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活動斷層探測方法

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  1 範圍

  本標準規定了活動斷層探測的基本方法,每一種方法的適用範圍、探測內容和技術要求。

  本標準適用於地震監測預報、震害防禦、城市減災、國土規劃、重大工程選址、工程抗震設計等方面活動斷層定位與活動性鑒定工作。

  2 規範性引用文件

  下列文件中的條款通過本標準的引用而成為本標準的條款。凡是注日期的引用文件,其隨後所有的修改單(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用於本標準,然而,鼓勵根據本標準達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用於本標準。

  GB/T 958-1989 區域地質圖圖例(1:50 000)

  DZ/T 0170-1997 淺層地震勘查技術規範

  DZ/T 0175-1997 煤田地質填圖規程(1:50 000,1:25 000,1:10 000,1:5 000)

  SY/T 5330-1995 陸上二維地震勘探資料採集技術規範

  3 術語和定義

  下列術語和定義適用於本標準。

  3.1

  活動斷層 active fault

  晚第四紀以來有活動的斷層。

  [GB/T 17741-1999,定義3.13]

  註:晚第四紀指距今10~12萬年以來的時段。

  3.2

  隱伏活動斷層 buried active fault

  平原或盆地區被第四紀鬆散沉積物覆蓋的,在地表沒有醒目跡線的活動斷層。

  3.3

  全新世斷層 Holocene fault

  距今1萬年以來在地表或近地表發生過位移的活動斷層。

  3.4

  發震斷層 seismogenic fault

  在空間上控制地震發生的,或有歷史地震地表破裂的,或存在古地震遺迹的活動斷層。一般指能產生震級大於或等於5級地震的活動斷層。

  3.5

  地震活動斷層 seismo-active fault

  曾發生和可能再發生地震的活動斷層。

  [GB/T 17741-1999,定義3.8]

  3.6

  活動斷層探測 surveying and prospecting of active fault

  確定活動斷層位置和產狀,獲取其晚第四紀活動性質、幅度、時代、速率及地震複發間隔等參數的技術過程。

  3.7

  斷層位移 fault displacement, fault offset

  活動斷層兩側同一地質體或地貌面(線)的相對錯動量,包括水平位移和垂直位移兩種基本類型。

  3.8

  滑動速率 slip rate

  活動斷層兩盤塊體在包含發生數次地震時段內的年平均位移值。

  註:單位為毫米每年(mm/a)。

  3.9

  地震地表破裂帶 earthquake surface rupture zone

  震源斷層錯動在地表產生的破裂和形變的總稱,由地震斷層、地震鼓包、地震裂縫、地震溝槽等組成。

  [GB/T 18208.3-2000,定義3.12]

  3.10

  古地震 paleo-earthquake

  沒有文字記載、採用地質學方法或考古學方法發現的地震事件。

  4 高解析度遙感解譯

  4.1 適用範圍

  適用於已知或未知活動斷層的普查和控制性定位工作。

  4.2 解譯範圍

  工作區或目標斷層兩側2 km~4 km。

  4.3 解譯步驟

  4.3.1 圖像數據收集

  4.3.1.1 應選用解析度優於15 m的多類型、多時相的圖像數據。

  4.3.1.2 圖像數據應無雲層覆蓋、影像清晰,內部無顯著偏光、偏色現象。

  4.3.2 圖像數據處理

  4.3.2.1 應對圖像數據進行幾何校正、地理編碼等預處理。

  4.3.2.2 宜選擇不同波段的遙感圖像數據,進行四則運算、邏輯運算、假彩色合成、HIS變換、主成分變換、紋理分析等技術處理,突出活動斷層的線性影像特徵和色調異常特徵。

  4.3.3 遙感解譯

  4.3.3.1 應通過非線性增強、影像融合、密度分割、濾波、彩色平衡、亮度與對比度調整等處理,根據活動斷層特有的線性影像紋理結構特徵及彩色變化,結合地形、地貌與地質資料,或實地驗證,初步確定活動斷層及其附近斷錯地質體或斷錯地貌單元的平面展布、斷層性質和位移值。

  4.3.3.2 宜採用高解析度的多光譜陸地資源衛星影像、雷達衛星影像或航空照片,通過正射校正、濾波、增強等處理,根據影像色調變化特徵,識別可能存在的隱伏活動斷層。

