郯庐断裂带明光段处于郯庐断裂带中、南段的交界部位，该段现代中小地震十分稀少，形成地震空段，且速度结构、电性结构和GPS研究均表明该段可能是断层的闭锁段。高分辨的场地响应特征和可靠的活断层位置对城市的抗震设防、灾害评估、强地面震动模拟、城市规划和构造研究等具有重要的意义。为了得到郯庐断裂带明光段精细的速度结构和场地响应特征，同时探讨密集线性台阵背景噪声成像和单台谱比法应用于城市活断层调查在勘探尺度的有效性，安徽省地震局倪红玉高级工程师联合中国科学技术大学地球和空间科学学院李俊伦教授团队，在横跨安徽省明光市郯庐断裂带东界两条主干断裂位置布设了一条被动源密集测线（图1），分别利用新发展的频散曲线提取方法和单台噪声水平向与垂直向谱比法（简称HVSR方法），反演得到了测线下方高分辨率的S波速度结构，结果与地质构造、钻孔资料、人工浅层地震反射剖面等一致性较好，进一步探明了郯庐断裂带明光段的沉积格局、东界两条主干断裂的空间展布和活动性特征。相关成果分别发表于2022年第7期和2023年第11期的SCI期刊《地球物理学报》上。

图1  研究区1:25万地质构造、主被动源测线和钻孔分布图

中国科学技术大学李俊伦教授课题组新发展的频散曲线提取方法—拓距相移法—能有效拓宽提取的频散曲线带宽，在保证浅部结构具有高分辨率的同时，加强了对深部结构的约束。研究组基于该方法提取了较宽频带频散曲线，计算了单台HVSR曲线，分别利用两组数据反演了测线下方的S波速度结构和沉积界面，并与钻孔资料和与被动源测线基本重合的S波主动源浅层反射剖面进行了对比（图2）。结果表明，基于密集被动源台阵背景噪声反演的S波速度结构、地层界面分布、断裂的空间展布等特征与钻孔资料、主动源结果和区域地质资料的一致性较好（图3）。研究组的成果为复杂地区的场地响应特征和浅层沉积结构刻画，以及城市隐伏活断层探测等提供一种经济、非侵入的便捷手段。

图2  （a）测线的高程；（b）测线周边1:25万地质构造图；（c）投影后的主动源S波反射叠加时间剖面和解释结果图（绿线表示第四系和新近系的底界面），纵坐标为双程旅行时；（d）利用HVSR曲线反演的50m深度内的S波速度剖面（黑线表示土石分界面）；（e）利用HVSR曲线反演的500m深度内的S波速度剖面（黑线表示基岩顶界面）；（f）利用频散曲线反演的50m深度内的S波速度剖面；（g）利用频散曲线反演的500m深度内的S波速度剖面

图3  利用HVSR曲线反演的200m深度内的S波速度剖面（a）和地质构造解释示意图（b）

黑色曲线表示地层分界面.

本研究第一作者为安徽省地震局倪红玉高工，通讯作者为中国科学技术大学地球和空间科学学院李俊伦教授，安徽省地震局黄显良研究员、缪鹏高工。本研究内容得到安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站联合开放基金（MEMGO-202108、MEMGO-202307）、安徽省自然科学基金（2108085MD137）、中国地震局地震科技星火计划（XH20026、XH23020YA）和中央高校基本科研业务费专项资金WK2080000141）等项目的联合资助。

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http://www.geophy.cn/article/doi/10.6038/cjg2022P0947?viewType=HTML

出版信息

倪红玉, 张若晗, 李俊伦, 黄显良*, 郑海刚, 洪德全, 缪鹏, 彭刘亚, 鲍子文. 2023. 地震背景噪声HVSR方法在安徽明光城市场地响应特征和活断层探测中的应用. 地球物理学报, 66(11): 4552-4571, doi: 10.6038/cjg2023R0118

倪红玉, 郑海刚, 赵楠, 邓宝, 缪鹏*, 黄显良, 李俊伦*. 2022. 基于密集线性台阵的背景噪声成像在明光市城市活断层调查中的应用. 地球物理学报, 65(7): 2518-2531, doi: 10.6038/cjg2022P0947