黃莊-高麗營(yíng)隱伏斷裂的地震勘探

黃莊-高麗營(yíng)隱伏斷裂的地震勘探

0黃莊-高麗營(yíng)斷裂馬立水橋黃莊-高立營(yíng)斷裂是北京市區(qū)的一條隱藏?cái)鄬樱ǜ呶膶W(xué)等，1993；徐錫偉等，2002）。向南穿過(guò)北京市西部的斯塔特，向南穿過(guò)前哨、寒冷、高麗營(yíng)、西直門(mén)、豐臺(tái)和西鄉(xiāng)，向南經(jīng)過(guò)梁水附近，全長(zhǎng)132公里。整個(gè)是一個(gè)非常彎曲、緩慢的晚更新世活動(dòng)斷層。前人在大灰廠(chǎng)(徐杰等,1992)、懷柔廟城(徐錫偉等,2002)、順義桃山、蘆井和淶水段(高文學(xué)等,1993)等地對(duì)它的產(chǎn)狀、埋深和活動(dòng)性等進(jìn)行了研究,將該斷裂劃分成3個(gè)基本段落。轉(zhuǎn)換波測(cè)深結(jié)果表明黃莊-高麗營(yíng)斷裂已切斷康氏界面(C)和莫霍面(M)(邵學(xué)鐘等,1980),但對(duì)于該斷裂的上斷點(diǎn)埋深和其它部位情況不詳。我們?cè)诒本┦辛⑺畼蚋浇M(jìn)行工程地震勘探中探測(cè)到黃莊-高麗營(yíng)斷裂1。本文簡(jiǎn)要介紹一下我們所得到的結(jié)果,以進(jìn)一步充實(shí)人們對(duì)黃莊-高麗營(yíng)斷裂的整體性和分段性的認(rèn)識(shí)。1觀(guān)測(cè)系統(tǒng)及資料處理在北京市立水橋附近,根據(jù)地質(zhì)地貌資料1,在黃莊-高麗營(yíng)斷裂可能通過(guò)的位置上設(shè)置了5條地震勘探剖面(圖1),剖面總長(zhǎng)度約為3km。淺層地震勘探中使用的儀器是美國(guó)Geometrics公司生產(chǎn)的StrataViewR48淺層高分辨率地震勘探儀。該儀器采用48道接收,24位A/D轉(zhuǎn)換,動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)138db,通道頻率為3～14000Hz;檢波器采用配套的40HzP波檢波器。儀器采集參數(shù)如下:采樣間隔0.25ms,記錄長(zhǎng)度2048點(diǎn),記錄時(shí)間為512ms,高通采樣濾波器低截止頻率為15Hz。采用24磅鐵錘激發(fā)出人工振動(dòng)源,單邊追逐的6次水平疊加觀(guān)測(cè)系統(tǒng),道間距為2m,炮間距8m,偏移距2m。資料處理程序使用歐洲CGG地震勘探資料處理軟件,按常規(guī)方法對(duì)資料進(jìn)行處理和分析。在資料處理中,為了消除和壓抑干擾、提高信噪比,利用數(shù)字濾波消除低頻干擾源的影響;使用切除法消除面波干擾;對(duì)地形和地表低速層進(jìn)行靜校正;通過(guò)速度譜分析和速度掃描來(lái)取得速度結(jié)構(gòu);采用反褶積和譜白化技術(shù)壓制噪聲;在實(shí)際處理過(guò)程中,往往使用上述組合方法才能取得較滿(mǎn)意的結(jié)果。最后,通過(guò)疊加和偏移,獲得了5條地震剖面的CDP圖(圖2)。2地震勘探的結(jié)果和地質(zhì)解釋按照對(duì)北京市立水橋附近的5條地震勘探剖面的處理結(jié)果(圖2),可以進(jìn)行初步分析與地質(zhì)解釋。(1)cdp中央界面測(cè)線(xiàn)方向由東向西,疊加剖面長(zhǎng)約500m(圖2a),明顯的反射波組有3個(gè),分別位于T1=75ms,T2=135ms,T3=205ms。該剖面施工條件較好,各主要界面大都可清晰追蹤。由圖2a可見(jiàn),在CDP216m處存在界面錯(cuò)斷和兩側(cè)反射波組的頻響差異,顯出斷層標(biāo)志。該斷層已斷到T2界面,斷層?xùn)|側(cè)地層下降,斷面東傾。