  4.3.4 遙感製圖

  4.3.4.1 應根據活動斷層遙感影像特徵,編繪工作區1:50 000活動斷層解譯圖,或比例尺更大的目標區活動斷層分佈解譯圖、晚第四紀斷錯地貌圖和斷錯地質解譯圖。

  4.3.4.2 第四紀堆積物應按統、組為填圖單元,前第四紀地質體宜按界、係為填圖單元,地貌面應按成因類型為填圖單元。

  4.3.5 解譯參考標誌

  4.3.5.1 具有一定寬度、明顯區別於兩側正常地貌單元和地層單元的線性色調異常帶,或兩種不同色調區的分界線。

  4.3.5.2 有規律橫切山脊、水系、沖溝、階地、洪積扇等各種地貌面(線)的雁列或羽列狀線性影像。

  4.3.5.3 線性排列的鼓包、擠壓脊、拉分盆地、斷層陡坎等微地貌,以及峽谷、湖盆、沼澤等負地形和地下水溢出點等有規則排列現象。

  4.3.5.4 一系列河流或沖溝在跨越線性影像處有規律地扭動、折線狀拐彎、湖岸線或海岸線的非正常轉折等現象。

  4.4 技術要求

  4.4.1 圖像數據格式

  4.4.1.1 應採用GEO-TIF格式,全色影像應採用8 bit通道,256級灰度;多光譜各個通道宜採用8 bit通道。

  4.4.1.2 解譯成果宜以GIS資料庫存儲,數據文件應採用shp或tab格式。

  4.4.2 圖像數據投影方式

  遙感影像與同名點的配准精度應在1~2個像元以內,坐標採用投影平面直角,宜採用高斯—克呂格(橫切橢圓柱等角)投影。

  註:坐標單位為米(m),比例尺為1:1。

  4.4.3 編圖要求

  4.4.3.1 活動斷層分佈解譯圖比例尺應大於或等於1:50 000,標註地理基本要素、第四紀盆地邊界、第四系和前第四系地層單元;最小製圖單元應包括尺度大於或等於500 m的地質、地貌單元和斷層跡線或線性構造,以及位移值大於或等於100 m的斷錯地貌單元。

  4.4.3.2 活動斷層條帶狀解譯圖比例尺應為1:25 000~1:10 000,最小製圖單元應包括尺度大於或等於100 m的地質地貌單元和斷層跡線或線性構造,以及位移值大於或等於30 m的斷錯地貌單元。

  4.4.3.3 斷錯地貌現象明顯地段應編製1:5 000~1:1 000活動斷層斷錯地貌解譯圖,應標示地理要素、活動斷層跡線位置、幾何結構、斷錯地貌單元、位移值等內容。

  5 氣體地球化學探測

  5.1 適用範圍

  適用於未受嚴重化學污染場地的隱伏活動斷層探測工作。

  5.2 測項

  分為主要測項和輔助測項,包括汞、氡、二氧化碳、氦、氫氣,應進行現場試驗選取測項併合理搭配,並以斷層土壤氣測量為主,有條件的地區可配合進行地下熱水氣體測量。

  5.3 儀器設備

  用於隱伏活動斷層探測的地球化學儀器主要性能指標應滿足表1要求。

  表1 氣體地球化學儀器性能指標要求

  
儀器名稱測 項檢 出 限重複測量誤差零漂移
測汞儀≤0.01 ng≤±10%0.004A/h
快速測氡儀≤0.37 Bq/L≤±10%
氣相色譜儀二氧化碳≤0.01%≤±15%
氣相色譜儀氫、氦≤0.001%≤±15%
5.4 技術要求

