《DBT 108.4-2025活动断层探查 地震勘探 第4部分：短周期密集台阵探测法》专题研究报告

《DB/T108.4—2025活动断层探查

地震勘探

第4部分：短周期密集台阵探测法》专题研究报告目录02040608100103050709标准之核:深度解构DB/T108.4关于短周期密集台阵技术体系的前沿定义、核心原则与关键参数阈值密集

”何以制胜?专家视角剖析台阵布设几何学、空间采样定律与噪声场利用的最优化策略跨越浅表的挑战:短周期密集台阵探测法在城市复杂环境、深厚覆盖层区的特殊应用方案与应对策略标准如何为成果可靠性保驾护航?——全面剖析质量评价体系、不确定性量化方法与探测报告编制的规范核心实践指南:基于DB/T108.4标准,面向重大工程抗震设防与城市安全规划的应用实施路径与典型案例深度剖析从“点线面

”到“立体网

”:短周期密集台阵探测法如何彻底革新活动断层探查的时空分辨率认知框架?装备的革命与协同:从单点检波器到智能化密集台阵——探析标准对新型装备体系与集成技术的严苛要求与发展导向从海量数据到清晰断层:深度解读标准中多尺度多方法地震信号处理与成像的关键技术流程与质控节点不止于定位:活动断层活动性参数(滑动速率、复发间隔)定量评估中短周期密集台阵数据的创新性贡献解读从标准看未来:短周期密集台阵技术与人工智能、大数据云平台及多地球物理融合的前瞻性发展趋势预测从“点线面”到“立体网”：短周期密集台阵探测法如何彻底革新活动断层探查的时空分辨率认知框架？传统探测方法的局限性与分辨率瓶颈：线性观测与空间采样的不足1传统活动断层地震勘探方法，如反射波法、折射波法，通常采用线性排列，空间采样稀疏。这种“点线”模式对于结构复杂的隐伏断层，尤其是分支断层、断层尖端等关键部位，成像能力有限，存在大量探测盲区，难以获取断层精细的三维结构和物性参数，制约了对断层活动性准确评估的能力。2短周期密集台阵的核心创新：高密度空间采样与波场连续覆盖的革命性意义1短周期密集台阵探测法的革命性在于，将观测系统从稀疏的“线”升级为高密度的“面”甚至“体”。通过布设数百至上千个短周期地震仪，形成台间距为米至十米量级的密集观测网络，实现了对地下地震波场（包括主动源和被动源）的连续、高精度空间采样。这种“立体网”式观测能捕获更完整的波场信息，从根本上提升了空间分辨率。2时空分辨率跃升对活动断层研究的内涵拓展：从几何定位到精细结构表征A分辨率的跃升使得探测目标从简单的断层迹线定位，深化为对断层带内部结构（如破碎带宽度、分带特性）、上下盘岩性变化、浅部褶皱变形等的精细刻画。它使得识别更小尺度的构造、分析断层相互关系和活动历史成为可能，为理解断层的孕震机制和评估其潜在地震危险性提供了前所未有的高精度数据基础。B标准之核：深度解构DB/T108.4关于短周期密集台阵技术体系的前沿定义、核心原则与关键参数阈值标准对“短周期密集台阵”的精准定义与范畴界定：仪器、间距与观测模式的标准化01DB/T108.4标准首次在国家层面明确定义了“短周期密集台阵”这一技术体系。它严格规定了所用地震计应为短周期型（典型自振周期1秒），台阵布设需满足“密集”特性，即台间距显著小于目标探测深度和预期波长。标准还明确了观测模式包括主动源（如可控震源）激发和被动源（环境噪声及微震）记录相结合，构成了完整的技术范畴。02贯穿始终的核心技术原则：高密度、宽频带、多分量同步与高保真记录A标准确立了四项核心原则。