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海洋地球物理以物理学的思维与方法研究占地球三分之二面积的海洋系统.20世纪地球科学迅猛发展，它的重大进展是海底扩张说与板块构造说的出现和海底大洋的发现，以及前者所引发的地球科学思想革命，从固定论向活动论的思维转变.海底研究对于20世纪地球科学发展的贡献极为巨大，而海洋地球物理是推动海底科学研究的重要原动力.海洋地球物理在20世纪地球科学的发展中有过辉煌的成就，占有十分重要的地位；在新的21世纪里，海洋地球物理研究仍然保持着前沿科学的地位，继续推动着地球科学的进展.目前的海底探测主要还是依赖于声学探测技术.水下声学定位技术是实现水下探测系统精确定位和海底高精度探测的基础.传统性的海洋地震探测技术是研究海底构造与海洋岩石圈深部结构和寻找海底矿产的主力技术，它近年来无论在海上采集技术还是数据处理技术方面都发展得很快.多波束测深、侧扫声呐测图和海底地层剖面测量等则是近数十年快速发展起来探测海底浅部结构信息的技术.这些技术已经在当代海底科学研究、海底资源勘查、海洋工程和海洋开发，以及海洋军事活动等方面发挥出极其重要的作用. 相似文献
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到目前为止,已经探明的天然气水合物储量要远小于预测的水合物储量.这种现状不同程度地反映出我们对天然气水合物赋存规律认识不足,和对天然气水合物勘探方法认识不足.本文根据作者多次参加水合物地球物理调查国际航次的认识及文献资料,综述了海域天然气水合物勘探方面一些有效的地球物理技术方法,以利于我国海域天然气水合物的勘探工作以及勘探方法的创新.本文指出,地震勘探是目前进行天然气水合物勘探最常用、也是最重要的方法.地震方法主要包括传统的单道、多道地震方法、高分辨地震方法、深拖多道地震探测方法、海底地震仪方法、多道-多分量海底地震电缆方法、海底地震检波器方法等.此外,根据水合物发育区特有的海底地形地貌特征和水体异常特征,根据水合物发育所需要的温度-压力场特征、电磁特征和含水合物地层的剪切模量特征发展的多波束方法、旁扫声纳方法、海底热流探测方法、海底电磁方法以及海底重力测量方法等都在海域天然气水合物勘探中有着很好的效果. 相似文献
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声学深拖作为一个声学设备搭载平台,主要功能是获取高分辨率的声学数据,精细刻画海底地形地貌特征以及浅层剖面结构,对于研究海底浅表层流体活动系统的类型、形成机制和演化模式有着重要作用.本文介绍的合成孔径声学深拖（Synthetic Aperture Sonar Deep-tow）搭载了合成孔径声呐、浅地层剖面仪以及多波束系统等声学设备,相比于传统的侧扫声呐,合成孔径声呐采用小物理孔径基阵通过信号处理虚拟合成大孔径基阵来获得方位向高分辨率,大大提高了测绘速率,同时结合高分辨率的浅地层剖面和多波束背散射数据,可实现海底浅表层特征的三维立体显示.为查明调查区海底浅层流体活动的声学特征,分析天然气水合物相关的流体渗漏活动性与浅层构造之间的关系,我们利用声学深拖对研究区进行了全覆盖的扫测,获得了高分辨率的合成孔径声呐图像、浅地层剖面资料以及多波束背散射数据,平面上识别出多个呈条带状的海底丘状体,火焰状的流体渗漏,新月形的麻坑构造等流体活动地质构造;浅层剖面上可见气体聚集的声学空白段落,凸起的活跃喷口,以及反射杂乱的柱状浑浊带.通过识别流体活动的特征,我们总结了浅层流体活动演化模式具有周期性：游离气体通过高渗透运移通道上升至海底,首先扩散聚集造成局部沉积物体积膨胀形成丘状体;然后受其各种外界因素影响丘状体崩塌而引起气体渗漏;最后流体逸散剥蚀海底松散沉积物而形成麻坑构造;随着流体排出,喷口重新闭合,流体在地层中再次聚集,聚集的气体又将沉积地层上拱,在麻坑底部又可能生成含气丘状体.海底浅表层蕴藏着丰富的地质信息,这对于研究海底复杂的流体活动有着重要意义. 相似文献