  5.4.1 測線布設與測點密度

  測線應跨越推測隱伏活動斷層,垂直其走向布設;測點間距宜為20 m,異常段測點應加密布設,間距宜為5 m~10 m。

  5.4.2 樣品採集

  5.4.2.1 採樣前應進行現場條件試驗,確定採樣深度、採樣量和抽氣速率。

  5.4.2.2 斷層土壤氣樣品採集深度應大於或等於0.6 m, 並高出潛水面不少於0.2 m,冬季採集深度應大於凍土層厚度。

  5.4.2.3 氣汞測量抽氣量為2 000 cm~3 000 cm;其他氣體樣品量為1 000 cm~1 500 cm,土壤樣品量大於或等於200 g。

  5.4.2.4 氣汞樣品採集前應凈化捕汞管,然後對捕汞管進行漏汞與釋汞試驗,對不合格者用熱稀硝酸清洗法進行處理,仍不合格者應剔除。

  5.4.2.5 應在相同或相似的氣象條件下採集同一條測線上的樣品。

  5.4.2.6 如採用α卡或活性炭吸附器進行氡樣品採集,α卡在地下埋藏時間應在4 h以上;活性炭吸附器埋藏時間應在48 h以上。

  5.4.3 樣品測試

  5.4.3.1 應使用測汞儀、測氡儀、氣相色譜儀對樣品進行測定。

  5.4.3.2 樣品測試前應對測汞儀、測氡儀、氣相色譜儀進行標定。

  5.4.4 質量控制

  5.4.4.1 應進行樣品重複採集與測定,重複採樣點宜位於原採樣點1 m~2 m範圍內。

  5.4.4.2 重複採樣與測定點數應不少於總測點數的5%。

  5.4.4.3 重複測量結果中有50%以上與正常測量結果或趨勢形態基本一致,其測量工作為合格。

  5.5 異常判定

  各測項異常下限值應為該測項的均值與2~4倍均方差之和,超出此下限值推測為可能存在活動斷層的地球化學異常。

  6 條帶狀地質地貌填圖

  6.1 適用範圍

  適用於確定裸露地表的活動斷層或埋藏較淺的隱伏活動斷層位置,獲取其活動性參數工作。

  6.2 填圖內容

  6.2.1 填圖要素

  6.2.1.1 構造要素:活動正斷層、逆斷層、走滑斷層和斜滑斷層。

  6.2.1.2 幾何要素:活動斷層跡線,幾何分叉、拐彎、尖滅和錯列階區等不連續結構,劈理帶、斷展褶皺、擠壓隆起、拉分盆地等各種次級構造,以及雁列式、羽列式、階梯式、地壘、地塹、疊瓦狀等組合樣式。

  6.2.1.3 地貌要素:斷層谷地、斷層陡坎、斷塞塘、閘門脊、堆積階地、寬谷階地、沖積扇、洪積扇、斷頭扇、斷頭溝、棄溝等。

  6.2.1.4 斷層產狀:應包括走向、傾向、傾角。

  6.2.1.5 地層要素:岩類、岩性、產狀、時代符號、接觸關係等。

  6.2.1.6 位移標誌和位移值:同一地質體、地貌面、地貌線的錯斷,活動斷層兩側對應地質體、地貌面或地貌線之間的距離為位移值。地質體包括膠結或未膠結的沉積體、岩漿岩體和火山岩體;地貌面包括夷平面、階地面、沖洪積扇面、地層面和地表面;地貌線包括沖溝、河流等水系,階地前緣陡坎、各種地質體、地貌面之間的分界線等。

  6.2.2 填圖單元劃分

  6.2.2.1 多手段綜合劃分:應運用古生物化石法、沉積岩相與構造地貌分析法、古地磁法、古氣候法和各種絕對年齡測定法對填圖區內典型地段的第四紀地層和地貌面(線)進行實測,劃定填圖單元。

