淺層地震勘探在晉獲斷裂帶勘察中的應用與研究

薛 曉 東

(山西省地震局，山西 太原 030002)

?

淺層地震勘探在晉獲斷裂帶勘察中的應用與研究

薛 曉 東

(山西省地震局，山西 太原 030002)

介紹了淺層人工地震勘探的工作原理，從測線布置、野外工作方法、結(jié)果分析等方面，闡述了該勘探技術(shù)在晉城獲鹿斷裂帶勘察中的應用，指出淺層人工地震是一種分辨率高、探測結(jié)果可靠的斷層探測方法。

淺層地震勘探，斷裂帶，測線布置，折射波

0 引言

晉(城)獲(鹿)斷裂帶北起河北省靈壽縣、獲鹿縣一帶，向南經(jīng)山西和順、左權(quán)、黎城、長治、晉城，止于河南省濟源，全長380 km，其中有310 km在山西省境內(nèi)，展布于太行山區(qū)和晉東南高原。該斷裂帶是山西一條著名的大型斷裂帶，也是太行山區(qū)地震活動和新構(gòu)造運動相對較強的地帶。晉獲斷裂帶的澤州—城區(qū)段由NNE-SSW縱貫晉城城區(qū)及澤州縣全境，在境內(nèi)的長度50 km，影響寬度3 km～4 km，該斷裂段除具有發(fā)生地震危險外，也是地質(zhì)災害較嚴重的地段。

1 項目概況

為了晉城城區(qū)及澤州縣的建設(shè)規(guī)劃與防震減災提供基礎(chǔ)資料及有關(guān)依據(jù)，開展了晉獲斷裂帶(澤州—城區(qū)段)地震活動性探測及地質(zhì)災害勘查工作。根據(jù)對區(qū)域地質(zhì)情況和已收集到的資料分析，斷裂帶地球物理勘探工作主要采用了淺層地震勘探，用以查明該斷裂帶隱伏段的斷裂與褶皺構(gòu)造的空間分布、斷裂的上斷點埋深，為判斷該斷裂的活動性提供地球物理勘探依據(jù)。

2 工作原理

2.1 淺層人工地震的工作原理

人工震源激發(fā)的地震波在介質(zhì)中傳播的過程是，當穿過波速不同的分界面時，波將改變原來的傳播方向而產(chǎn)生透射、反射；在這個過程中，當下層介質(zhì)波速大于上層介質(zhì)波速時，在入射角等于臨界角的條件下，透射波將會沿著分界面以下層速度“滑行”，這種“滑行波”也將引起界面上層質(zhì)點的振動，并以折射波的形式傳至地面。用地震儀記錄其到達地面觀測點的時間，然后根據(jù)震源距、道間距和地形高程，找出其之間的函數(shù)關(guān)系，就可以求出折

射界面的空間分布狀態(tài)。

2.2 測線布置

本次地震勘探使用的儀器是美國勞雷工業(yè)公司研制生產(chǎn)的StrataVisorTMNZ48淺層地震儀。本次共布設(shè)淺層地震折射測線6條，布線原則是測線大體垂直斷裂走向(NNE)，為近EW向?，F(xiàn)選取2條測線進行分析。

2.3 野外工作方法

1)激發(fā)。

洛陽鏟或風鉆機打3 m左右深的炮井，一般情況每炮3 kg～5 kg炸藥，深埋、夯實放炮。

2)觀測系統(tǒng)。

道間距Δx=10 m(精細測量)，炮檢距不定，炮點位置見表1，采用相遇加追逐觀測系統(tǒng)。

表1 各測線的參數(shù)一覽表

3 地震勘探資料的地質(zhì)解釋

3.1 地震勘探解釋的地質(zhì)依據(jù)

