徐輝 陶建飛

1.江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院 江蘇 南京 210008

2.南京際華集團3503 江蘇 南京 210017

1 項目概況

莊河核電工程規(guī)劃建設(shè)容量按6臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，一次規(guī)劃，分期建設(shè)，一期工程建設(shè)2臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。該廠址在完成了初步可行性研究階段的地震地質(zhì)專題工作的基礎(chǔ)上，為保證地震安全性評價工作的內(nèi)容和深度能夠滿足可行性研究階段相應(yīng)核電廠法規(guī)、導(dǎo)則和規(guī)范的要求，需在充分利用原有資料的基礎(chǔ)上，對廠址毗鄰海域及對推斷的關(guān)鍵性斷裂進行地球物理勘查。

2 工作目的任務(wù)與技術(shù)要求

2.1 工作目的任務(wù)

本項目旨在為莊河核電工程可行性研究階段地震安全性評價提供關(guān)鍵性斷裂往廠址海域是否延伸及其特征的地球物理勘查資料。

具體任務(wù)包括：

采用有效的海域地球物理勘查方法，有針對性地開展海域斷裂的勘查，具體任務(wù)包括：①鴨綠江斷裂南延勘查，②廠址近區(qū)域海域隱伏斷裂展布及其活動性勘查，③廠址附近范圍海域主要斷裂展布及其活動性勘查。具體布置五條測線，用于上述勘查工作。它既是可行性研究階段對區(qū)域調(diào)查工作的深化，也是對前期推斷的斷裂進一步復(fù)核、追索和驗證。

2.2 技術(shù)要求

海域地球物理勘查宜采用水域淺層地震勘探方法，應(yīng)依據(jù)相關(guān)的國家技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標準，在充分收集和了解該海域水深及覆蓋層厚度資料基礎(chǔ)上，對觀測系統(tǒng)進行初步設(shè)計，并通過現(xiàn)場施工條件分析及試驗后調(diào)整，確定最終觀測系統(tǒng)和技術(shù)參數(shù)，所采用的方法、技術(shù)手段、儀器設(shè)備等均須能夠滿足各勘查目標的深度和精度要求。

探測深度應(yīng)達到基巖面，同時還應(yīng)兼顧對上部松散沉積地層的分辨率，以滿足斷裂活動時代鑒別的需求。

應(yīng)采用多道地震勘查，提高勘查的分辨率和穿透度，在多道地震施工條件不滿足情況下（如水較淺等），可采用單道地震方法，此時，應(yīng)注意單道、多道聯(lián)合解釋與協(xié)調(diào)。

地震時間剖面地質(zhì)解釋時，應(yīng)充分收集該海域已有的可靠的勘查資料，并進行對比分析，同時要充分收集該海域或近海地區(qū)鉆孔資料，分析該區(qū)新生代以來各時期地層巖相、巖性變化特點及其可能在地震時間剖面上的表現(xiàn)，以合理劃分地層和確定地層時代。

3 工作方法與技術(shù)

3.1 定位及潮位觀測工作

定位選用DSM132DGPS進行定位，同時按設(shè)定的時間間隔，由導(dǎo)航計算機向單道地震儀發(fā)送時間控制信號，多道地震則由導(dǎo)航微機向觸發(fā)器發(fā)送控制信號，由其觸發(fā)震源激發(fā)。本次工作實測水位，用于解釋成果的潮位差改正。

3.2 海域多道淺層地震勘查工作

3.2.1 儀器設(shè)備

地震儀采用美國產(chǎn)Nz數(shù)字地震儀；震源采用空氣槍及與其匹配的空壓機；接收采用主頻80Hz的24道漂浮水聽器電纜。

3.2.2 施工方式

施工采用拖拉式（單端激發(fā)、單邊接收）連續(xù)航行和定時激發(fā)并接收記錄方式施工，采用的技術(shù)參數(shù)為：激發(fā)能量80kg/cm3，激發(fā)間隔4s，空氣槍、電纜入水深1.2m左右，道距2m，24道接收，偏移距2m，記錄長度512ms，采樣率0.5ms，為采用共反射點多次覆蓋技術(shù)，覆蓋次數(shù)以4-6次。