  6.2.2.2 沉積地層單元劃分:第四系應至少劃分到統或組,區分沉積物的成因類型,並建立第四紀沉積物的相對層序;前第四紀地層宜劃分到系或統。

  6.2.2.3 地貌單元劃分:應利用測年數據或微地貌結構對晚第四紀以來形成的各種地貌面(線),特別是活動斷層兩側均存在且被錯斷的各種地貌進行單元劃分。

  6.2.2.4 岩漿岩單元劃分:新生代岩漿岩應按形成年代、侵入或噴發期次和岩類劃分;噴出岩應按6.2.2.2條進行單元劃分。

  6.2.2.5 古文化層:應劃分為原地堆積、異地搬運堆積、原始成層堆積或古坑洞堆積。

  6.2.3 年代樣品選取與測年

  6.2.3.1 宜取堆積物中的含炭物質,用放射性同位素C測定其年齡值,對距今1萬年以來的C年齡值應作樹輪年齡校正。

  6.2.3.2 對沒有含炭物質的堆積物,宜採集風成黃土、粉砂、細砂、烘烤層、古陶器等物質樣品,用釋光方法測定其堆積年齡值。

  6.2.4 地質地貌填圖

  6.2.4.1 應標繪活動斷層幾何結構和晚更新世、全新世或更細時段的地質體、地貌面(線)。

  6.2.4.2 應標繪被錯斷的地質體、構造線或地貌面(線)的位置,可添加輔助線表示相關位移值。

  6.2.4.3 應區分並標繪活動斷層沿線附近的第四系,上更新統和全新統應按年代和成因類型劃分、標繪。

  6.2.4.4 應詳細測量和記錄活動斷層錯動形成的局部特殊堆積體,如斷層陡坎下部崩積楔,並取得能夠測定其堆積年齡的樣品。

  6.2.4.5 應測量並繪製典型斷錯地貌圖,包括傾滑斷層形成的斷層陡坎,走滑斷層錯動水系、階地緣陡坎、沖洪積扇和山脊等形成的斷錯地貌,以及線性排列的典型斷層陡坎、斷層谷、坡中槽和斷塞塘等,確定傾滑斷層的垂直位移值和走滑斷層的水平位移值。

  6.2.4.6 垂直位移發生的起始時間應以被斷錯地質體或地貌面最終形成的年齡為準;階地前緣陡坎(線)水平位移的起始時間應為低一級階地下部物質的堆積年齡;沖洪積扇體水平位移的起始時間應為扇體的終積年齡。

  6.2.5 地震地表破裂帶填圖

  6.2.5.1 應標繪地震裂縫、地震陡坎、地震溝槽、地震鼓包、同震水平或垂直位移測量標誌點(線)及其位移值。

  6.2.5.2 在現象集中、單個現象尺寸大小不足以表達在條帶狀地質地貌圖上的典型地段,應進行更大比例尺的實地測繪,並附詳細的說明報告。

  6.2.5.3 應參考歷史資料或相關年齡數據,確定地震地表破裂帶可能發生年代的上限和下限。

  6.3 技術要求

  6.3.1 活動斷層條帶狀地質地貌圖比例尺應為1:25 000~1:10 000;填圖範圍應為活動斷層跡線兩側各500 m~2 000 m;最小填圖單元視成圖比例尺和實際需要宜在50 m~100 m之間選擇。

  6.3.2 填圖區段內至少應有一條實測第四紀地層剖面,比例尺大於或等於1:2 000 ,測量應按DZ/T 0175-1997中4.2條要求進行。

  6.3.3 活動斷層條帶狀地質地貌填圖圖例應符合GB 958-1989規定。

  6.3.4 各種實測斷錯地貌圖比例尺應為1:500~1:2 000。

  6.3.5 至少應有2個年齡數據用於限定活動斷層位移發生的起始時間。

  6.3.6 各類測年樣品的採樣點應標繪在活斷層條帶狀地質地貌圖上,並附採樣點地質剖面和年齡測試報告;年齡樣品應由相應資質的實驗室測定;古文化層和古生物化石的鑒定應由專業對口專家來完成,依據專家鑒定報告使用其鑒定結論。

  7 槽探

  7.1 適用範圍

  適用於探查裸露地表的活動斷層,或上斷點埋藏很淺的隱伏活動斷層位置及其發震危險性鑒定工作。

  7.2 基本內容

  7.2.1 探查要素

  活動斷層產狀、幾何結構、位移值、滑動方向、錯動遺迹、古地震事件標誌。

  7.2.2 探槽位置

  7.2.2.1 走滑斷層應選在斷層束窄、結構簡單、次級斷層和褶皺可忽略不計及晚更新世晚期以來有連續堆積的局部沉降地段。

  7.2.2.2 傾滑斷層應選在單一的斷層跡線且斷層陡坎前有連續堆積物充填的構造部位。

  7.2.3 探槽類型

  7.2.3.1 橫跨傾滑斷層的探槽應垂直其走向,視需要開挖單一或組合探槽。

  7.2.3.2 橫跨走滑斷層的探槽宜有垂直斷層走向,又有平行其走向的探槽,構成三維組合探槽。

  7.2.4 探槽規模

  探槽深度宜為2 m~6 m,長度應保證跨過活動斷層地表破裂帶,探槽底寬應大於1 m。

  7.2.5 探槽編錄

  7.2.5.1 應建立編錄參考坐標網,基本網格宜為1 m×1 m,重點部位可建立0.5 m×0.5 m或0.2 m×0.2 m的網格,對於組合探槽或三維探槽,應建立統一的三維坐標系。

