Application of active and passive-sourced seismic surface wave exploration to the detecting of shallow overburden karst area
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摘要:
采用主-被动源地震面波勘探方法，对桂林市兴安县典型浅覆盖层实验区三维地质结构进行探测研究。结合主-被动源面波数据提取的频散曲线，拓宽了频带，提升了低频信号的分辨率。实验结果显示，测区内地下介质横波速度值范围为161.5~519.5 m/s, 根据速度值的差异将实验区地下介质大致分为4个层位，第一层速度范围为161.5~281 m/s, 第二层速度范围为281~360.5 m/s, 第三层速度范围为360.5~400.2 m/s, 第四层速度范围为400.2~519.5 m/s。结合钻孔资料，对应的第一层岩性为粘土层，第二层为粉砂质粘土，第三层为细砂-砂砾岩，第四层为灰岩，且局部土洞、溶洞等构造发育。研究结果表明，瑞雷面波勘探方法能够较准确地刻划浅覆盖层地下介质土层厚度、结构分布及土层与基岩面接触带起伏形态。
Abstract:The active and passive-sourced seismic surface wave exploration was carried out to study the three-dimensional geological structure of the typical shallow overburden area in Xing'an County, Guilin City.The dispersion curve extracted from active and passive surface wave data broadened the frequency band and improved the resolution of low-frequency signals.The experimental results show that the shear wave velocity of underground medium ranges from 161.5 m/s to 519.5 m/s in the survey area.According to the difference of velocity value, the underground medium in the experimental area is roughly divided into four layers.The velocity of the first layer ranges from 161.5 m/s to 281 m/s, the second from 281 m/s to 360.5 m/s, the third from 360.5 m/s to 400.2 m/s, and the fourth from 400.2 m/s to 519.5 m/s.Combined with the drilling data, the lithology of the above-mentioned four layers corresponds to clay, silty clay, sand to glutenite, and limestone, respectively; and some local structures such as soil caves and karst caves are locally developed.The research results show that the Rayleigh surface wave exploration method can more precisely describe the soil thickness, structure distribution and the undulating shape of the contact between the soil layer and the bedrock.
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图 1 研究区地貌及地质简图
I1—山前洪积扇堆积亚区; I3—河流冲积阶地亚区; Ⅲ1—中-中低山亚区；Ⅳ1—低山丘陵亚区；Ⅵ—侵蚀-剥蚀坚硬块状岩浆岩分布区；Ⅶ1—碳酸盐岩分布的峰林、峰丛谷地、洼地亚区；Ⅶ2—碳酸盐岩、碎屑岩互层分布的丘岗亚区；1—河流；2—信都组二段；3—榴江组；4—第四系冲积层；5—实验区面波测网
Figure 1. Geomorphological and geological map of study area
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图 2 物探工作布置图
1—河流；2—信都组二段；3—榴江组；4—第四系冲积层；5—实验区面波测网；6—测线方位
Figure 2. Layout of geophysical prospecting work
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图 5 主被动源面波频散曲线合并图
Figure 5. Combination diagram of dispersion curves of active and passive-sourced surface wave
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图 6 实验区三维横波速度切片图
Figure 6. Three-dimensional shear wave velocity slic of the testing area
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图 7 实验区三维横波速度分布图
Figure 7. Three-dimensional shear wave velocity distribution of the tresting area
表 1 研究区地层岩性
Table 1 Stratigraphic lithology of the study area
地层 地层代号 岩性 第四系冲积层 Qal 粘土夹粉砂、细砂 上泥盆统榴江组 D3l 微晶灰岩夹粒状灰岩 中泥盆统信都组第二段 D2x2 石英砂岩、泥质粉砂岩 
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表 2 实验区横波速度和岩性对比
Table 2 Comparison between shear wave velocity and lithology
层位 横波速度值/(m·s-1) 层位岩性 第一层 161~281 粘土层 第二层 281~360.5 粉砂质粘土 第三层 360.5~400.2 细砂-砂砾层 第四层 >400.2 灰岩
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