畢遠偉

大連市應(yīng)急管理事務(wù)服務(wù)中心（大連市地震辦公室），遼寧 大連 116001

前言

城市活斷層是指分布在城市的活斷層，活斷層是第四紀期間，尤其是距今10 萬年來有過活動，今后仍可能活動的斷層。斷層是地震發(fā)生的災(zāi)源，且有明顯的標志，其控制著最新沉淀物地貌的格局和空間分布，對于山地地形以及平原地形的分界線、河流流向的走勢分布特征都有著明顯的控制作用。城市活斷層在我國大陸地區(qū)廣泛分布，且分布規(guī)模大、活動性較強，造成了嚴重的地質(zhì)災(zāi)害。雖然現(xiàn)在還不能對地震發(fā)生的時間以及具體地點和地震強度進行準確的預(yù)測，但是掌握了活斷層分布的具體位置以及活動特點，就可將易發(fā)生地震的地區(qū)劃分出來，從而采取針對性的防震減災(zāi)措施。所以進行城市活斷層的調(diào)查分析工作，能夠?qū)Ψ勒饻p災(zāi)措施提供有力支持。本篇文章以實地活斷層探測項目為根據(jù)，對淺層地震勘探在城市活斷層探測中的具體應(yīng)用進行了說明。

1 當下城市活動斷層研究的形勢

我國在過去由于技術(shù)、城市環(huán)境等因素的影響，對城市活斷層的危害認識不夠，使城市活斷層分布空間研究工作以及地震危險性評價工作存在疏漏。地震對于城市的破壞程度相當嚴重，屬于特大型自然災(zāi)害。我國曾在1976 年和2012 年分別遭遇唐山大地震和汶川大地震，死亡人數(shù)和損失金額都超過其他自然災(zāi)害。在我國開展的防震減災(zāi)工作聯(lián)席會議中，明確說明了我國屬于地震災(zāi)害多發(fā)片區(qū)的基本國情，所以需要對地震震情加強研究和監(jiān)視，做好地震突發(fā)時的各項應(yīng)急準備工作，最大程度的減少地震帶來的災(zāi)害損失以及人員傷亡。

隨著近年來我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設(shè)逐步向外擴張，活動斷層的探測以及地震的危險性評價逐漸得到了人們的重視。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在地震發(fā)生時，受損害最為嚴重的建筑物幾乎全部分布在斷層邊緣附近，而偏離斷層的建筑物卻極少受到損壞。根據(jù)此調(diào)查現(xiàn)象，人們認識到進行城市活斷層的探測工作以及對地震進行危險性測評的重要性，不僅可以幫助城市建筑物進行有效選址，還可以最大程度上保障人民的生命與財產(chǎn)安全，為城市防震減災(zāi)事業(yè)提供有力的支持。

2 主要的應(yīng)用技術(shù)措施

隨著城市活斷層探測工作以及探測技術(shù)的發(fā)展，越來越多的城市開始開展城市活斷層探測工作，在進行探測工作的不斷實踐和深入研究之后，地震勘探方法可適用的范圍以及最為先進的技術(shù)逐漸被人們所掌握。進行淺層地震勘探工作時，需要采用最合適的地震勘探方式進行斷層探測，對地震勘探的資料進行分析和處理，如此一來才可以獲取較高的反射波信噪以及最為清晰的斷層時間剖面。而高分辨率能夠使城市活斷層得到精準的探測，最終經(jīng)過對地震各項資料的分析和處理，尋找到勘探片區(qū)斷層隱伏段的具體部位和斷層產(chǎn)生錯斷的具體層位以及深度情況，為城市的空間發(fā)展以及重大工程的選址提供有力的支持。

就目前探測工作的情況來看，我國絕大多數(shù)城市都屬被第四系地層所覆蓋，并且需要進行探測的目標斷層也絕大多數(shù)都是隱伏斷層，這也進一步證明了地球的物理勘探活動在城市活斷層探測工作當中起到了重要的作用[1]。進行探測工作時需要注意：探測的最終目的層是第四系地層，不僅要掌握探測的片區(qū)是否存在斷層，還要檢測斷層存在時是否斷至第四系地層，并找出斷層上存在斷點的具體位置。如此一來就需要使用地震、電磁、探地雷達以及重力勘探的探測方式，這其中地震勘探具有明顯的優(yōu)勢，不僅探測的效果十分明顯，而且探測的范圍更準確、精確度更高，廣泛應(yīng)用于城市活斷層的探測工作中。

3 進行探測的基礎(chǔ)原理

進行活斷層探測的目的是為了準確掌握地表附近活動中斷層分布的空間狀態(tài)，并對其延伸情況進行了解，探測潛在的隱伏地質(zhì)斷層空間，盡可能地掌握介質(zhì)具體的活動特點，最終對其存在的危險性進行分析評價，形成危險性分析報告[2]。地震勘探方法主要是應(yīng)用人工進行探測激發(fā)的震源，根據(jù)地球介質(zhì)傳播過程中所具有的運動學(xué)以及動力學(xué)的表現(xiàn)特征，使用地震波對地下層中的目標物進行探測的方法。

