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浅层地震折射波法勘探

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地震 折射波 勘探
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第 卷 第 期年 月地 震 地 质浅 层 地 震 折 射 波 法 勘 探郝 书 俭 于 之 水国 家 地 震 局 地 质 研 究 所提 要本 文 介 绍 浅 层 地 震 折 射 波 法 勘 探 的 方 法 和 将 其 应 用 于 辽 宁 省 海 城 市 西 荒 地 热 水 区 隐伏 花 岗 岩 体 分 布 特 征 的 探 测 结 果 。 结 果 表 明 , 该 项 工 作 效 率 高 , 勘 探 效 果 好 , 花 岗 岩 体 的 勘 探 深度 与 钻 井 资 料 极 其 一 致 。 由 此 作 者 认 为 , 在 地 震 勘 探 中 , 折 射 波 方 法 对 查 明 工 程 场 地 沉 积 覆 盖 层的 厚 度 和 结 晶 基 底 的 研 究 是 十 分 有 效 的 。关 锐 词 辽 宁 海 城 地 展 折 射 波 法 时 距 曲 线 速 度 传 播 时 间 曲 线年 月 , 辽 宁 省 海 城 市 科 委 要 求 对 西 荒 地 地 下 热 水 资 源 进 行 详 细 勘 探 , 查 明 该 区 地下 热 水 的 分 布 特 征 、 形 成 条 件 和 热 水 储 量 。 为 此 要 求 利 用 浅 层 地 震 勘 探 方 法 确 定 该 区 地 下 隐伏 花 岗 岩 体 的 分 布 特 征 。一 、 概 述为 了 确 定 使 用 哪 种 地 震 勘 探 方 法 和 确 定 该 区 地 层 的 速 度 结 构 模 型 以 及 正 确 设 计 地 震 剖 面的 各 种 参 数 , 在 施 工 场 地 进 行 了 多 次 简 单 折 射 法 试 验 。 场 地 试 验 的 结 果 表 明 图 , 该 区 折射 波 出 现 了 三 个 速 度 界 面 地 面 直 达 波 的 速 度 约 为 。 米 秒 第 二 界 面 的 速 度 约 米 秒第 三 界 面 的 速 度 约 米 秒 。 这 三 个 速 度 界 面 的 折 射 波 初 至 震 相 都 比 较 稳 定 和 清 楚 。﹃腼盈 些 里 些 三 全玩。 肠图 场 地 试 验 例 子场 地 折 射 波 试 验 所 得 到 的 界 面 速 度 参数 , 可 借 以 联 系 界 面 的 地 质 层 位 , 估 计 沉 积厚 度 即 基 底 顶 面 埋 深 。 由 场 地 试 验 折 射 波 走时 曲 线 和 上 述 三 个 界 面 速 度 计 算 了 各 层 的 深度 , 结 果 和 钻 井 资 料 相 吻 合 。 笔 者 认 为 ,米 秒 的 速 度 为 地 表 耕 植 土 的 速 度 ,米 秒 的 速 度 为 本 区 粘 土 盖 层 的 上 界 面 速 度 ,米 秒 的 速 度 为 花 岗 岩 顶 面 速 度 , 它 们是 符 合 实 际 情 况 的 。 根 据 这 一 速 度 模 型 计 算的 本 区 花 岗 岩 的 深 度 与 钻 井 揭 露 的 花 岗 岩 深度 相 一 致 的 事 实 , 证 实 了 这 一 速 度 模 型 符 合该 区 地 下 介 质 的 实 际 情 况 。 本 区 钻 井 资 料 和现 场 试 验 都 表 明 , 勘 探 地 区 花 岗 岩 埋 深 可 能在 一 米 范 围 内 , 其 速 度 界 面 明 显 , 折地 震 地 质 卷射 波 清 楚 。 所 以 说 , 热 水 区 具 有 良 好 的 浅 层 地 震 地 质 条 件 , 若 设 计 合 理 的 观 测 系 统 帅 , 利 用折 射 波 法 能 更 有 效 的 达 到 勘 探 目 的 。