曹妃甸地区浅层地震勘查报告.docx
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曹妃甸地区浅层地震勘查报告.docx
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曹妃甸地区浅层地震勘查报告
曹妃甸地区浅层地震勘查报告
1、工作概况………………………………………………………………1
2、工作区概况……………………………………………………………2
2.1工作区位置…………………………………………………………………2
2.2区域地质背景………………………………………………………………3
3、野外工作布置和工作方法………………………………………7
3.1测线布置…………………………………………………………………7
3.2工作方法…………………………………………………………………7
4、数据处理………………………………………………………………9
5、资料解释………………………………………………………………9
5.1柏各庄断裂构造带…………………………………………………………9
5.2高柳断裂构造带…………………………………………………………13
5.3西南庄断裂构造带………………………………………………………15
5.4南堡构造带………………………………………………………………17
6、结论…………………………………………………………………19
附图1曹妃甸地震勘探测线位置图
附图2东滩-零点桥地震勘探成果图
附图3双龙河桥-七农场地震勘探成果图
附图4高速南口-四农场地震勘探成果图
附图5沿海公路-四场二队地震勘探成果图
附图6艾庄子西-艾庄子东地震勘探成果图
附图7西干渠东-西干渠西地震勘探成果图
附图8一农场七队-一农场九队地震勘探成果图
附图9防腐厂-井下公司地震勘探成果图
附图10长丰路南口-加油站地震勘探成果图
附图11钢材市场-消防工程楼地震勘探成果图
1、工作概况
曹妃甸地处唐山南部的渤海湾西岸,位于天津港和京唐港之间,是渤海湾唯一不需开挖航道和港池即可建设30万吨级大型泊位的“钻石级”港址,为大型深水港口建设和临港产业发展提供了优越条件。
曹妃甸工程2002年开发建设全面启动。
2006年3月,被列入国家“十一五”发展规划。
其定位是:
国际性能源原材料集疏枢纽港、国家重化工业基地、国家商业性能源储备和调配中心、国家循环经济示范区。
大规模填海造地、临港工业与港口设施建设以及冀东南堡油田大规模开发等对地质环境保障提出了高要求。
曹妃甸地区地质环境状况与地壳稳定性如何?
活动断裂分布位置与活动性如何?
如何科学地进行工程建设布局和合理进行工程避让等问题,是曹妃甸开发建设必须亟待解决的重大问题。
受河北省地勘局第五地质大队委托,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心承担唐山市曹妃甸地区浅层地震勘查任务,2008年3月-4月完成一期勘查任务,其目的是查明深度500米左右范围内是否存在断裂构造及其空间分布特征(已提交报告);2008年6月-8月开展二期勘查工作,其工作目的一是在其它地段查明深度500米左右范围内是否存在断裂构造及其空间分布特征,二是在一期工作剖面的基础上查明深度20-200米深度范围内是否存在断裂构造及其空间分布特征,为曹妃甸地区重大工程建设规划提供场地稳定性评价的科学依据。
中国地质调查局水文地质环境地质调查中心组织技术人员,采用可控震源激发技术,在工作区内开展的反射纵波法地震勘探二期工作自2008年6月16日开始,7月27日结束,而后转入室内进行资料整理、处理以及报告编写工作。
二期工作设计浅层地震勘探测线长度25km,实际完成工作量26.536km,其中探测深度为500m的深剖面共10条,总长度为25.57km,探测深度为20-200m的浅剖面共6条,总长度为0.966km。
