城市活断层高分辨率地震勘探

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1、第!-卷第-期地震地质;<=0!-，9<0-!""!年%!月3+435676,819:,+676,8:>?0，!""!城市活断层高分辨率地震勘探震源对比试验研究潘纪顺%）刘保金%）朱金芳!）张先康%）方盛明%）王夫运%）段永红%）徐朝繁%）%）中国地震局地球物理勘探中心，郑州-."""!!）福建省地震局，福州&."""&摘要国内外大量地震震例研究表明，巨大的城市地震灾害主要是由隐伏于城市之下的活动断裂上发生的地震造成的，因此，探测城市活断层是十分必要和紧迫的。高分辨率地震勘探是目前探测城市活断层较为有效的

2、地球物理方法，它包括激发技术、接收技术、观测系统、地震数据处理与解释技术等。而震源是地震勘探的首要问题，城市特定的人文环境和城市活断层的特点对高分辨率地震勘探的震源提出了特殊的要求，较小的断距决定了要有较宽的震源谱，城市较严重的干扰决定了震源要有较强的抗干扰能力。通过在福州市跨八一水库断裂进行的可控震源、真空加速落锤、锤击震源、枪震源以及炸药震源的试验研究，利用频谱分析技术，得到了各种震源谱的特性，并给出了可控震源、真空加速落锤和锤击震源叠加时间剖面对比，探讨了各种震源在城市活断层探测中的有效性。关键词城

3、市活断层震源高分辨率地震勘探震源谱叠加时间剖面主频频宽中图分类号：/&%.0!文献标识码：1文章编号："!.&#-$2(（!""!）"-#".&&#"$"引言目前，高分辨率地震勘探是研究城市活断层较为有效的地球物理探测方法，而地震勘探的首要问题是激发出合乎要求的地震波，常用的地震勘探震源有炸药震源、可控震源、落锤或机械撞击震源、枪震源、电火花震源和锤击等（周绪文，%$’$），研究这些震源在城市活断层探测中的应用效果及其使用条件是十分必要的。活断层延伸到第四系后，由于相对落差较小，埋深较浅，第四系松软地层未

4、胶结成岩，层间波阻抗差异较小，地层沉积过程中薄层、夹层和互层等地质现象很多，各个不同地层界面产生的反射波相互干涉叠加形成复合波，只有在较高分辨率和信噪比的时间剖面上才能保证对断层两侧地层产生的反射波组进行正确追踪，可靠地确定断层的位置和产状。城市特定的人文环境，如市区强烈的背景干扰、密集的建筑物、地下密布的管网等，均要求震源具有较强的抗干扰能力。〔收稿日期〕!""!#"$#%&收稿，!""!#%"#"’改回。〔基金项目〕国家发展计划委员会高新技术项目（!""%$((）资助。万方数据中国地震局地球物理勘探中

5、心科技论著)*+,!""!"%%。:$!地震地质%!卷鉴于活断层的特点和城市特定的人文环境因素，城市活断层探测对震源有!点要求（俞寿朋，"##$）：（"）适用于城市特定环境对震源的要求，对城市环境无破坏作用，例如在市区爆炸源将不适用，对环境的噪音污染要在可接受的范围之内等。（%）要有比常规地震的震源更宽的频带。（$）在此频带范围内振幅谱向高频方向增强。（!）性能稳定，重复性好。城市活断层高分辨率地震勘探震源的选择，应从其震源谱特性、激发能量、施工效率和安全性等方面综合考虑。福州城市活断层试验探测对几种常用

6、震源的特性及其应用效果进行了研究，为城市活断层探测震源的合理选用提供了参考。"城市活断层高分辨率地震勘探震源特性研究!"!可控震源城市高分辨率地震对震源的上述!条要求很难完全满足，但可控震源相对地比较接近于上述要求，可控震源的互相关功能压制随机干扰的能力较强。可控震源采用电磁激振和特殊的机械设计结构，可以按需要设定扫描频带，通过非线性扫描增强高频成分，它还可以通过变频带扫描技术来达到理想的振幅谱。可控震源的激发频率、激发能量、扫描方式和垂直叠加次数一般都可控制，而且，在不考虑大地滤波时，可控震源的子波是零

7、相位子波。在高分辨率地震勘探中采用的可控震源主要为最大击震力为:;;!图"&’(’)’*可控震源的谱";;;<的小型可控源（&=<=8=>），该震源可以+’,-"./01234567&’(’)’*8’*3690’9-按照全波组合方式，用计算机编程预设控制程序，作线性和非线性扫描，是非爆炸震源中探测深度较大的激发系统，可选用工具车、小型卡车或小型拖拉机等为载体。研究表明，非线性扫描比线性扫描要好，大致能使高频的记录上限提高$;!:;?@（李庆忠，"##$），在城市活断层探测中宜采用非线性、变频扫描技术。图"

8、为采用美国=8=公司生产的&’(’)’*A:;;型可控震源，在福州市八一水库南约:;;5的"条近BC向的砂石路上激发得到的地震波振幅谱。每个测点采用了!个相互串联的";;?@的高频检波器进行接收，由于路面坚硬，采用固定铁板与路面耦合，对应于偏移距$:5的地震记录道，可控震源的扫描频率为$;!%;;?@，非线性、变频扫描，该记录道所显示的地震波频谱宽度与其扫描频率十分接近。需要说明的是，本文给出的福州城市活断层探测震源试验的所有