依據(jù)折射波資料處理結(jié)果，結(jié)合工作區(qū)地層特征，對本區(qū)出現(xiàn)的直達波和折射波波速分析如下：

1)直達波。

波速V=300 m/s～600 m/s左右，一般指Q4表土中的地震直達波，反映松散干黃土特征；該層厚度較薄，只有幾米。

2)折射波。

a.折射波速700 m/s～900 m/s時，為第四系Q3與Q2分界面波，反映Q3松散層特征；

b.折射波速1 000 m/s～1 600 m/s時，為第四系Q2與Q1的分界面波，反映Q1粉質(zhì)粘土的特征；

c.折射波速1 600 m/s～2 400 m/s(平均2 000 m/s)為新生界地層波組，它是Q2或Q1與N2分界面波，反映上第三系上新統(tǒng)N2紅色粘土的特征;

d.折射波速2 400 m/s～3 800 m/s為本區(qū)基巖面折射波之一，反映Q2(或Q3，或N2)與CP1分界面，為CP1煤系地層的波速;

e.折射波速3 600 m/s～4 500 m/s是基巖折射波之二，是N2與O2灰?guī)r或CP1與O2分界面波，反映O2灰?guī)r波速。

上述地震折射波組及其地質(zhì)屬性的解譯，是地震折射資料地質(zhì)解釋的依據(jù)。

3.2 地震勘探測線分析

1)西常村測線。

西常村線位于西常村西公路北的耕地，測線起始點在西，測線長365 m。

地震反演剖面及解釋圖見圖1和圖2。

從圖中可以看出：該測線最大折射波速度達4 500 m/s，是O2灰?guī)r；基巖面稍有起伏，但沒有發(fā)現(xiàn)波速突變之處，該測線沒有跨越斷層。

2)張村測線。

張村測線位于張村西公路旁的耕地，測線起始點在西，測線長500 m。地震反演剖面及解釋圖見圖3和圖4。從圖中可以看出：該剖面地層波速大體上隨深度的增加而增大，在測線210 m之前，最大波速值達4 000 m/s，推斷為O2灰?guī)r；210 m之后，波速值最大也不足3 600 m/s，推斷為石炭二疊系，推斷在測線210 m處有斷層(F1)通過。

4 結(jié)語

1)根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，綜合分析地球物理勘探的結(jié)果，晉獲斷裂帶(澤州—城區(qū)段)總體走向NNE，一般在NNE15°～NNE25°之間變化。晉獲斷裂帶(澤州—城區(qū)段)基本構(gòu)造形式為復式背斜，即由西背斜、西向斜、主背斜和東向斜組成。這些背斜產(chǎn)狀均是西緩東陡，向斜則正好與之相反。在西向斜和東向斜的內(nèi)部也均有起伏。

2)本次物探工作的重點是查明晉獲斷裂帶(澤州—城區(qū)段)主斷裂的位置，工作結(jié)果表明，淺層地震勘探對地下地質(zhì)構(gòu)造具有高分辨率，是研究淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)行之有效的方法。同時，由于某些勘查工程受地質(zhì)地形影響較大，在一定程度上影響勘探測量的精度，所以，結(jié)合勘察區(qū)域的地質(zhì)及其他資料，勘探的準確度會更高。

[1] 俞壽明.高分辨率地震勘探[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[2] 王慶海，徐明才.抗干擾高分辨率淺層地震勘探[M].北京：地質(zhì)出版社，1991.

[3] 高景華，徐明才，劉建勛.高分辨率城市活斷層地震資料處理技術(shù)[J].物探化探計算技術(shù)，2005，27(3)：209-215．

[4] 潘繼順，劉保金，朱金芳.城市活斷層高分辨率地震勘探震源對比試驗研究[J].地震地質(zhì)，2002，24(4)：534-541.

The application and research of shallow artificial earthquake in the Jin-Huo fault

Xue Xiaodong

(EarthquakeAdministrationofShanxiProvince,Taiyuan030002,China)

The paper introduces shallow artificial seismic survey working principles, describes the application of the survey technology in Huolu fault zone survey of Jincheng from aspects of measuring-line, field operation and results analysis, and finally points out that: shallow artificial seismic survey is a kind of fracture surveying method with high resolution ratio and reliable survey results.

shallow seismic survey, fault zone, measuring-line, refracted wave

1009-6825(2016)22-0046-02

2016-05-28

薛曉東(1982- )，男，工程師

P631.4

A