  7.2.5.2 應採取圖形與文字並用的方式進行編錄,圖形的原始記錄宜採用寫實方式。

  7.2.5.3 應根據斷層形跡、地層岩性與沉積結構、沉積界面或間斷面等劃分基本編錄單元,進行圖文描述。內容應包括:

  —— 顏色;

  —— 粒度等級(礫石、砂、粉砂、黏土)及其百分比;

  —— 碎屑成分、形態、磨圓度、粒徑;

  —— 細粒物質的結構、硬度與膠結程度;

  —— 分層厚度和沉積界面特徵;

  —— 堆積結構(沉積層理和分選性);

  —— 化石、礦物結核;

  —— 古土壤層及其發育程度;

  —— 變形構造(顯性斷層、隱性斷層、裂縫、褶皺、崩積楔、充填楔、液化體或砂脈)。

  7.2.5.4 應根據平衡剖面原理和局部斷錯地貌填圖獲得的位移值,恢復探槽剖面上錯動事件(古地震)的變形過程,檢驗探槽編錄及初步解釋的可靠性。

  7.2.6 樣品採集

  應採集地震層上覆和下伏地層樣品作年齡測定或古文化層考古,分析古地震事件發生年代。

  7.3 古地震識別參考標誌

  7.3.1 構造地貌標誌

  斷層陡坎及陡坎的明顯坡折、鼓包、地裂縫等;不同類型、不同級別地貌線的水平錯動及其位移量值成倍差異。

  7.3.2 構造地層標誌

  切割不同地層層位的斷層,斷錯地層或斷層束被更新的地層覆蓋;構造楔、崩積楔、充填楔、斷塞塘等快速堆積體;未固結堆積物中的褶皺和彎曲;不同地層單元沿斷層走向或傾向位移值的突然增加或減少。

  7.3.3 其它標誌

  砂土液化、軟泥物質的揉皺或破碎、滑坡與崩塌、地面裂縫與塌陷、海岸地帶的異常隆起和沉降。

  7.4 技術要求

  7.4.1 探槽數量

  一個獨立地震破裂段上至少應有兩個可對比或相互驗證的探槽,探槽位置應標繪在活動斷層條帶狀地質地貌圖上。

  7.4.2 技術方法

  應對每次古地震事件的構造、地貌、沉積等識別標誌進行說明,並採用斷層窗方法或逐次限定方法釐定古地震事件及其序列。

  7.4.3 年齡數據

  每次古地震事件至少應有采自斷層上斷點所在微地層單元及其上覆微地層單元的兩個有效年齡數據確定其發生年代的上限、下限。

  7.4.4 剖面比例尺

  探槽剖面圖比例尺宜為1:20;視需要可在1:50~1:10範圍內變動。

  7.4.5 其它

  每個探槽應提供完整的地質剖面圖及詳細說明,包括:地層單元和事件層劃分、古地震事件期次、單個事件發生年代和同震位移、事件序列、複發間隔和最新一次事件的離逝時間等參數。

  8 鑽孔探測

  8.1 適用範圍

  適用於探測第四紀沉積物覆蓋區隱伏活動斷層的位置、上斷點埋深及其活動性鑒定等工作。

  8.2 鑽孔布設

  8.2.1 鑽孔位置

  鑽孔應在具有明顯垂直位移的活動斷層兩側、沿地球物理測線布設,鑽孔連線應橫跨活動斷層。

  8.2.2 組合方式

  活動斷層兩側至少應各有兩個鑽孔,相鄰兩個鑽孔間距宜為10 m~30 m。

  8.2.3 鑽孔深度

  終孔深度應穿透上更新統底界至中更新統內2 m~5 m,對特殊地段可加大終孔深度。

  8.3 岩芯編錄

  8.3.1 編錄原則

  應進行地層單元劃分和岩芯編錄:編錄不應遺漏厚度大於或等於20cm的地層單元。

  8.3.2 編錄要素

  應根據鑽孔岩芯反映的岩性、顏色、物質組成、沉積結構和接觸界面形態等確定基本編錄單元,進行圖文描述。內容應包括:

  —— 分層層序、厚度、深度;

  —— 顏色;

  —— 粒度及不同粒度成分的百分比含量;

  —— 碎屑成分、形態與磨圓度;

