台湾海峡西南部的海陆联合深地震探测资料特点与处理对策*

为调查长乐—南澳断裂带和滨海断裂带的展布、形态和深部构造背景, 福建省地震局使用大容量气枪震源和海底地震仪将深地震探测拓展到台湾海峡西南部, 配合陆上的水库气枪震源、吨级爆破点和流动地震仪实现了海陆双向激发接收。文章详细介绍了2013—2015年间在台湾海峡西南部采集的6条二维广角地震剖面的观测系统、采集参数和数据预处理方法。对资料的整理分析表明: 震源激发参数和仪器接收点位选择合理, 大部分共接收点道集记录能清晰地识别出Pg、PmP、Pn、Sg、SmS等震相; 通过气枪固定点多次激发进行叠加的方法, 获得了信噪比相当于吨级爆破的共炮点道集记录。陆上台站数据品质较佳, 而海底地震仪数据信噪比较低, 可能是由于海底吸收衰减较为严重。数据处理中针对台湾海峡西南部沉积层速度较低且基底面起伏剧烈的问题, 将共接收点域拾取的走时分选到炮域, 避免了表层改正残差造成深部构造假象的问题。     

南黄海OBS 2013海陆联合深地震探测初步成果

为了研究渤海—山东半岛—南黄海一线的深部构造特征,利用海区气枪震源和陆区爆破震源探测,于2013年在胶东、渤海和南黄海布设了一条海陆联合深部地震探测剖面。海陆联测剖面包括渤海和南黄海两条海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)测线和一条陆上地震测线,是首次在南黄海地区布设的OBS深地震测线。文章对南黄海段测线上的海底地震仪数据进行了数据预处理,其中包括地震数据解编处理、截裁处理等,结果表明,此次实验海底地震仪记录质量良好,可以清晰地识别出Ps、Pg、Pm P等多组震相,还首次观察到了来自千里岩隆起带上的P波震相,说明数据处理流程是可行的;再结合地质地球物理资料,初步分析了南黄海不同构造单元的震相特征,为下一步地壳速度结构的模拟及解释工作奠定了良好的基础。     

地震静校正的相对时延法

折射波时延法假设折射层速度横向变化不大和折射面起伏不大,且同时求取炮点和接收点的延迟时间,存在"此消彼长"的问题。针对这些问题,提出了折射波相对时延法。利用共炮点道集相邻接收点的折射波时差和共接收点道集相邻炮点的折射波时差,实现了炮点相对延时和接收点相对延时的独立求取,并利用已知控制点上的绝对延时或基准面静校正值,结合基点网平差方法,把相对延时转成绝对延时或基准面静校正量。同时,通过对相邻两道记录进行互相关确定相邻道的折射波时差,避免了低信噪比地震资料连续追踪同一折射层来拾取初至时间的困难。对理论模型合成数据和实际资料的测试表明,相对时延法克服了常用时延法的不足,对折射层速度变化和折射面起伏有较强的适应性。     

南海北部海陆联合深地震探测及其地质学意义

南海北部海陆地震联测经历了旧气枪震源的初始试验、大容量气枪的引进与改造、陆上台站和海底地震仪联合接收等3个阶段,填补了海陆过渡带深部结构的研究空白,其结果显示滨海断裂带在速度结构上表现为低速特征,并揭示了南海北部陆缘地震带的深部发震构造与地壳内部低速结构和交叉断裂的耦合作用存在紧密联系。西沙和南沙海陆联测为北部联测的进一步工作,可以构建穿越南海北部陆缘、西沙地块到南沙地块等陆缘的超长地壳结构剖面,对我们揭示南沙地块内部微块体结构、南沙地块及其邻区的深部速度结构以及南沙地块与周边海盆、陆块间过渡带的综合地质地球物理结构,了解南沙地块现今的构造状态与构造变迁历史,解译南沙地块裂离演变过程等具有重要意义。     

海底地震仪广角地震试验

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。     

珠江口外潜在强震区海陆地震联测的初步结果

海陆地震联测是研究海陆过渡带深部地壳结构的有效的地球物理方法。为了研究珠江口外潜在强震区的深部发震构造,对比分析了2004年和2010年珠江口外海陆地震联测的数据特征,重点对2010年海陆地震联测实验的OBS2010-1测线进行分析。通过对该测线采集数据的初步分析可知,此次实验数据质量较高且完善性好,多道地震探测获得了清晰的浅部结构,固定地震台、流动地震台和海底地震仪记录的震相信息丰富,固定台接收气枪信号的最远接收距离约为360km,为研究该潜在强震区的深部发震构造打下了良好的基础。     

海底地震仪的时间同步技术

海底地震仪(OBS)是记录海底地震数据的主要仪器.在我国,OBS仍处于研究与实验阶段.时间同步的精准度是海底地震仪的重要指标,直接影响了地震数据分析和地震数据反演的准确性.以法国MicroOBS _Plus为例,对海底地震仪时间同步技术进行深入分析,详细介绍其时间同步原理及实现方法,为OBS在海底地震地壳深部结构调查研究等方面的应用提供参考依据.     