二 、 地 震 折 射 波 法 方 法由 于 地 下 结 构 的 复 杂 性 , 在 理 论 上 讨 论 了 许 多 折 射 波 法 勘 探 资 料 分 析 模 式 , 例 如 两 层 结炮 点 接 收 点 炮 点宁, 袋 乍 褚带 厂 刀 黔构 的 折 射 波 分 析 , 三 层 结 构 的 折 射 波 分 析 , 多 层连 续 变 化 速 度 界 面 的 折 射 波 法 分 析 , 倾 斜 界 面 的折 射 波 资 料 的 分 析 等 。 作 者 以 两 层 介 质 结 构 折 射波 解 释 为 例 介 绍 方 法 , 多 层 情 况 可 由 两层 结 构 分 析 方 法 导 出 。图 两 层 结 构 折 射 波 传 播 路 线一两 层 结 构 折 射 波 分 析在 图 中 , 叭 和 气 分 别 为 上 下 两 层 介 质 的 速度 , 为 地 震 波 入 射 临 界 角 。 由 斯 奈 尔 定律 得 到止 鱼公若 和 点 为 炮 点 , 为 接 收 点 , 则 有, ,口 口因 此 有, 里 旦 千一里 卫 生 鱼 丝 些 二‘,十 —同 理华 粤 拼 二 十 华子 一 气 竺 十 学平 粤 井 二 平我 们 记 炮 点 到 接 收 点 的 折 射 波 传 播 时 间 为 , 由 炮 点 到 接 收 点 的 折 射 波 传 播 时 间为 , 由 炮 点 到 接 收 点 的 传 播 时 间 为 反 过 来 为 。 , 显 然 。 二 人 , 则 有十 二 里 三 些 二 兰 旦 全子 学 十 半华 华 癸等 华 半沙一 五 旦 些 生 三 立 些 竺 三 卫 二 卫 立沙艺口鱼 卫 二 旦 互 二 , ,十—由 、 和 式 得 到期 郝 书 俭 等 浅 层 地 震 折 射 波 法 勘 探。十 —艺刀很 口口 一在 式 中 , 叭 可 由 炮 点 附 近 的 直 达 波 的 传 播 时 间 求 得 , 、 。 。 和 可 从 野 外 记 录 上 得到 , 唯 折 射 角 为 未 知 。 考 虑 因 角 与 有 关 , 故 需 求 出 钱 。 定 义‘ 一 丁 一 合 ‘ 二 一 丁 二 ,油 和 式 可 得 到又, ,十 —在 图 中 , 取 为 原 点 , 为 到 的 距 离 ,粉为 地 层 界 面 与 水 平 面 的 夹 角 , 那 么二 二 , 二 二八 ‘ 犷 ‘ 、 — 砂在 一 般 情 况 下 。 是 比 较 小 的 , 可 设 , 故 有 产 , 代 入 式 得 到一又 艺式 对 微 分一 ‘一一、 ,产矛‘ 、一一一 ,据 式 丈 极 易 计 算 , 称 它 为 速 度 传 播 时 间 。 以 为 横 轴 , 天 , 为 纵 轴 作 直 线 ,叽 。 同 样 推 导 可 有 ‘ 。 在 式 中 , 当 时 的 又 记 为 又 , 那 么 有涪 立 巡 些 一其 斜 率 便 是即里 以,‘ 一忿伺 理 有艺刀, 石式 中 人 和 分 别 是 炮 点 的 深 度 。实 测 资 料 的 处 理 技 巧据 野 外 资 料 和 图 的 步 骤 进 行 处 理 解 释 。 在 一 般 情 况 下 , 原 始 时 距 曲 线 中 存 在 着 多 种 误差 , 如 读 数 、 作 图 、 爆 炸 记 时 等 误 差 , 因 此 对 时 距 曲 线 必 须 在 允 许 的 误 差 范 围 内 进 行 反 复 检查 和 合 理 的 校 正 。 最 主 要 的 校 正 有互 换 时 间 的 相 等 性地 震 地 质 卷时 距 曲 线 的 平 行 性截 距 时 间 的 相 等 性 ,不 同 排 列 的 相 互 连 接 。初 至 时 间杏时 距 曲 线杏曲 线 修 正恤 卜 之 一 润 ,’ 。、 叮 行 砂 妙扩 勺 省挂︸︸挂︸一 殷读 ︸︸作 ︸ ︸时作 ’ 或 ‘杏求 界 面 速 度 和 层 厚杏作 地 质 剖 面杏检 查 地 质 剖 面 的 合 理 性‘ ’ “ “ “ ’ “ ” ” “ ’ “ “ “ “ ” ’ “ ‘ ”扮一﹄,‘‘‘︶侧赚束图 折 射 波 法 解 释 步 骤 图 「 产 曲 线 和 解 释 示 意 图一作 支 和 石 , 曲 线 图 。 