海洋地層探測儀器

簡史

20世紀(jì)50年代初期，尤因等用雙船進(jìn)行地震折射觀測，發(fā)現(xiàn)大洋地殼同大陸地殼有明顯的差異。大陸地殼的平均厚度約35公里，而大洋地殼僅5～10公里厚。50年代中期質(zhì)子旋進(jìn)式磁力儀的出現(xiàn)，不僅使海洋磁力測量成為可能，而且提供了廣泛進(jìn)行連續(xù)測量的精密儀器。60年代廣泛的國際合作使海洋地球物理調(diào)查與深海鉆探相結(jié)合，對海底擴(kuò)張說進(jìn)行了大量的驗證。同時，由于海上石油勘探技術(shù)開始蓬勃發(fā)展，從60年代中期發(fā)展起來的等浮檢波拖纜，到70年代初趨于完善，使海上地震多次覆蓋技術(shù)很快從60年代初的三、六次覆蓋增加到四十八次或更多。70年代末，數(shù)字檢波拖纜實(shí)現(xiàn)了地震信息傳輸?shù)臄?shù)字化，使海上地震采集實(shí)現(xiàn)了遙測。由于海上石油開采的需要，已迫使海上地震在80年代進(jìn)入三維地震和高分辨率勘探的時代，同時使海底地層探測覆蓋范圍從大陸架到深遠(yuǎn)海區(qū)域。中國于1960年開始在渤海灣實(shí)行以尋找油、氣資源為主要目的海洋地球物理勘探，隨后在北部灣、南黃海以及珠江口和東海進(jìn)行了綜合海洋地球物理調(diào)查，先后發(fā)現(xiàn)渤海、北部灣、南黃海、珠江口、瓊東南和東海等6大沉積盆地，并分別查明了一系列局部構(gòu)造。20世紀(jì)70年代，地球物理學(xué)界根據(jù)醫(yī)學(xué)CT的思想，利用地震波在地球內(nèi)部傳播的特性對地殼、上地幔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了半定量的研究。Aki等最先提出利用地震臺站記錄的波形來反演地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。此后，地震層析成像成為地球物理學(xué)研究的一個新領(lǐng)域。淺剖技術(shù)出現(xiàn)并且得到了迅速發(fā)展。20世紀(jì)40年代推出了最原始的海底剖面儀；20世紀(jì)60-70年代出現(xiàn)商品設(shè)備，由于當(dāng)時技術(shù)基礎(chǔ)的限制，無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜信號的處理、地層的高分辨率探測和自動成圖，地層探測結(jié)果只能繪在熱記錄紙帶上，不能長期保存；20世紀(jì)90年代以來，電子和計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)字信號處理、海量數(shù)據(jù)存儲和電子自動成圖等技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了許多新型剖面儀的問世。用淺地層剖面儀測海底未固結(jié)淺地層的分布、厚度和結(jié)構(gòu)特征。用地震、重力、磁力及地?zé)岬鹊厍蛭锢磙k法，探測海底各種地球物理場特征、地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源，同時可以用于探測海底下不同深度的沉積地層。

作為主要用于測量淺部地層結(jié)構(gòu)、淺層氣、古河道以及其他潛在地質(zhì)災(zāi)害的儀器，淺地層剖面量儀器是一種不可缺少的重要測量儀器。該測量儀器基于水聲學(xué)原理，因為聲波在海水中的傳播優(yōu)于可見光和電磁波，與反射地震學(xué)相似，通過發(fā)射換能器將控制信號轉(zhuǎn)換成不同頻率的聲波信號像水下發(fā)射，聲波在傳播過程中遇到地層分層界面以及地層沉積面等聲阻抗界面后，經(jīng)反射返回接收換能器，反射回來的信號常常帶有地層信息。這種儀器大體上可分為兩類：①用于探測海洋深部地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造形態(tài)和海洋油氣勘探的海洋地震勘探儀器；②用于海底淺層結(jié)構(gòu)信息的探測儀器，主要包括淺層剖面測量儀器等快速發(fā)展起來海底探測儀器。該儀器主要應(yīng)用于海洋工程地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害防御和河口海洋沉動力學(xué)研究。