城市活断层探测的高分辨率.pdf

城市活断层探测的高分辨率 浅层地震数据采集技术 〔收稿日期〕 !!#$#% 收稿， !!##!’ 改回。 〔基金项目〕 国家发展计划委员会高新技术项目（ !’(( ）资助。 刘保金 张先康 方盛明 赵成斌 段永红 （中国地震局地球物理勘探中心 郑州 )*! ） 朱金芳 黄 昭 黄宗林 王善雄 郑德刚 （福建省地震局 福州 %*% ） 摘 要 在简要介绍城市浅层地震勘探干扰波特点的基础上，结合福州市活断层探测的浅层地震 试验探测资料，阐述了抗干扰高分辨率浅层地震勘探的技术装备、地震数据采集的技术方法以及在强 干扰背景条件下围绕抗干扰和提高地震资料信噪比与分辨率而采取的技术措施。试验结果表明：采 用可控震源和与其相匹配的地震仪器以及小道间距、小偏移距、多通道和高频检波器接收的工作方 法，是实现抗干扰高分辨率浅层地震数据采集的有效途径。 关键词 活断层 浅层地震勘探 干扰波 信噪比 分辨率 中图分类号： +%’*,! 文献标识码： - 文章编号： !*%#).( （ !! ） )#*!)# 引 言 地震是一种破坏性大、危害严重的突发性自然灾害。大量地震灾害的调查结果表明，活断 层不仅是产生地震的根源，而且地震时沿断层线的破坏也最为严重。城市是经济发达、人口高 度集中的区域，一旦发生较强地震，其人员伤亡和经济损失惨重。因此，在大、中城市的防震减 灾工作中，如果能够准确地查明城市活断层的位置、性质及其分布范围，并采取有效的“避让”措 施，可大大降低地震损失。 地震勘探方法是探测地下地质构造的有效手段，而对隐伏断裂的定位目前主要采用地震反 射波方法。这是因为采用该方法不但有利于利用多次覆盖技术压制干扰、提高地震资料的信噪 比，而且利用丰富的反射地震剖面图像也有助于判定断层的存在与形态。地震勘探技术一般适 用于在工作环境相对较好的地区探测物性良好的大构造，但要把该方法应用到环境复杂、各种 干扰较强的城市内来探测第四系松散沉积层内部落差较小的地震活断层，还需要解决一系列的 技术问题。这主要包括地震勘探的抗干扰问题、城市环境条件下地震波的激发和接收、观测系 统的设计以及室内资料处理问题等。在计算技术飞速发展的今天，尽管可在资料处理时采用各 种各样的数据处理手段改善地震资料的品质，但要想通过数据处理从丢失了有效信息的地震资 料中得到有用的结果往往是徒劳的（ /01234 ， ’) ）。因此，解决强干扰背景条件下地震数据采 第 !) 卷 第 ) 期 !! 年 ’! 月 地 震 地 质 567589:9;/-=;69:9;/ ?1,!) ， ?,) =@A, ， !! 万方数据 集中的一系列技术问题是城市浅层地震勘探工作的重要一环。本文以中国地震局地球物理勘 探中心在福州市进行的浅层地震试验资料为例，试图就强干扰背景条件下的浅层地震数据采集 技术进行论述，并围绕抗干扰和如何提高地震资料的信噪比与分辨率展开讨论。 ! 城市浅层地震勘探的干扰噪声 干扰噪声是提高地震资料信噪比和分辨率的最大障碍。因此，为了开展城市高分辨率的勘 探工作，有必要讨论勘探中可能遇到的噪声类型、分布规律以及它对地震信号的影响程度。根 据干扰噪声的形成机理可将其分为以下几类： （ ! ）人类活动、工业生产、车辆等机械振动形成的干扰噪声。这类干扰噪声的能量一般较 强，在时间和空间上随机分布，并在地震勘探的观测段范围内不断产生和传播，是城市浅层地震 勘探中最主要的干扰噪声，因此，在数据采集中应重点采取措施对这些干扰予以压制或消除。 （ ） #$% 的工频干扰噪声。这类噪声的频率单一，其能量一般随电网电压的高低和距离地 震排列的远近而变化，可通过仪器陷波和采用遥测数字传输方法对这些干扰进行压制或消除。 （ ’ ）空间电场、大地电流或大气电离层形成的电感应噪声。这类噪声具有较宽的频谱，在时 间域上为 ! 个尖脉冲，可采用在仪器输入端加屏蔽线圈或屏蔽罩的方法进行压制。 （ ( ）地震波激发源产生的干扰噪声。这些干扰噪声主要有面波、声波、折射波和多次波等， 这些干扰波的能量随激发能量的大小而变化。面波和折射波一般只影响地震信号的低频段，不 会对高频信号的采集产生干涉和影响，但由于其强能量将占据大部分的仪器动态范围，因此，工 作中应采用动态范围大的地震仪来记录弱小高频反射信号。声波在地震记录上呈条带状分布， 且频谱成分丰富，但由于其分布的局限性一般不会对高分辨率地震勘探造成较大影响，可在地 震数据处理中予以消除。 （ # ）地下管道形成的干扰波。城市地下管道大都沿马路铺设，若地震测线布设在管道上方， 管道对地震波的传播具有屏蔽作用，并且在管道上还会产生波的绕射和散射，干扰有效地震信 号。 （ ) ）坚硬路面的影响。柏油路面和水泥路面直接影响检波器与地面的耦合和地震波的传 播。实践表明，柏油路