3.3 海域單道淺層地震勘查工作

3.3.1 儀器設(shè)備

采用英國產(chǎn)AAE淺地層剖面系統(tǒng)；激發(fā)采用CSP300發(fā)射控制器及Saparker電火花震源，接收采用20單元組合水聽器構(gòu)成的陣列電纜，記錄采用Geopro記錄筆記本。

3.3.2 施工方式

正式施工采用拖曳式連續(xù)觀測方式，即將接收電纜與電火花源以4-5m間距并列拖于船尾，實行連續(xù)航行，定時激發(fā)并接收，發(fā)射能量350J，工作頻率0.1-3000Hz，記錄長度250ms，發(fā)射間隔1s，作業(yè)時盡量保持2-3節(jié)勻速航行以減小噪聲，并通過顯示屏直接對觀測質(zhì)量進行控制。

3.4 地震數(shù)據(jù)處理及圖件編繪工作

3.4.1 多道地震數(shù)據(jù)處理

①地震記錄整理，根據(jù)實測航跡進行有效炮文件（記錄）抽選，保證4-6次覆蓋次數(shù)，重新構(gòu)成新文件，并對有效炮文件中不正常道進行剔選。②常規(guī)處理，一般流程為：頻譜分析→頻率濾波→速度掃描→動校正疊加等。形成初步反射地震時間剖面，主要作為外業(yè)質(zhì)量監(jiān)控用。③后期處理，在工作站上進行，除常規(guī)處理外，還包括剩余靜校正、多次速度分析、去噪等特殊處理，以達到突出有效波、壓制干擾波之目的，形成最終反射地震時間剖面，作為成果解釋用。

3.4.2 多道地震處理效果

在取得可靠的單炮記錄基礎(chǔ)上，為進一步提高時間剖面信噪比和分辨率，后期處理采用了流程圖中多種處理方法，處理前、后的效果在不同程度上有所改善。

3.4.3 速度求取及圖件編繪

對多道地震，求取速度參數(shù)主要是利用本次地震資料處理時獲得的疊加速度求取，并通過部分測線的少量鉆孔資料加以校正。

根據(jù)各測線地震時間剖面，進行有效反射相位對比和同相軸追蹤，首先控制標準層位（如海底和中風(fēng)化基巖面反射）的連續(xù)追蹤，其次對全風(fēng)化基巖面進行對比分析，力求連續(xù)準確，同時進行斷點異常判別。在以上相位劃定基礎(chǔ)上，根據(jù)上述求取的速度為1450-1600m/s進行時深換算，求取各界面的埋深，由此編繪各測線解釋剖面圖。

對單道地震，先劃分反射層位，選取1450m/s速度進行時深換算，推斷相應(yīng)的地層界線，著重于淺部層位的地質(zhì)解釋，其成果并入到多道地震解釋的地質(zhì)剖面圖中。

4 工作成果及初步地質(zhì)解釋

4.1 斷點異常判別依據(jù)

斷點異常是根據(jù)地震時間剖面中有效反射相位特點，結(jié)合地質(zhì)資料加以判別：

（1）有效反射相位出現(xiàn)局部缺失或信號減弱；（2）有效反射相位存在明顯落差、突變、扭折或發(fā)育繞射波；（3）有效反射相位特征出現(xiàn)明顯不同或增減、分叉、合并等異常情況；（4）若覆蓋層內(nèi)界面與基巖有效反射相位異常特征相對應(yīng)，表明其斷點已斷至該界面。

斷裂的平面分布是在分析各斷點特征基礎(chǔ)上，連接某些相鄰測線上特征、性質(zhì)相似的斷點而成，其主要依據(jù)是：

①各斷點的產(chǎn)狀、性質(zhì)一致或相近；②各斷點的上斷點深度和所斷層位大約一致；③各斷點位置基本上處于同一直線上。

4.2 反射波組發(fā)育特征

根據(jù)本次海域鉆孔資料分析，基巖（變質(zhì)砂巖類）淺部全風(fēng)化層的原巖結(jié)構(gòu)幾乎全部破壞，從物性特征看，它已近似于松散的砂層，因此它與上覆的第四系全新統(tǒng)淤泥（夾砂層）間的波速差異不大，而與其下原巖結(jié)構(gòu)完整的中風(fēng)化巖層間的波速差異則一般較為明顯，所以，本次所獲地震時間剖面中的中風(fēng)化基巖反射波組得到明顯的反映，而基巖與第四系間的界面反射波組也得到不同程度的反映，其特征如下：

