城市活断层高分辨率地震勘探震源对比试验研究

国内外大量地震震例研究表明 ,巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市之下的活动断裂上发生的地震造成的 ,因此 ,探测城市活断层是十分必要和紧迫的。高分辨率地震勘探是目前探测城市活断层较为有效的地球物理方法 ,它包括激发技术、接收技术、观测系统、地震数据处理与解释技术等。而震源是地震勘探的首要问题 ,城市特定的人文环境和城市活断层的特点对高分辨率地震勘探的震源提出了特殊的要求 ,较小的断距决定了要有较宽的震源谱 ,城市较严重的干扰决定了震源要有较强的抗干扰能力。通过在福州市跨八一水库断裂进行的可控震源、真空加速落锤、锤击震源、枪震源以及炸药震源的试验研究 ,利用频谱分析技术 ,得到了各种震源谱的特性 ,并给出了可控震源、真空加速落锤和锤击震源叠加时间剖面对比 ,探讨了各种震源在城市活断层探测中的有效性     

城市活断层的抗干扰高分辨率浅层地震勘探研究

首先，简要介绍了城市活断层探测的意义及世界各国开展城市活断层探测的基本情况。在简述抗干扰高分辨率浅层地震勘探基本原理的基础上，重点论述了城市活断层的抗干扰高分辨率浅层地震勘探的震源激发、数字地震仪性能、接收方式与接收条件、观测系统以及数据处理与资料解释等。研究表明，对于城市活断层的抗干扰高分辨率浅层地震勘探，在数据采集环节应采用具有线性或非线性变频扫描功能的可控震源和与其相匹配的地震仪器，以及小道间距、小偏移距、多接收道、短排列和高频检波器接收的工作方法；在数据处理与解释环节，要重视折射静校正技术、噪声压制技术、高精度速度分析技术、子波压缩技术、子波零相位化技术和叠前偏移技术等的应用。最后，给出了城市活断层的抗干扰高分辨率浅层地震勘探实例。     

城市活断层探测的高分辨率浅层地震数据采集技术

在简要介绍城市浅层地震勘探干扰波特点的基础上 ,结合福州市活断层探测的浅层地震试验探测资料 ,阐述了抗干扰高分辨率浅层地震勘探的技术装备、地震数据采集的技术方法以及在强干扰背景条件下围绕抗干扰和提高地震资料信噪比与分辨率而采取的技术措施。试验结果表明 :采用可控震源和与其相匹配的地震仪器以及小道间距、小偏移距、多通道和高频检波器接收的工作方法 ,是实现抗干扰高分辨率浅层地震数据采集的有效途径     

城市活断层探测中的浅层地震勘探方法

对大量地震灾害的研究表明，地震发生时，位于地表活动断层上的房屋或构筑物的破坏最严重，尤其是20世纪90年代后期美国北岭地震，日本阪神地震和中国台湾集集大地震等的发生后，世界许多国家的政府和地震科学家都清楚地认识到城市活断层探测与研究的重要性和急迫性，城市活断层的探测对于城市规划，抗震设防，减轻地震对城市设施的破坏都具有重要的现实意义，浅层高分辨地震勘探是城市活断层探测手段中最有效，最可靠的方法之一，可以在地表探测到地下活断层的位置，埋深，产状和空间展布情况，但由于城市环境的强干扰背景和场地条件的复杂性，必须针对实际情况，在观测系统，震源，数据采集环境的强干扰背景和场地条件的复杂性，必须针对实际 情况，在观测系统，震源，数据采集和处理方法等环节中，采用一系列提高分辨率， 提高信噪比的有效方法，才能取得可靠的探测成果，本文对城市活断层探测中的浅层地震勘探方法的技术难点和相应的解决方法进行了讨论，并结合我们近几年来在城市开展浅层地震勘探的一些经验，介绍一些实用性的浅层地震勘探工作方法。     

城市地震活断层探测的地球物理方法

通过国内外有关城市地震活断层探测的实例，对城市地震活断层探测的主要地球物理方法进行了介绍。由于城市地区特殊的干扰环境，城市地震活断层探测需要对传统的技术方法进行必要的改进和调整。以提高探测方法的抗干扰能力，城市地球地震活断层探测应充分利用高分辨浅层地震勘探和人工地震测深精度高的优势，根据不同城市的地球物理特征，配合电法勘探、磁法勘探、重力勘探和天然地震观测等其他地球物理方法，通过对资料的综合分析和解释，提高探测结果的分辨率和可靠性。     

地球物理方法在城市地震活动断层精确定位中的应用

重点讨论了城市地震活动断层精确定位方法.研究结果表明：面对城市的强干扰背景,利用可控震源,采取频率扫描方法和数据处理的互相关技术,可以有效压制强振动干扰,实现城市市区的地震勘探;对于两盘无明显断距的走滑断层可以利用高分辨率地震勘探方法和电法勘探方法进行联合精确的定位;并结合实例讨论了电法勘探的精确定位方法.     