  —— 地層膠結程度;

  —— 層理結構特徵;

  —— 礦物結核和動植物化石;

  —— 分層接觸關係;

  —— 快速異常堆積層(地震事件層),如鬆散團塊結構層、物質組成與上下不協調突變層等;

  —— 年齡樣品採集的位置、類型及其編號。

  8.4 樣品採集

  8.4.1 採集原則:

  —— 應滿足地層劃分、對比和斷代的需要;

  —— 應能確定活動斷層最新一次錯動的年代;

  —— 不應漏掉垂直位移大於或等於1 m的地表破裂型錯動事件(古地震)。

  8.4.2 樣品類型

  應包括用於年齡測定的碳十四(C)、熱釋光(TL)、光釋光(OSL)、電子核磁共振(ESR)、古地磁和用於確定相對年齡的微體古生物和孢粉等樣品。

  8.4.2.1 測年樣品應以地層單元為單位系統採集,每層至少應有1 個樣品,採樣間隔應為0.1 m~2 m,宜採集含碳樣品為主。

  8.4.2.2 微體古生物、孢粉和古地磁樣品的採樣間隔應小於或等於0.5 m。

  8.5 綜合分析

  8.5.1 鑽孔柱狀圖

  8.5.1.1 每一個鑽孔應編錄鑽孔岩芯柱狀圖,釐定其詳細的地層層序,宜標出具有斷代意義的化石位置、孢粉圖譜和古地磁磁性曲線、年齡數據和各種測井曲線。

  8.5.1.2 應在鑽孔柱狀圖上標明孔口地理坐標、海拔高程和終孔深度、采芯率,以及施工單位、人員和鑽探日期。

  8.5.2 地層對比標誌

  應結合具有斷代意義的化石、孢粉和古地磁分析、各種年齡數據或地層岩性標誌層等,確定相鄰鑽孔間地層對比標誌。

  8.5.3 聯合地質剖面圖編製

  應結合地球物理探測剖面,編製跨斷層鑽孔聯合地質剖面圖,確定斷層上斷點位置、同層位地層或等時面的垂直位移值和平均垂直滑動速率。

  8.5.4 活動性鑒定

  應利用聯合地質剖面圖提供的各種信息,確定上斷點埋深、上斷點上覆地層年代和不同地層層位的垂直位移值。

  8.6 活動斷層識別標誌

  8.6.1 直接標誌

  同層位地層或等時面在兩個或更多個鑽孔間的系統落差,以及相鄰兩個鑽孔之間地層層序、分層厚度、埋藏深度、沉積結構、岩性特徵與顏色等差異;直接鑽遇到的斷層面、斷層破碎帶與斷層變動帶。

  8.6.2 間接標誌

  下降盤細粒沉積層增厚與上升盤同層位地層減薄或缺失、相鄰兩個鑽孔間古土壤層不等同發育、古液化結構等。

  8.7 技術要求

  8.7.1 施工資料

  應在鑽孔柱狀圖上標明孔口經緯度、海拔高程和終孔深度,以及施工單位、人員和日期。

  8.7.2 施工要求

  8.7.2.1 鑽孔斜度應小於或等於1.5°,回次進尺1 m~2 m,孔深誤差小於或等於0.2%。

  8.7.2.2 黏土及粉砂芯採取率應到達90%,中細砂達到80%,鬆散粗砂不應小於40%;厚層礫石應採取定深取樣法,取樣間隔1 m~2 m。

  8.7.2.3 鑽進時應保持穩定的鑽具壓力,避免泥漿等雜物滲入造成岩芯污染。

  8.7.3 成圖比例尺

  鑽孔岩芯柱狀圖比例尺應為1:500~1:100,標準層厚度較薄時,可適當放大表示;跨斷層鑽孔聯合地質剖面圖比例尺應為1:1 000~1:200。

  8.7.4 其它

  對單個鑽孔岩性、地層層序、年齡數據、標誌層等應作必要說明,並詳細描述鑽孔岩性對比標誌,活動斷層上斷點埋深及其活動性。

  9 淺層地震勘探

  9.1 適用範圍

  適用於具有一定波阻抗差異的層狀和似層狀介質條件下,上斷點埋深數十米至數百米的隱伏活動斷層探測工作。

  9.2 儀器設備

  9.2.1 淺層地震儀

  應採用具有實時噪音監視、垂直疊加和相關疊加處理等功能的數字淺層地震儀,性能指標應滿足表2要求。

  表2 淺層地震儀性能指標

  
項目動態範圍入口噪音採樣間隔頻帶範圍記錄道數
性能指標≥120 dB≤0.2 μV50 μs~2 ms3 Hz~2000 Hz≥48道
9.2.2 檢波器

  反射波勘探宜選用固有頻率40 Hz~100 Hz的檢波器;折射波勘探宜選用固有頻率10 Hz~40 Hz的檢波器;橫波勘探宜採用固有頻率28 Hz~40 Hz的水平檢波器。