具体实物工作量见表1和表2。
表1浅剖面实物工作量统计表
编号
位置
对应推断断层
物理点
测线长度(km)
1
39°16.742N/118°33.388E
F1
7
0.161
2
39°16.610N/118°33.430E
F2-1
7
0.161
3
39°16.526N/118°33.459E
F2-2
7
0.161
4
39°15.818N/118°33.646E
F3
7
0.161
5
39°11.528N/118°34.294E
F4
7
0.161
6
39°10.853N/118°33.954E
F5
7
0.161
总计
42
0.966
表2深剖面实物工作量统计表
编号
起点
终点
物理点
测线长度(km)
V
东滩
零点桥
286
5.975
39°05.402N
118°20.839E
39°08.593N
118°20.446E
VI
双龙桥北
七农场南口
41
1.075
39°12.827N
118°20.153E
39°12.281N
118°20.201E
VII
高速公路南口
高速公路四场桥
66
1.575
39°12.904N
118°22.817E
39°13.749N
118°22.591E
VIII
沿海公路
四场二队
84
1.935
39°15.952N
118°25.893E
39°15.001N
118°25.374E
IX
艾庄子西
艾庄子东
55
1.355
39°17.092N
118°27.025E
39°17.170N
118°27.954E
X
西干渠东
西干渠西
114
2.535
39°17.225N
118°32.982E
39°17.112N
118°31.233E
XI
一场七队
一场九队
147
3.195
39°17.120N
118°32.458E
39°15.418N
118°32.581E
XII
油建公司防腐厂
井下公司
249
5.235
39°12.675N
118°31.552E
39°09.885N
118°31.687E
XIII
长丰路南口
唐曹公路加油站
59
1.435
39°15.993N
118°26.116E
39°15.946N
118°25.101E
XIV
钢材市场
消防工程楼西
50
1.255
39°15.925N
118°24.948E
39°15.886N
118°24.086E
总计
1151
25.57
本次工作严格执行DZ/T0170-1997《浅层地震勘查技术规范》等技术标准,最大程度保证了勘探成果的质量。
2、工作区概况
2.1工作区位置
工作区位于唐山南部渤海湾西岸的曹妃甸地区(图1),北起迁曹铁路桥以北西干渠,南至双龙河东滩,自北向南依次穿越唐海和滦南两县。
工作区地理坐标(北京坐标系)为东经118°19′~118°34′,北纬39°05′~39°18′。
区内地势平坦,交通便利,便于浅层地震勘探工作的开展。
图1交通位置图
2.2区域地质背景
工作区位于滦河冲积扇~三角洲体系下部近海部位南部,表层为滦河三角洲顶面低平原,全新世为三角洲沉积,长期以来地表大部开辟为盐田和部分农业耕植区(图2)。
本工作区地表岩性多以灰黑色淤泥质粘土为主,含多量贝壳及碎片,土层含盐量很高。
工作区第四系继承了第三纪以来的构造运动特点,以持续下降为主,伴随间歇性上升,工作区沉积了巨厚的第四系地层。
厚度由北向南逐渐增加,由北部的450m逐渐增至南堡乡一带的550m。
工作区第四系地层分为下更新统(Q1)、中更新统(Q2)、上更新统(Q3)及全新统(Q4)。
在第四系底部普遍沉积了第三系(N2)地层,各统岩性特征综述如下:
全新统(Q4):