利用混合法合成成都断层宽频地震动

首先，依据成都活断层探测的深、浅层地震勘探资料、钻井资料、地形资料，建立成都地区地下三维介质模型，并基于活断层确定的双石-大川断裂发生7.6级潜在地震的地震活动性探测结果，设定断层破裂震源模型，采用随机有限断层方法模拟短周期地震动、谱元法模拟长周期地震动，利用混合法通过频域合成技术获得了研究区域的宽频地震动。最后，讨论了合成结果的PGA、PGV、PGD以及0.3s和1.0s反应谱的分布特征，依据分布结果对成都市区进行了本次设定地震的地震动讨论。     

福州市活断层探测与地震危险性评价

大量震例研究表明，活动断层产生的直下型地震对城市的破坏非常严重，应用先进有效的地质与地球物理探测技术，准确地探明城市之下及附近活动断层分布，确定直下型地震的震源和危害性是我国城市减灾工作面临的一个非常急迫的实际问题。《福州市活断层探测与地震危险性评价》项目作为中国地震局全国城市活动断层探测的试点与示范项目于2001年初开始实施，2004年8月通过中国地震局的验收。项目围绕解决城市范围内的断裂定位、定年、定性、深部背景、地震危险性和危害性及防震减灾对策等一系列科学问题，通过“初查与目标区主要活断层鉴定”、“深部地震构造环境探测”、“地震活断层鉴定与危险性评价”、“地震活断层的详细探测”、“地震活断层危害性评价”和“活断层地理信息系统建设”等阶段的探测和评价工作，同时在福州市城、郊区全面开展壤中气汞、土壤汞、气氡、地质雷达、多道直流电法、瞬变电磁法、浅层地震折射法、浅层地震反射法、勘探震源效果对比、用于建立福州盆地埋藏第四系(标准)剖面的钻探等多种手段的试验探测，总结各种试验探测的技术指标和实践经验，在活断层的综合试验探测、定位定年、地震危险性和危害性评价等方面取得了下列成果与结论：(1)福州市活断层综合试验探测成果表明，在充分收集、整理与分析相关地质、地球物理、钻孔等资料的基础上，以地球化学探测为先导“侦察机”，确定了活断层的可能位置；以浅层地震勘探为主要探测方法，辅以电磁勘探作为补充，并利用钻探建立的第四系(标准)剖面或地层层序及测井获得的各种地球物理参数进行必要的校正和验证，结合裸露地表断层或埋深较浅断层的槽探及古地震调查或隐伏断层两侧钻孔岩芯岩性、层序、绝对年龄或孢粉等相对年龄的测定与对比等，是进行城市活断层探测(定位)与地震危险性、危害性评价(定年、定性)的最佳组合方法。(2)福州盆地位于具有发生中等强度地震的区域地震构造环境中，“台湾动力触角”对其影响相对较弱。(3)福州盆地主要断裂的活动性较弱，经鉴定的6条目标断裂都不是全新世断裂。其中，八一水库-尚干断裂和闽侯-南屿断裂至少为晚更新世中期以来的不活动断裂，其它为晚更新世以来不活动断裂。(4)福州盆地深部不存在发生直下型强烈破坏性地震的构造环境，其邻近的长乐-诏安断裂带是未来可能会发生对福州市有影响的地震震源区。(5)福州盆地主要断裂存在发生中等-中强地震的危险性，但发震概率较小。(6)福州盆地地震危害性较弱，地面发生地震地表破裂带的可能性不大。(7)开发建立了全国第一个活断层地理信息系统，具备信息查询显示、数据管理、数据的分析处理和咨询服务等功能。     

城市活动断层探测中的浅层地震勘探数据库建设——以石嘴山市活动断层探测为例

浅层人工地震勘探是城市活断层探测工程中的重要部分。浅层地震勘探数据库记录测点位置、测线分布图、断点位置等详细信息。本文以宁夏石嘴山市活动断层探测为例,重点介绍了针对石嘴山市内四条隐伏断裂所布设的33条浅层地震勘探测线数据库建设的数据库模型、技术方法、操作技巧及注意事项,为城市活断层探测中基于 ArcGIS等平台系统建立浅层地震勘探数据库提供借鉴。     

