地质雷达在乌拉山山前断裂探测中的应用
发布时间：2021-11-26 14:32
地质雷达是利用电磁波对地下不同电性介质进行探测的地球物理仪器,其探测速率快、分辨率高,可弥补探槽和其他地球物理方法存在探测盲区的缺陷,正在越来越多地应用于活动断层探测领域。本文以乌拉山山前断裂为例开展地质雷达探测工作,使用无人机正射影像技术对测线进行地形校正,获得断层浅部地质雷达图像。研究结果表明,本文研究方法能有效反映探槽揭露的地层单元和断层分布。本次探测中,雷达波形图像特征为:浅地表的土壤层反射波总体较弱;粗粒沉积为主的砾石层反射波总体较强,同相轴连续性好;细粒沉积为主的砂层反射波弱于砾石层,波形以中、高频为主,同相轴具有弱连续性;对于洪冲积地区,地质雷达能分辨具有一定特征的地层单元,这为剖面图像的断层识别提供了标志;通过无人机正射影像技术对地质雷达测线进行地形校正,有利于获得更为准确的探测结果。
【文章来源】：震灾防御技术. 2020,15(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
研究区断层分布图
地质雷达也叫探地雷达（Ground Penetrating Radar,GPR），是利用高频电磁波对地下不同电性介质进行探测的地球物理方法。地质雷达系统工作时，发射天线发射宽频带电磁波，其在地下介质传播过程中遇到电性差异的界面时发生反射，接收天线接收反射信号并将反射波形显示出来（图2），通过数据处理，根据电磁波波形、反射强度和时频特征，推断地下异常的空间位置、几何形态，以此实现对地下介质的有效探测（李大心，1994）。电磁波传播特性主要取决于介质的电导率和介电常数，前者主要影响电磁波的穿透（探测）深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，电性介面即为电磁波传播的速度介面。不同地质体具有不同的电性，雷达波通过不同电性地质体的分界面会产生电磁波回波（Neal,2004）。断层活动造成地层界面的不连续，同时引起断层破碎区域介质电性发生变化，这为地质雷达探测断层提供了物理条件（张迪等，2015）。在实际探测工作中一般采用反射测量法，将测线布设在断裂大致穿过的区域，通过追踪同套反射波同相轴确定地下反射界面，反射界面发生的错动、不连续及横向上发生波形的频率、振幅和反射强度变化，都是推测断层所在位置的重要信号。
经探测发现，由于50MHz和100MHz天线为非屏蔽式，测线上方电线、附近铁路对地质雷达信号造成强烈干扰；250MHz天线为屏蔽式，能有效屏蔽外界干扰，获得较好的探测结果。因此，本文将对250MHz屏蔽天线探测结果进行分析和解释（图3(b））。本次探测采用点测方式，由北向南进行数据采集，道间距0.2m，测线总长250m，共采集1250道数据。数据采集完毕后，使用地质雷达数据处理软件Reflex W进行数据处理。本文探测目标区为洪冲积相沉积，整体穿透力较浅，反射波较杂乱，需突出有效信号和强弱反射分界面。本次探测数据处理主要步骤为道编辑、去除零点漂移、静校正切除、能量衰减增益、减去平均值、反褶积、巴特沃斯带通滤波、滑动平均、地形校正。详细处理流程及各步处理目的如图4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]河套断陷带包头凸起的构造特征[J]. 刘志成,高战武,徐伟,袁兆德,王继,王万合. 地震地质. 2019(05)
[2]差分GPS实现探地雷达图像地形校正方法研究[J]. 李双飞,李家存,张迪. 地质力学学报. 2016(03)
[3]探地雷达在探测隐伏活动断层中的应用[J]. 李建军,张军龙. 地震. 2015(04)
[4]河套断陷带主要活动断裂最新地表破裂事件与历史大地震[J]. 李彦宝,冉勇康,陈立春,吴富峣,雷生学. 地震地质. 2015(01)
[5]探地雷达在探测玉树走滑断裂带活动性中的初步应用[J]. 张迪,李家存,吴中海,钟若飞,田婷婷,张铎,刘晓东. 地质通报. 2015(01)
[6]激光点云实现探地雷达图像地形校正的研究[J]. 任丽丽,李家存,张迪,钟若飞,曾凡洋. 激光与红外. 2014(08)
[7]低频地质雷达在活断层探测的应用[J]. 何仲太. 地壳构造与地壳应力文集. 2013(00)
[8]应用探地雷达探测活动断层[J]. 薛建,贾建秀,黄航,易兵,张良怀,张羽. 吉林大学学报(地球科学版). 2008(02)
