浅层地震勘探在沿海地区隐伏断层探测中的应用

中国沿海地区的第四系厚度变化较大,在大部分地区存在淤泥、黏土和砂层的多重互层情况,这种地层结构对地震波的传播十分不利,容易造成对高频信号能量的强烈耗散。沿海地区又具有人口密度大、工业干扰强烈的特点,地震波的激发、接收条件较差。文中给出了在粤东、天津和唐山覆盖层厚度变化较大的地区,利用浅层地震勘探开展隐伏断层探测的应用实例。较系统地介绍了野外工作、资料处理和解释方法。阐述了在强干扰环境下提高信噪比和分辨率的有效技术途径。所给实例中的反射波组能量强,隐伏断层的反应明显,经跨断点钻探验证,结果证实地震勘探确定的界面深度、断点位置和基岩错距等参数都是可靠的。所述技术方法对类似地区的城市活断层探测和工程物探工作都有较重要的参考价值。

北京南部地壳精细结构深地震反射探测研究

为了研究北京平原区的地壳结构特征、断裂的空间展布、断裂活动性以及深浅构造关系,在北京平原区的南部完成了1条长90km的深地震反射剖面.探测结果表明,该区地壳以双程反射时间(TWT)6～7s的强反射带Tc为界分为上地壳和下地壳,上地壳厚约18～19km,下地壳厚约16～17km,Moho界面深度约为34～35km.该区结晶基底起伏变化较大,上、下地壳分界面和Moho界面都是一个具有一定厚度的过渡带.上地壳反射层位丰富,断裂构造发育,构造形态清晰.在夏垫断裂西北,剖面揭示了4～5组能量较强的反射震相,表现为典型的隆起区特征;在夏垫断裂东南,上部为一套向东南倾伏的密集强反射层,下部为一套形态各异、结构复杂的强反射层,这些反射具有典型的沉积盆地特征,盆地最深处约为11km.剖面揭示的地壳深断裂倾角较陡,向上切穿了上、下地壳分界面,延伸到上地壳沉积盆地的底部,向下切穿了壳幔过渡带,与上部断裂和沉积盆地构成了独特的组合关系.

利用重复地震估算北京平原地区隐伏断裂深部的活动速率

利用首都圈数字化地震台网2001—2006年的波形资料分析北京平原地区隐伏断裂的深部滑动速率。通过波形互相关分析,识别出35组相似地震对和20组多重相似对,大部分相似地震活动表现为非周期性,重复间隔从数分钟到数百天不等。针对研究区内台站分布稀疏和低信噪比波形记录的现状,在波形相似的基础上,提出了采用在子采样条件下的S-P相对到时差(dSmP)和相对到时拾取误差来对相似地震震源位置的一致性进行强约束,进一步探索和完善波形意义上重复地震的识别方法。基于4组"重复地震"估算北京平原区黄庄-高丽营断裂和南口-孙河断裂在不同孕震深度处的滑动速率为1.0～1.2mm/a,怀安镇盆地南缘断裂地表以下9.4km处的滑动速率估计值为1.5mm/a,这一结果和地质资料结果相符。

北京怀柔平原区的隐伏断层及构造活动性初探

利用物化探、断层气、遥感、地质、地貌等综合方法,较详细地研究了北京怀柔一带平原区隐伏断层的分布及其新构造时期的活动特征。发现区内主要存在着北东向、南北向和近东西向三组隐伏的新构造断层。其中北东向断层开始活动较早,且活动强度最大;南北向断层为青石岭断层的南延部分,第四纪初期活动较强;近东西向断层的活动时代较晚。

成都平原隐伏断层氡气特征及断层活动性判别

对成都平原8条具有代表性的隐伏断层进行氡气测量,其研究表明其氡气特征除新津断层外其余都表现为多峰异常,成都平原隐伏断层大多为规模较大的断裂带,可能有多个分支断层组成。位于成都平原中西部边缘的隐伏断层活动性强于东部的隐伏断层,表明成都平原隐伏断层活动性受龙门山构造的控制。通过该研究,为监测隐伏断层的地震活动性提供了新的途径。

断层逸出气测量在活动断裂研究中的应用

从断层逸出气测量应用于活动断裂研究的工作原理、研究方法及技术思路入手,对沂沭断裂带、海原8.5级地震断裂、鲜水河断裂带和山东平原地区活动断裂等的断层逸出气进行系统地分析、对比和研究,探讨了断层逸出气与断层活动性和贯通性之间的关系,及其在断层几何学研究和平原地区活断层探测中的应用等问题。结果表明:断层逸出气Rn,Hg的含量和变化梯度可以作为评价断层活动性和贯通性的参考指标,断层逸出气测量为断层几何学和运动学研究提供了一种快捷方便的探测方法,是确定隐伏断层具体位置的有效手段之一。

