高密度电法和地震映像在隐伏断裂中的应用——以玉林天然气支线项目为例

吴教兵，高鹏飞

(广西壮族自治区地震局，广西 南宁 530022)



高密度电法和地震映像在隐伏断裂中的应用
——以玉林天然气支线项目为例

吴教兵，高鹏飞

(广西壮族自治区地震局，广西 南宁 530022)

采用高密度电法和地震映像法的综合应用来勘探隐伏断裂带。首先，通过分析高密度电法和地震映像法得到的综合物探异常，进行钻探验证，来确定断裂带的具体位置；再结合地震地质调查，来确定隐伏断裂带的走向。最后，根据隐伏断裂带的具体位置和走向，来确定玉林天然气支线穿过隐伏断裂带的具体位置，为地震安全性评价提供了有利的依据，说明高密度电法和地震映像法勘探隐伏断裂的一致性。

隐伏断裂；高密度电法；地震映像法；钻探；地震地质调查

1 引 言

据地震地质调查，玉林天然气支线在玉林至兴业一带穿越民乐—双凤断裂，由于对民乐—双凤断裂穿越玉林天然气支线的具体位置尚未查明，因而对评价玉林天然气支线建设可能产生的地震安全性的影响无法确定。为此，查明民乐—双凤断裂的具体位置和走向意义重大。

近年来，国内外对断裂勘探的研究做了许多实验工作。如1994年美国研究人员通过人工地震波勘探，再结合钻探手段，勘探出了洛杉矶盆地覆盖层之下的隐伏活断层；2003年，董浩斌等运用高密度电法，通过钻孔进行了验证，勘探出信阳市燃气混气站场地隐伏断裂的位置[1]；2012年，杜良等利用高密度电法、氡气测量法和浅层地震反射波法三种物探方法对隐伏断层进行了探测，分析了这三种方法的勘探成果，通过钻探验证，达到了勘探隐伏断层的目的[2]；2014年，刘艳春等应用高密度电法对文王山地垒南侧断裂进行了探测，结合钻探资料，根据电阻率曲线异常特征确定了该断裂的位置[3]。由此可见，高密度电法和地震映像法在应用于隐伏断裂勘探是非常有效的[4-6]。所以本文采用高密度电法和地震映像法综合勘探方法来查明民乐—双凤断裂的具体位置。

2 测线布置

经场地调查，在民乐—双凤断裂与玉林天然气支线交汇处附近布置了1条测线：A-A′测线。测线长度为1 500 m，位于兴业县仁东镇周村，沿兴业至玉林的省道上布设，测线的走向大致垂直于民乐—双凤断裂的走向，工作布置图见图1。

图1 工作布置Fig.1 Job layout

3 工作方法技术

3.1 高密度电法测量

高密度电法以地下电性差异为基础，通过专门的仪器设备，采用人工向地下供直流电的方法，来观测岩土层的视电阻率值，以达到勘探的目的。该方法一次性布完多个电极，自动转换采集数值，具有数据采集量大、观测精度高、生产效率高和地质信息丰富等特点，具备电测深法和电剖面法两种方法手段的综合探测能力。本次工作采用AMN排列和MNB排列综合联合剖面法方式进行隐伏断裂勘探[7-11]，AB为供电电极，MN为测量电极，相邻电极间距为10 m，点距为10 m，测量层数为14层，对应供电极距AO为15～145 m。当AMN排列测量时，B至无穷远(图2)；当MNB排列测量时，A至无穷远(图3)。

图2 AMN装置高密度电阻率测量Fig.2 High density resistivity measurement of AMN device

图3 MNB装置高密度电阻率测量Fig.3 High density resistivity measurement of MNB device

3.2 地震映像法

地震映像法是以地下介质间的波阻抗差异为前提，利用人工激发的地震波，采用反射波法中的最佳偏移距技术，以相同的偏移距逐点移动来观测接收点的地震波信号，对活动断裂带进行连续扫描，利用反射波、折射波、绕射波和面波等多种有效地震波信息来探查地下介质变化的浅层地震勘探方法[12-15]。本次工作在开展时，为了获得具有高信噪比和分辨率的地震映像记录，先进行了干扰波调查，来选取地震映像的最佳偏移距，干扰波调查图见图4，横坐标为道数，共24道，道间距为2 m；纵坐标为采样时间，采样时间为512 ms。本次地震映像采用最佳偏移距为18 m，点距2 m。

图4 干扰波调查Fig.4 Interference wave survey map

4 勘探结果和资料解释

基岩与表层的残积土相比，存在一定的电阻率差异，不论基岩本身的电阻率是高还是低，如果测区内有断裂活动形成破碎带，由于断裂破碎带的孔隙度和含水性增加，在某些情况下还会胶结有金属氧化物，将使电阻率进一步减小，产生相对于完整基岩的低阻异常，通过垂直断裂延伸方向布置测线，可以探测出断裂的低阻异常，从而确定断裂的位置。

地震波在完整的基岩中有比较高的波速，在断裂带上，由于存在基岩破碎及富含地下水的特点，形成具有低速特征的地质体。采用地震测量方法，往往可探测到明显的低速带异常。当地震波经过断裂破碎带时可能会产生地震波同相轴错位现象以及地震波绕射现象。因此，可以使用地震勘探方法判断断裂的位置。

4.1 高密度电法

取极距AO=105 m的AMN排列数据和MNB排列数据，成图得到视电阻率联合剖面曲线图，见图5，横坐标为里程，单位为m；纵坐标为视电阻率值ρ，单位为Ω·m。在测线590～600 m处和测线915 m处存在明显的低阻正交点异常。据现场调查，测线920 m处为水塘，测线955 m处为水沟，推测915 m处的低阻正交点异常应为测线920 m处的水塘和测线950～960 m的水沟综合反应，从而推测测线590～600 m处的低阻正交点异常为断裂的反映。

