探訪“地學(xué)長(zhǎng)江計(jì)劃”安徽實(shí)驗(yàn)

探訪“地學(xué)長(zhǎng)江計(jì)劃”安徽實(shí)驗(yàn)

工作區(qū)域位置示意圖

安徽省內(nèi)的秦嶺-大別造山帶是中國(guó)東部的一級(jí)構(gòu)造單元，將我國(guó)東部分割成華北與揚(yáng)子地塊。同時(shí)，郯廬斷裂帶是一條貫穿巖石圈大斷裂，歷史上曾發(fā)生中國(guó)東部最大的郯城8.5級(jí)（1668年）大地震，斷裂帶中南段也位于安徽省。安徽省獨(dú)有的地質(zhì)構(gòu)造條件及地理位置（長(zhǎng)江中下游），為利用天然水體激發(fā)人工地震波探測(cè)地下結(jié)構(gòu)提供了天然的科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，對(duì)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造研究、礦產(chǎn)能源調(diào)查以及沿江城市地下環(huán)境監(jiān)測(cè)等具有極其重要的意義。大容量氣槍震源激發(fā)信號(hào)具有綠色環(huán)保，低頻成分豐富、信噪比高、高度可控、傳播距離遠(yuǎn)及信號(hào)重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是開展深部探測(cè)的理想震源之一。

延平2號(hào)震源船

低頻震源車實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

長(zhǎng)江流域地下結(jié)構(gòu)和應(yīng)力變化探測(cè)科學(xué)計(jì)劃（簡(jiǎn)稱地學(xué)長(zhǎng)江計(jì)劃）是一項(xiàng)大型綜合地球科學(xué)探測(cè)計(jì)劃，由長(zhǎng)江流域的研究院所、高等院校和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合組建跨行業(yè)、跨部門、跨區(qū)域的科研團(tuán)隊(duì)，通過探測(cè)長(zhǎng)江流域的地下結(jié)構(gòu)和應(yīng)力變化，服務(wù)于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的礦產(chǎn)、能源、大地構(gòu)造演化、交通、水力、考古等行業(yè)領(lǐng)域。“地學(xué)長(zhǎng)江計(jì)劃”涉及到多個(gè)行業(yè)部門和沿江省份，實(shí)施規(guī)模大，參加人員多。因此，首先選取長(zhǎng)江流域安徽段作為“地學(xué)長(zhǎng)江計(jì)劃”的先期實(shí)驗(yàn)區(qū)。

科學(xué)目標(biāo) 一是通過探測(cè)郯廬斷裂帶南段的地殼速度結(jié)構(gòu)，研究巨型平移斷裂的端部效應(yīng)；二是利用密集觀測(cè)臺(tái)陣，獲取秦嶺－大別造山帶與郯廬斷裂帶交叉部位（霍山震群窗）的深部構(gòu)造特征；三是對(duì)比深部結(jié)構(gòu)探測(cè)結(jié)果與前期工作，探索長(zhǎng)江中下游成礦帶的范圍、特征與形成機(jī)制。

技術(shù)目標(biāo) 一是研發(fā)沿江500～600 km范圍以內(nèi)的地下結(jié)構(gòu)探測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，驗(yàn)證在長(zhǎng)江水體中激發(fā)人工地震波的可行性，發(fā)展強(qiáng)噪聲背景下微弱信號(hào)提取的新理論和新技術(shù)；二是引入低頻（1.5～15Hz）可控震源車，研究低頻可控震源數(shù)據(jù)處理的新方法；三是建立統(tǒng)一格式的海量觀測(cè)數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)。

試驗(yàn)方法 一是選取馬鞍山——安慶流域（310 km）的天然水體，采用氣槍震源船和陸地低頻震動(dòng)車為移動(dòng)式震源，采取震源固定點(diǎn)激發(fā)與走航式激發(fā)相結(jié)合的方式，通過沿長(zhǎng)江300 km范圍的固定臺(tái)站，以及沿江布設(shè)的流動(dòng)地震儀進(jìn)行觀測(cè)；二是通過在水域激發(fā)氣槍，利用水下或陸上流動(dòng)地震儀接收地下界面反射或折射的地震波，可產(chǎn)生寬角長(zhǎng)炮檢距的地震記錄截面以進(jìn)行深地殼速度結(jié)構(gòu)成像，研究地殼深部的速度結(jié)構(gòu)和地質(zhì)構(gòu)造。

試驗(yàn)過程 實(shí)驗(yàn)分為準(zhǔn)備階段和實(shí)施階段。準(zhǔn)備階段是在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前的9小時(shí)前，選取長(zhǎng)江馬鞍山附近水深滿足實(shí)驗(yàn)條件的水域進(jìn)行固定點(diǎn)激發(fā)，以確定單槍能傳多遠(yuǎn)，多槍能傳多遠(yuǎn)，定點(diǎn)激發(fā)多少次合適。