地震勘探方法可以根據(jù)地震波的性質(zhì)特征以及傳播方式的不同分成反射波法、折射波法和表面波法三種方式，反射波法是三種方法中使用最為常見的。其主要對地殼內(nèi)部的精細結(jié)構(gòu)、空間分布以及活動斷裂的地下空間分布狀態(tài)進行深入的研究，具有橫向探測能力強的特點，截至目前，反射波法是最為有效的物探方法，廣泛應(yīng)用于城市活斷層的探測工作中。反射波法又具體分為縱波勘探和橫波勘探，橫波勘探相較于縱波勘探來說，分辨率明顯更高，并且還可以對地表地層進行詳細的空間劃分，從而確定上斷點埋深的具體部位，一般來說，接近地表的斷層通常使用橫波勘探的方法。對于勘測的結(jié)果情況來說，兩種方法雖然在勘探深度與水平具體部位上有一定的不同，但是在斷層的外在形態(tài)上，卻具有相同的一致性以及波形的相似性。在具體的探測過程中，會根據(jù)探測不同深度的不同目的，科學(xué)化地選擇不同的勘探方式以及最佳的組合方法，一般來說選擇橫波與縱波勘探相結(jié)合的方式，會比單一的勘探方式更加可靠，勘探的結(jié)果準確性也會更高。

4 提升分辨率的主要技術(shù)手段

4.1 淺層地震勘探震源穩(wěn)定技術(shù)

城市活斷層的探測工作會受到施工環(huán)境以及噪音等各方面因素的影響，所以探測工作對于震源地帶的要求也比較高。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）要求對城市的環(huán)境無污染以及無破壞情況的產(chǎn)生，比如說在城市中進行過爆炸的震源就不能夠再進行探測工作；（2）要求進行探測的斷距相對來說較小，所以說進行探測的震源應(yīng)該比一般的地震震源有更寬的頻帶范圍；（3）在進行探測的斷距較小的基礎(chǔ)之上，振幅譜的方向應(yīng)該是朝著高頻的方位而增強；（4）在進行城市活斷層的探測工作過程時，可能會遭遇多方面的干擾，所以震源性能應(yīng)該隨時保持穩(wěn)定，并且可重復(fù)性也要維持良好。調(diào)查與實踐結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可用于城市活斷層探測的震源主要有可控震源車、夯機、真空加速落錘、炸藥、錘機以及震源槍等。

4.2 分辨率提高技術(shù)

探測區(qū)域的深度以及地震的地質(zhì)環(huán)境條件等因素都會影響人工地震勘探中的分辨率，反射波具有高主頻和寬頻帶的特征，分辨率較高。分辨率的高低與數(shù)據(jù)采集的方式和結(jié)果數(shù)據(jù)處理的過程緊密相關(guān)，科學(xué)的采集和處理方式能夠提高分辨率[3]。通常來說，進行地震勘探的分辨率是地震波波長的1/4 或者1/8，進行淺層地質(zhì)勘探時在地震波長的1/4 以上時都可以進行識別，分辨率的提高需要從探測的儀器、采集方式、資料處理以及激發(fā)條件等方面進行改進加強。

城市活斷層探測工作中對第四系覆蓋區(qū)中的落差較小以及物性差異等活斷層進行研究分析時，為了使地震處理資料的信噪比以及地層的分辨率得以提高，應(yīng)該采用科學(xué)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這時要通過對城市活斷層復(fù)雜表層進行數(shù)據(jù)化的計算，再進行去噪音濾波以及減弱噪聲的隨機處理等工作[4]。運用初至波有限差進行層析成像技術(shù)的處理，當?shù)刂返谋韺语@示出速度時快時慢時，就可以對復(fù)雜的表層中的淺地表結(jié)構(gòu)進行高精度以及高效率的數(shù)據(jù)計算。

4.3 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)

在利用上述技術(shù)手段獲得數(shù)據(jù)結(jié)果之后，應(yīng)該對數(shù)據(jù)資料進行收集和處理，特別是對于鉆孔資料的分析，由此可給予地震勘探的實踐成果更多的地質(zhì)含義。對資料的解釋主要是參照地震勘探剖面反射波組的具體特點來確定的，除此之外還包括對地質(zhì)資料的對比分析，才能將地震波阻和地質(zhì)層位的具體關(guān)系進行明確。對反射波組發(fā)生的分叉和合并以及中斷等現(xiàn)象、在上下地層內(nèi)依賴關(guān)系的有效分析，能夠?qū)@些變化情況和地層的變化情況進行具體的對比和判斷，從而得出底層的橫縱向變化情況以及構(gòu)造空間的具體情況，反射層斷裂的位置以及活動性能和產(chǎn)狀就能夠得到確定[5]。由于進行地震勘探時發(fā)生的異常情況通常來自多方面因素的影響，并且具有多解性的特征，所以對探測過程中地震剖面的斷層識別的具體位置應(yīng)該根據(jù)鉆孔探測分析的數(shù)據(jù)結(jié)果進行合理化的驗證。速度資料是人工進行地震勘探過程中較為重要的解釋參數(shù)，鉆孔中的波速測井也可以獲得速度資料。在進行斷層識別以及鉆孔檢驗的操作過程中不斷進行實踐經(jīng)驗的總結(jié)和提升，最大程度的提高城市活斷層形成識別的精準度。

數(shù)據(jù)采集階段：使用線性或者非線性以及具有變頻掃描功能的可控性震源，并且進行合適地震接收儀器的匹配。通常來說，道距以及偏移距較小，并且采用多接收道以及短排列、高頻檢波器接收 的方法，勘探的準確性會更高。數(shù)據(jù)處理階段：合理運用壓制噪聲技術(shù)以及折射靜校正技術(shù)和高精度速度分析技術(shù)等進行數(shù)據(jù)的精確處理。

5 總結(jié)

城市活斷層的研究與探測是一項比較困難的工作，受到城市中各種因素的影響，探測工作難度較大。但是為了保證國民的生命與財產(chǎn)安全，促進社會的穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)當從各個角度、各個環(huán)節(jié)出發(fā)，使探測工作能夠得到保質(zhì)保量的完成。對于城市活斷層的研究探測工作來說，研究信噪比以及分辨率地震資料的處理工作、在受到活斷層變形較小的情況下如何對斷層進行精確識別等，仍然是目前需要實踐和解決的問題。