甘肅天水盆地的淺層速度結(jié)構(gòu)

何正勤胡 剛龔 艷李 娜葉太蘭李桂銀中國地震局地球物理研究所，北京 100081玉溪市通海縣防震減災(zāi)局，云南玉溪 652799

甘肅天水盆地的淺層速度結(jié)構(gòu)

何正勤1）胡 剛1）龔 艷2）李 娜1）葉太蘭1）李桂銀1）
1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081
2）玉溪市通海縣防震減災(zāi)局，云南玉溪 652799

以天水盆地為例，利用綜合探測方法構(gòu)建典型地區(qū)淺部“標準”速度結(jié)構(gòu)模型，給出盆地區(qū)域設(shè)定地震動的強地面運動分布特征，展示盆地聚焦效應(yīng)和盆地邊緣效應(yīng)，為重大工程的防震減災(zāi)提供科學依據(jù)。

利用高分辨率地震反射勘探揭示天水盆地數(shù)百米深度的P波速度結(jié)構(gòu)、用面波聯(lián)合勘探給出數(shù)十米深度范圍的橫波速度結(jié)構(gòu)，用地脈動觀測推測盆地松散土層厚度，通過鉆探波速測試標定物探結(jié)果的地質(zhì)層位, 綜合構(gòu)建天水盆地的淺層速度結(jié)構(gòu)模型。目前已按項目設(shè)計完成了所有野外探測工作，具體實施的探測工作有6條總長6 km的地震勘探剖面、35個測點的面波勘探和38個測點的地脈動觀測、11個鉆孔的波速測試和土工試驗。為了充分利用前人資料，收集到研究區(qū)內(nèi)3條地震勘探測線和3個鉆孔的探測資料。在天水盆地實施完成的所有探測剖面、測點和鉆孔位置見圖1。

反射地震勘探采用美國產(chǎn)METRZ型可控震源激發(fā)地震波,國產(chǎn)60 Hz檢波器組合接收，用德國SUMMITⅡ數(shù)字地震儀數(shù)據(jù)采集, 觀測系統(tǒng)為3 m道距、72道單邊接收、12次覆蓋。

面波勘探采用人工源和天然源聯(lián)合勘探。正式探測開始前, 首先在天水盆地東部的一個黃土覆蓋場地區(qū)分別用四種陣形進行了面波聯(lián)合勘探試驗，并對各種陣形的數(shù)據(jù)分別用SPAC 或ESPAC方法提取了頻散曲線。

面波勘探試驗表明，四種臺陣記錄資料提取的頻散曲線非常接近，頻散譜能量集中度最好的是嵌套式等邊三角形和圓形臺陣，但這兩種陣形要求具有較開闊的空曠場地,布設(shè)臺陣比較麻煩。L形和直線形臺陣的頻散譜優(yōu)勢能量相對分散仍可識別，雖然直線形排列在高頻段信噪比偏低，但探測效率高，臺陣布設(shè)不受場地條件的限制。為了確保勘探精度,提高探測效率，采用了在同一直線形排列上開展天然源和人工源面波聯(lián)合勘探的數(shù)據(jù)采集方法。經(jīng)天水盆地35個測點的面波聯(lián)合勘探證實，該方法不僅能確保探測精度，而且還可獲得更寬頻帶的頻散曲線，使探測深度有所拓展。

探測結(jié)果: 地震勘探結(jié)果表明，若將測區(qū)第四系及新近系上段的松散與半固結(jié)沉積物與新近系下段已固結(jié)成巖地層之間的界面（TN3）作為基巖頂面，該基巖面總體呈西高東低的趨勢，但在盆地西北卻出現(xiàn)基巖面向北西加深的趨勢，在雙橋路L4測線解放路以北深達320 m。在盆地中部大眾中路一帶，基巖面埋深為220 m左右，盆地東南部迎賓南路附近覆蓋層厚度約340 m。面波勘探反演的橫波速度結(jié)構(gòu)揭示出5～6個物性層，第一亞層橫波速度為120～299 m/s，層底埋深3～9 m；第二亞層橫波速度為210～400 m/s，層底埋深5～15 m；第三亞層橫波速度為240～720 m/s，層底埋深11～25 m；第四亞層橫波速度為410～850 m/s，層底埋深20～45 m。

結(jié)論：在天水盆地所有反射地震勘探測線上都沒有發(fā)現(xiàn)斷層, 測區(qū)覆蓋層由第四系和新近系上段（Nb）地層組成，總厚為 150～350 m，主要巖性為粘土、粉質(zhì)粘土或粘土質(zhì)巖，縱波速度1800～2400 m/s。覆蓋層整體呈中間薄，四周厚的趨勢；覆蓋層中第四系厚度為10～20 m，橫波速度120～400 m/s。

圖1　探測剖面和測點及鉆孔位置圖