探訪“地學長江計劃”安徽實驗

探訪“地學長江計劃”安徽實驗

工作區域位置示意圖

安徽省內的秦嶺-大別造山帶是中國東部的一級構造單元，將我國東部分割成華北與揚子地塊。同時，郯廬斷裂帶是一條貫穿巖石圈大斷裂，歷史上曾發生中國東部最大的郯城8.5級（1668年）大地震，斷裂帶中南段也位于安徽省。安徽省獨有的地質構造條件及地理位置（長江中下游），為利用天然水體激發人工地震波探測地下結構提供了天然的科學實驗場地，對區域地質構造研究、礦產能源調查以及沿江城市地下環境監測等具有極其重要的意義。大容量氣槍震源激發信號具有綠色環保，低頻成分豐富、信噪比高、高度可控、傳播距離遠及信號重復性好等優點，是開展深部探測的理想震源之一。

延平2號震源船

低頻震源車實時監測

長江流域地下結構和應力變化探測科學計劃（簡稱地學長江計劃）是一項大型綜合地球科學探測計劃，由長江流域的研究院所、高等院校和科研機構聯合組建跨行業、跨部門、跨區域的科研團隊，通過探測長江流域的地下結構和應力變化，服務于長江經濟帶的礦產、能源、大地構造演化、交通、水力、考古等行業領域。“地學長江計劃”涉及到多個行業部門和沿江省份，實施規模大，參加人員多。因此，首先選取長江流域安徽段作為“地學長江計劃”的先期實驗區。

科學目標 一是通過探測郯廬斷裂帶南段的地殼速度結構，研究巨型平移斷裂的端部效應；二是利用密集觀測臺陣，獲取秦嶺－大別造山帶與郯廬斷裂帶交叉部位（霍山震群窗）的深部構造特征；三是對比深部結構探測結果與前期工作，探索長江中下游成礦帶的范圍、特征與形成機制。

技術目標 一是研發沿江500～600 km范圍以內的地下結構探測技術系統，驗證在長江水體中激發人工地震波的可行性，發展強噪聲背景下微弱信號提取的新理論和新技術；二是引入低頻（1.5～15Hz）可控震源車，研究低頻可控震源數據處理的新方法；三是建立統一格式的海量觀測數據共享服務平臺。

試驗方法 一是選取馬鞍山——安慶流域（310 km）的天然水體，采用氣槍震源船和陸地低頻震動車為移動式震源，采取震源固定點激發與走航式激發相結合的方式，通過沿長江300 km范圍的固定臺站，以及沿江布設的流動地震儀進行觀測；二是通過在水域激發氣槍，利用水下或陸上流動地震儀接收地下界面反射或折射的地震波，可產生寬角長炮檢距的地震記錄截面以進行深地殼速度結構成像，研究地殼深部的速度結構和地質構造。

試驗過程 實驗分為準備階段和實施階段。準備階段是在實驗進行之前的9小時前，選取長江馬鞍山附近水深滿足實驗條件的水域進行固定點激發，以確定單槍能傳多遠，多槍能傳多遠，定點激發多少次合適。

（一）準備階段

第1組由福建省地震局負責。氣槍震源船定點激發100次。激發時準確記錄激發位置（經緯度）、激發時間、激發信號結構；第2組由中國地震局地球物理所負責，安徽省地震局參加。完成實驗區周邊300 km范圍以內固定地震臺數據實時接入。當震源船在馬鞍山進行定點激發后，3小時內處理完所有固定傳輸臺站資料，并提交指揮部；第3組由福建省地震局負責，安徽省地震局參加。在設計的20個定點激發位置附近的河岸上選擇20個點，每個點對應一個定點激發位置，布設能夠實時傳輸的短周期流動地震儀，用來記錄震源函數。該點位置的選取不能距離激發點太近，以避免儀器限幅；不能距離激發點太遠，以確保盡可能準確記錄震源函數。當震源船在馬鞍山進行定點激發后，3小時內處理所有傳輸回來的實時數據，并提交指揮部。

（二）實施階段

第1組在實驗正式啟動后，由馬鞍山逆流而上，采用流動激發（1次/0.5 km）與固定激發（20個固定點）相結合的方式，連續工作7晝夜，航行約300 km至安慶上游50 km處。激發時，需要準確記錄激發位置（經緯度）、激發時間、信號結構。第4組由物探中心負責。完成350套短周期流動地震儀的方案設計、點位堪選、設備架設、回收和數據預處理。要求實驗正式開始后儀器全部啟動，至少連續工作8天，實驗完成后1個月內提交全部數據及初步處理結果。第5組由地科院562隊負責，完成350套短周期流動地震儀的方案設計、點位堪選、設備架設回收和數據預處理。要求實驗正式開始后儀器全部啟動，至少連續工作8天，實驗完成后1個月內提交全部數據及初步處理結果。第6組由東方地球物理公司負責，中國科技大學與福建局參加。設計陸地可控震源振點，開展低頻可控震源車作業，進行可控震源激發信號接收實驗，并協調福建局震源船，以避免試驗中信號的相關干擾。第7組由中國科技大學負責，地球物理所參加。選定工作區域，利用不少于40臺流動地震計完成2個微臺陣觀測方案設計，并開展實驗研究。要求實驗正式開始后儀器全部啟動，至少連續工作8天，實驗完成后1個月內提交全部數據及初步處理結果。第8組由地球物理所負責，中國科技大學、安徽局、地科院參加，確保實驗期間20個沿江布設流動地震儀觀測數據的實時傳輸，并搭建數據共享服務平臺，對所有參加單位開放。第9組由安徽局負責。承擔合肥指揮部、銅陵現場指揮部和數據中心的日常工作，負責與地方政府與相關部門溝通協調，輔助各組開展工作，并提供后勤服務支持。

（謝瑞杰 王燕燕）

現場考察

現場會

陳颙院士匯報

震源船上

大事件

2015年8月20日，在北京召開安徽實驗實施啟動會。會議商定了實驗分組方案及各組任務分工，討論部署了下一階段各小組工作任務。

2015年9月1日，在安徽合肥召開安徽實驗工作協調會。會議審議了各單位的實驗準備方案，基本確定實驗時間為10月10－18日，并重點討論了各單位之間的協同配合問題。

2015年10月13－14日，“地學長江計劃”安徽實驗現場會在銅陵召開。

資料提供：中國地震局科學技術司、安徽省銅陵市地震局