來源于《中國地質(zhì)調(diào)查成果快訊》

摘要：采用多系列、多屬性組合的地球物理探測技術(shù)，融合新方法與以往資料重新處理綜合解譯的成果，重新厘定成都市主要隱伏斷裂的空間分布。摸索出西南紅層區(qū)城市地下富膏鹽地層探測的有效方法�？朔�城市強干擾、施工場地受限等工況條件，以成都市錦城廣場三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)精細探測為實踐案例，形成一套城市淺層三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)精細探測技術(shù)，初步形成成都市地下空間結(jié)構(gòu)地球物理組合探測技術(shù)方案。

1.項目概況

“成都市城市地下空間地球物理組合探測技術(shù)”子項目，歸屬于“城市地質(zhì)調(diào)查”工程下設(shè)的“成都多要素城市地質(zhì)調(diào)查”項目，由中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心承擔(dān)。工作周期為2018—2020年。主要目標任務(wù)是開展成都市城市地球物理組合探測技術(shù)研究，針對成都市不同工況、不同地質(zhì)條件，利用不同的精細地球物理組合探測技術(shù)，解決城市隱伏斷裂分布形態(tài)、特殊巖土體埋深及厚度、不同地層巖性的精細劃分等城市地質(zhì)問題，最終形成一套成都市城市地下空間資源地球物理組合探測技術(shù)體系。

2.成果簡介

（1）“舊數(shù)新用，新舊互補”，新舊資料結(jié)合精細厘定成都市區(qū)主要斷裂的刻畫參數(shù)與空間展布�；�于最新的處理算法和軟件平臺，重新解譯前人完成的1∶5萬成都市電阻率測深掃面和淺震剖面數(shù)據(jù)，篩查工作空白區(qū)，補充部署淺震和高密度電法控制剖面，綜合分析新、老資料成果，進一步精細刻畫了穿越成都市中心城區(qū)的浦江-新津-德陽斷裂、蘇碼頭斷裂2條主斷裂和4條次級斷裂的形態(tài)參數(shù)、斷層性質(zhì)及空間延展特征。

（2）探索出西南紅層區(qū)城市地下富膏鹽地層探測的有效方法。以在建的天府國際生物城2km2為典型探測試驗區(qū)，在高壓電線、施工場地等強干擾條件下，開展高密度電阻率法、微動勘探法、三分量諧振勘探、等值反磁通瞬變電磁法等傳統(tǒng)與最新的地球物理勘探工作，并部署2口深度分別為100m、200m驗證鉆井。對比研究表明，高密度電法由于受人為干擾較大，對含石膏、鈣芒硝膏鹽層的探測與識別效果不明顯；微動勘探法的視S波速度差異雖然對劃分膏鹽層具有一定效果，但對于明晰含膏鹽的砂泥巖互層和膏鹽富集層界面不夠敏感，且分辨率相對較低；三分量頻率諧振勘探獲取的波阻抗比值差異對于識別膏鹽層效果較好，但探測深度受限（<100m）；等值反磁通瞬變電磁法能夠有效克服高壓電線和施工場地的干擾，快速完成對研究區(qū)的掃面探測，可以比較準確地界定膏鹽泥巖的空間分布形態(tài)，探測結(jié)果與鉆孔揭示的70~120m含多層薄層狀石膏、鈣芒硝的砂泥巖，120~200m為膏鹽富集層的結(jié)果比較吻合（圖1）。

圖1 天府新區(qū)國際生物城膏鹽層三維空間分布圖

（3）形成一套城市典型示范區(qū)淺層三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)精細化探測技術(shù)。以亞洲最大單體建筑成都市環(huán)球中心和錦城廣場為典型示范區(qū)，開展了城市復(fù)雜工況條件下三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)精細探測，測區(qū)面積約5km2，包含水域、大型商場、大型地下車庫、政府辦公區(qū)、居民小區(qū)、地鐵、高速公路、大型施工場地等幾乎所有的城市元素（圖2-a），建筑密集，施工條件極其復(fù)雜，協(xié)調(diào)工作量大、數(shù)據(jù)采集極其困難。為滿足探測精度要求，經(jīng)過對多種地球物理探測方法的適用性和分辨率等進行深入比較論證后，推薦以三維淺震勘探為主、三分量共振成像為輔的組合探測技術(shù)為優(yōu)選探測方案。建立政府支持，依法組織，科學(xué)聯(lián)動的野外工作機制，解決現(xiàn)場施工協(xié)調(diào)困難；采用交警協(xié)助、夜間施工的方式降低噪聲干擾。三維淺震數(shù)據(jù)采集為滿足各種工況需求，激發(fā)方式采用可控震源與電火花相結(jié)合，接收方式則采用抗干擾強、便攜的三角尾椎和尖椎無纜節(jié)點儀（圖3）；同時采用GPS室內(nèi)覆蓋技術(shù)克服了地下停車場接收盲區(qū)的問題。最終獲取了質(zhì)量良好的全三維數(shù)據(jù)，目前已完成反演的三分量共振成果（圖2-b），基本滿足了探測精度要求。結(jié)合近兩年城市地球物理探測試驗成果，形成了一套“便攜式震源為主、電火花震源為輔的寬頻激發(fā)+無纜節(jié)點儀綠色寬頻接收+三維高密度、多波場觀測+高精度淺震資料處理+折射層析、反射、三分量共振、鉆孔資料多信息融合解譯”的城市淺層三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)精細化探測技術(shù)，即可控震源和三角尾椎無纜節(jié)點儀用于硬化路面工況，電火花及尖椎無纜節(jié)點儀用于草坪、軟質(zhì)泥地或水域等工況，采用接收點距2m，激發(fā)點距4m，最大偏移距500m，最小偏移距1m，中間對稱接收，128次覆蓋的高密度觀測系統(tǒng)，同時獲取反射波、折射波、面波三種地震波信息，應(yīng)用針對性的去噪、層析靜校正等處理技術(shù)提高分辨率，綜合利用了反射波、折射波、三分量共振、鉆井錄井等多種信息綜合解釋，解決地震勘探多解性問題，最終獲取精細、準確、可靠的綜合地質(zhì)解譯成果。