京张地区延矾盆地北缘活动断裂带桑园镇隐伏段综合地球物理及钻孔地层剖面研究

京张高铁预选路线跨越延矾盆地北缘活动断裂隐伏段,隐伏活动断裂的产状、活动性对高铁设计、建设和运营具有直接影响。针对盆地隐伏活动断裂的复杂性特征,利用可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、浅层地震、高密度电阻率综合地球物理探测,以及钻孔地层剖面记录等方法,分析延矾盆地北缘活动断裂隐伏段特征,结果表明:(1)延矾盆地北缘活动断裂隐伏段由两条次级断层组成(F2-1、F2-2),二者大致平行分布,走向N56°E,倾角为50~70°,平面上,与地表出露段共同呈右阶雁列分布;(2)F2-1次级断层可分辨上断点埋深约10m,其晚更新世以来垂直滑动速率大约0.12mm/a,应是重大工程建设重点设防对象,次级断裂F2-2可分辨上断点埋深约30m,晚更新世以来活动性弱;(3)通过钻孔地层剖面记录与地球物理探测成果对比,CSAMT法与浅层地震勘探对基岩顶界面探测可靠有效,高密度电阻率法对于该地区浅部第四系松散堆积物探测效果显著,比较直观地反映出电性异常体的形态和规模,通过综合地球物理探测,能够做到优势互补,减少隐伏活动断层解译的不确定性。

北京平原区黄庄—高丽营断裂(房山—涞水段)第四纪活动特征的浅层综合探测证据

黄庄—高丽营断裂是北京平原区主要的隐伏活动断裂之一,其第四纪活动性对北京及邻区的城市规划、建设具有重要的意义。针对该隐伏断裂的复杂特征,本文通过可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、浅层人工地震、高密度电阻率法等地球物理探测技术,结合联合钻孔剖面方法,揭示了黄庄—高丽营断裂房山—涞水段的第四纪活动性及主要特征,探测结果与综合分析表明:(1)该断裂走向NE,倾向SE,倾角为60°~70°,具典型的正断活动特征。(2)推断黄庄—高丽营断裂(房山—涞水段)上断点埋深约10 m,上更新统欧庄组底界错距约16 m,可能为晚更新世早期活动断裂,并可能是1658年涞水6级地震的发震构造,并对浅地表地裂缝地质灾害具有一定的控制作用。因此,对黄庄—高丽营断裂房山—涞水段的几何学与运动学的综合探测结果可为该地区重大工程建设的区域地壳稳定性评价及防灾减灾等提供关键地质依据。(3)综合物探结果可知,CSAMT法对隐伏活动断裂的初期探测有重要意义,在第四系松散沉积层内浅层地震勘探剖面揭示的断裂特征不如其在坚硬岩石地层内揭示的断裂特征明显,但通过多种物探方法的综合探测,能够做到优势互补,增加隐伏活动断裂探测的确定性。

基于土壤气体地球化学的雄安新区活动断裂空间展布及活动性探讨

通过密集测点和跨断裂测线土壤气体地球化学野外流动观测,获取了雄安新区土壤气体Rn、CO_(2)和Hg浓度的区域背景场资料及跨断裂剖面分布特征。结合Q-Q图频率统计法和Kriging插值对雄安新区土壤气体地球化学背景进行综合分析发现,雄安新区断裂来源土壤气体Rn、CO_(2)和Hg的浓度高值呈串珠状聚集于牛东断裂、牛东分支断裂1、牛东分支断裂2、容城断裂和徐水—大城断裂沿线,表明这5条断裂可能是研究区较为活动的断裂带,根据气体浓度高值优势方向及城市活断层探测结果,进一步限定了各断裂的空间展布态势。各活动断裂不同段气体浓度相对强度的计算结果显示,新区断裂活动性由东南向西北方向递减,牛东分支断裂2的活动性最强,其Rn浓度相对强度高于首都圈地区的18条主要活动断裂。由于观测范围的局限性,各活动断裂不同段土壤气体浓度相对强度并无明显差异。

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。

京津地区顺义-塘沽高分辨地震折射剖面的走时成像结果及其揭示的上地壳断裂构造特征

在大中型城市汇集的城市群及其邻近区域,利用高分辨地震折射探测方法开展城市活断层探测,对于开发利用城市地下空间、提升城市韧性、构建城市减灾参考模型和防范地震及地质灾害具有重要的科学和现实意义。文中运用正则化层析反演方法,对穿越京津地区的高分辨折射地震剖面进行走时成像,构建了控制京津地区的上地壳精细速度结构模型。结果显示,京津地区存在巨厚的沉积盖层,近地表速度低至1.6km/s,结晶基底最浅埋深位于北京凹陷(约2km),最深位于武清凹陷(约8km),研究区不同构造单元的结晶基底埋深与结构性质主要受新生代期间的断陷沉降作用影响。文中还利用成像结果的速度差和地震记录的横向变化,对速度差异较大的断裂构造特征进行了分析研究,获得了研究区主要构造单元主控断裂的成像结果及其在上地壳的展布特征,为活断层探测中利用地震折射成像方法判定断层形态提供了参考。