海洋地層探測儀器

簡史

20世紀50年代初期，尤因等用雙船進行地震折射觀測，發現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年代中期質子旋進式磁力儀的出現，不僅使海洋磁力測量成為可能，而且提供了廣泛進行連續測量的精密儀器。60年代廣泛的國際合作使海洋地球物理調查與深海鉆探相結合，對海底擴張說進行了大量的驗證。同時，由于海上石油勘探技術開始蓬勃發展，從60年代中期發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，數字檢波拖纜實現了地震信息傳輸的數字化，使海上地震采集實現了遙測。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海區域。中國于1960年開始在渤海灣實行以尋找油、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行了綜合海洋地球物理調查，先后發現渤海、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造。20世紀70年代，地球物理學界根據醫學CT的思想，利用地震波在地球內部傳播的特性對地殼、上地幔結構進行了半定量的研究。Aki等最先提出利用地震臺站記錄的波形來反演地球內部結構。此后，地震層析成像成為地球物理學研究的一個新領域。淺剖技術出現并且得到了迅速發展。20世紀40年代推出了最原始的海底剖面儀；20世紀60-70年代出現商品設備，由于當時技術基礎的限制，無法實現復雜信號的處理、地層的高分辨率探測和自動成圖，地層探測結果只能繪在熱記錄紙帶上，不能長期保存；20世紀90年代以來，電子和計算機技術快速發展，數字信號處理、海量數據存儲和電子自動成圖等技術的發展，促進了許多新型剖面儀的問世。用淺地層剖面儀測海底未固結淺地層的分布、厚度和結構特征。用地震、重力、磁力及地熱等地球物理辦法，探測海底各種地球物理場特征、地質構造和礦產資源，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構、淺層氣、古河道以及其他潛在地質災害的儀器，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原理，因為聲波在海水中的傳播優于可見光和電磁波，與反射地震學相似，通過發射換能器將控制信號轉換成不同頻率的聲波信號像水下發射，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構、構造形態和海洋油氣勘探的海洋地震勘探儀器；②用于海底淺層結構信息的探測儀器，主要包括淺層剖面測量儀器等快速發展起來海底探測儀器。該儀器主要應用于海洋工程地質調查、區域地質調查、地質災害防御和河口海洋沉動力學研究。