用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征.pdf

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1、第32卷第3期地震地质Vo1．32，No．32010年9月SEISMOL0GYANDGEOLOGYSept．，2010doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2010．03．002用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征陈庞龙,fi骑彬赵国泽马浩明)1)广东省地震局，广州5100702)中国地震局地质研究所，北京100029摘要大地电磁测深方法应用于深圳城市活断层的探测，针对深圳断裂带进行了4条剖面的密集点距的大地电磁测量。采用远参考道数据观测与处理技术，尽可能地消除测点附近的电磁噪音影响，得到了较为光滑的视电阻率曲线。

2、二维反演利用TM极化模式数据以及非线性共轭梯度法(NL—CG)获得了地下电性结构。结合已有的区域地层、岩体及断裂构造分布等地表地质成果，对2000m以上的电性剖面进行了分析，证实或发现了与电性分界带对应的2处区域性断裂(横岗一罗湖断裂与莲塘断裂)构造及7处局部断裂构造，并将测区分布的地层与电阻率变化相对应。通过5000m以上不同深度的电性水平切片，进一步反映了电性剖面所展示的局部断裂构造其实是测区主干断裂(横岗一罗湖断裂与莲塘断裂)在浅表的分支，它们在深部表现出趋于统一的展布特征。关键词大地电磁测深二维反演结构特征深圳断裂带中图分类号：P

3、318．6文献标识码：A文章编号：0253—4967(2010)03—0360—12O引言城市活断层探测与地震危险性评价的一项重要工作内容是深部地震构造环境探测，其目的是为了查明地壳深部，尤其是中上地壳深部范围内的断层位置及其展布形态；查明地壳结构，介质特性及深、浅构造关系(邓起东等，2003)。在“十五”和“十一五”期间开展的北京、上海、广州、兰州等20余个城市活断层探测项目中，几乎都采用了深地震反射探测、高分辨地震折射探测和深地震宽角反射／折射探测来完成深部地震构造环境探测工作。作为深圳市“十一五”重点项目，深圳市活断层探测与地震危险

4、性评价一期项目的深部地震构造环境探测采用了大地电磁测深方法在城市中心地带进行高密度点位的系统测量。实际探测中采用了先进的远参考测量技术(Gambleeta1．，1979a，b)，将记录时间延长到20h以上，并将测点尽可能布置在偏僻位置，减少电磁干扰源。在数据处理和反演解释等方面也采用了先进的适合城市测量的各种技术并获得了较高质量的数据，取得了令人满意的效果。本研究为应用大地电磁测深方法在复杂电磁环境下开展活断层的结构特征探测工作积累了宝贵的经验。1方法简介大地电磁测深(简称MT)的理论基础是Maxwell方程，它采用源自高空的天然交变电磁

5、场作为场源来探测地下的电阻率结构(陈乐寿等，1990)。由于不需要人工建立场源，装备轻便，[收稿日期】2010—05—04收稿，2010—08—25改回。[基金项目]深圳市活断层探测与地震危险性评价项目资助。3期陈庞龙等：用大地电磁测深法探测深圳断裂带的结构特征361尤其是它接收的频率范围宽，比其它人工源方法具有更大的探测深度，因此大地电磁测深成为当前深部结构研究中一种非常重要的手段(赵国泽等，1997，1998，2004，2008，2009；詹艳等，2004；汤吉等，2005；Zhaoeta1．，2010)。实践证明，大陆内部地块边界、

6、深大断裂带、古缝合带往往容易受水、松散沉积物充填，导致自身电阻率的显著降低，而大地电磁测深的特点之一就是对低阻相当敏感，因此该方法对揭示断裂带结构及其延伸状态具有重要的指示意义。在大地电磁测深中，地表测得的电场和磁场包括由空间向地下入射的初始场和由地下导电介质感应产生的二次场，因此它携带了地下电性结构的信息。电磁场的频谱直接与地下的结构信息有关，在频率域，电、磁场(E，H)和阻抗张量z满足如下的关系式：xy：]㈩式(1)中，下标X，Y指示电、磁场的方向，一般野外测量时X指示正北，Y指示正东方向。阻抗张量z。i(i，J分别为X，Y的不同组合

7、)可视为水平电、磁场分量之间的传输函数。通过野外测量得到各电磁场分量的时间序列，利用傅氏变换得到每个分量的频率域的谱数据，再采用最小二乘法对方程组(1)进行求解，即可获取阻抗张量的各个元素。可简写为z一堡：：二!：竺：，，、[日i口。][HiH，]一[H。日，¨HiH。]式(2)中号表示复数的共轭，卜··]表示叠加功率谱。在式(2)利用磁场自功率谱计算传输函数的过程中存在着对磁场自身噪音无法克服的缺点，Gamble等(1979a，b)提出了远参考道法(Remote—ReferenceMethod，简称RR)，其基本原理是：在同步测量的情况

8、下，利用与本地测点(基站)相隔一定距离的另一不受干扰的测点(远参考点)的电磁信号(主要是磁信号)，来参与基站的传输函数的计算。[EiH：][Hi日i：]一[Ei日：][日i日j：]，’、[．．