圖2 成都市錦城廣場施工工況（a）及三分量共振成果圖（b）

圖3 成都市錦城廣場三維淺層地震勘探無纜節(jié)點儀布設(shè)

（4）創(chuàng)新采用一圖一表的成果表達方式，初步形成了成都市多元地質(zhì)條件、復(fù)雜工況下條件下0~200m地下空間地球物理組合探測技術(shù)方案。按照施工難易程度及干擾強度等因素，可將城市工況分為建筑密集區(qū)、在建區(qū)和建筑稀疏區(qū)3種；依據(jù)地質(zhì)條件可把成都市分為平原區(qū)+第四系厚覆蓋區(qū)+隱伏斷裂發(fā)育區(qū)、臺地區(qū)+膏鹽發(fā)育區(qū)、丘陵區(qū)+第四系覆蓋薄區(qū)、低山區(qū)+地層陡傾+斷裂發(fā)育區(qū)、寬谷中丘區(qū)+第四系覆蓋簿區(qū)、垃圾填埋區(qū)或水域區(qū)以及典型示范區(qū)七類。綜合工況與地質(zhì)條件，明確了成都市地下空間0~200m地球物理探測工作的工況、地質(zhì)條件組合分區(qū)圖（圖4）。結(jié)合各類地球物理探測方法的適用性及33個典型示范點的研究成果，梳理出成都市地下空間地球物理組合探測技術(shù)，制定出成都市0~200m地下空間結(jié)構(gòu)地球物理組合探測技術(shù)指導(dǎo)方案（表1），采用圖表結(jié)合、清晰表達的方式，推廣應(yīng)用到成都市域內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)地球物理探測中。

圖4 成都市不同工況、不同地質(zhì)條件分區(qū)圖

表1 成都市不同工況、不同地質(zhì)條件下最優(yōu)探測方法組合表

3.成果意義

（1）通過對不良地質(zhì)體的探測研究，發(fā)現(xiàn)可通過有效的地球物理探測技術(shù)查明城市0~200m深度范圍內(nèi)膏鹽層等不良地質(zhì)體的空間分布形態(tài)，為地下空間的規(guī)劃設(shè)計、評估不良地質(zhì)體的危害程度、減少開發(fā)成本提供科學(xué)的參考依據(jù)。

（2）融合新、老資料重新厘定的成都市主要隱伏斷裂的空間分布，可為城市地震安全評價、抗震防災(zāi)規(guī)劃、地面地下工程選址、地下空間利用規(guī)劃等提供重要的評判依據(jù)。

（3）錦城廣場開展的精細化三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測，幾乎遇到了開展城市探測能遇到的所有困難，最終通過建立科學(xué)的工作機制、采用適當有效的精細化組合探測技術(shù)圓滿完成探測任務(wù)，其成功經(jīng)驗具有重要的引領(lǐng)示范作用，為全國城市開展大面積典型示范區(qū)精細化三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測提供了重要參考。

（4）針對具有砂巖、泥巖、砂泥巖互層結(jié)構(gòu)特征的紅層地區(qū)開展的地下空間資源探測研究，引進了當前國內(nèi)外最新的城市地球物理勘探技術(shù)，采用新、老技術(shù)結(jié)合的方式，取長補短，最終形成的成都市不同工況、不同地質(zhì)條件的地球物理組合探測技術(shù)，對我國紅層地區(qū)或是具有類似地層結(jié)構(gòu)特征的城市開展地下空間資源探測，具有良好的借鑒意義；同時創(chuàng)新一圖一表的表達方式，更利于推廣使用。

（中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心 李華 張偉 韓浩東供稿）