高密度电法CT成像技术在活断层探测中的应用.pdf

第20卷第2期东北地震研究Vo1．2ONo．2

2004年6月SEISMOL(~ICALRESEARCHOFNORTHEASTCHINAJune．2004

高密度电法CT成像技术在活断层探测中的应用

姜早峰
(山东省地震工程研究院，山东济南250014)

摘要：高密度电法CT成像技术近年来在工程物探上得到了广泛应用，已成为工程物探的一种主要方
法之一，本文在无棣一益都断裂的活动性研究中，运用该方法取得了良好效果。这一工程实例表明利用
高密度CT成像技术，辅以地质钻探，可以较精确地探测断裂活动的具体空间形态等，为开展大城市活
断层探测与研究，进行合理城市规划和抗震设防提供依据。
关键词：高密度电法；CT成像；活断层
中图分类号：P315．69P315．9文献标识码：A文章编号：1004—2865(2004)02—0040—04

0引言

为了减轻地震灾害，我国“十五”期间在许多大城市相继开展了城市活断层探测工作。由于大
城市多数位于第四系覆盖区，必须使用物探方法。高密度电法CT成像技术已成为城市活断层探测
工作的一种主要手段。该技术的核心是在观测上采用阵列电极系统、数据处理上实施2维或3维反
演，由实测的视电阻率值得到真电阻率的分布图像。
在无棣一益都断裂临淄皇城段的断裂活动性研究中，运用高密度电法CT成像技术，查明了断
裂的具体位置、错断的最浅地质层位、断裂的产状及活动情况，其精确度较高。

1无棣一益都断裂概况

无棣一益都断裂总体呈N向延伸，全长240km。是一条规模较大的断裂。沿断裂为一重力
异常带，对NE走向的重力异常带阻断；在高精度重力剖面中表现为陡的重力斜坡带，在高精度
地磁剖面中表现为高地磁场平台，这可能与基性和超基性岩沿断裂侵入有关。该断裂被广饶一齐河
断裂、上五井断裂和沂沭断裂所切割，分成二段，使断裂的活动具有分段特征。该断裂活动强度由
SE向Nw方向逐渐减弱，在上五井断裂南东段为晚更新世活动断裂，错断了上更新统的上部地
层，历史上在该断裂与沂沭断裂交汇处发生过7级地震，与上五井断裂交汇处发生过6级地震。
本次研究段系广饶一齐河断裂以北的段落，由于第四系厚度大于80m，对其活动性前人没有研
究。

收稿日期：2004—04
作者简介：姜早峰(1965．11)，男，汉族，山东省海阳市人．1989年毕业于云南大学地球物理专业，工程师，现从事地震工程研
究工作．

2期姜早峰：高密度电法CT成像技术在活断层探测中的应用4l

2野外工作布置

2．1观测仪器与方法选择
本次勘探使用的是由德国DMT公司生产的RESECS直流电测仪，该仪器是90年代中后期推
出的一种新型直流电法仪，也是目前国内引进的性能设计最优的设备。如编码方式、模拟输入、输
入输出方式、控制单元、电源要求、外形尺寸及重量等。
工作中采用灵敏度最高的温纳(Wenner)装置，在测量方法上采取了一些有效的设计，数据
采集系统有较高的精度和抗干扰能力，并可获得较丰富的地电信息。该方法既能提供地质体某一深
度沿水平方向岩性的变化情况，又能反映在铅垂方向岩性变化情况。一次可以完成纵横二维的勘探
过程，所以观测精度高，采集数据可靠，勘探能力显著提高。电阻率层析成像是根据目标体周围不
同方向发射和接收的直流电信号的多次覆盖重构目标体的图象，可清晰、直观、准确地反映地电断
面电阻率分布状况。最关键的技术要求是要求目标体周围不同方向的多次覆盖，而且要求电极要足
够的多。
2．2工程布置
(1)测线布置
高密度电法测线位于临淄皇城南东西小公路南侧，测线长710m，测线方向为EW向。
(2)野外数据采集
a)测量基本参数
最重要的两个设计参数是道间距(即电极间距)和隔离系数。在本次探测中，采用的道间距为
3m，最大隔离系数均为32。
b)质量控制
阵列电极中每点的接地电阻均不得大于1M~2；电位的测量精度不得低于0．5％，依此标准选取
野外工作时每个测量值的叠加次数和采样率；严格控制外界干扰的异常超限点数不得超过测量总数
的0．4％。

3资料处理及解释

3．1高密度电法数据处理
采用DMT公司配套的Senslnv2D反演软件包进行计算。数据处理的基本步骤如下：
(1)数据预处理(数据文件的建立，数据排列，数据平滑，异常点剔除，滤波处理，统计处
理，比值换算)
(2)地形校正(有限单元)
(3)初始模型的建立(伪剖面法，反投影法等)
(4)正演理论值(a中心法，有限差分，有限单元，边界元等)
(5)反演迭代(最小二乘法，积分方程等)
(6)图像处理
经多次反演计算的电阻率层析图像，作为资料分析解释依据。
3．2高密度电法资料解释
对电阻率与岩石孔隙度的定量关系，阿尔奇(Archie，1942)公式已被国内外普遍采用：

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