水域综合物探技术在核电站厂址选址中的应用

徐辉 陶建飞

1.江苏省地质勘查技术院 江苏 南京 210008

2.南京际华集团3503 江苏 南京 210017

1 项目概况

庄河核电工程规划建设容量按6台百万千瓦级压水堆核电机组，一次规划，分期建设，一期工程建设2台百万千瓦级压水堆核电机组。该厂址在完成了初步可行性研究阶段的地震地质专题工作的基础上，为保证地震安全性评价工作的内容和深度能够满足可行性研究阶段相应核电厂法规、导则和规范的要求，需在充分利用原有资料的基础上，对厂址毗邻海域及对推断的关键性断裂进行地球物理勘查。

2 工作目的任务与技术要求

2.1 工作目的任务

本项目旨在为庄河核电工程可行性研究阶段地震安全性评价提供关键性断裂往厂址海域是否延伸及其特征的地球物理勘查资料。

具体任务包括：

采用有效的海域地球物理勘查方法，有针对性地开展海域断裂的勘查，具体任务包括：①鸭绿江断裂南延勘查，②厂址近区域海域隐伏断裂展布及其活动性勘查，③厂址附近范围海域主要断裂展布及其活动性勘查。具体布置五条测线，用于上述勘查工作。它既是可行性研究阶段对区域调查工作的深化，也是对前期推断的断裂进一步复核、追索和验证。

2.2 技术要求

海域地球物理勘查宜采用水域浅层地震勘探方法，应依据相关的国家技术规范和行业标准，在充分收集和了解该海域水深及覆盖层厚度资料基础上，对观测系统进行初步设计，并通过现场施工条件分析及试验后调整，确定最终观测系统和技术参数，所采用的方法、技术手段、仪器设备等均须能够满足各勘查目标的深度和精度要求。

探测深度应达到基岩面，同时还应兼顾对上部松散沉积地层的分辨率，以满足断裂活动时代鉴别的需求。

应采用多道地震勘查，提高勘查的分辨率和穿透度，在多道地震施工条件不满足情况下（如水较浅等），可采用单道地震方法，此时，应注意单道、多道联合解释与协调。

地震时间剖面地质解释时，应充分收集该海域已有的可靠的勘查资料，并进行对比分析，同时要充分收集该海域或近海地区钻孔资料，分析该区新生代以来各时期地层岩相、岩性变化特点及其可能在地震时间剖面上的表现，以合理划分地层和确定地层时代。

3 工作方法与技术

3.1 定位及潮位观测工作

定位选用DSM132DGPS进行定位，同时按设定的时间间隔，由导航计算机向单道地震仪发送时间控制信号，多道地震则由导航微机向触发器发送控制信号，由其触发震源激发。本次工作实测水位，用于解释成果的潮位差改正。

3.2 海域多道浅层地震勘查工作

3.2.1 仪器设备

地震仪采用美国产Nz数字地震仪；震源采用空气枪及与其匹配的空压机；接收采用主频80Hz的24道漂浮水听器电缆。

3.2.2 施工方式

施工采用拖拉式（单端激发、单边接收）连续航行和定时激发并接收记录方式施工，采用的技术参数为：激发能量80kg/cm3，激发间隔4s，空气枪、电缆入水深1.2m左右，道距2m，24道接收，偏移距2m，记录长度512ms，采样率0.5ms，为采用共反射点多次覆盖技术，覆盖次数以4-6次。

3.3 海域单道浅层地震勘查工作

3.3.1 仪器设备

采用英国产AAE浅地层剖面系统；激发采用CSP300发射控制器及Saparker电火花震源，接收采用20单元组合水听器构成的阵列电缆，记录采用Geopro记录笔记本。

3.3.2 施工方式

正式施工采用拖曳式连续观测方式，即将接收电缆与电火花源以4-5m间距并列拖于船尾，实行连续航行，定时激发并接收，发射能量350J，工作频率0.1-3000Hz，记录长度250ms，发射间隔1s，作业时尽量保持2-3节匀速航行以减小噪声，并通过显示屏直接对观测质量进行控制。

3.4 地震数据处理及图件编绘工作

3.4.1 多道地震数据处理

①地震记录整理，根据实测航迹进行有效炮文件（记录）抽选，保证4-6次覆盖次数，重新构成新文件，并对有效炮文件中不正常道进行剔选。②常规处理，一般流程为：频谱分析→频率滤波→速度扫描→动校正叠加等。形成初步反射地震时间剖面，主要作为外业质量监控用。③后期处理，在工作站上进行，除常规处理外，还包括剩余静校正、多次速度分析、去噪等特殊处理，以达到突出有效波、压制干扰波之目的，形成最终反射地震时间剖面，作为成果解释用。

3.4.2 多道地震处理效果

在取得可靠的单炮记录基础上，为进一步提高时间剖面信噪比和分辨率，后期处理采用了流程图中多种处理方法，处理前、后的效果在不同程度上有所改善。

3.4.3 速度求取及图件编绘

对多道地震，求取速度参数主要是利用本次地震资料处理时获得的叠加速度求取，并通过部分测线的少量钻孔资料加以校正。

根据各测线地震时间剖面，进行有效反射相位对比和同相轴追踪，首先控制标准层位（如海底和中风化基岩面反射）的连续追踪，其次对全风化基岩面进行对比分析，力求连续准确，同时进行断点异常判别。在以上相位划定基础上，根据上述求取的速度为1450-1600m/s进行时深换算，求取各界面的埋深，由此编绘各测线解释剖面图。