南海北部潮汕坳陷海区海底地震仪调查实验

潮汕坳陷被认为是一个具有良好油气前景的中生代残留沉积坳陷，其中生代地层也被新近的钻井证实。为研究其盆地深部构造，“十五”863课题跨越该区进行了深地质调查。调查采用5台国产海底地震仪记录深部地震资料。处理结果显示本次调查清楚地记录到了来自地壳内部和Moho面的震相，这是国产海底地震仪在南海地区的首次成功实践。海底地震仪记录揭示沿测线的地壳在南海形成过程中减薄程度较低，中生代地层速度较高，代表致密的岩石，这些因素可能不利于油气的储集，需要在勘探中避开。     

浅水多次波衰减技术在多道地震数据处理中的应用

拖缆采集的海上多道地震数据受海水间传播的多次波影响,往往在共炮点道集上发育周期性的强振幅干扰波,这些噪音会掩盖海底以下及强反射层以下地层的面貌,严重影响多道地震数据的成像效果。为了消除海上多道地震数据中存在的海水间传播的多次波对地震数据的干扰,首先分析浅水多次波在海水间多次震荡的产生机制,采用了τ-P域静校正延迟技术对其进行压制,处理的核心是在τ-P域对周期性多次波模型进行预测,再通过自适应相减以去除地震数据中的多次波。实际资料处理结果表明,方法对海水间震荡的浅水多次波具有很好的压制效果,经过浅水多次波去除后的叠加剖面信噪比得到有效提高,剖面的品质得以提升。     

台湾南部恒春半岛以西海域大偏移距地震测量的初步成果

台湾及其附近地区是地球上地表构造最活跃的地区之一。尽管对该区域的地表地质学、大地测量学、电势场、海上地震勘探以及天然地震活动等做过广泛的研究，但是，对欧亚板块和菲律宾板块这两个岩石圈板块在该区域的复杂碰撞过程的认识仍然不够。一个主要原因就是先前的研究缺少深部地震构造数据。为了填补这个空白，美国中国台湾深海地震成像试验合作项目在1995年的夏天开始实施，沿恒春半岛东部和南部布置了几条地震测线，莫里斯·尤因号（MauriceEwing）测量船上的大容量空气枪震源沿这些测线发射地震信号。通过长排列地震拖缆，海底地震仪和陆上测站来记录这些地震反射信号。     

OBS记录的时间和定位误差校正

根据地震波传播的时距关系,利用海底地震仪子母钟对时记录、测深数据和近炮点数据,使用数据处理软件OBSTOOL,对南海北部采集的海底地震记录进行高精度时钟校正处理。通过反演确定放炮延迟和海底地震仪的漂移参数,为准确反演速度奠定了基础。分析结果显示,南海北部OBS数据放炮延迟为1.278s,最大时钟校正量为2.394 s,OBS偏离测线最大距离为652m,这些将会导致浅层正、反演结果不准确,影响BSR的正确识别。     

OBS调查技术方法及其在南黄海的应用

介绍了OBS(海底地震仪)的发展现状、结构和工作方法,针对南黄海海域多道地震调查难以解决的深部沉积层速度求取和地层结构问题,设计并实施了南黄海地区OBS调查,获得了有效的深部反射波和折射波数据,为解决南黄海深部地质问题奠定了坚实的基础。     

台湾海峡地质构造特征

台湾海峡及其邻区构造可分为３个一级构造单元，即闵浙中生代隆起区、台湾峡新生代坳陷区和台湾新生代岛弧褶断区。其中台湾海峡新生代坳陷区由海峡的主体和台湾西部兵陵平原区组成，它的东、西边界分别是台湾屈尺－老浓断裂带和粤滨外深断裂带。本文在以往海峡西岸东南海海长东－南澳断裂带研究基础上，对近年来台湾海峡、特别是海峡新生代坳陷区各次一级构造单元的深部地质结构，海底地形地貌、沉积特征、断裂构造、火成岩分布和地     

海底地震仪实测信号特性分析

置于海底数百米至数千米的海底地震仪(OBS)的实测信号相比陆地地震仪具有不同的特性;由于水的作用或记录信号源频率的不同,短周期OBS和宽频带OBS记录的信号又有明显的差异。文章对南海西南次海盆地震探测期间记录的人工气枪震源和天然地震实测信号进行了时频分析,结果如下。1)气枪作业后在海底激发两种噪声:一是水的波动不断叠加形成的长波,周期50s左右,以水平分量为主;二是高频噪声,主要是OBS底座细微晃动引起的。2)宽频OBS对于水下移动目标激发海底波动具有很好的探测能力,特别是水平分量可以获得大振幅且周期特征清晰的记录,并能够指示方向。3)宽频OBS能记录到清晰的天然地震信号,为研究调查区岩石圈结构增添了更多的信息,短周期OBS对远震直达P波有很好的记录。国产宽频I-4C型OBS碰巧记录了日本M9.0级大震。     

