探访“地学长江计划”安徽实验

探访“地学长江计划”安徽实验

工作区域位置示意图

安徽省内的秦岭-大别造山带是中国东部的一级构造单元，将我国东部分割成华北与扬子地块。同时，郯庐断裂带是一条贯穿岩石圈大断裂，历史上曾发生中国东部最大的郯城8.5级（1668年）大地震，断裂带中南段也位于安徽省。安徽省独有的地质构造条件及地理位置（长江中下游），为利用天然水体激发人工地震波探测地下结构提供了天然的科学实验场地，对区域地质构造研究、矿产能源调查以及沿江城市地下环境监测等具有极其重要的意义。大容量气枪震源激发信号具有绿色环保，低频成分丰富、信噪比高、高度可控、传播距离远及信号重复性好等优点，是开展深部探测的理想震源之一。

延平2号震源船

低频震源车实时监测

长江流域地下结构和应力变化探测科学计划（简称地学长江计划）是一项大型综合地球科学探测计划，由长江流域的研究院所、高等院校和科研机构联合组建跨行业、跨部门、跨区域的科研团队，通过探测长江流域的地下结构和应力变化，服务于长江经济带的矿产、能源、大地构造演化、交通、水力、考古等行业领域。“地学长江计划”涉及到多个行业部门和沿江省份，实施规模大，参加人员多。因此，首先选取长江流域安徽段作为“地学长江计划”的先期实验区。

科学目标 一是通过探测郯庐断裂带南段的地壳速度结构，研究巨型平移断裂的端部效应；二是利用密集观测台阵，获取秦岭－大别造山带与郯庐断裂带交叉部位（霍山震群窗）的深部构造特征；三是对比深部结构探测结果与前期工作，探索长江中下游成矿带的范围、特征与形成机制。

技术目标 一是研发沿江500～600 km范围以内的地下结构探测技术系统，验证在长江水体中激发人工地震波的可行性，发展强噪声背景下微弱信号提取的新理论和新技术；二是引入低频（1.5～15Hz）可控震源车，研究低频可控震源数据处理的新方法；三是建立统一格式的海量观测数据共享服务平台。

试验方法 一是选取马鞍山——安庆流域（310 km）的天然水体，采用气枪震源船和陆地低频震动车为移动式震源，采取震源固定点激发与走航式激发相结合的方式，通过沿长江300 km范围的固定台站，以及沿江布设的流动地震仪进行观测；二是通过在水域激发气枪，利用水下或陆上流动地震仪接收地下界面反射或折射的地震波，可产生宽角长炮检距的地震记录截面以进行深地壳速度结构成像，研究地壳深部的速度结构和地质构造。

试验过程 实验分为准备阶段和实施阶段。准备阶段是在实验进行之前的9小时前，选取长江马鞍山附近水深满足实验条件的水域进行固定点激发，以确定单枪能传多远，多枪能传多远，定点激发多少次合适。

（一）准备阶段

第1组由福建省地震局负责。气枪震源船定点激发100次。激发时准确记录激发位置（经纬度）、激发时间、激发信号结构；第2组由中国地震局地球物理所负责，安徽省地震局参加。完成实验区周边300 km范围以内固定地震台数据实时接入。当震源船在马鞍山进行定点激发后，3小时内处理完所有固定传输台站资料，并提交指挥部；第3组由福建省地震局负责，安徽省地震局参加。在设计的20个定点激发位置附近的河岸上选择20个点，每个点对应一个定点激发位置，布设能够实时传输的短周期流动地震仪，用来记录震源函数。该点位置的选取不能距离激发点太近，以避免仪器限幅；不能距离激发点太远，以确保尽可能准确记录震源函数。当震源船在马鞍山进行定点激发后，3小时内处理所有传输回来的实时数据，并提交指挥部。

（二）实施阶段

第1组在实验正式启动后，由马鞍山逆流而上，采用流动激发（1次/0.5 km）与固定激发（20个固定点）相结合的方式，连续工作7昼夜，航行约300 km至安庆上游50 km处。激发时，需要准确记录激发位置（经纬度）、激发时间、信号结构。第4组由物探中心负责。完成350套短周期流动地震仪的方案设计、点位堪选、设备架设、回收和数据预处理。要求实验正式开始后仪器全部启动，至少连续工作8天，实验完成后1个月内提交全部数据及初步处理结果。第5组由地科院562队负责，完成350套短周期流动地震仪的方案设计、点位堪选、设备架设回收和数据预处理。要求实验正式开始后仪器全部启动，至少连续工作8天，实验完成后1个月内提交全部数据及初步处理结果。第6组由东方地球物理公司负责，中国科技大学与福建局参加。设计陆地可控震源振点，开展低频可控震源车作业，进行可控震源激发信号接收实验，并协调福建局震源船，以避免试验中信号的相关干扰。第7组由中国科技大学负责，地球物理所参加。选定工作区域，利用不少于40台流动地震计完成2个微台阵观测方案设计，并开展实验研究。要求实验正式开始后仪器全部启动，至少连续工作8天，实验完成后1个月内提交全部数据及初步处理结果。第8组由地球物理所负责，中国科技大学、安徽局、地科院参加，确保实验期间20个沿江布设流动地震仪观测数据的实时传输，并搭建数据共享服务平台，对所有参加单位开放。第9组由安徽局负责。承担合肥指挥部、铜陵现场指挥部和数据中心的日常工作，负责与地方政府与相关部门沟通协调，辅助各组开展工作，并提供后勤服务支持。

（谢瑞杰 王燕燕）

现场考察

现场会

陈颙院士汇报

震源船上

大事件

2015年8月20日，在北京召开安徽实验实施启动会。会议商定了实验分组方案及各组任务分工，讨论部署了下一阶段各小组工作任务。

2015年9月1日，在安徽合肥召开安徽实验工作协调会。会议审议了各单位的实验准备方案，基本确定实验时间为10月10－18日，并重点讨论了各单位之间的协同配合问题。

2015年10月13－14日，“地学长江计划”安徽实验现场会在铜陵召开。

资料提供：中国地震局科学技术司、安徽省铜陵市地震局