區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中淺層反射地震勘探的應(yīng)用研究

楊大為

吉林省煤田地質(zhì)局物測(cè)隊(duì) 吉林 長(zhǎng)春 130031

地震是一種常見(jiàn)的自然災(zāi)害，具有突發(fā)性、不可預(yù)測(cè)性和破壞性強(qiáng)等特點(diǎn)，給人類(lèi)社會(huì)造成了極大的損失。因此，對(duì)于地震的研究和防范一直是科學(xué)家和政府關(guān)注的焦點(diǎn)。區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)是一項(xiàng)非常重要的工作，可以為地震防災(zāi)減災(zāi)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。淺層反射地震勘探技術(shù)是地震勘探中的一種重要方法，可以獲取地下結(jié)構(gòu)信息，對(duì)于地震安全性評(píng)價(jià)具有重要意義。

1 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)概述

1.1 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)的定義和意義

區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)是指在某一特定區(qū)域內(nèi)，基于地質(zhì)構(gòu)造、地震歷史、地震危險(xiǎn)性等因素，評(píng)估該區(qū)域在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生地震的可能性和影響程度的科學(xué)研究。地震是一種自然災(zāi)害，其發(fā)生對(duì)人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的影響和損失都是非常嚴(yán)重的。因此，對(duì)于區(qū)域地震安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。評(píng)價(jià)結(jié)果可以為相關(guān)部門(mén)制定地震災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案、規(guī)劃地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、開(kāi)展地震科普宣傳等工作提供科學(xué)依據(jù)[1]。

1.2 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)的方法和步驟

區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)的方法和步驟包括多個(gè)方面。對(duì)于該區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、地震活動(dòng)歷史、地震危險(xiǎn)性等因素進(jìn)行調(diào)查研究，收集地震相關(guān)數(shù)據(jù)；利用地震學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)和方法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以獲取該區(qū)域內(nèi)的地震活動(dòng)特征、地震波傳播規(guī)律等信息；將獲取到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行綜合分析，得出該區(qū)域的地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果，確定該區(qū)域內(nèi)的地震危險(xiǎn)性等級(jí)；對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和歸納，制定相應(yīng)的地震防災(zāi)減災(zāi)措施和應(yīng)急預(yù)案，指導(dǎo)區(qū)域內(nèi)的相關(guān)工作。在整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程中，需要注重?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，避免因數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確而導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果出現(xiàn)誤差。評(píng)價(jià)結(jié)果應(yīng)該及時(shí)更新和完善，以保證評(píng)價(jià)的科學(xué)性和實(shí)用性。

1.3 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系

地震安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系主要包括以下幾個(gè)方面：地震活動(dòng)性、地質(zhì)構(gòu)造、場(chǎng)地條件、建筑物耐震性以及應(yīng)急管理能力等。地震活動(dòng)性指標(biāo)包括歷史地震、地震活動(dòng)性、地震危險(xiǎn)性等，地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)包括斷層分布、地殼形變等；場(chǎng)地條件指標(biāo)包括地基土壤類(lèi)型、場(chǎng)地基礎(chǔ)條件等；建筑物耐震性指標(biāo)包括建筑物結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)材料等；應(yīng)急管理能力指標(biāo)包括應(yīng)急物資儲(chǔ)備、人員疏散等。通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)的綜合評(píng)估，可以對(duì)吉林地區(qū)的地震安全性進(jìn)行科學(xué)、全面的評(píng)價(jià)。

2 淺層反射地震勘探技術(shù)