取AMN排列数据和MNB排列数据的平均值，成图得到视电阻率测深等值线图，见图6，横坐标为里程，单位为m；纵坐标为极距，单位为m；等值线上标注为视电阻率值ρ，单位为Ω·m。在测线400～710 m和900～1 000 m处视电阻率值相对较低。推测900～1 000 m处应为测线920 m处的水塘和测线950～960 m的水沟综合反应，推测测线400～710 m处的低阻带为断裂的反映。

4.2 地震映像法

在测线400～1 200 m处进行了地震映像法测量，见图7，横坐标为里程，单位为m;纵坐标为采样时间，单位为ms。在测线590～610 m处，出现了一个明显的弧形状波形图，且面波也很少，与两侧的地层差异较大，判断为断裂构造的特征表现。测线900～1 000 m处地震波同相轴基本保持一致，未发现明显断裂异常。

图5 视电阻率联合剖面曲线Fig.5 Apparent resistivity combined with profile curve

图6 视电阻率测深等值线Fig.6 Apparent resistivity sounding contour map

图7 地震映像波形Fig.7 Seismic reflection waveform map

综合高密度电法和地震映像法两种勘探方法，推断出测线590～600 m处为隐伏断裂的具体位置；以及根据地震映像法在900～1 000 m处的地震波同相轴保持一致性，确定了高密度电法900～1 000 m处低阻异常为水塘和水沟的综合反应。从而表明了高密度电法和地震映像法所反映出的隐伏断裂异常位置一致，且较精确地定位了隐伏断裂带。

5 异常验证

5.1 钻探

为了验证590～600 m处物探异常，以测线595 m为中心，孔间距2.5 m，布置了5个验证孔。据验证钻探结果表明，5个验证孔岩芯中见构造角砾岩和擦痕(图8)。证实测线590～600 m处的物探异常为民乐—双凤断裂构造的反映。

5.2 地震地质调查

经地震地质调查，在A-A′测线南西西方向1 km左右三山村村口处发现民乐—双凤断裂露头点，见图9，民乐—双凤断裂带发育宽约7.8 m，断裂带内次级断层发育，断面上有擦痕，阶步发育，指示具有逆断性质，断层内部构造透镜体发育，透镜体大小长约40 cm，宽约15 cm。断层两盘为泥岩发育(土黄色夹白色)。早期角砾岩多被红色铁质胶结，后期挤压带内可见断层泥发育。取样黑色断层泥YL-SS-01做热释光，年龄为20万年左右，说明民乐—双凤断裂晚更新世以来不活动。

连接A-A′测线590～600 m处民乐—双凤断裂位置和其露头点，从而确定民乐—双凤断裂走向为北东东，与玉林天然气支线相交，相交点位于A-A′测590～600 m处北东东方向300 m处。

图8 构造角砾岩和擦痕Fig.8 Tectonic breccia and scratches

图9 民乐—双凤断裂构造剖面(三山村村口)Fig.9 Minle—Shuangfeng tectonic profile (Sanshan village)

6 结 论

1)说明本文选择高密度电法和地震映像法综合方法来勘探民乐—双凤隐伏断裂非常适用，且所反映出来的高密度电法断裂异常位置与地震映像断裂异常位置非常一致。

2)通过钻孔验证和地震地质调查，确定了民乐—双凤断裂的几何学特征和年代学特征，并确定了民乐—双凤断裂穿越玉林天然气支线的具体位置，为玉林天然气支线项目的地震安全性评价提供了有利的依据。

3)用高密度电法和地震映像法来勘探隐伏断裂，主要是基于断裂带的性质，断裂带处的岩性特征，断裂带的破碎、胶结程度，断裂带处的含水量，断裂带的规模大小，其次要排除地形地貌和其他干扰源的影响。所以，使用高密度电法和地震映像法来勘探隐伏断裂勘探时，应事先进行场地调查。

4)受场地地形条件的影响，常先采用高密度电法勘探，初步确定隐伏断裂低阻异常或低阻正交点异常后，再进行地震映像法，最后综合两种物探方法确定隐伏断裂的位置。测线多选择布置在道路上，有利于异常钻探验证。对于农作物区、居民生活区等地段物探异常，钻探多会引起赔偿纠纷，导致无法钻探，可选择地震地质调查来对物探异常进行验证。

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Wu Jiaobing，Gao Pengfei

(EarthquakeBureauoftheGuangxiZhuangAutonomousRegion,NanningGuangxi530022,China)

In this paper, high density resistivity method and seismic imaging method are used to explore the concealed fault zone. By analyzing the high density resistivity method and seismic imaging, the comprehensive geophysical anomaly is obtained. To determine the specific location of the fault zone by drilling verification, combined with seismic geological survey, the direction of the concealed fault zone can be determined. According to the specific position and direction of the concealed fault zone, the specific location of the regional natural gas line in Yulin is determined, which provides a favorable basis for the seismic safety assessment and shows the consistency of the high density resistivity method and seismic imaging exploration.

concealed fault; high density resistivity method; seismic reflection; drilling; seismic geological survey

1672—7940(2016)01—0094—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.01.016

广西地震科学基础研究项目(编号：桂科攻12426001-4)

吴教兵(1984-)，男，工程硕士， 主要从事活动断层探测与研究。E-mail：wujiaobing@163.com

P631

A

2015-08-31