研究評(píng)估大灣區(qū)沉積層厚度、古河道分布及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)
近日，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所聯(lián)合廣東省地震局和浙江海洋大學(xué)，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助下，研究評(píng)估了粵港澳大灣區(qū)沉積層厚度、古河道分布及災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)地震學(xué)會(huì)公報(bào)》（Bulletin of the Seismological Society of America）。
大城市通常依河而建，其淺層往往覆蓋著較厚的松散沉積層。目前，研究表明松散的淺層沉積物對(duì)地震波具有明顯的放大作用，從而對(duì)建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施造成更嚴(yán)重的破壞。獲取精確的沉積層厚度可以為地震危險(xiǎn)性評(píng)估和城市防震減災(zāi)提供重要參考。
粵港澳大灣區(qū)作為全球人口最稠密的地區(qū)之一，對(duì)東亞經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。歷史記錄和現(xiàn)代地震活動(dòng)都表明，粵港澳大灣區(qū)面臨著潛在的地震風(fēng)險(xiǎn)，而該區(qū)位于珠江三角洲，覆蓋著較厚的松散沉積層。因此，迫切需要對(duì)粵港澳大灣區(qū)的淺層沉積層進(jìn)行全面調(diào)查。
然而，鉆探和主動(dòng)源等傳統(tǒng)的淺層勘探方法由于成本高、破壞性強(qiáng)，均不適合在人口密集的城市大規(guī)模開展。近年來，利用密集臺(tái)陣和環(huán)境噪聲來探測(cè)地球結(jié)構(gòu)已被證實(shí)為一種新的有效方法，為無損探測(cè)城市結(jié)構(gòu)提供了新的思路。
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士生熊成，在導(dǎo)師、該所研究員鄧陽凡和廣東省地震局研究員葉秀薇的指導(dǎo)下，聯(lián)合廣東省地震局和浙江海洋大學(xué)合作者，基于布設(shè)在大灣區(qū)約60×60平方公里區(qū)域的6200多個(gè)密集臺(tái)陣，采用噪聲垂直與水平譜比（HVSR）方法，得到了粵港澳大灣區(qū)的橫向分辨率約0.75 km左右的高精度沉積層厚度，并成功識(shí)別出多個(gè)埋藏的晚更新世古河道。他們通過分析密集臺(tái)陣記錄的地震事件，發(fā)現(xiàn)古河道區(qū)域存在強(qiáng)烈的地震動(dòng)放大效應(yīng)，結(jié)合研究區(qū)的地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害的分布，認(rèn)為古河道地區(qū)為地震和地質(zhì)災(zāi)害的高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。
據(jù)介紹，研究團(tuán)隊(duì)首先通過對(duì)HVSR曲線的波峰進(jìn)行拾取，得到研究區(qū)的基階頻率和振幅的分布。進(jìn)一步利用研究區(qū)的密集鉆孔數(shù)據(jù)，建立了基階頻率與松散沉積物厚度之間的關(guān)系，揭示了研究區(qū)松散沉積層的厚度分布。同時(shí)識(shí)別并勾勒了研究區(qū)埋藏的晚更新世古河道分布，這些古河道在垂直剖面上呈現(xiàn)出“V”型或“U”型深谷形態(tài)，在水平剖面上則顯現(xiàn)為彎曲條帶狀。
研究團(tuán)隊(duì)還利用標(biāo)準(zhǔn)頻譜比（SSR）方法，分析了地震引起的地震動(dòng)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)沉積物厚度與地震動(dòng)之間存在明顯的正相關(guān)，沉積物厚度越大，震動(dòng)振幅越強(qiáng)，古河道地區(qū)相比基巖場(chǎng)地的放大倍數(shù)可達(dá)到15-25。結(jié)合地質(zhì)分析與歷史軟土地面沉降災(zāi)害分布，認(rèn)為古河道地區(qū)是研究區(qū)地震及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)最高的區(qū)域，值得相關(guān)部門特別關(guān)注。
該研究成果對(duì)于評(píng)估粵港澳大灣區(qū)的地震危險(xiǎn)性具有重要意義，為城市建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)提供了基礎(chǔ)資料。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1785/0120240214
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