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。

大容量气枪震源陆地反射地震探测--以长江中下游铜陵地区为例

为了实验大容量气枪震源陆地水体流动激发反射地震探测效果,在长江中下游安徽省铜陵段,采用气枪船长江航道流动激发、沿江岸布设反射地震仪器接收的非纵弯线工作方式,得到了反映测线经过地区地壳深部结构和构造特征的反射地震数据。原始资料信噪比较低,但部分资料不同部位仍可辨认出来自地壳及莫霍面反射波组。就传播距离而言,地震波传播的水平距离最大可达21km,垂直深度可达30km以上。在数据处理中,根据原始资料特点,针对性采用了非纵弯线面元定义、三维层析静校正、叠前多域去噪及组合反褶积技术,最终得到的叠加时间剖面上具有丰富的壳内反射波组。结果显示,测线经过地区的地壳结构为双层结构,总厚度为30.0~36.0km。上地壳呈现隆坳相间的反射特征,下地壳存在多组叠层状弧型反射波组,莫霍面反射特征清晰,由2~3个反射同相轴组成,呈现SW端向NE段抬升的形态。剖面经过地区存在一个切穿下地壳和莫霍面的深部断裂,应该是长江深断裂的反映。研究结果充分说明,大容量气枪震源可应用于陆地流动水体地壳精细结构的深地震反射探测。

岫岩陨石撞击坑结构高精度地震探测研究

我国的岫岩陨石撞击坑位于辽东半岛北部低山丘陵地区,直径1.8 km,保存完好,已被多方面的证据证实为陨石撞击坑.陨石的撞击和此后的沉积作用在坑内形成了特殊的地球物理场,使坑内与坑外的介质在速度、密度等方面存在差异.本次通过采用反射和折射地震相结合的探测方法,利用陨石撞击所形成的岩石的地震波速度和波阻抗差异,获得了陨石坑的速度结构、地层结构和整体形态.根据地层反射特征,直接撞击形成的区域为直径约1.8 km、深度800 m左右的坑体;受撞击影响的深度约1.4 km.撞击坑的结构分为慢速沉积区、快速沉积区和影响区三部分.根据撞击坑的地震波速度特征,在撞击坑的中心约800 m深度地震波的速度已达到7.0 km/s,且速度7.0 km/s的等值线与坑体形态一致,坑的边缘在500～600 m深度地震波的速度已达到7.0 km/s.坑体的结构和岩石的这些物性参数都进一步证实了岫岩陨石坑的陨石撞击起源.

基于中深层地震反射资料研究泰州断裂上地壳特征

采用大吨位可控震源激发和多次覆盖地震反射技术,跨泰州断裂完成一条长度14km的中深地震反射剖面。结合研究区已有地质资料与获得的剖面反射波组特征,建立沿测线第四系至古生界的精细地层框架,同时对泰州断裂及其两侧的构造形态、断裂切割深度、构造组合样式等进行研究。结果表明,该区上地壳存在多个反射能量较强的界面,其中的古潜山面与结晶基底顶界面TG是本区上地壳结构中两个重要的结构面。泰州断裂总体表现为由2条断层组成的断裂构造带,其上部错断第四系底界面,向下错断新近系、古近系等多套沉积层和结晶基底,对该区隆起和凹陷的形成和地层沉积具有重要的控制作用。

沈阳市活断层深地震反射勘探研究

本文通过深地震反射探测,获得了沈阳市区北部Moho面以上的地壳深部结构和剖面,上地壳复杂的断裂组合关系和下地壳高角度的深断裂共同构成了该区的深、浅构造关系,其结果为沈阳市活断层的地震危险性评价奠定了基础。

南天山地区巴楚-伽师地震(M_S6.8)发震构造初步研究

新生代期间强烈而持久的再生造山作用,在天山地区形成了大量近EW向逆断裂-褶皱带,引起地壳强烈缩短,穿插有NW向“类转换断层”,显示出天山地区近NS向不均匀的构造挤压作用;区域上地震构造主要为近EW向逆断裂-褶皱带或盲逆断层,其次为NW向“类转换断层”。巴楚-伽师地震区位于南天山柯坪塔格推覆构造系以南,NE向跨越极震区、长约50km的深地震反射探测表明,1997年伽师强震群的发震构造推测为NW向隐伏“类转换断层”,2003年巴楚-伽师地震(MS6·8)的发震构造为柯坪塔格推覆构造系南缘尚未出露地表的近EW向盲逆断层系。

声学探测技术在天津隐伏断层探测中的应用

利用单道地震等水上声学探测技术,对天津海河断裂的浅部构造和地层错断信息进行了探测。探测结果表明,在水深较深,相对宽阔的河道内该方法可以获得较好的结果。在天津塘沽地区,海河断裂的上断点深度位于河底面以下30m左右,对应的最新活动时代为Q_p^3—Q_h^1,这与前期的钻孔勘探结果基本吻合。在渤海近海海域,海河断裂呈一组NWW-NEE向分布的断裂带,其上断点距离海底的深度小于30m,断层断错和影响的地层年代为全新世早中期,断层活动特征与塘沽地区的基本一致。

松辽盆地隆起区地壳反射结构与“断开”莫霍界面

在我国松辽盆地内实施了4条近垂直反射地震法地壳精细结构探测,获得了双程旅行时为15 s的松辽盆地地壳叠后偏移反射剖面.重点研究松辽盆地东南隆起区与东北隆起区反射结构特征.发现松辽盆地隆起区内整体上表现出:由西至东沉积层厚度变薄,由北向南沉积层厚度增厚;无论是东南隆起区还是东北隆起区,壳内反射图案在南北向与东西向均变化剧烈;东北隆起区莫霍界面双程反射旅行时变化范围为9.6-11.0 s,深度范围为30-34 km,东南隆起区莫霍界面双程反射旅行时变化范围为9.7-10.4 s,深度范围为30-32 km.由叠偏剖面资料分析可见松辽盆地隆起带内莫霍界面反射出现特异的断开特征,错距达0.1-0.5 s,约合2 km左右.断开带附近存在多组剪切断裂并表现出隆起带内断开宽、两隆起带交界部位窄的空间分布规律.这些反射图像与特异莫霍界面反射被推断为多期次黑龙江微陆块弱碰撞、太平洋板块向西俯冲等动力因素耦合作用的结果.

南海大陆边缘动力学:从陆缘破裂到海底扩张

边缘海如何形成是地球科学的基本问题.本研究通过对南海区域深反射地震数据及钻井数据的综合解释,聚焦地壳深部结构和三维全变形机制,在南海陆缘张裂-海盆扩张的构造动力学研究中取得重要进展:(1)"大陆破裂非均一":拉张过程垂向上分层非均一,受拆离断层系统控制;裂离过程横向上高度变化,中-东侧受岩浆作用主导,西侧受构造作用主导.(2)"海盆扩张非对称":受周期性地幔对流活动主导,扩张表现为两次洋脊南向跃迁,方向也发生多次转变,导致南海扩张的不连续-非对称性.据此提出西太俯冲背景下周缘受限型海盆高度变化-非均衡扩张模式的新认识,丰富大陆边缘动力学理论.