  9.3 數據採集

  9.3.1 現場試驗

  9.3.1.1 檢波器應滿足如下要求:固有頻率漂移不大於10%;靈敏度變化不大於10%;絕緣電阻大於10 M?。

  9.3.1.2 勘探前應進行現場試驗,了解測區有效波、干擾波的發育情況,選擇最佳激發、接收方式和條件,確定最佳觀測系統參數,並按SY/T 5330-1995要求進行。

  9.3.1.3 應採用擴展排列法了解有效波和干擾波的發育情況,擴展排列長度應大於實際記錄排列長度的1.5倍,道間距應小於或等於實際工作的道間距。

  9.3.2 測線布設與定位

  9.3.2.1 測線宜為直線,應盡量減少因遇障礙物出現剖面空白地段,如遇較大障礙物無法連續布設,測線可平移或分段。

  9.3.2.2 測線宜垂直跨越目標斷層,長度應以能夠控制被探測的斷層位置為準。

  9.3.2.3 應給出高程測量誤差、測線和檢波器間距平面誤差。

  9.3.3 觀測系統

  9.3.3.1 地質環境複雜,干擾背景大時的反射波勘探宜採用多次覆蓋觀測系統,道間距應滿足空間採樣定理,覆蓋次數不應小於6次,最小和最大偏移距應通過現場試驗選定。干擾背景小、激發和接收條件好時,可採用簡單連續觀測系統或間隔連續觀測系統,道間距的確定應保證相鄰道的反射波能進行相位對比,記錄信噪比應不小於3。

  9.3.3.2 折射波法宜採用追蹤相遇觀測系統,在相遇段內至少應有4個檢波點接收來自被追蹤界面的折射波。

  9.3.3.3 非縱地震勘探時,觀測排列長度一般不應大於垂向偏移距,選擇的垂向偏移距應能使觀測排列接收到來自目標層的折射波。

  9.3.4 地震波激發

  9.3.4.1 城區宜選用無破壞、無污染的振動源。

  9.3.4.2 干擾較強時宜採用可控源或偽隨機編碼震源,連續變頻掃描時應使掃描起始頻率和終了頻率之比大於或等於2.5個倍頻程,掃描頻帶中心頻率大於或等於100 Hz。

  9.3.4.3 使用炸藥震源時,激發藥量、激發孔深應通過試驗選定,使目標層反射波信噪比和激發頻率符合設計規定要求;井中激發深度一般應在潛水面以下或井中注滿水、泥漿,儘可能選擇在黏土或砂質黏土等激發條件好的層位上。

  9.3.5 地震波接收

  9.3.5.1 檢波器不能安置在原設計點位時,沿線偏移不應大於道間距的1/10,垂線偏移不應大於道間距的1/5。

  9.3.5.2 應根據測區地質條件和干擾波情況選擇數據採集參數,依據探測目標深度要求選定記錄長度,採樣率應滿足採樣定理。

  9.4 數據處理

  9.4.1 反射波數據處理

  9.4.1.1 應根據測區地質特點、探測要求和原始數據特徵制訂處理流程,做好資料處理前的準備工作和必要的試驗預處理,通過對比試驗按DZ/T 0170-1997要求確定處理參數。

  9.4.1.2 應作好下列處理,提高信噪比和解析度:

  —— 刪除不正常的炮記錄和不正常的道記錄,校正反極性的記錄道;

  —— 進行球面擴散校正和增益控制;

  —— 採用反褶積和譜白化濾波處理提高資料解析度;

  —— 動校正、靜校正和共反射點(CDP)疊加處理;

  —— 針對地質環境的複雜程度可採用速度譜或速度掃描法獲取疊加速度、層速度和平均速度;有條件時應利用已有鑽孔柱狀圖的地層分層深度標定地震反射界面,以及利用速度測井或其它波速測量結果,提高時深轉換精度;