全区均有分布,为一套灰色、黄灰色冲积、海积、湖沼相沉积物,以粉土、粉质粘土、粉细砂为主,夹有淤泥层或海相层,含少量分散钙与钙核,质地疏松。
厚度仅16~20m。
图2第四纪地质图(黑色框内为工作区)
上更新统(Q3):
为一套冲洪积、冲海积混合类型沉积物,呈灰色、灰黄色、褐黄色、棕黄色,以粉土、粉质粘土为主,砂层以细砂、砂砾卵石为主,含较多的分散钙与钙质结核,少量铁锰质结核,砂层分选磨圆较好,珠状砂明显。
一般上段夹有一个海相层,下段夹有两个海相层及钙质淋溶沉积层。
底板埋深60~70m,地层厚度40~50m(图3)。
图3晚更新世岩相古地理图(黑色框内为工作区)
中更新统(Q2):
为一套冲洪积及河湖积相沉积物,呈棕黄、棕褐、棕红色,滨海低平原区以灰色为基色,有锈黄色染和灰绿色斑。
上段岩性以粉土为主,次为粉质粘土,砂层以细砂、砂砾卵石为主,含较分散钙核、铁锰质结核,珠状砂明显可见。
下段粘土与粉质粘土明显增厚,分散钙含量减少,珠状砂消失。
上段夹有两个海相层,下段仅有海相迹象。
底板埋深约145~165m,地层厚度80~90m(图4)。
图4中更新世岩相古地理图(黑色框内为工作区)
下更新统(Q1):
为一套冲洪积相及河湖积相沉积物,呈深棕黄、棕红、锈黄、褐灰、兰灰等色,以粘土、粉质粘土为主。
致密,富含钙质结核和铁锰结核,砂层以砂砾卵石为主,次为中细砂,风化状。
底板埋深450~500m,地层厚度约300~340m(图5)。
第三系上新统(N2):
岩性以粘土、粉质粘土为主,呈紫褐色、棕红色、棕黄色及兰灰色,具白红斑。
致密、块状,岩化—半岩化,含钙质结核、铁质结核及锰质结核,砂层为细砂及砂砾卵石。
滦南县城以南至曹妃甸底板埋深800~2800m,由北向南逐渐增厚。
工作区位于燕山台褶带南缘冀渤坳陷北部,基底构造运动强烈,燕山运动奠定了本区的主要构造格局。
与本区浅层地震勘探相关的主要活动断裂有柏各庄断裂、西南庄断裂和高柳断裂(图6),其中柏各庄断裂总体走向NW,倾向SW,倾角30~50°长约35km,发育于中生代,主要形成于早第三系,控制了南堡凹陷北段,为一隐伏的晚第三纪活动断裂。
西南庄断裂为北东东、北北东向正断层,此断裂平行于郯庐断裂带,始向东南再向东北成弧形伸展。
西起黑沿子东,斜穿过柏各庄近垂直相交于柏各庄断裂西北点。
图5早更新世岩相古地理图(黑色框内为工作区)
根据本区一期工作和以往的石油地震勘探资料,工作区第四系内部的地质界面以及第四系底界两侧的介质存在波阻抗差异,均可成为地震波反射的物理界面,具备地震勘探的地质-地球物理前提,以地震勘探研究本区第四系地层的结构是可行的。
图6曹妃甸地区地质新构造简图(黑色框内为工作区)
3、野外工作布置和工作方法
3.1测线布置
测线布置方案由河北省地质五队参考前人地质以及石油物探资料,经实地踏勘而确定。
以控制工作区内柏各庄断裂等构造的空间展布形迹为选择测线的原则,并考虑到地震勘探施工的便利,尽量沿乡间柏油路和土路布设。
选定的测线位置见曹妃甸地震勘探测线位置图(附图1)。
附图1中标号1~6为针对一期工作异常点开展的浅部地震数据采集工作点号,标号V~XIV为本期工作中设定的深剖面测线分段编号(I~IV为一期编号)。
3.2工作方法
浅层地震数据采集采用纵波反射波方法,可控震源单端激发,单端接收,共炮点记录,多次覆盖技术。
在正式数据采集工作开展之前,基于一期工作噪声调查试验的结果(图7),选择数据采集工作涉及的相关参数。
激发震源采用美国IVI公司的Minivib车载可控震源(T-15000)。
对于深剖面,采用的扫描频宽为10~200Hz,扫描长度为8s,能量等级参数为8或10,扫描次数为3~4次,最大地面力为6000lbs。
对于浅剖面,采用的扫描长度为6s,能量等级参数为4或6,其它参数与深剖面相同。
地震数据采集系统由美国Geometrics公司的StrataVisorNzxp24型地震仪、配套地震电缆和L40检波器组成。