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利用有限单元法对水下激发极化测深进行数值模拟以研究其异常特征和适用条件.水下的电阻率测深和激电测深均可对水底地质体进行近距离探测，提高探测分辨率.而水底地形对视电阻率测深的影响很大.水底极化体有限元正演模拟的结果表明，水底地形对激发极化测深结果没有影响.采用水下激发极化法进行地质体探测是可行、有效的.通过计算不同水体和水底岩石电阻率对视极化率幅值的影响发现，水体电阻率是影响水下极化率测深的主要因素.由于海水的电阻率过低，观测视极化率异常微弱而不适合开展水下激电工作. 相似文献
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在不考虑地壳均衡条件下，从重力场基本理论出发推导了重力异常/扰动与海深信息之间的近似解析关系，其中扰动重力反演海底地形的模型较之重力异常更加简洁.通过对反演模型级数展开式的深入分析表明，在重力数据分辨率数值小于海深分辨率时并不明显收敛，因此在用重力数据反演高分辨率海底地形时应顾及展开级数的高阶项并采取相应处理方法.在大量统计分析基础上，构建了局部海域扰动重力数据反演高分辨率海底地形的非线性序列相关方法，该方法利用少量船测重力/水深测线数据获取非线性相关参数，而后利用卫星测高重力数据按非线性相关函数模型反演海底地形.试验分析表明，2次非线性相关函数反演效果表现较优，对于海底地形平缓海域，1°×1°区域内单条船载测线数据获得的相关参数即可达到2%相对精度.对于海底地形复杂海域，论文方法适用范围应该尽量缩小，30′×30′区域范围基于单条船载测线数据反演的相对精度可优于7%.从论文试验结果分析，海底地形与重力数据之间存在2次非线性相关函数特征，且这种特征在高分辨率情况下仍然适用，利用非线性函数模型并结合稀疏船载测量数据、密集卫星测高重力数据可为局部海域高分辨率海底地形反演提供一种可行的解算方... 相似文献
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在海洋工程物探中浅地层剖面调查中,调查船的上下起伏会对地层剖面的采集造成影响,即便是在姿态传感器的补偿下,仍然会存在海底及地层波状起伏的假成像现象.载体搭载的地层剖面系统记录的多为相对于载体的数据,而不是相对于海面的深度.在实际工程作业中,与地层剖面同时采集的多波束数据通常包含有高精度的地形数据,本文研究的目的是通过采集不同水深、不同区块、不同类型的工程物探资料,将测深和剖面探测两种调查方式结合,研究采用多波束地形数据来校正地层剖面的海底,消除涌浪、姿态、位置、滤波等参数引起的成像偏差,精准呈现真实的海底地形,实现高精度的剖面成像,有效提升工程物探资料研究评价的准确性和可靠性,为以后在类似区域进行海底浅层灾害地质研究提供参考和借鉴. 相似文献
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希尔伯特-黄变换在海底大地电磁测深数据处理中的应用 总被引：5，自引：3，他引：2
海水运动产生的电磁场,是海底大地电磁探测数据中的主要噪声之一,影响了数据处理与解释的精度.为提高海底MT探测的应用效果,本文在海底MT信号处理中引入HHT时频分析方法.结合海底MT噪声的特点与海底MT信号的特性,对南海实测数据进行分析,通过对比去噪前后信号的Hilbert时-频谱和边际谱,表明利用经验模态分解及其多尺度滤波特性,能够有效压制海水运动产生的电磁噪声.经HHT去噪后的测深曲线在一定程度上有所改善,仍存在"飞点"现象;再结合Robust估计,明显改善海底大地电磁探测数据质量,得到满意的观测结果. 相似文献