高密度是获取精细结构的基础；宽频带（虽为短周期仪器，但要求具备良好的低频响应）旨在保留更多的介质信息；多分量（三分量）同步记录可全面获取波场矢量信息，用于偏振分析和波型分离；高保真记录则对仪器动态范围、采样率和现场标定提出了严格要求，确保原始数据质量。B关键性能参数与阈值规定：台间距、观测时长、频率范围与仪器指标的量化要求1标准并非泛泛而谈，而是给出了具体量化的技术参数指导阈值。例如，针对不同探测深度和目标（如浅部精细结构、中深部构造），推荐了台间距的范围（如数米至数十米）。规定了被动源观测的最小连续时长以确保噪声互相关收敛。明确了仪器等效自噪声应低于特定地噪声模型，采样率需满足抗混叠和信号分析需求，这些阈值是保证方法有效性的硬性约束。2装备的革命与协同：从单点检波器到智能化密集台阵——探析标准对新型装备体系与集成技术的严苛要求与发展导向智能化、低功耗、小型化节点式地震仪成为标准推荐的主流装备形态01标准顺应技术发展趋势，将无线节点式地震仪作为实施密集台阵探测的理想装备。这类仪器具有自持GPS同步、低功耗长期连续工作、体积小易于快速布设回收、内置存储等优点。标准对其时间同步精度（通常要求优于1毫秒）、续航能力、环境适应性（防水防尘）等关键指标提出了明确要求，推动了装备向智能化、轻量化方向发展。02高精度同步技术、高效电源管理与海量数据快速回收技术的集成规范密集台阵成功的关键在于数百台仪器的时间同步和供电保障。标准强调了高精度时钟（如GPS驯服晶振）的重要性。在电源管理上，要求电池能在极端温度下满足预设观测期的续航。对于海量数据（TB级），标准规定了现场快速回收、备份与质量初查的流程，并推荐使用高速存储介质和自动化数据汇聚方案，确保数据完整与高效管理。12辅助传感器集成与新型震源技术的适配性要求：构建综合探测系统为丰富探测内涵，标准鼓励或要求集成其他辅助传感器，如倾斜仪、温度传感器，以监测环境干扰。同时，标准考虑了与多种震源的适配，包括传统炸药震源、可控震源（适用于城市），特别是提及了与大容量气枪震源、精密控制人工震源等新型主动源的联合使用，旨在通过装备协同提升激发信号质量与探测深度。“密集”何以制胜？专家视角剖析台阵布设几何学、空间采样定律与噪声场利用的最优化策略空间采样定律与空间假频：如何科学确定“密集”的程度——台间距与排列尺寸的优化设计1“密集”并非越密越好，而是需遵循空间采样定律。标准从波动理论出发，指导如何根据目标深度、地层速度以及最高有效频率来设计最大台间距，以避免空间假频，确保波场能被正确重建。同时，排列的整体尺寸（孔径）需与目标探测深度相匹配，过小则分辨率不足，过大则成本激增且中心区域照明可能不足，需寻求最优平衡。2台阵几何形态选择策略：规则网格、随机分布与环形台阵在不同探测目标下的适用性深度剖析标准未限定单一布设模式。规则网格（如方格网）适用于面状区域精细普查；随机分布或对数螺旋分布有利于压制规则干扰，在环境噪声成像中有时表现更优；环形台阵则擅长于分析波场方位特性，用于定位微震或分析射线覆盖。标准引导使用者根据地质目标、地形条件和噪声环境，选择或组合最有效的台阵几何形态。将环境噪声视为“可用信号”：基于噪声互相关的波场重构与被动源成像方法的标准流程化1短周期密集台阵的核心优势之一是高效利用无处不在的环境噪声。标准系统化地将被动源方法纳入流程：通过长时间记录背景噪声，计算台站对间的互相关函数，提取经验格林函数，从而重构地下介质的响应。该方法不依赖主动震源，尤其适合城市等受限区域，实现了“绿色”勘探。标准对噪声记录时长、数据处理步骤（如时频归一化）进行了规范。