界面下降盤(pán)埋深109m,上盤(pán)埋深101m,斷距8m。T3界面可能是本區(qū)的基巖界面。根據(jù)該地層速度結(jié)構(gòu)資料(表1),T3下降盤(pán)的埋深為229m,斷層西側(cè)的T3埋深為187m,斷距為42m。斷層破碎帶寬約50m左右。(2)資料處理效果測(cè)線(xiàn)方向由東向西,疊加剖面長(zhǎng)度為760m(圖2b),反射波組有3組,分別位于T1=80ms,T2=140ms,T3=220ms。各界面可分析追蹤。但由于施工條件太差,出現(xiàn)多處強(qiáng)干擾段,最明顯的例子是在CDP415,550m等處為垃圾堆,信號(hào)幾乎接收不到。多次野外實(shí)時(shí)疊加,無(wú)疑干擾不可避免地進(jìn)入記錄。雖在資料處理中盡量消除,但干擾太強(qiáng)而不能完全消除。從地震圖像整體輪廓看出與剖面Ⅰ是吻合的。在CDP266m附近出現(xiàn)斷層,斷層情況同剖面Ⅰ。(3)剖面位置和追蹤深度位于立水橋西,測(cè)線(xiàn)方向由東向西,疊加剖面長(zhǎng)度為350m(圖2c),反射波組有3組,分別位于T1=80ms,T2=138ms,T3=192ms。其深度分別為60,110,180m。在剖面的西部界面清楚,可連續(xù)追蹤。在剖面東部的CDP140m以前地震圖像紊亂無(wú)法追蹤,其原因不明。(4)cdp80m的深度位于洼里,測(cè)線(xiàn)方向由東向西,疊加剖面長(zhǎng)度為350m(圖2d)。反射波組也為3組,分別位于T1=65ms,T2=100ms,T3=195ms。其深度分別為43,71,154m。在CDP80m處出現(xiàn)斷層,斷面東傾,東側(cè)下降。并且該斷層已斷到地下71m處,深部情況不詳。(5)黃莊-高麗營(yíng)斷裂的構(gòu)造及構(gòu)造該剖面位于剖面Ⅳ南側(cè)不遠(yuǎn)。測(cè)線(xiàn)方向由東向西,疊加剖面長(zhǎng)度為490m(圖2e)。反射波組存在3組,分別位于T1=74ms,T2=116ms,T3=210ms。其深度分別為46,79,166m。在CDP85m處出現(xiàn)斷層,斷層情況與剖面Ⅳ相同。從垂直方向看,北京市立水橋附近區(qū)域的淺部地殼大體可分成4層結(jié)構(gòu)(速度模型見(jiàn)表1,2,3,4,5)。第1層至第2層的介質(zhì)深度從0m變化到300m,P波速度為800～2000m/s;第3層至第4層的介質(zhì)P波速度在2000～2500m/s以上。結(jié)合該地區(qū)的鉆孔巖心資料2(徐錫偉等,2002),地層大體可以分成4套多層的互層結(jié)構(gòu)。大約從0m至40～60m,鉆孔巖心為黏土、砂土等;40m至120～150m地層為黏土、砂土、砂礫石、卵石互層;120m至200～300m深之間為砂礫石;之下為砂巖。我們所得到的速度成果與該地區(qū)的鉆孔巖心資料是相吻合的,可以初步判定第1層至第2層介質(zhì)為第四紀(jì)和古-新近紀(jì)覆蓋層,第3層至第4層為泥巖、砂巖類(lèi)的基巖。在5條地震勘探剖面中主要存在著3組反射波組T1,T2和T3(圖2),其中T1反射波組連續(xù),T2和T3反射波組存在著間斷點(diǎn),表明斷層主要切割了第2層、第3層至第4層界面,但未出現(xiàn)第1層界面錯(cuò)斷的跡象。而且斷層傾角有2種,較緩傾角為22°,較陡傾角為67°,傾向都是朝SE方向。斷層上盤(pán)埋深101m,下盤(pán)埋深109m,斷距為8m,向下切斷了康氏界面(C)和莫霍面(M)(邵學(xué)鐘等,1980)。