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海底地震仪广角地震试验

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李阳, 祁江豪, 孟祥君, 吴志强, 单瑞. 海底地震仪广角地震试验[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(9): 36-44. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09007
引用本文: 李阳, 祁江豪, 孟祥君, 吴志强, 单瑞. 海底地震仪广角地震试验[J]. 海洋地质前沿, 2019, 35(9): 36-44. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09007
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LI Yang, QI Jianghao, MENG Xiangjun, WU Zhiqiang, SHAN Rui. A WIDE ANGLE OCEAN BOTTOM SEISMIC SURVEY[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(9): 36-44. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09007
Citation: LI Yang, QI Jianghao, MENG Xiangjun, WU Zhiqiang, SHAN Rui. A WIDE ANGLE OCEAN BOTTOM SEISMIC SURVEY[J]. Marine Geology Frontiers, 2019, 35(9): 36-44. doi: 10.16028/j.1009-2722.2019.09007
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海底地震仪广角地震试验

  • 1.

    青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室，青岛 266071

  • 2.

    中国地质调查局青岛海洋地质研究所，青岛 266071

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目(DD20191003)；国家重点基础研究发展计划(973计划)(2013CB429700)；国家自然科学基金(41606083)
详细信息
    作者简介: 李阳(1984-)，男，硕士，助理研究员，主要从事地球物理调查与研究工作.E-mail：342970082@qq.com

  • 中图分类号: P315.02;P736

A WIDE ANGLE OCEAN BOTTOM SEISMIC SURVEY

  • 1.

    Laboratory for Marine Mineral Resources, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071, China

  • 2.

    Qingdao Institute of Marine Geology, CGS, Qingdao 266071, China

    摘要

  • 介绍了海底地震仪(OBS)的基本原理、结构和海上调查方法，针对解决东海冲绳海槽地壳结构及性质等目的，利用大容量气枪枪阵震源和海底地震仪在东海冲绳海槽首次开展人工地震深部地球物理探测试验。本次试验布设一条NNW—SSE向垂直构造走向的勘测线，共投放海底地震仪40台，回收成功36台。获得了有效的深部地震数据，可识别到Pg、PmP、Pn等多种震相。此次试验是我国在冲绳海槽深部探测中的成功示范，有效填补了该地区深部地震数据的空白，为解决冲绳海槽深部地质问题奠定了坚实的基础。

    An ocean bottom seismic survey (OBS) was carried out in the Okinawa Trough of the East China Sea for the purpose to reveal the structure and properties of the crust. Basic principles, structures and survey methods of OBS were briefly introduced in the paper. This is the first deep geophysical exploration ever carried out in the trough using the large capacity air-gun array as seismic source. A survey line was put on the bottom along the direction of NNW-SSE, perpendicular to the structural direction. A total of forty seismometers were placed, of which thirty six were reclaimed successfully. Deep seismic data has efficiently obtained in the test including the multiple seismic phases of Pg, PmP and Pn. It is indeed a successful demonstration of deep exploration for the first time in the Okinawa Trough of East China Sea, which effectively filled the gaps in the deep seismic survey and laid a solid foundation for solving deep geological problems in the region.

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  • 图 1  OBS仪器内部结构(左)；国产便携式MicroOBS(右)

    Figure 1. 

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    图 2  OBS海上作业示意图

    Figure 2. 

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    图 3  人工源OBS海上作业流程

    Figure 3. 

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    图 4  东海冬季表层流(a)和底流(b)分布(据文献[12])

    Figure 4. 

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    图 5  “震源船”气枪震源组合排列示意图

    Figure 5. 

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    图 6  立体枪阵的远场子波波形(上)与频谱图(下)

    Figure 6. 

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    图 7  平面枪阵的远场子波波形(上)与频谱图(下)

    Figure 7. 

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    图 8  以4条1 500in3大容量Bolt气枪为主组成的7 800in3枪阵示意图

    Figure 8. 

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    图 9  以4条1 500in3大容量Bolt气枪为主组成的9 000in3枪阵示意图

    Figure 9. 

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    图 10  7 800CI与9 000CI气枪阵列子波波形对比

    Figure 10. 

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    图 11  OBS测线及丢失站位位置

    Figure 11. 

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    图 12  OBS记录天然地震信号及其与气枪混合信号

    Figure 12. 

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    图 13  10台站(a)12台站(b)地震记录剖面

    Figure 13. 