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海底天然气渗漏是在海洋环境中广泛分布的自然现象.海底天然气渗漏可以指示沉积层中的烃类聚集带,渗漏出的大量气体（主要是甲烷）可能影响全球的气候变化,此外,与海底渗漏相关的浅层气改变了海底沉积物的土工性质,可能对海底工程构成威胁.因此海底渗漏研究意义重大.海底天然气渗漏不仅影响海底沉积物的物理性质,而且还极大地改变海底地形地貌,它能在海底形成麻坑、泥火山、冷泉碳酸盐岩以及化学自养生物群落等现象.在海底渗漏发生的地方,地形地貌特征可以在海洋测深和逆向散射数据上得到反映;沉积物的声学特征可以在地震剖面上得到反映,如形成声混浊、声空白、亮点、多次波、速度下拉等;有些渗漏在海面形成油渍膜,油渍膜可以在合成孔径雷达图像上得到反映.根据海底渗漏的上述地球物理特征,可以识别出可能渗漏区域,海底渗漏的证实需要用到海底观测和取样分析资料. 相似文献
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本研究实现了一套基于有限差分（FD）方法的大地电磁测深数据带地形三维反演算法及代码.其中,在大地电磁场正演数值模拟方面,开发了起伏地形条件下基于交错网格剖分、有限差分方法的大地电磁测深三维正演代码;在满足平面波场假设的前提下,使用长方体网格剖分模拟三维起伏地形,实现了带地形三维正演计算;并设计理论模型进行试算,经试算结果与前人的有限元法计算结果对比,验证了所研发的带地形三维正演计算的正确性与可靠性.在反演方面,本研究基于非线性共轭梯度方法编写了大地电磁测深带地形三维反演代码,试验了不同的共轭梯度搜索因子β,避免了目标函数对海森矩阵（参数二次导数矩阵）的显式计算和存储,初步实现了大地电磁资料的带地形三维反演.最后,对一系列理论模型进行正演计算,利用其生成的合成数据模拟实测数据进行反演,并与现有的不带地形大地电磁测深三维反演结果比较,检验了所研发的带地形三维反演计算的可靠性与稳定性. 相似文献
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海岸效应对近海地区大地电磁测深数据畸变作用研究 总被引：4，自引：3，他引：1
在近海地区采集的大地电磁测深数据通常受到海岸效应的影响,使得大地电磁测深数据发生畸变,因而很难利用大地电磁测深资料较为可靠地获得地下深部的电性结构.本文通过正演模拟方法,分析和总结海水深度变化和海底地形变化对近海地区大地电磁测深数据的畸变影响.当测区与海岸线的距离小于目标频率的大地电磁场趋肤深度时,高导海洋的存在会严重影响测区内电磁场的分布.由于海岸效应的影响,大地电磁测深视电阻率曲线和相位曲线均会发生不同程度的畸变,在低频部分,这种畸变作用尤为明显.大地电磁测深一维Occam反演方法和二维非线性共轭梯度反演方法,对近海地区浅部地层具有较好的反演效果.随着海水深度的增加和海底地形的复杂变化,两种反演方法均会出现不同程度的假异常,为地质解释工作造成了影响.近渤海地区的实测大地电磁测深数据在低频部分可能受到海岸效应的影响而导致视电阻率曲线的严重畸变. 相似文献
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针对南黄海盆地深层地震地质条件差,地震波受屏蔽,能量严重衰减,在海洋反射地震资料中很难识别反映中-古生界的反射地震波组,不能满足南黄海盆地前第三系油气资源前景评价的需要等问题,于2006年5月,开展了南黄海海域海底大地电磁测深试验,在盆地内五莲斜坡和胶州凹陷区布设了3个海底大地电磁测深点,取得了可靠的海底观测数据.本文详细阐述了海底大地电磁测深与常规大地电磁测深在数据处理方法上的差别,论述了海洋电磁噪声对海底大地电磁场观测的影响,提出了海底大地电磁场实测资料“水平姿态”校正、“方位”校正和“海洋电磁噪声”校正的方法.通过对试验观测资料的处理和反演,并结合地质、物性资料进行综合分析,结果表明在南黄海盆地海底以下深部还存留有古生代地层,这对于南黄海前第三系含油气前景的评价具有重要意义.试验结果也证明了海底大地电磁测深技术在研究古生代残留盆地方面的问题可以发挥相当好的作用. 相似文献
