浅层地震勘探在晋获断裂带勘察中的应用与研究

薛 晓 东

(山西省地震局，山西 太原 030002)



浅层地震勘探在晋获断裂带勘察中的应用与研究

薛 晓 东

(山西省地震局，山西 太原 030002)

介绍了浅层人工地震勘探的工作原理，从测线布置、野外工作方法、结果分析等方面，阐述了该勘探技术在晋城获鹿断裂带勘察中的应用，指出浅层人工地震是一种分辨率高、探测结果可靠的断层探测方法。

浅层地震勘探，断裂带，测线布置，折射波

0 引言

晋(城)获(鹿)断裂带北起河北省灵寿县、获鹿县一带，向南经山西和顺、左权、黎城、长治、晋城，止于河南省济源，全长380 km，其中有310 km在山西省境内，展布于太行山区和晋东南高原。该断裂带是山西一条著名的大型断裂带，也是太行山区地震活动和新构造运动相对较强的地带。晋获断裂带的泽州—城区段由NNE-SSW纵贯晋城城区及泽州县全境，在境内的长度50 km，影响宽度3 km～4 km，该断裂段除具有发生地震危险外，也是地质灾害较严重的地段。

1 项目概况

为了晋城城区及泽州县的建设规划与防震减灾提供基础资料及有关依据，开展了晋获断裂带(泽州—城区段)地震活动性探测及地质灾害勘查工作。根据对区域地质情况和已收集到的资料分析，断裂带地球物理勘探工作主要采用了浅层地震勘探，用以查明该断裂带隐伏段的断裂与褶皱构造的空间分布、断裂的上断点埋深，为判断该断裂的活动性提供地球物理勘探依据。

2 工作原理

2.1 浅层人工地震的工作原理

人工震源激发的地震波在介质中传播的过程是，当穿过波速不同的分界面时，波将改变原来的传播方向而产生透射、反射；在这个过程中，当下层介质波速大于上层介质波速时，在入射角等于临界角的条件下，透射波将会沿着分界面以下层速度“滑行”，这种“滑行波”也将引起界面上层质点的振动，并以折射波的形式传至地面。用地震仪记录其到达地面观测点的时间，然后根据震源距、道间距和地形高程，找出其之间的函数关系，就可以求出折

射界面的空间分布状态。

2.2 测线布置

本次地震勘探使用的仪器是美国劳雷工业公司研制生产的StrataVisorTMNZ48浅层地震仪。本次共布设浅层地震折射测线6条，布线原则是测线大体垂直断裂走向(NNE)，为近EW向。现选取2条测线进行分析。

2.3 野外工作方法

1)激发。

洛阳铲或风钻机打3 m左右深的炮井，一般情况每炮3 kg～5 kg炸药，深埋、夯实放炮。

2)观测系统。

道间距Δx=10 m(精细测量)，炮检距不定，炮点位置见表1，采用相遇加追逐观测系统。

表1 各测线的参数一览表

3 地震勘探资料的地质解释

3.1 地震勘探解释的地质依据

依据折射波资料处理结果，结合工作区地层特征，对本区出现的直达波和折射波波速分析如下：

1)直达波。

波速V=300 m/s～600 m/s左右，一般指Q4表土中的地震直达波，反映松散干黄土特征；该层厚度较薄，只有几米。

2)折射波。

a.折射波速700 m/s～900 m/s时，为第四系Q3与Q2分界面波，反映Q3松散层特征；

b.折射波速1 000 m/s～1 600 m/s时，为第四系Q2与Q1的分界面波，反映Q1粉质粘土的特征；

c.折射波速1 600 m/s～2 400 m/s(平均2 000 m/s)为新生界地层波组，它是Q2或Q1与N2分界面波，反映上第三系上新统N2红色粘土的特征;

d.折射波速2 400 m/s～3 800 m/s为本区基岩面折射波之一，反映Q2(或Q3，或N2)与CP1分界面，为CP1煤系地层的波速;

e.折射波速3 600 m/s～4 500 m/s是基岩折射波之二，是N2与O2灰岩或CP1与O2分界面波，反映O2灰岩波速。

上述地震折射波组及其地质属性的解译，是地震折射资料地质解释的依据。

3.2 地震勘探测线分析

1)西常村测线。

西常村线位于西常村西公路北的耕地，测线起始点在西，测线长365 m。

地震反演剖面及解释图见图1和图2。

从图中可以看出：该测线最大折射波速度达4 500 m/s，是O2灰岩；基岩面稍有起伏，但没有发现波速突变之处，该测线没有跨越断层。

2)张村测线。

张村测线位于张村西公路旁的耕地，测线起始点在西，测线长500 m。地震反演剖面及解释图见图3和图4。从图中可以看出：该剖面地层波速大体上随深度的增加而增大，在测线210 m之前，最大波速值达4 000 m/s，推断为O2灰岩；210 m之后，波速值最大也不足3 600 m/s，推断为石炭二叠系，推断在测线210 m处有断层(F1)通过。

4 结语

1)根据地质调查结果，综合分析地球物理勘探的结果，晋获断裂带(泽州—城区段)总体走向NNE，一般在NNE15°～NNE25°之间变化。晋获断裂带(泽州—城区段)基本构造形式为复式背斜，即由西背斜、西向斜、主背斜和东向斜组成。这些背斜产状均是西缓东陡，向斜则正好与之相反。在西向斜和东向斜的内部也均有起伏。

2)本次物探工作的重点是查明晋获断裂带(泽州—城区段)主断裂的位置，工作结果表明，浅层地震勘探对地下地质构造具有高分辨率，是研究浅层地质结构行之有效的方法。同时，由于某些勘查工程受地质地形影响较大，在一定程度上影响勘探测量的精度，所以，结合勘察区域的地质及其他资料，勘探的准确度会更高。

[1] 俞寿明.高分辨率地震勘探[M].北京：石油工业出版社，1993.

[2] 王庆海，徐明才.抗干扰高分辨率浅层地震勘探[M].北京：地质出版社，1991.

[3] 高景华，徐明才，刘建勋.高分辨率城市活断层地震资料处理技术[J].物探化探计算技术，2005，27(3)：209-215．

[4] 潘继顺，刘保金，朱金芳.城市活断层高分辨率地震勘探震源对比试验研究[J].地震地质，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

薛晓东(1982- )，男，工程师

P631.4

A