T0波組，為海底反射波組，所有測線上都有所反映，能量強，同相軸連續(xù)性很好，雖有起伏，但變化較和緩，雙程時在7-25ms。

Tg波組，為全風(fēng)化基巖與第四系間界面反射波組，所有測線上都有反映，能量一般，局部相對較強，同相軸連續(xù)性較好，起伏變化較平緩，這與基巖長期處于隆起狀態(tài)，受到風(fēng)化剝蝕作用，使得基巖面不斷被夷平的地質(zhì)特征基本一致，雙程時在29-48ms。

Tg′波組，為中風(fēng)化基巖面反射波組，所有測線上都有反映，且能量較強，部分呈雙相位顯示，同相軸連續(xù)性好，起伏變化頻繁，雙程時多在46-98ms間。

4.3 地震層序劃分

各測線地震時間剖面顯示，主要發(fā)育三組有效反射波（T0、Tg及Tg′），T0與Tg間為第四系淤泥夾粉細砂，其厚度普遍較?。▓D1），Tg與Tg′間為全風(fēng)化變質(zhì)砂巖，原巖結(jié)構(gòu)已完全破壞，Tg′以下為中風(fēng)化片巖，原巖結(jié)構(gòu)保持完整。上述地震層序與地層結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系結(jié)合區(qū)域地質(zhì)及海域鉆孔資料分析。

圖1 多道地震層序時間剖面圖

在廠址附近范圍海域，鉆孔資料反映了該范圍淺部地層結(jié)構(gòu)非常簡單，覆蓋層由第四系全新統(tǒng)淤泥、淤泥質(zhì)粉細砂構(gòu)成，基巖由上至下為全、強、中、微風(fēng)化變質(zhì)砂巖，不同地方僅厚度差異而已。

單道地震圖像反映海底（P0）及全風(fēng)化基巖面（Pg）起伏特征的圖像優(yōu)于多道地震（圖2），尤其是Pg波組的起伏變化，還反映了Pg波組上下層內(nèi)波組特征截然不同的圖像，上部層位內(nèi)水平狀波組發(fā)育，下部層位內(nèi)波組不清或呈擾動狀，反映上、下兩套地層在物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)及沉積時代上具有明顯差異。

圖2 單道地震層序時間剖面圖

尤其是兩者間界面Pg的起伏變化反映其下層頂面經(jīng)歷了明顯的剝蝕過程，下層擾動狀或模糊不清狀的層理是變質(zhì)砂巖經(jīng)長期強烈風(fēng)化成原巖結(jié)構(gòu)已徹底破壞的全風(fēng)化砂層狀基巖的反映，其上層水平層理是典型全新世海相淤泥質(zhì)沉積環(huán)境的反映。

而反映基巖中風(fēng)化面的Pg’波阻特征不及多道地震清晰?？傮w而言，兩種方法可起到相互補充和印證的作用，另單道地震對多道地震顯示的斷點異常的上斷點錯斷地層層位判別有一定作用。

在D-D′測線東南段，單道地震揭示明顯存在P1波阻，P1波組以上以寬度較大的水平層理為主，以下斜層理發(fā)育，其斜層理寬度較小，結(jié)合區(qū)域性巖相古地理特征分析，上部沉積在上文中已述，為海相淤泥質(zhì)沉積，下部沉積則應(yīng)屬晚更新世-全新世陸相沖積或沖洪積成因的砂層為主。表明在廠址附近范圍內(nèi)海域覆蓋層除第四系全新統(tǒng)海相沉積外，局部應(yīng)有上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)陸相沖（洪）積相沉積分布。

5 結(jié)束語

（1）本次水域綜合物探工作共發(fā)現(xiàn)4個斷點異常；（2）鴨綠江斷裂往南西海延伸到F-F′測線，但未過B-B′測線。它在該區(qū)表現(xiàn)為兩條NE向斷裂、為傾向相向的地塹構(gòu)造型式，基巖落差2-4m，上斷點位于水下埋深23-25m。（3）在廠址附近范圍及近區(qū)域海域通過NE、NW向控制測線勘查，未發(fā)現(xiàn)有斷裂存在的跡象。