临汾盆地地震小区划研究

纪春玲董 博，2）

1）中国石家庄050021河北省地震局

2）中国石家庄050021河北地质大学

临汾盆地地震小区划研究

纪春玲1）董 博1），2）

1）中国石家庄050021河北省地震局

2）中国石家庄050021河北地质大学

采用人工浅层地震勘探方法对临汾盆地进行小区划研究，结果初步推断出12条断层，并把初判断层结果展布在平面图上，为临汾盆地的地震构造及浅层活断层发育情况的定性和定量评价提供基础数据。

浅层地震勘探；临汾盆地；断层

0 引言

临汾盆地位于山西地堑系南部，东临沁水中生代盆地，西与吕梁山褶皱带相连，南北分别为运城和太原盆地，是华北地区历史强震区之一（李自红等，2014）。 由于第四系覆盖层厚度较大，加之人类活动和植被覆盖等因素，断层具体位置及发育特征难以确定。章惠芳（1993）、李军等（2007）、章振华（2014）等在一些地区的隐伏活动断层探测中应用浅层地震勘探技术，取得一些成果。实践证明，浅层地震勘探方法精度高，可较为直观、准确地反映地质构造，尤其是对活断层判别具有关键作用（张立柱，1999）。

为了查明临汾盆地地震构造及浅层活断层发育情况，进行有效的地震灾害评估。本文对临汾盆地进行地震小区划，采用人工浅层地震勘探方法，处理分析记录资料，初步判定该区各断层的具体位置及活动特征。

1 研究区地质构造

临汾盆地位于山西断陷带南端，是著名的地震活动区，地质结构较复杂，为一南宽北窄总体走向NNE的不规则梯形盆地(李自红等，2014)。临汾盆地发育2组断裂：①北北东向—北东向正走滑断裂，如：赤谷断裂、大阳镇断裂、曲亭—淹底断裂和汾西、汾东断裂；②近东西—北西向横向断裂，如：什林断裂、洪洞—苏堡断裂、襄汾凸起的南北缘断裂（图1）。上述2组断裂控制着临汾盆地次级构造单元的发育。本文研究区域地形较为平坦，新生界覆盖地层广泛分布，地表主要由砂层、砾石层、粘土层交互组成。

2 工作实施

2.1 探测方法

地震勘探方法是探测地下地质构造的有效手段，而对隐伏断层的探测主要采用是地

震反射波法。采用该方法可利用多次覆盖技术压制干扰、提高地震资料的信噪比，利用人工地震叠加时间剖面上丰富的反射波信息来判断构造形态和断点位置、埋深、断层倾向、倾角、断层性质等。因此，本次活断层控制性浅层地震勘探工作中，采用人工地震多次覆盖反射波勘探方法。

地震反射波法通常采用共反射点多次覆盖观测系统。如图2所示，在测点O1、O2、O3…进行激发，在相应接收点S1、S2、S3…接收来自地下反射界面R上同一点A的反射波。其中A点称为共反射点或共深度点（CDP），M称为共中心点（CMP），S1、S2、S3…叫做共反射点叠加道，相应传播时间为t1、t2、t3…。

图1 研究区周边地质构造Fig.1 The new tectonic sketch of study area

图2 共反射点探测原理Fig.2 Exploration principle of common reflection point

共深度点叠加道的集合叫做共深度点道集。根据相应的平面几何关系，可求得共深度点叠加道集内反射波的时距曲线方程

式中，Xk为炮检距，H为界面埋深，V为地层速度。当Xk=0时，t0=2H/V，是共中心点M处的法线传播时间。

在数据处理时，通过动校正，把双曲线型的共反射点时距曲线校正为一条直线，然后，进行多次叠加，得到一组反映各点自激自收信息的叠加时间剖面。这种处理方法对于压制干扰波、提高信噪比有明显效果，可直观反映地层各界面的起伏变化。

2.2 数据处理

本研究数据处理流程是在空间关系建立的基础上，先对记录资料进行折射静校正，以消除由高程差异引起的地震波传播时间差而对信号叠加效果产生的不利影响；采用叠前去噪除面波、多次折射、声波等措施；由于受地表激发、接收因素影响，炮、检点振幅的变化不是地质体真实的振幅信息，因此，采取除球面扩散及吸收补偿外，还在反褶积前采用地表一致性振幅补偿技术；鉴于原始资料单炮间差别较大，仅依靠地表一致性反褶积处理技术，难以较好解决此问题。因此，在此数据处理流程中，还采用地表一致