对单道地震，先划分反射层位，选取1450m/s速度进行时深换算，推断相应的地层界线，着重于浅部层位的地质解释，其成果并入到多道地震解释的地质剖面图中。

4 工作成果及初步地质解释

4.1 断点异常判别依据

断点异常是根据地震时间剖面中有效反射相位特点，结合地质资料加以判别：

（1）有效反射相位出现局部缺失或信号减弱；（2）有效反射相位存在明显落差、突变、扭折或发育绕射波；（3）有效反射相位特征出现明显不同或增减、分叉、合并等异常情况；（4）若覆盖层内界面与基岩有效反射相位异常特征相对应，表明其断点已断至该界面。

断裂的平面分布是在分析各断点特征基础上，连接某些相邻测线上特征、性质相似的断点而成，其主要依据是：

①各断点的产状、性质一致或相近；②各断点的上断点深度和所断层位大约一致；③各断点位置基本上处于同一直线上。

4.2 反射波组发育特征

根据本次海域钻孔资料分析，基岩（变质砂岩类）浅部全风化层的原岩结构几乎全部破坏，从物性特征看，它已近似于松散的砂层，因此它与上覆的第四系全新统淤泥（夹砂层）间的波速差异不大，而与其下原岩结构完整的中风化岩层间的波速差异则一般较为明显，所以，本次所获地震时间剖面中的中风化基岩反射波组得到明显的反映，而基岩与第四系间的界面反射波组也得到不同程度的反映，其特征如下：

T0波组，为海底反射波组，所有测线上都有所反映，能量强，同相轴连续性很好，虽有起伏，但变化较和缓，双程时在7-25ms。

Tg波组，为全风化基岩与第四系间界面反射波组，所有测线上都有反映，能量一般，局部相对较强，同相轴连续性较好，起伏变化较平缓，这与基岩长期处于隆起状态，受到风化剥蚀作用，使得基岩面不断被夷平的地质特征基本一致，双程时在29-48ms。

Tg′波组，为中风化基岩面反射波组，所有测线上都有反映，且能量较强，部分呈双相位显示，同相轴连续性好，起伏变化频繁，双程时多在46-98ms间。

4.3 地震层序划分

各测线地震时间剖面显示，主要发育三组有效反射波（T0、Tg及Tg′），T0与Tg间为第四系淤泥夹粉细砂，其厚度普遍较薄（图1），Tg与Tg′间为全风化变质砂岩，原岩结构已完全破坏，Tg′以下为中风化片岩，原岩结构保持完整。上述地震层序与地层结构对应关系结合区域地质及海域钻孔资料分析。

图1 多道地震层序时间剖面图

在厂址附近范围海域，钻孔资料反映了该范围浅部地层结构非常简单，覆盖层由第四系全新统淤泥、淤泥质粉细砂构成，基岩由上至下为全、强、中、微风化变质砂岩，不同地方仅厚度差异而已。

单道地震图像反映海底（P0）及全风化基岩面（Pg）起伏特征的图像优于多道地震（图2），尤其是Pg波组的起伏变化，还反映了Pg波组上下层内波组特征截然不同的图像，上部层位内水平状波组发育，下部层位内波组不清或呈扰动状，反映上、下两套地层在物质成分、结构及沉积时代上具有明显差异。

图2 单道地震层序时间剖面图

尤其是两者间界面Pg的起伏变化反映其下层顶面经历了明显的剥蚀过程，下层扰动状或模糊不清状的层理是变质砂岩经长期强烈风化成原岩结构已彻底破坏的全风化砂层状基岩的反映，其上层水平层理是典型全新世海相淤泥质沉积环境的反映。

而反映基岩中风化面的Pg’波阻特征不及多道地震清晰。总体而言，两种方法可起到相互补充和印证的作用，另单道地震对多道地震显示的断点异常的上断点错断地层层位判别有一定作用。

在D-D′测线东南段，单道地震揭示明显存在P1波阻，P1波组以上以宽度较大的水平层理为主，以下斜层理发育，其斜层理宽度较小，结合区域性岩相古地理特征分析，上部沉积在上文中已述，为海相淤泥质沉积，下部沉积则应属晚更新世-全新世陆相冲积或冲洪积成因的砂层为主。表明在厂址附近范围内海域覆盖层除第四系全新统海相沉积外，局部应有上更新统-全新统陆相冲（洪）积相沉积分布。

5 结束语

（1）本次水域综合物探工作共发现4个断点异常；（2）鸭绿江断裂往南西海延伸到F-F′测线，但未过B-B′测线。它在该区表现为两条NE向断裂、为倾向相向的地堑构造型式，基岩落差2-4m，上断点位于水下埋深23-25m。（3）在厂址附近范围及近区域海域通过NE、NW向控制测线勘查，未发现有断裂存在的迹象。