在 时 距 曲 线 上 , 量 取 的 二 分 之 一 的 点 作 平 行 于 距 离 轴 的 直 线, 在 这 条 直 线 的 上 方 和 下 方 找 到 每 一 个 接 收 点 的将 它 们 作 成 直 线 即 为 又 。 同 样 方 法 可 作 出 石 。去 一 。 的 点 图 中 的 黑 点 ,‘作 出 了 产 曲 线 就 意 味 着 儿 确 定 了 , 由 斯 奈 尔 定 律 求 出 折 射 角 , 利 用 式 求 出 每 个 接收 点 的 地 层 厚 度 。 在 两 层 结 构 的 情 况 下 ,。 卫 工可 由 又 和 石 , 的 关 系 式 直 接 得 到二 , 一 支忿无 , 里 匕 , 一 石 。对 于 三 层 结 构 的 情 况 , 令 。 和 分 别 为 第 二 层 和 第 三 层 的 传 播 时 间 曲 线 , ‘ 和 百 , 为速 度 传 播 时 间 , 可 以 推 导 出 ②人 一 生 一忿人 一 百, 一 里 互 一 〔 , , 一 百 一 二 , 一 丁 二 〕或主一 二期 郝 书 俭 等 浅 层 地 震 折 射 波 法 勘 探表 剖 面 的 设 计 参 数 和 原 始 数 据皿距 离 ‘理理。。︺﹃﹃︺﹃︺︺﹄︺﹃﹃﹃﹃……比陈比。。。。。。。。连。。。。。。地 震 地 质 卷续 表距 离 。,……的的了、了、廿了、廿月了护、声汀胜 、产、毛矛‘ 、了,目‘ 、、了、廿口、、、矛产尹‘八曰八曰八曰门 ︺八曰 ︺︺曰八曰八曰八曰八曰 ︺曰 ︸日﹄八曰……任只 ︸一巴﹄卜口 ︵衬刀性︺︸了连八曰月叹脚口压刀任‘勺山一勺跳 月皿巴︸一了︺,几曰卫且…… 。。盯阳一 目生 一 一 【 丁 。 一 二 一 。 一 二 〕艺式 中丫 一 人 互了 一 人 全 左 一 万 ’ 左在 时 距 曲 线 和 速 度 传 播 曲 线 图 上 图 , 人 , 一 又 和 , 一 石 , 可 直 接 读 出 , 这 样 利 用一 式 可 计 。三 、 辽 宁 省 海 城 市 西 荒 地 热 水 区 花 岗 岩 的 分 布作 者 使 用 日 本 公 司 生 产 的 。 一 型 道 地 震 仪 闭 对 热 水 区 进 行 了 浅 层 地 震折 射 波 法 勘 探 , 共 作 了 设 计 参 数 相 同 的 图 , 表 条 地 震 剖 面 图 。 根 据 上 述 方 法 作成 的 软 件 , 对 条 剖 面 的 野 外 折 射 波 资 料 在 一 微 机 和 一 绘 图 仪 上 进 行 了 解 释 。 、剖 面 解 释根 据 工 作 剖 面 的 设 计 要 求 , 条 剖 面 共 获 得 道 地 震 记 录 张 。 首 波 到 时 记 录 清 楚 。图 是 第 万 剖 面 中 的 一 张 记 录 。 记 录 中 花 岗 岩 体 的 折 射 波 清 楚 。 这 样 标 准 的 折 射 波 记 录 , 为期 郝 书 俭 等 浅 层 地 震 折 射 波 法 勘 探斗 · 嘴 斗「「一 门门 「 万 习习 厂 万万 厂 二二 「 , 厂 , 「 一 了了 「 , 厂 一 厂 厂 下下 「 一 勺勺 厂 一 下下 厂 一一 厂 「 一 下下 「 一 节节 厂 , 厂 一一 厂 勺勺卜卜卜卜 一一一一一一一 一一一一一一一一一一一一一 一「「「「「「「「「「 一一一一一一一一一一一一、、、、、、、 弓 二二二二二二二二二二二二二二二二。 浏浏口口口口口 召 已 二二二二二 目目 匕 二二二 巨 二二二二二二二二二二二二二与与 篇 匕匕匕匕匕图 野 外 地 震 记 录 的 例 子』』了了 、 、、、、、、、 一 一 万万之 十十 、 、 、、 匕匕 一 一 一 叮叮 乒 一户户 ’ 一一 代 可可、 , 、 》 价 寸 卜 ,宋 万 于于 乡乡 一扮 门门、 、、、、、、、、仪仪仪 珠珠 义·· · ’ 二扩· ””月月二二二二二二二二二 ‘‘‘‘‘‘,…… 卜卜 不 十·· ’丈丈· · …丫‘‘沐沐、、、 幼 二二二二二二二产产’片片 不 卜 ”” 衬衬 杯杯‘月月卿卿 扮 嗬嗬 产 叭 二 ‘ 只只巨巨巨巨 竺 一 邺 些些些一一一 禹 己 畏 镜 衫 名 打 二 之 之 三 丈 舀 丈 泌 峻峻 。 