浅层地震勘探在隐伏断裂探测中的应用
——以明光市郯庐断裂带探测为例
2022-04-18王明
王 明
（安徽省煤田地质局物探测量队，安徽 宿州 234000）
1 概述
浅层地震反射方法是地球物理勘探中对隐伏断裂探测最有效的方法之一[1]。地震勘探有纵波勘探、横波勘探。纵波勘探又分为反射波勘探和折射波勘探，它们各具特点，在具体实施过程中应根据探测目的层深度的不同来选择使用不同的地震勘探方法，采用合理的最佳组合方式，才能准确地对断层进行定位[2]。
本文以明光市地震小区划项目中针对F7池河—西山驿断裂布置的QZ1测线为例，开展的纵、横波联合探测。分析两种方法在第四系覆盖层较薄地区，隐伏断裂探测中联合运用的效果。
2 工区概况
本次勘探目标区为明光市城区地震小区划隐伏断裂浅层地震探测项目，目标区范围为明光市主城区48km2范围内。
2.1 地质概况
明光市处于两个地层大区的交界地带。发育有晚太古界、早元古界、中生界白垩系、古近系、新近系和第四系地层。区内岩浆岩以燕山期及喜马拉雅期侵入岩体零星出露为主，分布面积较小，分布于区内桥头镇、潘村镇、自来桥镇、管店镇范围内，东南部张八岭镇有零星出露，出露面积99.3km2。岩性为花岗闪长岩、闪长玢岩、石英二长岩、石英正长斑岩、辉绿岩、玄武玢岩等。
2.2 目标断裂
郯庐断裂通过明光市区，在古城以北，走向近南北，断裂带两侧为五河群和张八岭群，断裂带内的地层为白垩系，为地堑结构。
池河—西山驿断裂（F7）为郯庐断裂的主干断裂之一，构造地貌表现的非常明显，根据钻孔资料分析，池河以西为上白垩统组成的红色盆地，地层较完整；池河以东组成复杂。F7为第四系所覆盖，向北延伸在横山见次级断裂露头，该断裂发育于晚白垩统地层中，向上切割新近系地层形成的地质体。
藕塘—清水涧断裂（F8）总体走向约20°，为东倾的压性断裂，区内自大横山经仁和集、藕塘至章广镇往西延。该断裂是郯庐断裂带的东界断裂。
为探明明光市城区主要目标断层的大致位置、走向及断层特征等情况，以便为断裂位置的确定和断层活动性的评价提供基础数据，对目标区进行浅层地震勘探。
2.3 地震地质条件
（1）第四系厚度较薄，第四系内部反射波不发育。
（2）区内中深层地震条件较好，根据研究区钻孔揭露，工区地势较为平缓，表层为一薄层杂填土，第四系全覆盖。下伏基岩主要为古近系砂质泥岩或新近系玄武岩，存在波阻抗差异，可形成一组较为连续的反射波。
（3）区内基岩埋深较浅，下伏基岩与上覆第四系覆盖层之间为不整合面，基岩顶部风化严重，由断层造成的落差被夷平，模糊了断层上断点的存在，且主要目标断裂F7（池河—西山驿断裂）断层面多以凹陷的形式表现。
3 野外数据采集
根据区内地震探测的重点和难点分析可知：探测方法和参数的选择应重点遵循三个原则，一是要尽可能选择高分辨率地震探测方法；二是断点的解释应以浅层断点为重点研究对象；三是要重点分析横波的速度，准确解释断点的埋深和位置；四是对于重点深部区段采用纵波法进行联合勘探，准确定位目标断裂的深部发育情况。
根据以上原则，对断裂F7通过地段采用纵、横波不同观测系统联合采集。具体采集参数如表1所示。
表1 纵、横波野外数据采集参数
QZ1 测线沿道涵大道布设，测线方向总体近东西向，部分地段为弯线，其东段起于G104国道，西端止于许家湾村。该测线西段用于控制池河—西山驿断裂（F7）。图1为QZ1测线纵、横波典型野外数据采集记录。
4 探测成果解释
图2 为QZ1 测线的时间剖面和地质剖面示意图，QZ1线揭示的地层反射波较为丰富，且信噪比较高，从时间剖面上主要可识别Q+N 的底界面反射波和古近系内部地层的反射波，分别用TQ+N和TE标出。TQ+N地层反射波清晰，呈近水平形态展布，其反射能量较强，且在整条剖面都表现的比较均衡，能够连续、可靠追踪。时深转换结果显示，TQ+N界面埋深约为7～78m，与揭示的该区段的Q+N 埋深基本一致，因此，剖面中所解释的TQ+N反射界面应为第四系和新近系的底界面。该测线第四系和新近系下伏基岩为古近系地层。在其之下的TE能量相对较弱，但仍能较可靠的追踪。TE反射波在地震剖面中的表现特征，结合该区的地质资料，推测剖面中所解释的TE反射界面古近纪内部地层的强反射界面。
从时间剖面上可以看出，在该测线桩号1637～1938 段，TQ+N和TE反射波出现异常，由于测线穿过鱼塘偏移距过大导致。桩号2000～4000 段TQ+N和TE反射界面的起伏变化，形成一个中生代凹陷，断点F7为凹陷的东边界，断点东侧地层倾角变缓。桩号4490 两侧为凹陷交接，推测为一逆断点DF1。在剖面桩号5100东侧总体为一凹陷。在剖面桩号6924附近形成一正断点F8。在8605和8935附近为凹陷和隆起交接地段，形成断点 DF2和 DF3。
地震测线在现场采集初叠剖面上可看出，在测线西段古近系地层埋藏较深，形成一凹陷形态。为更精确深部古近系地层的走势，查明F7深部的延伸情况。故在F7两侧沿着道涵大道，从东段的抹山大道至西段的洪武大道布设3.2km 纵波测线。通过纵、横波的时间剖面对比（见图3）可见，最深处大于200ms，F7的深部断裂延伸至白垩系地层，深度大于150m。DF1的断点在纵波时间剖面上比较清晰，在垂向可精确识别，在横向上位置与横波基本一致。
5 结论
（1）针对本勘探区第四系覆盖层薄、基岩埋藏深度较浅的特点，整体采用高分辨率横波法，QZ1线F7西侧凹陷地层埋藏较深，故部分地段采用纵波法联合探测隐伏断裂。
（2）该区隐伏断裂断点的解释以地层的特征与横波速度分析相结合的解释方法，更好地揭露断点的埋深。解释结果与已知钻孔揭露情况吻合较好，在一定程度上解决了该场地以往地质、地球物理勘探程度较低、相关资料较少，对一些断层的了解认识不足的问题。
（3）地震剖面显示的Q+N 底界面表现明显，与钻孔揭露情况基本吻合，为断裂位置的确定和断层活动性的评价提供了准确的基础数据。