华南滨海断裂带及其对台湾海峡地震活动的控制作用

华南滨海断裂带是一条经历多期次活动的强活动断裂带，它控制着台湾海峡的地震活动和构造活动，也控制着台湾海峡的形成和演化。台湾海峡的滨海断裂带是华南滨海断裂带的一部分，是影响沿海海岸工程建设最大的一条强活动断裂带。简要分析了该断裂带的地质地貌特征和在地球物理剖面上的反映，以及它对台湾海峡地震活动的控制作用。根据台湾海峡的活动断裂、地震活动和深部构造应力分布特点，初步划分出该断裂带在未来100a内的6个潜在震源区，它们分别是A区(7～7．5级)、B区(5．25—6．5级)、C区(6．75—7级)、D区(5．5—6．5级)、E区(6．5～6．75级)和F区(5．5—6．5级)。     

SEDIS IV型短周期自浮式海底地震仪数据校正方法

利用15台SEDISIV型短周期自浮式海底地震仪在南海中、北部地壳深部结构调查中所获得的资料,探讨了海底地震仪数据校正的方法和校正后的效果,结果表明:使用该地震仪所获得的原始资料经过放炮时间、炮点坐标数据局部化、海底地震仪位置误差以及记录时间漂移4方面的校正后,数据更趋合理,误差显著降低。放炮时间的校正消除了时钟漂移和时间延迟的误差;炮点坐标数据局部化处理消除了炮点位置整体趋势性偏移的现象;试错法进行位置误差和记录时间的精细校正时,时间漂移的校正量值约为几个到十几个毫秒,位置校正的量值仅在几米到数百米之间,实测数据所绘曲线的形态和位置都与理论曲线十分吻合,可见校正后误差显著降低。     

Kirchhoff向下延拓法在海洋合成多道地震走时反演中的应用*

海洋多道地震数据建模和成像是获取洋壳速度和构造信息的重要手段。海水层的存在使得多道地震拖缆接收到的折射波走时信息仅仅存在于较远的炮检距, 近炮检距被强振幅海底反射波覆盖, 制约了走时数据拾取和反演效果。本文基于波动方程的Kirchhoff积分法, 成功实现了多道地震数据向下延拓, 获取到了更大炮检距区间的初至折射波走时拾取, 并将其应用于洋中脊新生洋壳2A/2B层的合成多道地震数据走时反演。比较向下延拓前后的走时拾取范围及走时反演结果表明, 向下延拓法能够保持地震波场的运动学和动力学特征不变, 在共炮集数据的更大炮检距范围内进行初至折射走时拾取, 从而增加反演的数据选择和浅层射线覆盖, 反演结果能更加准确地分辨出洋壳2A/2B层界面, 并得到更高的分辨率和更准确的速度结构剖面。     

天然气水合物矿体的三维地震与海底高频地震联合采集技术——海底地震仪观测系统研究

三维地震与海底地震仪(OBS)联合采集技术在野外地震调查中起着举足轻重的作用,特别是对天然气水合物的地震调查方法的研究。其中对海底地震仪(OBS)的研究能够给天然气水合物调查提供有力的保障,OBS在海底的布设是联合采集的关键,对OBS观测系统的研究显得尤为重要,关系到OBS采集的野外资料的总体质量和后期解释。因此,通过研究,可以选择设计最佳的观测系统,为联合采集技术提供基础数据,降低采集费用、提高作业效率。     

西沙群岛和哀牢山-红河地区的宽频带地震观测

利用宽频带数字地震仪分别在南海西沙水兴岛和云南哀牢山-红河断裂带两侧开展了流动观测，经过1a的运行记录了许多地震波形数据，为研究南海西北部及哀牢山-红河地区的深部结构提供了重要的信息，也为在海域岛礁地带进行地震观测积累了经验。     

南海东部马尼拉俯冲带深部结构新认识*

2015—2018年, 国家自然科学基金重大研究计划“南海深海过程演变”的重点支持项目“南海东部马尼拉俯冲带深部结构探测与研究”以马尼拉俯冲带为研究重点, 从深部地球物理的角度探索南海形成演化史与运行规律。项目执行期间, 在国家基金委共享航次协助下, 先后开展和参与5次综合地球物理探测, 共投放海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer, OBS)台站73台次, 海底电磁仪(Ocean Bottom ElectroMagnetometers, OBEM)仪器5台次, 累积放炮达13872炮, 成功获得了60台OBS数据和5台OBEM数据。同时, 取得了一系列创新性研究成果: (1)基于人工地震探测及天然地震层析成像结果, 确定南海东北部的地壳属性为受到张裂后期岩浆活动影响的减薄陆壳(12~15km), 划分了南海北部陆缘洋陆边界(Continent-Ocean Boundary, COB); (2)根据多道地震反射剖面, 划分了马尼拉俯冲带北部增生楔前缘的精细结构; (3)圈定了南海停止扩张时洋壳范围; (4)初步构建了南海与菲律宾海板块构造演化模型。本项目为重大研究计划“南海深海过程演变”核心科学问题(海底扩张的年代与过程)提供了实质性的证据, 同时为南海构造演化生命史的“骨架”提供了重要的基础数据, 具有深远的科学意义。