高分辨率單道地震在澳門過海管道建設區地層劃分的應用

王忠凱

（福建巖土工程勘察研究院有限公司，福建 福州350100）

1 概述

隨著我國經濟的發展，工程建設逐步從陸地走向海洋，海洋探測范圍不斷擴大，對工程勘察、海洋探測技術要求也越來越高。海洋高分辨率單道地震勘探技術具有操作便捷、配置靈活、運行穩定、工作效率高、分辨能力強等特點，在淺海區井場調查、地層劃分、地質災害調查等不同領域得到了廣泛的應用。根據單道地震獲取的海洋地質數據，為設計、施工提供了精細的地層及其地質災害評估數據，在工程建設和海島開發中發揮重要的作用。

本次采用單道地震勘探技術對澳門新城污水處理廠過海污水管道建設區開展探測，主要目的是查明海洋沉積物及其巖石風化情況，區分淤泥層、殘積層和基巖，為污水過海管道設計施工提供基礎數據。

2 地層

澳門的第四系主要包括沖積層、海積層和人工堆積物等，為未固結成巖的沉積物，覆蓋于本區基巖之上。沖積層分布于濠江東西兩岸、凼仔的小凼北部尤其是青洲以南、筷子基及如今已填海成陸的新橋、沙梨頭、沙欄仔、上環街一帶。層厚達40~60m，上層為淤泥、粉砂層，厚15~20m；中層為粘土層和沙質粘土層厚約20m；上層為早期形成的砂礫巖及其基巖風化碎屑。海積層主要分布于東部沿海及海灣地帶，特別是上沉的海岸地段，主要為海灘和海灣沉積。澳門地區的巖漿巖廣泛分布，均屬侵入巖，內有中酸性巖、酸性巖和基性巖脈等多種巖石類型。

3 采集系統

高分辨率單道海上反射地震系統由船載系統和拖曳系統構成。拖曳系統包括水聽器和魚骨電極（電火花陰極放電系統）和電纜。船載系統包括可控震源、數據采集和處理平臺、RTK實時導航定位系統、單波束測深儀等設備。

4 數據處理方法

針對本次原始數據的特征和存在的問題，采用有針對性的技術處理方案:（1）全面分析原始數據存在的同相軸抖動、多次波、大值干擾以及隨機干擾等問題，根據地質目標的要求，確定合理的處理目標；（2）應用帶通濾波、AAA大值噪音壓制、RNA隨機噪音壓制等噪音衰減技術，衰減資料中嚴重的低頻背景噪聲及大值干擾，恢復被覆蓋的有效信號，提高地震資料的信噪比；（3）通過SRME技術識別并壓制數據中的大部分海底多次波能量，突顯被覆蓋的有效信號，一定程度上壓制海底多次波。

圖1是干擾嚴重的剖面處理前后的效果對比圖。通過本次針對性的處理壓制了嚴重的背景低頻噪音和隨機噪聲；顯示出了微弱反射同相軸；加強了深層原來非常弱的同相軸能量，使得界面連續性變好。同時通過本次處理清晰展示出來了難以識別的層間細小構造反射、使剖面更清晰、更精確地刻畫了地層接觸關系和沉積特征。

5 地震剖面解釋

根據單道地震剖面反射特征，將剖面自上而上劃分四套反射層序（如圖2）。

5.1 淤泥層

圖1 干擾嚴重的測線處理前（左圖）、后（右圖）對比圖

反射底界面比較平坦，略有起伏，雙程反射時間為5～17ms，為中－強振幅、高連續的反射波同向軸。反射層頂界面為海底反射，呈強振幅、高連續、水平反射特征，海底的雙程反射時間為2～5ms。

該層為平行-亞平行反射結構，中-強振幅，中-高頻率，水平連續反射。該層為濱海、淺海泥質沉積，即淤泥層。根據區域地質數據及前人研究成果認為，該層為全新世上段沉積，以海相沉積層（淤泥）為主。

5.2 沖積層

反射底界面起伏較小，雙程反射時間15～56ms，為強振幅、高連續的反射波同向軸。該界面之上發育河道，上伏殘積土，該界面為不整合面，為晚更新統與全新統分接口。

該層為平行-亞平行反射結構，上部是中-強振幅、中-低頻率、平行-亞平行較連續反射；上部是中-弱振幅，低頻率，亞平行、雙向上超充填反射。地震反射外形表現為“U”“V”型上切形態。該層上部主要為粘土、粉土，上部主要為中-粗砂，該層為河流三角洲－濱海相沉積。

5.3 全風化層

反射底界面起伏不平，雙程反射時間20～130ms，為強振幅、高連續反射，該界面上凹處見有充填特征。該層為低振幅、弱反射-無反射，局部區域表現為空白反射，總體表現為雜亂充填反射特征，為近源風化物質經短距離搬運后充填在起伏不平的低洼基巖之上的全風化層。

圖3 解譯資料與驗證鉆孔地層對比圖

根據反射特征、地質數據以及前人研究成果分析:在更新世晚期的一次大海退中，該層序上部形成許多沖積相沉積，頂部起伏明顯，有些地方被削蝕或沖蝕。該層充填在前第四紀基巖的河谷低地，巖性以陸相為主、間夾海相沉積。

5.4 基巖層

該層為中-強振幅，低頻連續反射，局部區域表現為空白反射，總體表現為無層理、雜亂反射的基巖特征，為燕山期花崗巖。

全風化層序的地質時代為晚更新世，它以凹谷形式充填在基巖的河谷低地，巖性以陸相為主，厚度范圍為4～70m，北西部較薄，往東南部逐漸變厚。在更新世末期或全新世初期，海平面迅速上升，發育了一套河流三角洲-濱海相沉積層，厚度為5～32m。隨著海平面上升后期海面相對穩定，發育了一套反映層序席狀海相淤泥層，厚度范圍為5.5～13m，總體比較平緩，沉積環境穩定。

6 鉆探資料與成果資料對比

單道地震解譯得出的地層變化較為明顯，為了驗證準確性分別選擇在地層變化大的剖面和地層變化小的剖面進行鉆孔驗證。圖3是鉆探資料與單道地震資料解譯的對比圖，從圖中可以看出無論是地層變化大還是地層變化小，都能準確的反應地層界面變化，兩者誤差小于0.5m。該區單道地震資料解譯精確到達到甚至超過預期。

7 結論

高分辨率單道地震在海域地層劃分具有其獨特的優勢，在海上相對于陸地上干擾較小，介質單一，因此單道地震資料具有極高的分辨率，基本上能夠達到儀器設備出廠所述的分辨率。本次所述的海域探測劃分的地層與鉆探資料對比，地層界面差異小于0.5m，是非常精確的探測，海洋高分辨率單道地震能夠在濱海、淺海工程建設中發揮其獨特優勢。