用地震反射法对玉溪盆地普渡河断裂的探测

通过在玉溪盆地用地震反射法探测普渡河隐伏断裂的实例, 阐述了在覆盖层很厚、 人口密集、 环境干扰强条件下的地震勘探方法技术. 本次勘探针对场地条件使用了大型可控震源和小检波距、 长排列、 高覆盖次数的观测系统. 获得的高信噪比时间剖面清晰地揭示了玉溪盆地内普渡河断裂的产状和规模. 勘探结果表明, 玉溪盆地覆盖层(N+Q)最大厚度超过820 m; 基岩面西陡东缓, 呈北北东走向的箕状分布; 普渡河断裂分两支穿过玉溪盆地西部, 主断裂为正断性质, 走向约N20°E, 倾向东, 视倾角75°—80°; 断裂规模由南向北逐渐变大, 基岩断距在盆地南部的大营街附近为40 m, 而在盆地北部的九龙池东部, 基岩断距增加到280 m左右, 穿过玉溪盆地西部的普渡河断裂错断了新近系上新统中上部地层.      

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。     

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。     

STUDY ON TANGSHAN-HEJIAN-CIXIAN EARTHQUAKE FAULT ZONE BY SHALLOW SEISMIC EXPLORATION METHOD

The location of the buried faults, the fault broken layers and the depth of breakpoints in the Tangshan-Hejian-Cixian seismotectonic zone are not clear. We implemented 4 shallow seismic exploration profiles on the Daming Fault, Cangxi Fault, and Dachengdong Fault. Line DZ1 is located on the Daming Fault in the southeast of Daming County. Five breakpoints were dectectd, which are all normal faults, with depths of 95~125m and displacements about 6~12m, offsetting late Pleistocene but not the Holocene. Line DZ2 is located in the east of Xianxian County to dectect the Cangxi Fault. Three breakpoints were detected, all are normal faults, with depths of 170~190m and displacements about 7~10m. The upper breakpoints of the three faults cut the middle Pleistocene. The lines DZ3 and DZ4 are located in the west of Litan Town, Dacheng County. Four breakpoints were detected, with the upper breakpoint depth of 120~130m and displacements about 5~15m. They are all normal faults, and the upper breakpoints of the faults cut the Pleistocene strata.
The result of the exploration of Cixian-Daming Fault is not consistent with the buried depth 1 200m proposed by XU Hua-ming. It is proved that the activity of the fault is also consistent with the overall activity of the Cixian-Daming Fault, which is an active fault since late Pleistocene.
The Dachengdong Fault and Cangxi Fault offset the middle Pleistocene strata. Although the late Pleistocene active faults are generally defined as active faults in the practice of active tectonics research in China, strong earthquakes in eastern China have shorter recurrence period, and earthquakes of magnitude 6 or so may also occur in some middle Pleistocene active faults.
During the compilation of GB18306-2015 “Seismic ground motion parameter zonation map of China”, there were no late Pleistocene active faults in the M6~6.5 potential source areas in eastern China. Therefore, we believe that the Dachengdong and Cangxi faults still have the ability to generate earthquake of magnitude 6 or so, and the faults have some similarities with the seismogenic structures of Xingtai earthquake swarm. Under the action of the latest tectonic stress field, the “deep faults” tearing ruptured successively and expanded upwards, resulting in stress migration and loading between two neighbouring en-echolon concealed faults, so, the Dachengdong and Cangxi faults are the product of this three-dimensional rupture process. The Dachengdong Fault is a “newly-generated” fault resulting from the tearing rupturing and upward expanding of the pre-existing concealed “deept faults” in the middle and lower curst.     

利用地震剖面研究夏垫断裂西南段的活动性

地震方法是针对厚覆盖区城市直下型活动断裂的一种不可替代的探测技术,对于不同的探测深度需采用不同的排列长度。为研究夏垫断裂在远离三河-平谷8.0级地震震源区的活动性,我们在该震源区SW方向约30km处开展了中浅层反射地震探测试验,并跨过中浅层地震探测到的夏垫断裂进行了浅层反射地震探测试验。浅层和中浅层地震探测的试验结果表明,在5m道间距的地震剖面上,在200m深度以下夏垫断裂得到了较好的反映,在该深度以上,该断裂反映不明显;在2m道间距的地震剖面上,夏垫断裂错断明显,但剖面上的最浅一组反射波(深度约30m)却没有发生明显错断。由此得出:距1679年三河-平谷8.0级地震震源位置SW方向约30km处,夏垫断裂的活动性减弱     