2.1 淺層反射地震勘探技術(shù)原理

淺層反射地震勘探是一種利用地震波在地下不同結(jié)構(gòu)中傳播速度差異來(lái)獲取地下結(jié)構(gòu)信息的地球物理探測(cè)方法。該方法首先利用震源產(chǎn)生的地震波，通過(guò)地表或鉆孔中設(shè)置的震源向地下發(fā)射，然后利用分布在地表或鉆孔中的接收器記錄地震波的反射信號(hào)。當(dāng)?shù)卣鸩▊鞑サ降叵虏煌橘|(zhì)的界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射，通過(guò)分析記錄下來(lái)的反射信號(hào)的強(qiáng)度、時(shí)間和波形等信息，可以推斷地下介質(zhì)的分布、厚度、速度等參數(shù)，進(jìn)而推斷地下結(jié)構(gòu)。這種方法可以對(duì)淺層地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率的成像，通?？梢蕴綔y(cè)到深度不超過(guò)數(shù)百米的地下結(jié)構(gòu)，并且可以適用于各種地質(zhì)環(huán)境，如盆地、山區(qū)、平原等地區(qū)[2]。

2.2 淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)處理流程

淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)處理流程主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)解釋等步驟。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，包括設(shè)置震源和接收器，并利用震源發(fā)射地震波，記錄下反射信號(hào)。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括剔除噪聲、時(shí)移校正、疊加等步驟，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。接下來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)解釋?zhuān)ㄟ^(guò)分析反射波的振幅、頻率、相位等特征，推斷地下結(jié)構(gòu)信息，包括地層分界面、巖性、構(gòu)造等。其中，常用的處理方法包括地震剖面處理、速度分析、時(shí)深轉(zhuǎn)換等技術(shù)，以及各種地震解釋方法，如震相解釋、反演、模擬等技術(shù)。最終通過(guò)綜合地震解釋結(jié)果，繪制出地震剖面圖和地層分界面圖等，以幫助地震學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家深入理解地下結(jié)構(gòu)，進(jìn)而推斷該區(qū)域的地震危險(xiǎn)性。

2.3 淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)解釋方法

淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)解釋是通過(guò)分析反射波的特征，推斷地下結(jié)構(gòu)信息的過(guò)程。常用的數(shù)據(jù)解釋方法包括震相解釋、反演、模擬等技術(shù)。其中，震相解釋是一種基于反射波在地下介質(zhì)中的傳播規(guī)律，分析反射波的到達(dá)時(shí)間、振幅、頻率等信息，推斷地下結(jié)構(gòu)的方法。反演是一種基于數(shù)學(xué)模型求解，通過(guò)調(diào)整模型參數(shù)，使模擬數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合，推斷地下結(jié)構(gòu)的方法。模擬是一種通過(guò)數(shù)值模擬地震波在地下傳播的方法，用于驗(yàn)證反演結(jié)果的可靠性。，還可以使用成像技術(shù)對(duì)反射地震數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以產(chǎn)生具有高分辨率的地下結(jié)構(gòu)圖像，如反演成像、偏移成像等技術(shù)。這些數(shù)據(jù)解釋方法在淺層反射地震勘探中具有廣泛的應(yīng)用，可以提供高分辨率的地下結(jié)構(gòu)信息，對(duì)于區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)等具有重要意義。

3 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中淺層反射地震勘探的應(yīng)用

3.1 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中淺層反射地震勘探的數(shù)據(jù)獲取

淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的數(shù)據(jù)獲取，一般需要進(jìn)行地震勘探測(cè)量。在測(cè)量前，需要明確勘探區(qū)域的范圍和目的，以便選擇合適的勘探方法和儀器。需要進(jìn)行儀器的選擇和布設(shè)，如選擇適合的震源和接收器，布置測(cè)量線等。淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)獲取的過(guò)程，包括設(shè)置震源和接收器，震源發(fā)射地震波，接收器記錄反射信號(hào)，獲取地下結(jié)構(gòu)信息。在實(shí)際勘探中，為了提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，需要采用一系列措施，如選取合適的震源和接收器間距，優(yōu)化觀測(cè)系統(tǒng)，控制采樣率等。，為了獲得更準(zhǔn)確的地下結(jié)構(gòu)信息，常常需要采用多次勘探，對(duì)不同方向的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，以獲得更全面的地下結(jié)構(gòu)信息。這些數(shù)據(jù)獲取的步驟和措施，為淺層反射地震勘探提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支持，也為區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。