二 、 、 令 户‘‘ 了 夕 ‘ 字 盆 ‘ 移 大大大大大大大大大大大大 、 、 」」」匕匕匕匕 。 专 ‘ 百 脚 刁 ‘ 、 洲洲 卜 ‘ 二 佘 臼 尸 , 别别 户 告 ‘ ‘ 一一一一一一一一一图 剖 面 解 释 结 果馆我 们 分 析 该 区 的 隐 伏 花 岗 岩 体 的 分布 特 征 提 供 了 可 靠 的 基 础 。 现 以 皿剖 面 举 例 说 明 图 , 表 。 从 图中 可 以 看 出 , 剖 面 的 第 一 层 面 速 度地 面 直 达 波 速 度 约 为 米 秒 。由 此 计 算 的 第 一 层 厚 度 为 米 左右 , 一 般 解 释 为 耕 植 土 第 二 层 面速 度 约 为 米 秒 , 第 二 层 的 厚 度为 米 左 右 , 是 本 区 的 粘 土 盖 层第 三 层 面 速 度 约 为 米 秒 , 无疑 它 就 是 本 区 花 岗 岩 体 的 上 界 面 速度 , 埋 深 约 米 左 右 。 这 三 个 地震 界 面 在 条 剖 面 中 都 是 很 稳 定 清晰 的 , 均 能 可 靠 的 追 踪 。花 岗 岩 体 的 分 布 特 征根 据 条 剖 面 解 释 的 结 果 , 我 们 取 每 条 剖 面 中 炮 点 的 花 岗 岩 埋 深 绘 制 了 本 区 花 岗 岩 的 分布 图 图 。 图 中 剖 面 正 和 是 邵 学 钟 作 的 两 条 反 射 剖 面 。 从 热 水 区 花 岗 岩 埋 藏 深 度 的 等 值线 轮 廓 上 看 , 本 区 花 岗 岩 上 界 面 由 东 向 西 逐 步 加 深 , 其 东 部 为 米 , 西 部 大 于 米 。 这 符 合海 域 地 区 花 岗 岩 体 的 区 域 性 分 布 特 征 。 在 南 北 方 向 上 , 花 岗 岩 的 埋 深 为 两 边 浅 中 间 深 , 顶 面地 震 地 质 卷、 、 、 、扮酬 ︸谈 篇竺 罐一 一、 砂 断 督莹 石 澎 翅 澎形 成 一 个 近 东 西 向 的 凹 陷 地 形 。 在这 一 凹 陷 之 上 , 明 显 地 存 在 两 个 盆地 构 造 , 即 东 部 的 魏 家 街 凹 陷 和 西部 的 郑 家 街 凹 陷 。 由 此 看 来 , 本 区热 水 的 分 布 与 这 两 个 盆 地 构 造 有关 , 这 完 全 符 合 一 般 热 水 区 的 花 岗岩 基 底 构 造 特 征 。钾 汤 尸 汤勺 钧 水 渠称霎鳗 逾、 、常 家 街梦四 、 结 语邻 笋 髯 … 橇 澎 蘸图 剖 面 位 置 和 花 岗 岩 埋 深折 射 波 法 地 震 勘 探 是 基 于 以 临界 角 人 射 的 地 震 波 在 下 伏 地 层 波 速大 于 上 覆 地 层 波 速 的 界 面 上 形 成 的折 射 波 的 性 质 , 一 般 只 要 上 下 层 的介 质 有 较 大 的 差 别 , 折 射 波 是 容 易 得 到 的 。 所 以 野 外 与 室 内 工 作 简 便 , 勘 探 效 率 和 精 度 在 一定 的 条 件 下 都 较 高 。 在 目 前 具 备 折 射 波 法 自 动 资 料 解 释 软 件 的 条 件 下 , 用 计 算 机 进 一 步 提 高了 处 理 资 料 的 效 率 , 同 时 还 能 直 接 得 到 地 下 介 质 界 面 的 速 度 资 料 。 在 工 程 地 震 浅 层 地 震 中 ,如 建 设 堤 坝 、 桥 梁 、 路 基 、 水 核 电 站 及 其 他 大 型 建 筑 物 时 , 折 射 波 法 则 在 勘 探 场 地 基 础 和基 岩 的 分 布 特 征 等 方 面 具 有 重 要 的 应 用 价 值 。作 者 对 车 永 太 、 王 立 功 、 尹 克 伦 和 杜 新 贵 对 本 文 的 帮 助 表 示 感 谢 。年 月 收 到参 考 文 献〔 〕 , ,, ,〔 〕 , , , , ,〔 〕 , · , · , , 一 ‘ ,,一 一夕 , 爪 “ “七, , ,,,内心目,二‘, , 于 ,, 一 七
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