对于深剖面,采集参数为采样间隔1ms,记录长度1048ms,相关长度为8s,前置放大器采用全通方式,每道配备单个检波器进行数据接收。
对于浅剖面,采集参数为采样间隔0.5ms,记录长度512ms,相关长度为6s,其它参数与深剖面相同。
基于一期工作噪声调查试验的结果(图7),对于深剖面,选择炮点在排列的一端,单端激发、单端接收的观测系统,道间距为5m,最小炮检距为160m,最大炮检距为275m,覆盖次数为3次;对于浅剖面,选择道间距为3m,最小炮检距为20m,最大炮检距为89m,其它参数与深剖面相同。
本次采集工作观测系统示意如图8。
噪声调查试验的结果图上蓝色线框定的范围展示了本次工作深剖面的正式记录可能涉及的反射波组(T1~T6)和干扰波(如面波),绿色线框定的范围展示了浅剖面的正式记录可能涉及的反射波组(Ta、Tb、T0~T2)和干扰波。
图7野外噪声调查试验结果图
图8数据采集观测系统示意图
4、数据处理
地震数据处理由预处理、基本处理和修饰性处理组成。
预处理包含原始数据解编、地震道编辑和工作布置图的整理。
基本处理主要包括道集编排、静校正、动校正、振幅均衡、地震道一致性补偿、速度分析、频谱分析、倾角滤波、一维滤波、二维滤波、反滤波、叠加、时深转换和偏移等处理;修饰性处理主要包括相干加强、振幅补偿、道内平衡、道间均衡等处理。
采用加拿大骄佳公司的Reflector处理软件,数据处理流程图见图9。
5、资料解释
根据地质和以往的石油地震勘探资料,本次的工作区涉及四个构造带,分别是柏各庄断裂构造带、高柳断裂构造带、西南庄断裂构造带和南堡构造带。
以下针对这四个构造带,基于处理得到的地震深度剖面以及一期工作的成果,结合地质和钻孔等资料,分别剖析其不同深度范围内地层的顶、底界面埋深和空间形态变化情况,并据此推断勘探区域可能存在的地质构造及其空间展布情况。
5.1柏各庄断裂构造带
本构造带的相关问题讨论涉及此次工作深剖面X和XI线(图10,附图7,8)、浅剖面1~4点(图10,11)以及一期工作深剖面I、II和IV线(图10,一期报告附图1,2)。
图9数据处理流程图
通过对比,深剖面X和XI线的标准地震反射波组与地质层的对应关系与一期工作一致(见一期报告表2),即反射波组T1推断为来自第四系中更新统Q2与下更新统Q1分界面的反射,反射波组T5推断为来自第三系上新统N2与第四系下更新统Q1分界面的反射。
依据标准地震反射波组的形态和相互间空间位置的变化,本构造带共推断出3条断裂构造,命名为F1~F3(图10,附图7,8),并推断这三条断裂构造与一期工作的同名断裂为同一构造。
图10柏各庄断裂构造带构造解释图
西干渠线(X线,附图7)的第四系底界埋深从东到西由剖面东端点的525m增加到剖面西端点的近560m;第四系中更新统Q2底界的埋深由剖面东端点的150m逐渐增加到剖面西端点的180m。
西干渠线正断层F1倾向SW,倾角67°。
F1错断反射波组T4~T7,第四系底界(反射波组T5)断距20m,上断点埋深375m,位于测线东端点以西475m。
正断层F2是由距剖面东端点835m的F2-1和970m的F2-2组成的“Y”字形断层,F2错断反射波组T1~T7。
F2-1与断层F1近似平行,倾向SW,F2-2倾向NE,倾角接近90°。
F2-1在第四系底界断距为20m,在第四系中更新统Q2底界(反射波组T1)断距为10m,上断点埋深100m。
F2-2在第四系底界断距为20m,上断点埋深325m。
一场七队-九队线(XI线,附图8)的第四系底界埋深从北到南首先由一场七队的550m增加到剖面北端点以南530m的560m;之后减小到一场九队以北477m的480m,最后增加到一场九队的540m。
第四系中更新统Q2底界埋深由剖面北端点的150m减小到剖面南端点以北1200m处的140m,之后逐渐增加到剖面南端点的150m。
