雍凡;蒋正中;罗水余;李颜贵;刘建生;刘子龙
【摘 要】夏垫断裂是北京东部的一条活动断裂,研究该断裂的分布、性质、活动状况可以完善和优化城市规划,减小地质灾害的破坏.高分辨率地震反射勘探是调查活动断层的一种重要的地球物理方法,能够得到从深度几十米到几千米的地下构造信息.为探明夏垫断裂北段浅部构造,在北京马坊镇南部布置了一条东西向的高分辨率地震反射勘探测线.采用小道间距,中间激发,可控震源激发的方式,克服了城市地震勘探的不利条件,获得了高信噪比的浅层地震剖面,清晰反映了夏垫断裂在第四系底部基岩附近造成的地层错断,确定了该断裂的位置.地震反射时间剖面揭示,夏垫断裂在测区内是一条高倾角、错断至近第四纪内部的活动断裂.断裂性质为正断层,视倾角较陡,断距由深至浅逐步减小,在地震时间剖商到0.1s上超浅层时,本次地震勘探已经不能分辨断层两侧地层的错动.
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2014(011)006
【总页数】5页(P832-836)
【关键词】地质灾害;夏垫断裂;地震反射勘探;浅层构造
【作 者】雍凡;蒋正中;罗水余;李颜贵;刘建生;刘子龙
【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000
【正文语种】中 文
【中图分类】P631.4
藏文网站1 引 言
活动断裂不仅是地震发生地，而且也往往是在地震中遭到破坏最严重的区域。所以调查活
动断裂的分布、性质和活动状况，特别是城市圈附近的活动断裂，可以完善和优化城市规划，减小地质灾害的破坏。高分辨率地震反射勘探能够得到从深度几十米到几千米的地下构造信息，是调查活动断层的重要手段。地震反射勘探，特别是利用非震源进行勘探时，相比钻井而言勘探成本和环境破坏要小得多。
夏垫断裂是北京东部的一条活动断裂，北自平谷，经马坊、夏垫向南延至马头、凤河营，直至曹家务一带，全长约100km，总体走向北东30°，倾向南东，倾角70°～80°[1]。1679年该地区曾发生京津唐地区有历史记载以来最大的一次地震——三河—平谷8级地震，至今依然可见当时地震形成的陡坎。地震考古、形变考古以及常规地震地质工作考察结果表明，1679年三河—平谷8级地震发震断裂正是夏垫断裂，宏观震中位于大厂县夏垫附近。对近期地震的观测及磁性地层学研究分析表明，夏垫断裂的北段仍然处在活动状态中[2，3]。grf
由于夏垫断裂临近人口稠密的北京市城区，近年来在该断裂带上持续开展了多次地质调查活动。张先康等在三河—平谷8级大震的震源区布置了两条总长140km，24次覆盖的近垂直深地震反射剖面，发现了夏垫断裂下方的近于直立地壳深断裂，断层面较陡（图1），并
推测该断裂可能为三河—平谷8.0级大地震的发震断裂[4]。宽角反射、折射和深反射探测剖面揭示了夏垫断裂是一条特征明显、深浅共存的断裂构造带，其基底结构变化较大，上陡下缓呈铲形状态[5]。浅层地震勘探成功地探测到夏垫断裂南段及其上断点，为隐伏夏垫断裂的进一步研究提供了可靠的依据，表明反射地震在探测城市活断层的位置及其活动性方面是行之有效的[6]。在三河—平谷8.0级震源区南西方向约30km处开展的中浅层反射地震探测试验得到的地震剖面上，夏垫断裂错断明显，但剖面上的深度约30m最浅一组反射波却没有发生明显错断，表明夏垫断裂在该区域活动性减弱[7]。贾辉等用瞬态多道瑞利波法，对夏垫隐伏断裂附近的浅层速度结构进行了调查研究，利用f－k域分析方法提取瑞利波频散曲线，反演得到断裂附近的横波速度结构和瑞利波相速度分布剖面[8]。赵成彬等在夏垫断裂上采用浅层纵、横波相结合的联合探测方法，获得了多条反映不同深度的高质量叠加时间剖面图，揭示了夏垫断裂的浅部构造特征和地表以下浅至几米的地层结构和断裂特征信息，还在夏垫断裂的南侧发现了1条倾角较缓、呈铲型向下延伸的断裂，表明夏垫断裂是由2条断裂组成的断裂带[9]。
2 地质背景
图1 夏垫断裂深反射线划[4]Fig.1 Deep reflection of Xiandian fault
