密集台阵背景噪声双聚束成像化龙断裂精细结构

双聚束成像法(Double beamforming,简称DBF)是利用地震背景噪声进行地下速度结构成像的新方法,该方法通过对环境噪声场中能量相干部分的叠加达到提高信号信噪比的目的,识别和提取不同类型的地震波信号及其入射方位角(微弱体波、反射面波等),从而进行地下速度结构成像研究等.特别是进行背景噪声面波成像时,DBF能通过局部慢度(方位角)搜索直接提取面波信号的相速度而无需进行层析反演.本文对广州番禺化龙断裂浅地表结构进行一维线性阵列背景噪声成像研究,使用DBF方法提取了0.6~1.2 s周期的基阶瑞利波相速度,并反演获得上地壳0~1200 m深度范围的二维S波速度结构剖面.研究结果显示:阵列东北侧靠近珠江位置出现的低速异常一直延伸至地下600 m深处,反映了断裂两侧不同地块的沉积层厚度、压实率及岩性成分差异;而900 m及以下深度处的相对高速异常则与第三纪岩浆活动形成的基岩层相对应.化龙断裂在近地表的结构特征有效地提高了我们对珠江三角洲内断层系统的认识,为进一步研究珠江三角洲的区域构造特征、发震机制及地震风险性评估提供了参考.

甲烷气爆震源性能研究及其在粤港澳大湾区化龙断层探测中的应用

针对近年兴起的甲烷气爆主动震源,设计了不同尺寸震源装置,分别在不同激发环境下,通过比较激发信号能量及频带分布进行了震源性能研究,实现了震源参数优化.同点甲烷气爆和炸药震源成像结果研究表明,甲烷气爆震源引起的地表振动速度更小,更符合安全环保的需求.将优化后的甲烷气爆震源用于粤港澳大湾区的化龙断裂浅部结构勘查,单炮记录结果可见高信噪比初至信号.对10炮激发记录进行初至走时拾取后进行走时层析成像发现,化龙断裂推测位置附近纵波速度在第四系下方200~400 m深度范围明显错断.基于横波/纵波波谱比分析结果(HVSR),根据经验关系推断了该地区沉积层厚度分布,发现与走时层析成像结果中的第四系沉积底界面位置吻合良好.以上成像结果与该地区已有钻孔及早期反射地震结果高度吻合,证明了此次采用的甲烷气爆主动震源作为炸药震源的替代品,在未来城市地下结构浅勘工作中有广泛的应用前景.