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    表 1  GeoproOBS & MicroOBS技术参数

    Table 1.  Technology parameters of Geopro OBS & MicroOBS

    Geopro OBS Micro OBS
    仪器尺寸 550 mm×550 mm×520 mm 400 mm×400 mm×600 mm
    仪器重量 自重30 kg+沉耦架17 kg 自重20 kg+沉耦架10 kg
    采集通道数 四通道(三分量检波器+一通道水听器) 四通道(三分量检波器+一通道水听器)
    工作水深 6 700 m 6 000 m
    工作频带 2~100 Hz 4.5~200 Hz
    连续工作时间 120 d 60 d
    动态范围 >120 dB >120 dB
    采样率 1~1 000 sps 1 000，500，250 sps
    电池类型 蓄电池 充电电池
    存储介质容量 32 GB 32 GB
    参数设置方式 WIFI连接 WIFI连接
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    表 2  立体枪阵参数

    Table 2.  Steric air-gun array parameters

    名称 数值
    总容量/in3 * 6420
    子阵数量/个 4
    气枪型号 Bolt，
    Sleeve
    组合方式 立体枪阵
    波泡比(P/B) 16.3
    子阵沉放深度/m 14-8-11-5
    激发时间延迟/ms 2
    初峰值/bar·m** 85.5
    峰峰值/bar·m 124.7
    有效频带
    宽度(-6dB)    		 5~65
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    表 3  气枪阵列模拟统计表

    Table 3.  Table of Air gun array simulation parameters

    枪阵
    容量/in3    		 沉放
    深度/m    		 主峰值/
    bar.m    		 峰-峰值/
    bar.m    		 初泡比 气泡周
    期/ms    		 低截频/
    Hz    		 高截频/
    Hz    		 优势频
    宽/Hz    		 主频/
    Hz
    7 800 12 46.3 96.9 4.2 151.5 4 41 37 22.5
    7 800 16 46.0 96.5 3.5 131.8 4 32 28 18
    9 000 12 48.8 99.7 3.9 162.8 4 41 37 22.5
    6 420 14-8-11-5 85.5 124.7 16.3 134.8 5 65 60 30
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    • 参考文献(13)
  • [1]

    孟祥君.OBS调查技术方法及其在南黄海的应用[J].海洋地质前沿, 2014, 30(7):60-65. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hydzdt201407010

    [2]

    郝天珧.南海东北部及邻区深部结构的综合地球物理研究[J].地球物理学报, 2008, 51(6):1785-1796. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2008.06.019

    [3]

    郝天珧.南海共轭大陆边缘构造属性的综合地球物理研究[J].地球物理学报, 2011, 54(12):3098-3116. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2011.12.011

    [4]

    郝天珧.南海磁性基底分布特征的地球物理研究[J].地球物理学报, 2009, 52(11):2763-2774. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqwlxb200911011

    [5]

    支鹏遥.渤海海底地震仪探测试验及初步成果[J].地球科学进展, 2012, 27(7):769-777. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqkxjz201207008

    [6]

    刘训矩.主动源OBS探测技术及应用进展[J].地球科学进展, 2018, 网络首发, http:∥kns.cnki.net/kcms/detail/11.2982.p.20181022.1637.162.html.

    [7]

    郝天珧, 游庆瑜.国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用[J].地球物理学报, 2011, 54(12):3352-3361. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2011.12.033

    [8]

    游庆瑜, 刘福田, 冉崇荣, 等.高频微功耗海底地震仪研制[J].地球物理学进展, 2003, 18(1):173-176. doi: 10.3969/j.issn.1004-2903.2003.01.030

    [9]

    刘丽华.海底地震仪数据处理方法及其在海洋油气资源探测中的发展趋势[J].地球物理学进展, 2012, 27(6):2673-2684. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqwlxjz201206047

    [10]

    郝天珧, 游庆瑜.国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用[J].地球物理学报, 2011, 54(12):3352-3361. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2011.12.033

    [11]

    夏少红.OBS广角地震探测在海洋沉积盆地研究中的作用[J].地球科学进展, 2016, 31(11):1111-1124. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2016.11.1111

    [12]

    边昌伟.中国近岸泥沙在渤海、黄海和东海的运输[D].青岛:中国海洋大学, 2012.http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10423-1012505862.htm

    [13]

    吴志强.OBS在我国海洋深部地质调查中的应用现状和前景[J].海洋地质动态, 2008, 24(9):35-42. doi: 10.3969/j.issn.1009-2722.2008.09.007

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出版历程
收稿日期:  2019-05-22
刊出日期:  2019-09-28

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