[9]活动构造定量研究与应用[J]. 邓起东,陈立春,冉勇康. 地学前缘. 2004(04)
[10]探地雷达在沙漠研究中的应用[J]. 俞祁浩,屈建军,郑本兴,赵爱国. 中国沙漠. 2004(03)
硕士论文
[1]河套断陷带的古地震、强震复发规律和未来可能强震地点[D]. 陈立春.中国地震局地质研究所 2002
本文编号：3520345
【文章来源】：震灾防御技术. 2020,15(02)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
研究区断层分布图
地质雷达也叫探地雷达（Ground Penetrating Radar,GPR），是利用高频电磁波对地下不同电性介质进行探测的地球物理方法。地质雷达系统工作时，发射天线发射宽频带电磁波，其在地下介质传播过程中遇到电性差异的界面时发生反射，接收天线接收反射信号并将反射波形显示出来（图2），通过数据处理，根据电磁波波形、反射强度和时频特征，推断地下异常的空间位置、几何形态，以此实现对地下介质的有效探测（李大心，1994）。电磁波传播特性主要取决于介质的电导率和介电常数，前者主要影响电磁波的穿透（探测）深度，在电导率适中的情况下，后者决定电磁波在该物体中的传播速度，因此，电性介面即为电磁波传播的速度介面。不同地质体具有不同的电性，雷达波通过不同电性地质体的分界面会产生电磁波回波（Neal,2004）。断层活动造成地层界面的不连续，同时引起断层破碎区域介质电性发生变化，这为地质雷达探测断层提供了物理条件（张迪等，2015）。在实际探测工作中一般采用反射测量法，将测线布设在断裂大致穿过的区域，通过追踪同套反射波同相轴确定地下反射界面，反射界面发生的错动、不连续及横向上发生波形的频率、振幅和反射强度变化，都是推测断层所在位置的重要信号。
经探测发现，由于50MHz和100MHz天线为非屏蔽式，测线上方电线、附近铁路对地质雷达信号造成强烈干扰；250MHz天线为屏蔽式，能有效屏蔽外界干扰，获得较好的探测结果。因此，本文将对250MHz屏蔽天线探测结果进行分析和解释（图3(b））。本次探测采用点测方式，由北向南进行数据采集，道间距0.2m，测线总长250m，共采集1250道数据。数据采集完毕后，使用地质雷达数据处理软件Reflex W进行数据处理。本文探测目标区为洪冲积相沉积，整体穿透力较浅，反射波较杂乱，需突出有效信号和强弱反射分界面。本次探测数据处理主要步骤为道编辑、去除零点漂移、静校正切除、能量衰减增益、减去平均值、反褶积、巴特沃斯带通滤波、滑动平均、地形校正。详细处理流程及各步处理目的如图4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]河套断陷带包头凸起的构造特征[J]. 刘志成,高战武,徐伟,袁兆德,王继,王万合. 地震地质. 2019(05)
[2]差分GPS实现探地雷达图像地形校正方法研究[J]. 李双飞,李家存,张迪. 地质力学学报. 2016(03)
[3]探地雷达在探测隐伏活动断层中的应用[J]. 李建军,张军龙. 地震. 2015(04)
[4]河套断陷带主要活动断裂最新地表破裂事件与历史大地震[J]. 李彦宝,冉勇康,陈立春,吴富峣,雷生学. 地震地质. 2015(01)
[5]探地雷达在探测玉树走滑断裂带活动性中的初步应用[J]. 张迪,李家存,吴中海,钟若飞,田婷婷,张铎,刘晓东. 地质通报. 2015(01)
[6]激光点云实现探地雷达图像地形校正的研究[J]. 任丽丽,李家存,张迪,钟若飞,曾凡洋. 激光与红外. 2014(08)
[7]低频地质雷达在活断层探测的应用[J]. 何仲太. 地壳构造与地壳应力文集. 2013(00)
[8]应用探地雷达探测活动断层[J]. 薛建,贾建秀,黄航,易兵,张良怀,张羽. 吉林大学学报(地球科学版). 2008(02)
[9]活动构造定量研究与应用[J]. 邓起东,陈立春,冉勇康. 地学前缘. 2004(04)
[10]探地雷达在沙漠研究中的应用[J]. 俞祁浩,屈建军,郑本兴,赵爱国. 中国沙漠. 2004(03)
硕士论文
[1]河套断陷带的古地震、强震复发规律和未来可能强震地点[D]. 陈立春.中国地震局地质研究所 2002
本文编号：3520345
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