一场七队-九队线上逆断层F3倾向NW,倾角76°。
F3错断反射波组T6~T7,未错断第四系底界(反射波组T5),上断点埋深495m,距一场九队477.5m。
图11地质解释浅剖面(a,F1;b,F2-1;c,F2-2;d,F3)
针对一期工作深剖面I、II和IV线的推断断层F1~F3,本次工作对异常点出现位置的浅部进行了勘探,其结果见图11。
四条浅剖面自地表向下可以识别4个反射标准层,分别是Ta、Tb、T0和T1。
反射标准层Ta对应深度为60~65m,结合地质资料推断为来自第四系上更新统Q3与第四系中更新统Q2的分界面的反射。
反射标准层Tb对应深度为75~90m,推断为来自第四系中更新统Q2的内部分界面的反射。
T0和T1与深剖面的同名反射标准层一致。
四条浅剖面上第四系中更新统Q2的厚度为80~110m。
根据图11推断一期工作推断断层F1~F3上断点没有延伸到第四系上更新统Q3底界之上。
综合深剖面I、IV、X和XI线,可以推断断层F1~F3的走向。
相关构造及其参数见表3。
表3柏各庄断裂构造带相关构造及其参数
名称
倾向
倾角
走向
上断点
埋深(m)
断至层位
水平位置
(距测线起点/m)
F1
SE
67°
NW55°
375
Q1
475
F2-1
SE
67°
NW55°
100
Q2
835
F2-2
NW
约90°
NW55°
325
Q1
970
F3
NW
70°~76°
NE79°
495
N2
2710
5.2高柳断裂构造带
本构造带的相关问题讨论涉及此次工作深剖面XII线(油建防腐厂-井下公司线,图12、附图9)、浅剖面5和6点(图12,13)以及一期工作深剖面II和III线(图12,一期报告附图2,3)。
图12高柳断裂构造带构造解释图
通过对比,深剖面XII线的标准地震反射波组与地质层的对应关系与一期工作一致(见一期报告表2),即反射波组T1推断为来自第四系中更新统Q2与下更新统Q1分界面的反射,反射波组T5推断为来自第三系上新统N2与第四系下更新统Q1分界面的反射。
依据标准地震反射波组的形态和相互间空间位置的变化,本构造带共推断出4条断裂构造,命名为F4-1、F4-2、F4-3和F5(图12,附图9),推断F4-1与一期工作的F4、F5与一期工作的F5为同一断裂构造。
油建防腐厂-井下公司线第四系底界埋深由防腐厂北的500m减小到井下公司北1760m的435m;首先因地层错断增加475m,而后经两次抬升和下降变化为460m,最终抬升至井下公司的435m。
第四系中更新统Q2底界埋深由防腐厂北的150m减小到井下公司的125m。
其地层展布的总体趋势是先由凹陷变化到隆起,而后转化到凹陷,最后又隆起。
正断层F4-1、F4-2、F4-3倾向SE,近似平行,倾角71°。
F4-1错断反射波组T1~T7,已错断第四系中更新统Q2底界(反射波组T1)。
F4-1在第四系底界(反射波组T5)断距为45m,在第四系中更新统Q2底界断距小于10m,上断点埋深125m,距井下公司1832.5m。
F4-2错断反射波组T2~T7,未错断第四系中更新统Q2底界。
F4-2在第四系底界断距为10m,上断点埋深200m,距井下公司1282.5m。
F4-3错断反射波组T3~T7,未错断第四系中更新统Q2底界。
F4-3在第四系底界断距为10m,上断点埋深265m,距井下公司832.5m。
正断层F5倾向NW,倾角81°。
F5错断反射波组T1~T7,已错断第四系中更新统Q2底界。
F5在第四系底界断距为25m,在第四系中更新统Q2底界断距为10m,上断点埋深125m,距井下公司457.5m。
针对一期工作深剖面II和III线的推断断层F4和F5,本次工作对其异常点出现位置的浅部进行了勘探,其结果见图13。