2从海量数据到清晰断层：深度解读标准中多尺度多方法地震信号处理与成像的关键技术流程与质控节点数据预处理标准化流程：时间同步校正、坏道剔除、仪器响应去除与噪声水平的量化评估01面对海量原始数据，标准确立了严谨的预处理流程。首要任务是精确检查并校正各台站的时间同步误差。自动或人工识别并剔除受环境干扰、仪器故障影响的“坏道”数据。统一去除仪器自身频率响应，将数据归算到物理地动位移或速度。同时，要求对每个台站的背景噪声水平进行量化评估，作为数据质量和台址选择的依据。02多尺度成像方法融合：从高频反射/折射波层析到背景噪声面波频散与H/V谱比法的联合解译01标准倡导多方法融合的成像策略。利用主动源或高频噪声信号，进行反射波成像和初至波走时层析，获得浅部高精度速度结构和反射界面。利用低频环境噪声，提取面波频散曲线，反演地下横波速度结构。结合单台H/V谱比法大致确定场地卓越频率和软硬覆盖层厚度。将这些不同尺度、不同物理含义的结果进行联合约束与综合解译，交叉验证断层位置和性质。02关键质控节点与不确定性分析：速度模型校验、成像结果分辨测试与误差范围的标定01为确保成像结果可靠，标准设置了关键质控节点。例如，利用检查炮或已知钻孔资料对反演获得的速度模型进行校验。通过进行分辨核测试或棋盘格测试，直观展示成像结果在不同深度的可靠分辨范围。要求对反演参数（如走时残差、频散曲线拟合差）进行统计分析，给出关键界面深度或速度值的可能误差范围，使成果具有明确的置信度评价。02跨越浅表的挑战：短周期密集台阵探测法在城市复杂环境、深厚覆盖层区的特殊应用方案与应对策略城市强噪声环境下信号提取与增强技术：相干滤波、波束形成与时间域选择性堆叠01城市环境中，人文活动产生极强的、非稳态的噪声干扰。标准推荐采用一系列针对性信号处理技术。相干滤波可识别并压制与地震信号传播规律不符的干扰；波束形成技术能增强来自特定方向的信号；对于被动源噪声互相关，可采用时间域选择性堆叠（如基于噪声源分布）来提高信噪比。这些技术保障了在恶劣噪声条件下仍能提取有效信号。02复杂地表条件与非规则台阵布设的应对：地形校正、不规则网格数据处理与有限孔径效应补偿01在丘陵、街区等地形复杂或空间受限区域，台阵往往被迫非规则布设。标准要求在处理中引入地形高程数据，进行严格的地形校正。针对不规则空间采样，需采用专门的重建算法（如三角网格插值）。同时，需评估并尽可能补偿因台阵边界（有限孔径）造成的成像假象，如侧向散射和边缘分辨率下降问题。02穿透深厚覆盖层探测下伏基岩断层的技术组合：长周期信号提取、联合反演与深部约束策略当覆盖层厚度达数百米甚至更厚时，短周期信号穿透能力受限。标准建议通过延长观测时间获取更低频的环境噪声信号，或与少量宽频带台站联合观测。在反演中，采用分层或先验信息约束的联合反演策略，将浅部高分辨率结果与深部低分辨率信息相结合。还可引入区域深部地球物理资料（如深地震测深）作为边界约束，提升对深部断层结构的推断合理性。12不止于定位：活动断层活动性参数（滑动速率、复发间隔）定量评估中短周期密集台阵数据的创新性贡献解读精细刻画断层带内部结构差异：识别活动分支、闭锁区与蠕滑段的地球物理标志密集台阵提供的精细速度结构、衰减图像或各向异性特征，能够揭示断层带内部的物理性质差异。高速体可能代表闭锁的岩桥或凹凸体，低速带可能指示高度破碎的滑移带或流体富集区。通过识别这些地球物理标志，可以初步判断断层的不同段落可能处于闭锁（积累应力）还是蠕滑状态，为评估地震危险性提供关键结构信息。