3.2 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中淺層反射地震勘探的數(shù)據(jù)處理

淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的數(shù)據(jù)處理，一般包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)解釋和數(shù)據(jù)成像等步驟。在數(shù)據(jù)預(yù)處理階段，需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如去除儀器噪聲、消除噪聲、濾波等，以便更好地識(shí)別和分析地下結(jié)構(gòu)信息。數(shù)據(jù)解釋階段，需要對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋?zhuān)垣@得地下結(jié)構(gòu)的信息，例如地層界面、地下構(gòu)造等。這個(gè)過(guò)程需要應(yīng)用地球物理學(xué)原理和地質(zhì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解釋。最后，在數(shù)據(jù)成像階段，需要將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行成像，獲得地下結(jié)構(gòu)的圖像。常用的成像方法包括疊加成像、偏移成像、反演成像等。數(shù)據(jù)處理的結(jié)果將為區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)提供重要的地下結(jié)構(gòu)信息，為地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和預(yù)測(cè)提供有力支持。

3.3 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中淺層反射地震勘探的數(shù)據(jù)解釋

在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中，淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)的解釋是非常關(guān)鍵的步驟。通過(guò)對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋?zhuān)梢垣@得地下結(jié)構(gòu)的信息，例如地層厚度、分布、斷層情況等。在數(shù)據(jù)解釋過(guò)程中，需要應(yīng)用地球物理學(xué)原理和地質(zhì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析和解釋。具體來(lái)說(shuō)，可以利用地震波速度、密度等參數(shù)的變化，確定不同地層的界面位置及厚度，從而建立地層模型。同時(shí)，還可以通過(guò)分析地震波的反射和折射規(guī)律，了解不同地層的物理特征和構(gòu)造情況，例如巖性、斷層等。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的深入分析和解釋?zhuān)梢垣@得更加精細(xì)和準(zhǔn)確的地下結(jié)構(gòu)信息，為區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)提供重要的支持。

4 案例分析

4.1 案例簡(jiǎn)介

本研究選取吉林省為研究區(qū)域，利用淺層反射地震勘探技術(shù)獲取了該區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)信息。通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和解釋?zhuān)覀兘⒘嗽搮^(qū)域的地層模型，并獲得了地層厚度、分布和斷層等重要信息。基于地下結(jié)構(gòu)信息和地震地質(zhì)特征，我們?cè)u(píng)估了該區(qū)域的地震危險(xiǎn)性，并繪制了地震危險(xiǎn)性圖。研究表明，該區(qū)域的地震危險(xiǎn)性較高，存在較大的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，我們還探究了該區(qū)域的地震災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，并提出了相關(guān)建議。本研究為吉林省地震防災(zāi)減災(zāi)提供了科學(xué)依據(jù)和決策支持，證明了淺層反射地震勘探技術(shù)在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的重要應(yīng)用價(jià)值[4]。

4.2 淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)處理和解釋結(jié)果分析

淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)處理和解釋是該研究的關(guān)鍵步驟，通過(guò)處理和解釋反射地震波，我們成功建立了該區(qū)域的地層模型。數(shù)據(jù)處理包括野外數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、剖面拼接、質(zhì)量控制等步驟，數(shù)據(jù)解釋則主要包括反演和解釋?zhuān)ㄟ^(guò)分析反射地震波的反射系數(shù)和速度等特征，確定了地下結(jié)構(gòu)的界面和分布。結(jié)果顯示，吉林省地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地層厚度和分布存在較大變化。同時(shí)，我們還確定了斷層的位置和特征，并繪制了地震斷層圖。通過(guò)對(duì)解釋結(jié)果的分析，我們發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)對(duì)地震災(zāi)害的影響較大，地震危險(xiǎn)性較高，需要采取有效的地震防災(zāi)減災(zāi)措施。該研究結(jié)果為吉林省地震防災(zāi)減災(zāi)決策提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