性子波校正和地表一致性反褶积相结合的处理方法，起到统一频率特征的作用，同时压缩地震子波，拓宽有效记录频带，提高记录资料的整体分辨率；速度分析是提高信噪比与分辨率的关键环节；叠前偏移对数据质量要求较高，在叠前时间偏移之前，对数据道集进行叠前随机噪音衰减处理和正则化处理。叠前随机噪音衰减处理的目的是提高资料信噪比，正则化处理的目的是改善由于观测系统不规则或变观等因素所造成的偏移距缺失、叠前波场能量不均衡，改善偏移结果的保真度（图3）。

2.3 测线布设

为深入追踪研究区域霍山山前断裂、洪洞—苏堡断裂、万安断裂分布，在临汾盆地相应位置布设A、B、C测线（图4），沿线地势起伏较大。A测线由西向东展布，全长3 950 m，在2 900 m附近测线穿越了南北走向的108国道。该测线所经地形总体西低东高，测线间高程变化在450 m左右。B测线由南向北展布设，全长6 800 m。测线南起G0501临汾绕城高速，在4 400 m附近测线穿越了洪安涧河。该测线所经地形起伏较大，南北两端变化小，测线间高程变化约500 m。C测线由南向北展布，近平行B线，距B线约2 500 m，测线全长3 840 m。测线南起秦堡村南，在2 500 m附近测线穿越了南北向108国道。该测线所经地形总体为南高北低，测线间高程变化约460 m。

图3 数据处理流程Fig.3 The flow-chart of data processing

图4 测线布设及初步推测断层位置Fig.4 The position of the survey Line and the location of the preliminary inferred faults

3 探测结果

确定主要反射波的地质层位是地震资料解释的首要步骤，本文根据钻孔的揭露及地质剖面推断其反射波的地质属性，对地震时间剖面进行层位标定。研究区域处于临汾盆地，第四系厚度约500 m，第四系内部的粘土层及沙层互层，岩性与成层性沉积差异是良好的波阻抗界面，可形成能量很强的反射波。

3.1 断层初步判定

（1）A测线。该测线时间剖面及地质解译见图5，具体参数见表1。在地震反射时间剖面[图5a]上可见多组强反射震相。T1震相由中西部向东较为连续，无明显断错，但在1 100 m左右存在局部小凹陷。T2震相反射能量较强，在测线中部偏西部位存在较明显变化，在共反射点道（集）（以下采用CMP）371、625、727处T2震相出现断错，其双程走时120—170 ms，对应层位深度约85—125 m，向东未见断错。在T2震相出现断

错的更深部，T3、T4、T5震相同样出现断错，且T3震相继续向东未见断错。T4、T5震相在CMP 1010附近出现断错，并错断T4震相至T3震相底部，该位置T3震相双程走时215 ms，对应层位深度约155 m。

根据地质解译剖面图[图5(b)]判断，图中揭示4条断层，其中Fhd7为正断层，倾向东，倾角约75°。Fhd8、Fhd9、Fhd10断层倾向西，倾角65°—70°。

表1 A测线断层位置参数Table 1 The parameter table of the location of fault of survey A

（2）B测线。该测线时间剖面及地质解译见图6，具体参数见表2。在地震反射时间剖面图[图6(a)]上可见多组强反射震相。震相为第四系内部地层的反射，第四系厚度呈南北两端厚中间薄，震相之间地层间距亦呈南北两端厚中间薄的特点。该测线构造发育，依据T1、T2、T3、T4各震相的追踪解释Fhd1、Fhd2、Fhd3、 Fhd4、Fhd5等5个断点。T1震相南部连续性较好，向北到测线中部时，地层渐隆起，震相的反射连续性变差，CMP 2001以北震相连续，能量强。T2震相除测线隆起段外，震相连续，反射能量较强。断点Fhd1在CMP 169处T2震相出现断错，其双程走时208 ms，对应层位埋深约150 m，其深部T4、T5震相同样出现错断。断点Fhd2在CMP 379处T2震相出现断错，其双程走时320 ms，对应层位埋深约230 m，深部震相T4同样出现断错，断距表现浅部小，深部大。断点Fhd3、 Fhd4、

Fhd5在CMP 1105、1257、1451处，T2震相错断，其双程走时在102—124 ms之间，对应层位深度约70 —90 m，T2震相再向北未见断错。

图6 B测线断层初定（a）地震反射时间剖面； (b)地质解译Fig.6 Preliminary determination of B survey line

根据剖面图[图6(b)]判断，图中揭示了5条断层，皆为正断层，Fhd3倾向南，倾角约为75°。Fhd1、Fhd2、Fhd4、Fhd5断层倾向北，倾角55°—85°。