  —— 為防止模糊剖面特徵、削弱地質構造引起的波場變化,不宜採用較強的修飾性處理。

  9.4.2 折射波數據處理

  9.4.2.1 應做好資料處理前的準備工作和必要的試驗預處理,依據下列特徵進行折射波的對比:

  ——各記錄道的波形、振幅和振動延續度的相似性;

  ——波的相位一致性和同相軸的延伸長度;

  ——追逐炮記錄同相軸的平行性;

  9.4.2.2 應依據下列特徵確定折射波的置換位置:

  ——視速度變化;

  ——波形和振幅變化;

  ——兩組波相交波形疊加。

  9.4.2.3 折射波的初至拾取可採用人工方式,也可採用人機聯作方式,並按下列規定繪製時距曲線:

  ——橫向比例尺取1:5 000~1:500,縱向比例用10 mm表示5 ms~20 ms;

  ——沿橫軸應標明測線樁號、激發點位置和炮序號;

  ——不同方向的時距曲線應採用不同的顏色或符號來區分,兩相鄰點之間用直線段連接。

  9.4.2.4 應根據時間互換相等性、追逐時距曲線平行性、截距時間相等性原則進行檢查,必要時可對照地震記錄初至讀取情況進行修正。

  9.5 資料解釋

  9.5.1 反射波資料解釋

  9.5.1.1 應依據反射波組特徵,結合地質和鑽孔資料進行對比分析,確定地震波組和地質層位關係,進行速度資料的分析與解釋工作。

  9.5.1.2 應依據下列反射波組特徵識別推測活動斷層及其位置:

  ——反射波同相軸或波組的錯斷;

  ——反射波同相軸數目明顯增加或減少;

  ——反射波同相軸產狀突變,反射零亂或出現空白區域;

  ——反射波同相軸的強相位反轉。

  9.5.1.3 確定第四系內部的沉積構造和活動斷層時應注意上、下地層反射波組的相互依賴關係,並有地質或鑽孔資料佐證。

  9.5.1.4 時間剖面應通過時深轉換將時間剖面轉換成深度解釋剖面,橫向比例尺1:5 000~1:500,縱向比例尺1:2 000~1:500。

  9.5.2 折射波資料解釋

  9.5.2.1 應由相遇時距曲線求取界面深度和速度:地表較平坦、折射界面起伏大或界面速度變化大時,應採用時間項法或哈萊斯法;對於多層不均勻地層或具有特殊結構的地層,宜採用折射波前成像或有限差分正反演擬合計算方法綜合求解。

  9.5.2.2 折射波資料經解釋后,應在分析測區地質、鑽孔及其它物探資料的基礎上做出符合下列要求的地質解釋剖面圖:

  ——標明測線樁號、測線方向、界面深度、界面速度和解釋的構造線;

  ——測線上有鑽孔時應給出相應的鑽孔柱狀圖、鑽孔位置及編號;

  ——橫向比例尺1:5 000~1:500,縱向比例尺1:2 000~1:500。

  9.6 技術要求

  9.6.1 探測深度與相應的技術參數宜滿足表3要求。

  表3 探測深度與技術參數

  
項目技術參數探測深度範圍
1 000 m~300 m300 m~100 m≤100 m
檢波器固有頻率40 Hz~60 Hz60 Hz~100 Hz60Hz~100 Hz
觀測系統參數道間距
最大偏移距
炮間距
5 m~10 m
0.5 km~1 km
10 m~20 m
2 m~5 m
100 m~300 m
4 m~10 m
1 m~2 m
50 m~100 m
3 m~4 m
儀器記錄參數道數
採樣率
高截頻率
96~120
2 ms
180 Hz~200 Hz
48~96
0.5 ms~1.0 ms
360 Hz~400 Hz
48~60
0.5 ms~1.0 ms
360 Hz~400 Hz


  9.6.2 質量控制要求

  反射波法的野外原始記錄合格率應大於或等於95%;折射波法的野外記錄初至波起跳應清楚,其能量應大於噪音的3倍以上。

  9.6.3 探測精度要求

  9.6.3.1 深度誤差應小於目標層埋深的10%。

  9.6.3.2 折射波法測定的岩土縱波速度誤差應小於10%。
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