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夏垫断裂处在华北沉降带北部和阴山东西向复杂构造带的南缘，该区内主要构造线为北北东向，其次为北西向和近东西向。夏垫断裂是该区域内规模最大的北北东向构造，它是新生代以来强烈活动的断裂带，地震断裂带严格受夏垫断裂控制，它们的延伸方向产状和活动方式都基本一致。断层在地表较近处具拉张为主的正断层活动性质，向深部则逐渐转为张兼扭性。测深资料表明，该断裂为深切莫霍面的壳型断裂[1]。断裂上盘为北倾状态，断裂下盘为近水平形态。夏垫断裂也是一条铲形断裂，它向下延伸到3s（约10km）左右，然后归并到10km左右的近水平地层上。它与香河断裂一起使夏垫至香河之间的地壳浅部地层形成了一个小型地堑。在夏垫断裂下方的存在地壳深断裂，断层面较陡，近于直立，该断裂可能为三河—平谷8.0级大地震的发震断裂[5]。
3 数据采集与处理
3.1 测线布置
在野外数据采集施工前，充分借鉴前期对夏垫断裂地质调查结果，确定了断裂的大概位置，在此基础上布置了一条小道间距高分辨率地震反射勘探测线。该地震勘探测线位于北京马坊镇南部，近东西向展布，与夏垫断裂走向基本垂直，测线长度4.8km（图2）。野外
数据采集时，测线正好沿着新建的公路布置，公路两旁的绿化带尚未完工，为检波器的埋置和震源的激发提供了在城市地震勘探中较为难得的有利环境。在测线的中部，穿越一条南北向的公路，在该路段的硬化路面上采取了放置15kg的检波器铁靴并把检波器插在检波器靴上的处理方法，以及观测系统变观的手段保证在测线布置遇到障碍的情况下也能够取得有效反射信号。
测线所在区域基岩埋深在150～250m，在第四系地层内，沉积有不同颗粒的砂层、黏土层及亚黏土层等不同岩性的地层，除该区基岩界面产生的反射信号外，盖层内反射地震信号将比较丰富。除了黏土和细砂层之间界面的波阻抗差异能引起反射外，砂层中夹的黏土薄层和黏土层中夹的薄砂层都能产生地震响应而被记录下来，风化层与未风化的基岩地层之间的速度和密度差异较大，这些界面也能够形成较强的反射波被记录下来。
3.2 数据采集
景双彬图2 地震勘探测线位置示意Fig.2 Location of seismic survey line餐饮业食品卫生管理办法
本次地震勘探采用的仪器为STRATAVISOR NX地震数据采集系统。仪器记录因素为：0.5
ms采样，记录长度1024ms，每个记录道采集2048个数据样点。选用3m道间距，9m炮间距，12次覆盖，中间激发的工作方法，检波器为自然频率60Hz，2串3并的检波器，检波器组合方式为点组合，以在不抑制地震波高频成分的前提下，提高地震记录的信噪比。激发震源为MiniVib T2500型可控震源，在每个点激发3～5次，以提高单炮集记录的信噪比。
3.3 数据处理
地震数据处理内容主要包括：解编、定义观测系统、编辑、振幅补偿、叠前去噪、速度分析、动校正、叠加叠后去噪、偏移等。为达到理想的处理效果，在运用模块正式处理数据的过程中，经过多次参数分析及处理效果对比试验，选用了有效的处理模块编排流程，选择了最佳的处理参数。借鉴了以往地震探测资料处理解释的经验，并做了一些改进，通过对地震数据处理技术的试验分析，发现有效的叠前去噪技术、速度分析技术是此次数据处理流程中的关键步骤。归纳的整个数据处理流程如图3所示。
4 地震剖面解释与讨论
赛博大部分断层在地震时间剖面上特征较为明显。反射波同相轴或波组发生错断是判断断层存
在的主要依据。另外，分析反射波强相位发生转换和上下波组的相互依赖关系也是识别断层的重要手段。在地震剖面上，反射波同相轴数目的明显增减或消失、反射波同相轴形态和特征发生突变、反射零乱或出现空白异常带等，也是判断断层存在的重要依据[10，11]。
图4为地震反射时间剖面图，其横坐标为相应的CDP点号，对应着剖面测线上的桩号，根据CDP点间距和CDP点个数可简单地计算距离。时间剖面上的纵坐标为接收时间，反映了解释的反射波组的双程旅行时，相当于自激自收剖面。
从图4的地震反射时间剖面上可以看到，浅层的同相轴清晰连续，基本成水平状分布。根据同相轴的连续性，划分了4个主要的反射层位。其中T0为推断的第四系底界面的反射，T0－1、T0－2为第四系覆盖层内部的波阻抗界面产生的反射波，T1为中生代地层内部的界面反射波。在CDP桩号1000附近T0－1，T0和T1三个层位可以看到明显的同相轴错动，推断该处即为夏垫断裂在浅层的反映，标记为F1。
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