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发生于1969年的渤海Ms7.4地震是渤海海域惟一一个主震被现代仪器记录的大地震,对其发震断层的讨论争议颇多.2005～2008年,我们在主震震区进行了3个航次的高分辨率声学探测,获得了包括浅层单道地震、侧扫声纳以及CHIRP剖面等在内的数百公里综合地球物理观测资料.本文报道了对上述声学资料的研究结果.研究表明,在震区海底之下2～3 m发现了一条走向NE30°、长20 km、宽约3 km的微型凹陷带,地质时代为5000 a B.P.,沉积面的最大下凹幅度为1.5 m;在空间位置上微型凹陷带与BZ28断裂、余震活动分布基本一致,因此,微型凹陷带是BZ28断裂活动的结果,而A层底界的下凹变形则是1969年渤海7.4级地震活动的结果, BZ28断裂是该地震的发震断层.BZ28断裂呈NE30°走向,是郯庐断裂带的次级断裂,浅层地震剖面揭示其最新活动时间为全新世中晚期,根据地质时代以及断层的垂向位移量,计算得到BZ28断裂晚更新世以来的垂向活动速率约为0.05 mm/a,全新世为0.3 mm/a,具有活动强度增加的趋势. 相似文献
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发生于1969年的渤海Ms7.4地震是渤海海域惟一一个主震被现代仪器记录的大地震,对其发震断层的讨论争议颇多.2005~2008年,我们在主震震区进行了3个航次的高分辨率声学探测,获得了包括浅层单道地震、侧扫声纳以及CHIRP剖面等在内的数百公里综合地球物理观测资料.本文报道了对上述声学资料的研究结果.研究表明,在震区海底之下2~3 m发现了一条走向NE30°、长20 km、宽约3 km的微型凹陷带,地质时代为5000 a B.P.,沉积面的最大下凹幅度为1.5 m;在空间位置上微型凹陷带与BZ28断裂、余震活动分布基本一致,因此,微型凹陷带是BZ28断裂活动的结果,而A层底界的下凹变形则是1969年渤海7.4级地震活动的结果, BZ28断裂是该地震的发震断层.BZ28断裂呈NE30°走向,是郯庐断裂带的次级断裂,浅层地震剖面揭示其最新活动时间为全新世中晚期,根据地质时代以及断层的垂向位移量,计算得到BZ28断裂晚更新世以来的垂向活动速率约为0.05 mm/a,全新世为0.3 mm/a,具有活动强度增加的趋势. 相似文献
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《地球物理学进展》2020,(3)
随着我国主要海域的天然气水合物勘探逐步进入详查和开采阶段,对深海天然气水合物矿体空间分布的探查精度要求显著提高,而海洋常规多道地震探测系统分辨率不足,难以满足现阶段深海天然气水合物资源详查、勘探和开发的需要.本文详细阐述了深拖多道高分辨率地震探测技术探测方式及其特点,分析对比了深拖多道地震技术与常规海洋多道地震技术、短排列小道距地震技术及OBC地震技术相比的优越性;总结了国外深拖多道高分辨率地震探测装备以及在精细识别BSR、海底冷泉及海底麻坑等的应用效果.因为深拖多道高分辨率地震探测技术是将震源与采集缆拖曳与近海底(约100 m)且震源具有高主频、宽频带的特点,从而降低了勘探海洋噪声对地震信号的影响,缩短了与被探测目标的距离,降低了地震信号在传播过程中海水的吸收衰减,并且能够克服海面拖曳地震勘探中多次波、气泡效应的影响,所以其具有很高的纵向分辨率和横向分辨率以及高信噪比特点,将在天然气水合物勘探以及海洋工程领域具有极大的应用价值. 相似文献