基于高精度浅层错断与地层变形信息的滑动速率约束新途径A传统地质方法获取滑动速率依赖年代学样品。密集台阵方法可以通过高分辨率地震剖面，精确识别浅部沉积地层被断层错断的位错量。如果能够通过与钻孔或露头资料结合，对错断地层的年龄进行标定，则可以提供第四纪晚期，特别是全新世以来的断层滑动速率估计，其空间连续性优于离散的地质点状调查。B探针古地震遗迹与同震变形层：为复发间隔研究提供地下证据的潜力分析01对于被厚层沉积覆盖的区域，古地震遗迹（如崩积楔、液化砂脉）埋藏于地下。超高分辨率的地震反射成像有可能识别这些特殊沉积单元的反射特征。虽然直接定年仍需钻探，但地震勘探可以圈定这些疑似古地震事件的空间分布范围、估算其垂直位移量，从而为布设验证钻孔提供精准靶位，间接为复发间隔研究提供关键线索。02标准如何为成果可靠性保驾护航？——全面剖析质量评价体系、不确定性量化方法与探测报告编制的规范核心全过程质量控制链条：从台址堪选、数据采集现场监控到处理中间成果的逐级检查标准构建了覆盖项目实施全生命周期的质量控制系统。前期需对台址背景噪声进行测试；采集过程中实时监控数据录取率、噪声水平和GPS锁定状态；数据处理每个关键步骤（如初至拾取、互相关计算、反演迭代）都要求输出中间结果并进行人工或自动检查。这种链条式管理确保问题能被及时发现和纠正。成像结果的多参数一致性检验与地球物理解释的合理性原则对于最终的断层解释成果，标准要求进行多参数一致性检验。例如，速度异常边界、反射同相轴错断、极化异常带、电性异常带（若有多参数数据）等是否在空间上重合或相关。地球物理解释必须符合地质规律和已知构造背景，禁止脱离地质约束的“看图说话”。对存在的多解性，需明确说明并给出最合理推断的依据。12标准化探测报告的内容、格式与结论表述规范：确保成果的可比性、可验证性与可应用性01DB/T108.4标准的一大贡献是统一了成果报告的产出标准。报告必须包含详尽的工区概况、方法技术参数、数据处理流程、质量控制记录、成果图件（带有明确比例尺和坐标）、不确定性分析以及明确的地质解释结论和建议。这种规范化确保了不同单位、不同项目产生的成果具有可比性，便于专家评审和后续工程应用直接引用。02从标准看未来：短周期密集台阵技术与人工智能、大数据云平台及多地球物理融合的前瞻性发展趋势预测人工智能驱动数据处理的自动化与智能化：初至拾取、噪声分类、断层智能识别算法未来，人工智能（AI）将深度融入密集台阵数据处理全流程。基于深度学习的算法可实现初至波走时的毫秒级精度自动拾取；能对复杂噪声进行智能分类与滤除；甚至能从海量地震图像中自动识别断层痕迹、圈定异常区，大幅提升处理效率和解释的客观性。标准为这些智能算法的验证和引入预留了接口和指导原则。云平台支撑下的海量数据协同处理、实时传输与可视化解释一体化面对TB/PB级的数据体，基于云计算的一体化平台将成为标配。标准预示着未来工作流将向云端迁移：野外节点数据可实时或准实时传输至云平台，进行在线处理、分析和可视化。支持多团队远程协同解释，实现数据、算法和算力的共享，极大提升科研和工程项目的整体效率与协作能力。短周期密集台阵与大地电磁、重力、InSAR等技术的“透明化”融合与联合反演01单一地球物理方法存在多解性。标准倡导的多方法思路将发展为更深度的“透明化”融合。即短周期密集台阵获取的精细速度结构，可作为先验信息或约束条件，融入大地电磁、微重力或InSAR形变数据的反演过程中，反之亦然。通过多物理场联合反演，获得一个能同时拟合所有观测数据的、自洽的地下物性-结构模型，大幅提升对断层带流