將觀(guān)察視角改成水平,5條地震勘探剖面中的反射波組間斷點(diǎn)并不能歸結(jié)到單一排列之上,而是構(gòu)成2組線(xiàn)性排列,反映出北京市立水橋附近的黃莊-高麗營(yíng)隱伏活斷裂在其淺部是由東西2條近似平行、走向N23°E的斷裂所組成,東斷裂F1和西斷裂F2相距1300m,并有地球化學(xué)勘探中的汞異常作為兩斷裂存在的佐證3在三維空間上反映出北京黃莊-高麗營(yíng)斷裂在立水橋附近由2條近似平行的斷裂所組成,斷裂走向N23°E,傾角分別為22°和67°,相距1300m,向東南和向下延伸,必然會(huì)在深度約為634m處相交匯,歸結(jié)到單一的斷層上,形成分叉狀結(jié)構(gòu),顯示了北京黃莊-高麗營(yíng)斷裂在其局部具有一定的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。整體上看,黃莊-高麗營(yíng)斷裂走向NNE,是控制著北京古-新近紀(jì)凹陷西界的主要斷裂,由一系列的右階雁列斷層所組成。第四紀(jì)時(shí)期向北擴(kuò)展,逐漸形成了順義魯町和懷柔等第四紀(jì)次級(jí)凹陷。斷裂主要表現(xiàn)出正斷傾滑性質(zhì),在大灰廠(chǎng)等地表現(xiàn)為右旋逆走滑分量(徐錫偉等,2002)。北京地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)期間實(shí)施的人工淺層地震探測(cè)表明,高麗營(yíng)附近斷裂兩側(cè)第四系落差達(dá)140～280m,由此計(jì)算得到斷裂北段第四紀(jì)平均垂直位移速率0.11～0.17mm/a。在黃莊-高麗營(yíng)斷裂南段蘆井一帶,斷裂錯(cuò)斷中更新統(tǒng)和上更新統(tǒng)中部,被晚更新世晚期及全新世地層所覆蓋,中更新統(tǒng)底界斷距14m,上更新統(tǒng)底界斷距0.9m(徐杰等,1992)。由黃莊-高麗營(yíng)斷裂第四紀(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征分析,可將其劃分為3個(gè)基本段落:廟城—高麗營(yíng)段、黃莊段和淶水段。廟城—高麗營(yíng)段(北段)長(zhǎng)40km,控制著懷柔和順義魯町等次級(jí)凹陷,屬全新世活動(dòng)段;黃莊段(中段)長(zhǎng)52km,中、晚更新世有活動(dòng);淶水段(南段)長(zhǎng)約40km,第四紀(jì)時(shí)期活動(dòng)不明顯(高文學(xué)等,1993)。有關(guān)黃莊-高麗營(yíng)斷裂最新活動(dòng)時(shí)代的認(rèn)識(shí),在20世紀(jì)70—80年代初的北京地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)中對(duì)黃莊–高麗營(yíng)斷裂北段局部地段進(jìn)行了野外調(diào)查,指出在桃山一帶存在NNE向土坎長(zhǎng)梁和1組平行的NNE向斷裂,認(rèn)為晚更新世以來(lái)有過(guò)強(qiáng)烈活動(dòng);北京地震地質(zhì)會(huì)戰(zhàn)的第4專(zhuān)題依據(jù)北京平原全新世地層沉積、河道變遷、河流匯流點(diǎn)的移動(dòng)、河流縱剖面變化、河漫灘E值分析等結(jié)果,也認(rèn)為黃莊-高麗營(yíng)斷裂在全新世有活動(dòng),但最新活動(dòng)時(shí)代歸屬于晚更新世(徐杰等,1992)。據(jù)現(xiàn)代地震臺(tái)網(wǎng)資料,在黃莊-高麗營(yíng)斷裂附近存在著一些微震活動(dòng)(馬杏垣等,1977;高文學(xué)等,1993;徐錫偉等,2002;馬文濤等,2004),顯示出現(xiàn)今黃莊-高麗營(yíng)斷裂仍處在弱活動(dòng)期。3不同構(gòu)造的斷裂fps總之,在北京市立水橋附近黃莊-高麗營(yíng)斷裂屬全新世活動(dòng)斷裂,在淺部