4.3 區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果分析

區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)的結(jié)果是該研究的核心內(nèi)容，通過(guò)對(duì)淺層反射地震勘探數(shù)據(jù)處理和解釋?zhuān)覀兂晒Λ@得了該區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)而進(jìn)行了地震安全性評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，在該區(qū)域內(nèi)存在多處地震危險(xiǎn)區(qū)域，這些區(qū)域的地下結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在著多條斷層和巖性變化。，該區(qū)域的地震危險(xiǎn)性也存在時(shí)空變化，不同區(qū)域的地震危險(xiǎn)性各異。通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析，我們可以對(duì)該區(qū)域的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的地震防災(zāi)減災(zāi)措施。該研究結(jié)果為地震防災(zāi)減災(zāi)決策提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

5 淺層反射地震勘探在地震安全性評(píng)價(jià)中存在的問(wèn)題和解決方法

5.1 淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的優(yōu)勢(shì)和局限性

淺層反射地震勘探作為一種常用的地球物理勘探方法，在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。它可以對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行高分辨率的成像，包括巖層、斷層、地下水層等；淺層反射地震勘探可以對(duì)建筑物的基礎(chǔ)場(chǎng)地條件進(jìn)行評(píng)估，幫助確定建筑物的合理設(shè)計(jì)和選址；該方法還能夠提供地震波速度和衰減特性等地球物理參數(shù)，從而為地震動(dòng)力學(xué)模擬提供輸入數(shù)據(jù)。相比于其他地球物理勘探方法，如電磁法、重力法等，淺層反射地震勘探具有勘探深度淺、數(shù)據(jù)解釋簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。

雖然淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中具有許多優(yōu)勢(shì)，但也存在一些局限性。由于淺層反射地震勘探是一種間接的勘探方法，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)解釋和處理，因此存在一定的誤差和不確定性；該方法對(duì)于深部地下結(jié)構(gòu)的探測(cè)能力較弱，一般只能勘探到幾百米深度，無(wú)法有效評(píng)估深部地下結(jié)構(gòu)的地震安全性；淺層反射地震勘探的勘探深度和成像分辨率都受到場(chǎng)地條件的影響，如場(chǎng)地復(fù)雜度、地下水位等因素，從而可能導(dǎo)致勘探效果的不確定性和局限性。因此，在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中，淺層反射地震勘探應(yīng)結(jié)合其他地球物理勘探方法和地質(zhì)工程勘察方法，進(jìn)行多方面、多角度的綜合評(píng)價(jià)，以提高地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性[5]。

5.2 解決方法

針對(duì)淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的局限性，可以采取一些解決方法來(lái)提高勘探效果的準(zhǔn)確性和可靠性。可以采用高分辨率的勘探設(shè)備和技術(shù)，如三維地震勘探、高頻地震勘探等，以提高勘探的分辨率和探測(cè)深度；可以結(jié)合其他地球物理勘探方法和地質(zhì)工程勘察方法，如重力法、電磁法、孔隙水壓力測(cè)試等，進(jìn)行多角度、多方面的綜合勘探和評(píng)估；還可以利用地震動(dòng)力學(xué)模擬和地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)，對(duì)勘探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解釋?zhuān)岣叩卣馂?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性。綜上所述，通過(guò)采用多種勘探方法和綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，可以彌補(bǔ)淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的局限性，提高地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性和準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語(yǔ)

在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中，淺層反射地震勘探是一種常用的地球物理勘探方法，具有成本低、勘探效率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有重要意義。本文對(duì)淺層反射地震勘探在區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)中的優(yōu)勢(shì)和局限性進(jìn)行了詳細(xì)探討，并提出了一些解決方法，以提高勘探效果的準(zhǔn)確性和可靠性。本文還介紹了淺層反射地震勘探在實(shí)際工程應(yīng)用中的一些案例，并對(duì)未來(lái)研究進(jìn)行了展望。本文的研究結(jié)果對(duì)于推進(jìn)區(qū)域地震安全性評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展，提高地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性和可靠性具有重要的參考價(jià)值。