表2 B测线断层位置参数Table 2 The parameter table of the location of fault of survey B

（3）C测线。该测线时间剖面及地质解译图见图7，具体参数见表3。在地震反射时间剖面图[图7(a)]上反映出多组强反射震相。测线南部处于地层的隆起地带震相不明显，CMP 664以北震相层次分明，断点清晰。Fhd3断点位于CMP 449，错断T3、T4震相、该断点断距较大，上下盘震相差异大。T1震相上，CMP 664推断为断点Fhd4，向北在CMP 727、799、853、919、969处发育一系列断点（Fhd4-1、Fhd4-2、Fhd4-3、Fhd4-4、Fhd4-5），断点由南向北断距变小，由浅至深断距变大。Fhd4-1、Fhd4-2、Fhd4-3、Fhd4-4在T1震相上出现断错，其双程走时120—150 ms，对应层位深度约80 —110 m，Fhd4-5在T4震相上出现断错，其双程走时约293 ms，对应层位埋深约210 m。这一系列断点深部断至断层Fhd4上。T1震相上CMP 1179解释断点Fhd5，其双程走时为156 ms，对应层位深度约105 m，埋深77 m。在T1震相出现错断的深部，T2、T3、T4震相同样出现断错，由浅至深断距变大。

根据剖面图[图7(b)]判断，图中揭示了7条断层，皆为正断层，Fhd3、Fhd4-1、Fhd4-2、Fhd4-3、Fhd4-4、Fhd4-5倾向南，倾角为50°—60°。Fhd4、Fhd5倾向北，倾角45°—70°。

图7 C测线断层初定(a)地震反射时间剖面； (b)地质解译Fig.7 Preliminary determination of C survey line

表3 C测线断层位置参数Table 3 The parameter table of the location of fault of survey C

由图5—图7可知，采用人工浅层地震勘探法对临汾盆地进行探测，得到较为理想的地震反射剖面，剖面中列点、断层异常明显，推测的断层地面位置是可信的。

3.2 地层及断裂结构展布特征

根据人工地震时间剖面，反射波组的对比追踪和17个解释裂点，把相同特征的断点组合起来，共12条断层。根据最浅标志层T1的追踪，以均方根速度推算平均速度可计算出T1平面图，将断层展布到平面图上，初步判定该区断层皆为正断层，多呈NEE走向，断层倾向为NNW或SSE，倾角变化在60°—80°，断层位置见图4中红色单线（作者原图彩图）。

浅层地震勘探处理和资料解释结果反映了临汾盆地断裂位置和活动特征，本次探测结

果与1∶5 000地质图中断层的活动性质资料基本吻合，表明采用浅层地震勘探方法获取资料与数据处理解析结果可信，可为未来该地区工程建设与抗震性能设计提供基础数据。

4 结束语

由于研究区域地形较为平坦，地表为新生界地层覆盖，第四系地层内部的成层性沉积及与下覆地层形成的不整合接触面，速度和密度差异明显，是良好的波阻抗界面，可形成能量很强的反射波，有利于开展浅层地震探测工作。

地震测线通过城区、村庄、河流、公路等障碍物较多，交通、电网、居民活动等产生较强背景干扰，给浅层地震探测带来很大影响。因此，测区内地震激发、接收条件较差，背景干扰强，浅层地震地质条件复杂，造成原始资料信噪比差异较大，在进行记录资料处理时需注意。

通过比对原始单炮记录资料在静校正、信噪比、能量、频率等方面的差异，及时发现问题，找到具体技术方案进行处理，确保满足地质条件和数据批处理的要求。

李军，葛鸣，等.浅层人工地震探测在八钢—石化隐伏断裂中的应用[J].内陆地震，2007，21（4）：289-295.

李自红，刘保金，等.临汾盆地地壳精细结构和构造——地震反射剖面结果[J].地球物理学报地质，2014，57（5）：1 487-1 497.

章惠芳.浅层人工地震的断层识别[J].华南地震，1993，13（2）：32-35.

张立柱.浅层地震勘探在安阳市地震小区划中的应用[J].水文地质工程地质，1999，17（1）：53-54.

章振华.浅层地震反射波法勘探在地裂缝勘察中的应用[J].铁道工程学报，2014，191（8）：78-83.

Application on shallow artifi cial seismic in Linfen basin

Ji Chunling1)and Dong Bo1),2)
1) Earthquake Administration of Hebei Province,Shijiazhuang 050021,China
2) Hebei GEO University,Shijiazhuang 050021,China

In this paper,using the method of the shallow artifi cial seismic exploration to the seismic area of Linfen basin,12 faults have been preliminarily inferred from the results of the exploration.The preliminary inferred faults spread on the plane.This result provides basic data for the qualitative and quantitative evaluation of the seismic structure and the development of shallow active fault in the Linfen basin.This method has been widely used in earthquake disaster assessment.

shallow artifi cial seismic exploration，Linfen basin，fault

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.05.005

纪春玲（1987—），女，助理工程师，主要从事地震监测与分析预报工作

本文收到日期：2015-12-15