NEW EVIDENCE ON NE-SEGMENT OF JINTAN-RUGAO FAULT DISCOVERED BY SHALLOW SEISMIC EXPLORATION METHOD

The NE-trending regional deep fault, i.e. the Jintan-Rugao Fault, is a boundary fault between the Subei depression and Nantong uplift, and its research has always received broad attention because of its importance and complexity. For the absence of definite proof, there is little consensus regarding the structure and spatial distribution of the fault among geoscientists, and its latest active time is ambiguous. The study of Quaternary activity characteristics of the Jintan-Rugao Fault is of great significance for earthquake trend prediction and engineering safety evaluation, and for earthquake prevention and disaster reduction in Jiangsu Province. In order to investigate the spatial location, characteristics and tectonic features and redefine the activity of the NE-segment of the Jintan-Rugao Fault, and on the basis of likely location and marker beds derived from petroleum seismic exploration sections, we collect and arrange 4 shallow seismic exploration profiles crossing the fault to conduct high-resolution seismic reflection imaging, following the working concept of ‘from known to unknown, from deep to shallow’. In this study, an observation system with trace intervals of 4~6m, shot intervals of 12~18m, and channels of 90~256 and 15~36 folds is used. In addition, by introducing different tonnage vibroseis to suppress the background noise, the raw data with high SNR(signal-noise ratio)can be obtained. By using the above working method and spread geometry, we obtained clear imaging results of the subsurface structure and fault structure in the coverage area of the survey lines. This exploration research accurately locates the NE-segment of Jintan-Rugao Fault, and further shows that it is not a single fault but a fault zone consisting of two normal faults with N-dipping and NE-striking within the effective detection depth. The shallow seismic profiles reveal that the up-breakpoint on the south branch with stronger activity is at depth of 235~243m, which offsets the lower strata of lower Pleistocene. Combining drilling data around the survey lines, we infer the activity time of this fault is early Pleistocene. The results of this paper provide reliable seismological data for determining the location and activity evaluation of the NE-segment of Jintan-Rugao Fault. In eastern China, where the sedimentary layer is thicker, the latest active age of faults can not be determined entirely according to the latest faulted strata. For a fault passing through the thicker area of new deposits, its latest active age should be based on the tectonic background, seismic activity, present tectonic stress field, topographic deformation, structural micro-geomorphological characteristics, sedimentary thickness of new strata, controlling effect of faults on new strata and the latest strata of faults, and combined with upper breakpoints, morphology, structure and occurrence of faults, the active state of the target concealed faults should be analyzed. If the activity of the fault is judged only by the upper faulted point, it may lead to overestimating the age of the fault activity.     

夏垫断裂东北段地震勘探资料研究

为查明夏垫断裂东北段的空间位置、性质及其活动性,由大厂八百户起向东北方向,经过三河齐心庄至北京马坊镇,以可控震源激发方式,完成高分辨率浅层地震勘探测线7条,长约22 km。各地震反射时间剖面波组特征变化明显,断裂特征清晰,获取了准确的断点定位及断裂发育特征,展现了自八百户经齐心庄至马坊镇延伸约20 km范围内夏垫断裂的空间展布及浅部构造特征。结果表明:研究区内夏垫断裂为倾向SE、视倾角约为69°的正断层,结合以往研究成果分析,夏垫断裂属于全新世活动断裂;同时揭示夏垫断裂东北段明显的分段性,齐心庄以北出现一倾向NW的分支断裂。     

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     

乌鲁木齐城市活断层探测与地震危险性评价主要成果简介

以乌鲁木齐市建成区和规划区作为探测目标区,对区内的活动断层及其深部发震构造进行了系统的探测,对活动断层的危险性和危害性进行了初步评价。根据断层活动性鉴定,确定目标区内存在2组全新世活动断层,即王家沟断层组和九家湾断层组。前者为近EW向的北倾逆断层,后者为NE走向的北倾正断层。晚更新世活动断层为八钢-石化隐伏断层、西山断层、碗窑沟断层和白杨南沟断层。深部发震构造探测揭示出目标区所处的北天山山前薄皮推覆构造及其前缘逆断层-褶皱的清楚结构,结合流动地震观测和小震精确定位等,建立了目标区活动断层的发震构造模型。通过古地震探槽和地震活动性研究对目标区全新世活动断层和晚更新世活动断层的地震危险性进行了评价;并在此基础上对可能发生的直下型大地震所引起的强地震动进行了预测,对全新世活动断层可能产生的地表错动带和晚更新世活动断层可能引起的地表变形带进行了预测     

北京东北旺-小汤山断裂存在的证据

对位于北京市西北侧的东北旺-小汤山断裂是否存在、走向与活动性的认识长期以来一直存在较大差异。通过新近开展的北京城市活断层探测工作中的物探数据与钻孔联合剖面分析,认为东北旺-小汤山断裂是存在的,为一条隐伏断裂,长约40km,走向NNE,倾向SE。以南口-孙河断裂为界,该断裂东北段称之为小汤山断裂,西南段称之为东北旺断裂。小汤山断裂的最新活动时代为早更新世或中更新世早期,中更新世中期以来不活动。东北旺断裂的最新活动时代为中更新世末期,晚更新世以来不活动