（一）準(zhǔn)備階段

第1組由福建省地震局負(fù)責(zé)。氣槍震源船定點(diǎn)激發(fā)100次。激發(fā)時(shí)準(zhǔn)確記錄激發(fā)位置（經(jīng)緯度）、激發(fā)時(shí)間、激發(fā)信號(hào)結(jié)構(gòu)；第2組由中國(guó)地震局地球物理所負(fù)責(zé)，安徽省地震局參加。完成實(shí)驗(yàn)區(qū)周邊300 km范圍以內(nèi)固定地震臺(tái)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)接入。當(dāng)震源船在馬鞍山進(jìn)行定點(diǎn)激發(fā)后，3小時(shí)內(nèi)處理完所有固定傳輸臺(tái)站資料，并提交指揮部；第3組由福建省地震局負(fù)責(zé)，安徽省地震局參加。在設(shè)計(jì)的20個(gè)定點(diǎn)激發(fā)位置附近的河岸上選擇20個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)定點(diǎn)激發(fā)位置，布設(shè)能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)亩讨芷诹鲃?dòng)地震儀，用來(lái)記錄震源函數(shù)。該點(diǎn)位置的選取不能距離激發(fā)點(diǎn)太近，以避免儀器限幅；不能距離激發(fā)點(diǎn)太遠(yuǎn)，以確保盡可能準(zhǔn)確記錄震源函數(shù)。當(dāng)震源船在馬鞍山進(jìn)行定點(diǎn)激發(fā)后，3小時(shí)內(nèi)處理所有傳輸回來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并提交指揮部。

（二）實(shí)施階段

第1組在實(shí)驗(yàn)正式啟動(dòng)后，由馬鞍山逆流而上，采用流動(dòng)激發(fā)（1次/0.5 km）與固定激發(fā)（20個(gè)固定點(diǎn)）相結(jié)合的方式，連續(xù)工作7晝夜，航行約300 km至安慶上游50 km處。激發(fā)時(shí)，需要準(zhǔn)確記錄激發(fā)位置（經(jīng)緯度）、激發(fā)時(shí)間、信號(hào)結(jié)構(gòu)。第4組由物探中心負(fù)責(zé)。完成350套短周期流動(dòng)地震儀的方案設(shè)計(jì)、點(diǎn)位堪選、設(shè)備架設(shè)、回收和數(shù)據(jù)預(yù)處理。要求實(shí)驗(yàn)正式開始后儀器全部啟動(dòng)，至少連續(xù)工作8天，實(shí)驗(yàn)完成后1個(gè)月內(nèi)提交全部數(shù)據(jù)及初步處理結(jié)果。第5組由地科院562隊(duì)負(fù)責(zé)，完成350套短周期流動(dòng)地震儀的方案設(shè)計(jì)、點(diǎn)位堪選、設(shè)備架設(shè)回收和數(shù)據(jù)預(yù)處理。要求實(shí)驗(yàn)正式開始后儀器全部啟動(dòng)，至少連續(xù)工作8天，實(shí)驗(yàn)完成后1個(gè)月內(nèi)提交全部數(shù)據(jù)及初步處理結(jié)果。第6組由東方地球物理公司負(fù)責(zé)，中國(guó)科技大學(xué)與福建局參加。設(shè)計(jì)陸地可控震源振點(diǎn)，開展低頻可控震源車作業(yè)，進(jìn)行可控震源激發(fā)信號(hào)接收實(shí)驗(yàn)，并協(xié)調(diào)福建局震源船，以避免試驗(yàn)中信號(hào)的相關(guān)干擾。第7組由中國(guó)科技大學(xué)負(fù)責(zé)，地球物理所參加。選定工作區(qū)域，利用不少于40臺(tái)流動(dòng)地震計(jì)完成2個(gè)微臺(tái)陣觀測(cè)方案設(shè)計(jì)，并開展實(shí)驗(yàn)研究。要求實(shí)驗(yàn)正式開始后儀器全部啟動(dòng)，至少連續(xù)工作8天，實(shí)驗(yàn)完成后1個(gè)月內(nèi)提交全部數(shù)據(jù)及初步處理結(jié)果。第8組由地球物理所負(fù)責(zé)，中國(guó)科技大學(xué)、安徽局、地科院參加，確保實(shí)驗(yàn)期間20個(gè)沿江布設(shè)流動(dòng)地震儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，并搭建數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺(tái)，對(duì)所有參加單位開放。第9組由安徽局負(fù)責(zé)。承擔(dān)合肥指揮部、銅陵現(xiàn)場(chǎng)指揮部和數(shù)據(jù)中心的日常工作，負(fù)責(zé)與地方政府與相關(guān)部門溝通協(xié)調(diào)，輔助各組開展工作，并提供后勤服務(wù)支持。

（謝瑞杰 王燕燕）

現(xiàn)場(chǎng)考察

現(xiàn)場(chǎng)會(huì)

陳颙院士匯報(bào)

震源船上

大事件

2015年8月20日，在北京召開安徽實(shí)驗(yàn)實(shí)施啟動(dòng)會(huì)。會(huì)議商定了實(shí)驗(yàn)分組方案及各組任務(wù)分工，討論部署了下一階段各小組工作任務(wù)。

2015年9月1日，在安徽合肥召開安徽實(shí)驗(yàn)工作協(xié)調(diào)會(huì)。會(huì)議審議了各單位的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備方案，基本確定實(shí)驗(yàn)時(shí)間為10月10－18日，并重點(diǎn)討論了各單位之間的協(xié)同配合問題。

2015年10月13－14日，“地學(xué)長(zhǎng)江計(jì)劃”安徽實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在銅陵召開。

資料提供：中國(guó)地震局科學(xué)技術(shù)司、安徽省銅陵市地震局