同样,两条浅剖面上自地表向下可以识别4个反射标准层,分别是Ta、Tb、T0和T1。
反射标准层Ta对应深度为60~65m,结合地质资料推断为来自第四系上更新统Q3与第四系中更新统Q2的分界面的反射。
反射标准层Tb对应深度为75m,推断为来自第四系中更新统Q2的内部分界面的反射。
T0和T1与深剖面的同名反射标准层一致。
两条浅剖面上第四系中更新统Q2的厚度为100~110m。
根据图13推断一期工作推断断层F4上断点已延伸到第四系上更新统Q3底界之上,推断断层F5上断点未延伸到第四系上更新统Q3底界之上,但该点各深度地层的砂、土体均较为破碎。
图13地质解释浅剖面(a,F4;b,F5)
综合深剖面II、III、XII线,可以推断断层F4和F5的走向。
相关构造及其参数见表4。
表4高柳断裂构造带相关构造及其参数
名称
倾向
倾角
走向
上断点
埋深(m)
断至层位
水平位置
(距测线起点/m)
F4(F4-1)
SE
71°
NE71°
65
Q3
3402.5
F4-2
SE
71°
NE71°
200
Q1
3952.5
F4-3
SE
71°
NE71°
265
Q1
4402.5
F5
NW
80~81°
NE71°
125
Q2
4777.5
5.3西南庄断裂构造带
本构造带的相关问题讨论涉及此次工作深剖面VI、VII、VIII、IX、XIII和XIV线(图14,附图3~6,10和11)。
通过对比,本构造带相关剖面的标准地震反射波组与地质层的对应关系与一期工作一致(见一期报告表2),即反射波组T1推断为来自第四系中更新统Q2与下更新统Q1分界面的反射,反射波组T5推断为来自第三系上新统N2与第四系下更新统Q1分界面的反射。
依据标准地震反射波组的形态和相互间空间位置的变化,本构造带共推断出2条断裂构造,命名为F6和F7(图14,附图3,6)。
双龙河-七农场线(VI线,附图3)第四系底界埋深由公路以西的470m增加到柏油路北端点以南86m的495m;之后逐渐抬升至剖面南端点的490m。
第四系中更新统Q2底界的埋深由公路以西的140m增加到柏油路北端点以南57.5m的150m;之后逐渐抬升至剖面南端点的140m。
图14西南庄断裂构造带构造解释图
双龙河-七农场线上正断层F6倾向SE,倾角84°。
F6错断反射波组T1~T7,已错断第四系中更新统Q2底界(反射波组T1)。
F6在第四系底界(反射波组T5)断距20~25m,在第四系中更新统Q2底界断距小于10m,上断点埋深125m,位于柏油路北端点以南57.5m。
高速公路线(VII线,附图4)第四系底界埋深由剖面南端的495m减小到四农场桥的475m;第四系中更新统Q2底界埋深由剖面南端的175m减小到四农场桥的160m。
沿海公路-四场二队线(VIII线,附图5)第四系底界埋深由剖面北端的475m增加到四场二队的490m;从北到南,第四系中更新统Q2底界埋深变化不大,为160m。
艾庄子线(IX线,附图6)第四系底界埋深由公路以西495m增加到交叉路口以东177m的515m;之后逐渐抬升至剖面东端点的470m。
第四系中更新统Q2底界埋深由公路以西160m增加到交叉路口以东130m的170m;之后逐渐抬升至剖面东端点155m。
艾庄子线上正断层F7倾向NE,倾角81°。
F7错断反射波组T1~T7,已错断第四系中更新统Q2底界。
F7在第四系底界断距为20m,在第四系中更新统Q2底界断距为10m,上断点埋深100m,位于交叉路口东101m。
长丰路-加油站线(XIII线,附图10)第四系底界埋深由长丰路南口以西的490m增加到加油站以东约150m处的500m。
第四系中更新统Q2底界埋深由长丰路的160m增加到加油站以东约150m处的170m。
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