仅有效提高了深地震反射剖面成像质量,也解决了深地震反射探测中面临的地形构造复杂、施工不便等问题,使得深地震反射探测在解决特定地区地质...     

用近垂直方法提取莫霍面——以六盘山深地震反射剖面为例

根据近垂直地震反射原理和Moho面上下深地震反射资料频率低的特征,运用深地震反射资料的近垂直反射数据,通过静校正、资料净化、共检波域叠加等叠前和叠后处理技术,对六盘山莫霍面结构进行成像.初步结果显示出横过六盘山莫霍面起伏、断错的结构特征.六盘山东侧的鄂尔多斯地块莫霍面东高西低、变化平缓、结构完整;靠近六盘山前缘莫霍面错断,可能与壳内走滑作用有关;西侧的青藏高原东北缘莫霍面西高东低,靠近六盘山呈现汇聚挤压、明显缩短的特征;六盘山复杂的莫霍面结构,揭示了六盘山地壳早期双向挤压、晚期山前侧向走滑的构造图像.     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量,目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程,以及与该区地震活动图像的关系．结果表明,研究区上部地壳总体上呈“透明”性质,厚２５－２６ｋｍ;下部地壳具有强烈的反射性质,厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成,莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

利用深地震反射大、中炮数据研究地壳深部结构—以六盘山深反射数据为例

为获得全地壳的有效反射信息,深地震反射数据采集常增加大药量的大炮和中炮来提高地球深部反射信息的信噪比;但深地震反射数据处理中用同一套流程和参数无差别的对待大、中、小炮数据,只考虑到大、中、小炮数据共性,忽视了不同激发药量数据间的差异,没深入挖掘和充分利用大炮、中炮数据特性,进而使一些在大、中炮原始数据上有较高信噪比的深部反射信息在常规剖面上却不能很好的体现,甚至不能成像.本文根据大、中炮的特征进行处理对地壳深部结构成像,弥补常规处理中存在的一些不足.并针对大、中炮数据联合处理中的静校正、资料净化、速度求取、AVO加权叠加等技术进行阐述.通过对大、中炮处理剖面与常规剖面对比分析发现,小炮适合中上地壳成像.大炮和中炮深部信噪比较高,有利于中下地壳和上地幔成像,在深地震反射资料处理中须区分对待.     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

延庆─怀来地区地壳细结构──利用深地震反射剖面

１９９２年底在延庆－怀来地区实施了深地震反射剖面测量，目的是通过对该区地壳细结构的研究来探讨延庆－怀来盆地形成演化的机制和过程，以及与该区地震活动图像的关系．结果表明，研究区上部地壳总体上呈“透明”性质，厚２５－２６ｋｍ；下部地壳具有强烈的反射性质，厚约１４－１５ｋｍ．壳幔过渡带是由双程走时约２ｓ和厚约５－６ｋｍ的水平反射叠层所组成，莫霍界面具有深度深（约３９－４０ｋｍ）和平坦的特点。     

北京地区地壳精细结构的深地震反射剖面探测研究

长度100 km、NW向穿过三河—平谷8.0级地震区和北京地区主要断裂构造的深地震反射剖面,揭示了该区地壳精细结构图像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TWT3～4 s以上,反射层位丰富,构造形态清晰,且在剖面上具有明显不同的构造特征;在三河—平谷地震区以西,剖面揭示了2～3组反射能量较强的反射震相和一系列错断基底面的断裂,在三河—平谷地震区以东,为一套自东向西倾伏的密集强反射层,这套反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为8～9 km.剖面揭示的地壳深断裂倾角陡直,该断裂切割、扰动了下地壳物质和壳幔过渡带,向上延伸至上地壳,将地壳深部构造与浅部断裂联系在一起,构成了该区最主要的深浅构造特征.     

三河-平谷8.0级大震区震源细结构的深地震反射探测研究

在1679年三河-平谷8.0级大震的震源区布置了两条总长140km，24次覆盖的近垂直深地震反射剖面，剖面穿过夏垫断裂及二十里长山断裂，结果表明，该区以双程走时7.0s(21km)左右和11.0-12.5s(33-37km)左右的两个强反射叠层把地壳分为上地壳，下地壳和壳幔过渡带；地壳结构在纵向上差异较大，浅部成层性较好，层组较多，结构复杂；上地壳总体呈反射“透明”性质，下部地壳表现为明显的反射性质；在横向上也具有明显的差异；深部断裂主要有夏垫断裂下方的地壳深断裂，断层面较陡，近下直立，该断裂可能为三河-平谷8.0级大地震的发震断裂；分别在两条剖面下地壳和上地壳下部存在局部强反射能量团，应为上地幔物质上涌冷却形成的岩墙或岩体；由于该处的岩浆活动造成了局部应力分布的差异。导致了地壳深断裂的形成，这可能是三河8.0级大震的深部构造背景。