高分辨率单道地震在澳门过海管道建设区地层划分的应用

王忠凯

（福建岩土工程勘察研究院有限公司，福建 福州350100）

1 概述

随着我国经济的发展，工程建设逐步从陆地走向海洋，海洋探测范围不断扩大，对工程勘察、海洋探测技术要求也越来越高。海洋高分辨率单道地震勘探技术具有操作便捷、配置灵活、运行稳定、工作效率高、分辨能力强等特点，在浅海区井场调查、地层划分、地质灾害调查等不同领域得到了广泛的应用。根据单道地震获取的海洋地质数据，为设计、施工提供了精细的地层及其地质灾害评估数据，在工程建设和海岛开发中发挥重要的作用。

本次采用单道地震勘探技术对澳门新城污水处理厂过海污水管道建设区开展探测，主要目的是查明海洋沉积物及其岩石风化情况，区分淤泥层、残积层和基岩，为污水过海管道设计施工提供基础数据。

2 地层

澳门的第四系主要包括冲积层、海积层和人工堆积物等，为未固结成岩的沉积物，覆盖于本区基岩之上。冲积层分布于濠江东西两岸、凼仔的小凼北部尤其是青洲以南、筷子基及如今已填海成陆的新桥、沙梨头、沙栏仔、上环街一带。层厚达40~60m，上层为淤泥、粉砂层，厚15~20m；中层为粘土层和沙质粘土层厚约20m；上层为早期形成的砂砾岩及其基岩风化碎屑。海积层主要分布于东部沿海及海湾地带，特别是上沉的海岸地段，主要为海滩和海湾沉积。澳门地区的岩浆岩广泛分布，均属侵入岩，内有中酸性岩、酸性岩和基性岩脉等多种岩石类型。

3 采集系统

高分辨率单道海上反射地震系统由船载系统和拖曳系统构成。拖曳系统包括水听器和鱼骨电极（电火花阴极放电系统）和电缆。船载系统包括可控震源、数据采集和处理平台、RTK实时导航定位系统、单波束测深仪等设备。

4 数据处理方法

针对本次原始数据的特征和存在的问题，采用有针对性的技术处理方案:（1）全面分析原始数据存在的同相轴抖动、多次波、大值干扰以及随机干扰等问题，根据地质目标的要求，确定合理的处理目标；（2）应用带通滤波、AAA大值噪音压制、RNA随机噪音压制等噪音衰减技术，衰减资料中严重的低频背景噪声及大值干扰，恢复被覆盖的有效信号，提高地震资料的信噪比；（3）通过SRME技术识别并压制数据中的大部分海底多次波能量，突显被覆盖的有效信号，一定程度上压制海底多次波。

图1是干扰严重的剖面处理前后的效果对比图。通过本次针对性的处理压制了严重的背景低频噪音和随机噪声；显示出了微弱反射同相轴；加强了深层原来非常弱的同相轴能量，使得界面连续性变好。同时通过本次处理清晰展示出来了难以识别的层间细小构造反射、使剖面更清晰、更精确地刻画了地层接触关系和沉积特征。

5 地震剖面解释

根据单道地震剖面反射特征，将剖面自上而上划分四套反射层序（如图2）。

5.1 淤泥层

图1 干扰严重的测线处理前（左图）、后（右图）对比图

反射底界面比较平坦，略有起伏，双程反射时间为5～17ms，为中－强振幅、高连续的反射波同向轴。反射层顶界面为海底反射，呈强振幅、高连续、水平反射特征，海底的双程反射时间为2～5ms。

该层为平行-亚平行反射结构，中-强振幅，中-高频率，水平连续反射。该层为滨海、浅海泥质沉积，即淤泥层。根据区域地质数据及前人研究成果认为，该层为全新世上段沉积，以海相沉积层（淤泥）为主。

5.2 冲积层

反射底界面起伏较小，双程反射时间15～56ms，为强振幅、高连续的反射波同向轴。该界面之上发育河道，上伏残积土，该界面为不整合面，为晚更新统与全新统分接口。

该层为平行-亚平行反射结构，上部是中-强振幅、中-低频率、平行-亚平行较连续反射；上部是中-弱振幅，低频率，亚平行、双向上超充填反射。地震反射外形表现为“U”“V”型上切形态。该层上部主要为粘土、粉土，上部主要为中-粗砂，该层为河流三角洲－滨海相沉积。

5.3 全风化层

反射底界面起伏不平，双程反射时间20～130ms，为强振幅、高连续反射，该界面上凹处见有充填特征。该层为低振幅、弱反射-无反射，局部区域表现为空白反射，总体表现为杂乱充填反射特征，为近源风化物质经短距离搬运后充填在起伏不平的低洼基岩之上的全风化层。

图3 解译资料与验证钻孔地层对比图

根据反射特征、地质数据以及前人研究成果分析:在更新世晚期的一次大海退中，该层序上部形成许多冲积相沉积，顶部起伏明显，有些地方被削蚀或冲蚀。该层充填在前第四纪基岩的河谷低地，岩性以陆相为主、间夹海相沉积。

5.4 基岩层

该层为中-强振幅，低频连续反射，局部区域表现为空白反射，总体表现为无层理、杂乱反射的基岩特征，为燕山期花岗岩。

全风化层序的地质时代为晚更新世，它以凹谷形式充填在基岩的河谷低地，岩性以陆相为主，厚度范围为4～70m，北西部较薄，往东南部逐渐变厚。在更新世末期或全新世初期，海平面迅速上升，发育了一套河流三角洲-滨海相沉积层，厚度为5～32m。随着海平面上升后期海面相对稳定，发育了一套反映层序席状海相淤泥层，厚度范围为5.5～13m，总体比较平缓，沉积环境稳定。

6 钻探资料与成果资料对比

单道地震解译得出的地层变化较为明显，为了验证准确性分别选择在地层变化大的剖面和地层变化小的剖面进行钻孔验证。图3是钻探资料与单道地震资料解译的对比图，从图中可以看出无论是地层变化大还是地层变化小，都能准确的反应地层界面变化，两者误差小于0.5m。该区单道地震资料解译精确到达到甚至超过预期。

7 结论

高分辨率单道地震在海域地层划分具有其独特的优势，在海上相对于陆地上干扰较小，介质单一，因此单道地震资料具有极高的分辨率，基本上能够达到仪器设备出厂所述的分辨率。本次所述的海域探测划分的地层与钻探资料对比，地层界面差异小于0.5m，是非常精确的探测，海洋高分辨率单道地震能够在滨海、浅海工程建设中发挥其独特优势。