南沙地块海底地震仪转换横波震相识别最新进展

通过挖掘海底地震仪记录的转换横波信息,可以促进对地壳岩性、均质性的认识。以南海南沙地块OBS973-1剖面上18个台站的数据为实例,阐明了海底地震仪横波震相识别的方法。首先对三分量OBS(Ocean Bottom Seismometer)地震数据进行带通滤波、维纳滤波、极化滤波等去噪处理,然后利用能量扫描法求得极化角进行水平分量坐标旋转,求取最佳径向分量。数据处理结果表明,相对于OBS记录的磁罗盘方位角,能量扫描法求取的极化角更为准确可靠。最后通过OBS973-1地震剖面垂直分量与径向分量上的纵横波走时对比、质点运动轨迹、速度模型试算等手段,进一步确定了转换横波震相的类别。在南沙地块OBS探测中成功地在10个台站中识别出了PgSs、PnSc、Pms等震相,不仅可以为下一步横波速度结构模拟提供坚实的数据基础,而且可以为今后OBS转换横波在其他地区的有效应用与推广提供借鉴。     

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。     

南海北部陆缘OBS2018-H2测线地壳结构初步结果*

南海北部陆缘洋陆转换带实施的OBS2018-H2测线的地壳速度结构, 将为探讨南海张裂-破裂机制提供重要证据。文章介绍了OBS2018-H2测线前期数据处理流程, 包括多道反射地震数据处理、海底地震仪OBS (Ocean Bottom Seismometer)数据格式转换、炮点和OBS位置校正, 以及OBS震相的初步识别, 并对地壳结构进行了初步分析。结果表明: 炮点和OBS位置校正效果良好; 多道反射地震数据为建立初始速度模型提供了良好约束; OBS综合地震剖面识别了多组清晰的P波震相, 包括Pw、Pg、PmP和Pn震相。根据测线西侧OBS36、OBS37两台站的震相分布特征初步估算台站下方地壳厚度约为6~7km, 与根据多道地震剖面LW3的双程走时估算的厚度6~9km大致相符。     

海底地震仪数据处理及应用北大核心CSCD

海底地震仪(OBS)探测在国内进入了快速、自主发展的阶段,并得到广泛应用。目前国内OBS探测以国产仪器及国内科研队伍为主,主要用于海底地壳结构研究及海洋地震监测。介绍了国内OBS广角地震数据处理及速度成像的主要方法,并综合分析了前人提供的不同岩性纵横波速比特征。(1)OBS数据处理包括解编、裁截、时间和位置校正、水平分量旋转(横波处理特有)及其他增强信噪比、提高分辨率的过程。(2)利用rayinvr拟合来自不同界面的反射及折射纵横波,完成已识别震相的确认,得到合理的速度结构。(3)纵横波速比与岩性、孔隙填充物及孔隙度等压实因素息息相关。不同岩性的岩石Vp/Vs与波速的关系分布在不同的区间内,未压实的沉积层普遍具有较高的波速比,含有流体的岩石比含有气体的岩石泊松比要高。     

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.     

海底地震仪数据处理及应用

海底地震仪(OBS)探测在国内进入了快速、自主发展的阶段,并得到广泛应用。目前国内OBS探测以国产仪器及国内科研队伍为主,主要用于海底地壳结构研究及海洋地震监测。介绍了国内OBS广角地震数据处理及速度成像的主要方法,并综合分析了前人提供的不同岩性纵横波速比特征。(1)OBS数据处理包括解编、裁截、时间和位置校正、水平分量旋转(横波处理特有)及其他增强信噪比、提高分辨率的过程。(2)利用rayinvr拟合来自不同界面的反射及折射纵横波,完成已识别震相的确认,得到合理的速度结构。(3)纵横波速比与岩性、孔隙填充物及孔隙度等压实因素息息相关。不同岩性的岩石Vp/Vs与波速的关系分布在不同的区间内,未压实的沉积层普遍具有较高的波速比,含有流体的岩石比含有气体的岩石泊松比要高。     

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。     

基于OBS和MCS数据的水合物地层速度特征

天然气水合物是一种新型的清洁能源, 南海北部神狐海域的地质条件有利于水合物的形成和储藏。传统的多道地震(MCS)数据难以得到精确的速度信息, 并且只能从时间域上判断地质体纵向分布。海底地震仪(OBS)是一种常用的主动源地震仪器, 可以接收到更清晰的气枪信号。相比于MCS, OBS剖面上的折射震相可以揭示较深部的地层速度信息。文章结合MCS和OBS的优势, 识别水平叠加剖面上的反射层位, 并得到初始模型; 将OBS剖面和水平叠加剖面拼合, 从而判断OBS剖面上反射震相所对应层位; 拾取OBS台站上的反射和折射震相, 使用RayInvr软件正演模拟得到水合物存在区域的二维速度模型, 解决了MCS中较为困难的时深转换问题。最终模型显示了水合物、游离气区域的埋深、厚度和速度, 以及似海底反射(BSR)下方更深部界面的深度和速度特征。     

海底地形校正在正确拾取OBS震相中的重要作用

海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)探测是获得海底深部地壳结构的首选方法。正确拾取OBS记录中折射/反射震相,对获得准确的深部速度结构非常重要。当OBS布设在崎岖海底时,起伏的海底地形会影响OBS地震记录剖面中Pg、Pm P、Pn等岩石圈内部震相的展布特征,如南海东部次海盆中横穿珍贝-黄岩海山链的A4M4地震测线和西南印度洋中脊横穿扩张脊的Y3Y4测线,强烈的地形高差变化增加了这些测线上OBS台站地震剖面的震相识别难度。在震相拾取之前,通过地形校正方法消除海底地形对震相的影响;地形校正后,根据震相视速度及其展布趋势可以准确地识别震相,有效地提高了震相识别的可靠性。地形校正方法在上述地区的震相识别与速度结构研究方面发挥了重要作用,同时为今后在其他地形变化复杂地区的OBS震相识别提供了经验与借鉴。     

南沙地块OBS2019-2测线数据处理与震相识别*

为揭示南海南部陆缘的地壳结构, 研究其张裂-破裂机制, 开展共轭陆缘对比, 我们在南沙地块礼乐西海槽附近的洋陆转换带上完成了OBS2019-2测线的探测工作。相较于北部陆缘, 南部陆缘已有的海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)测线较少, 对深部地壳结构的研究也较少, 因此OBS2019-2测线就尤为重要。文章重点阐述了OBS2019-2测线的数据处理工作, 包括UKOOA文件制作、数据格式转换、位置校正、单个台站综合地震记录剖面的生成等, 然后在剖面图中对各类深部震相(Pg、PcP、PmP、Pn)进行识别追踪, 并建立初步的模型; 使用Rayinvr软件进行走时试算工作, 验证了震相识别的准确性。处理结果显示OBS2019-2测线的深部震相清晰, 最远震相可以连续追踪到120km以外, 数据整体质量良好, 能为后续速度建模和构造解释等工作提供坚实基础。     

Detection of free gas and gas hydrate based on 3D seismic data and cone penetration testing: An example from the Nigerian Continental Slope

We present a new method to characterize free gas, gas hydrates and carbonate concretions occurrence which are considered as high-risk factors for sub-sea developments in the Niger delta. This method is based on the combination of 3D seismic data to the geotechnical site characterizations using piezocone CPTU tests (Cone Penetration Test with additional measurement of the pore water pressure). A special processing of the 3D seismic data has enabled the determination of the interval compressional velocity. Using the effective-medium theory, velocity anomalies (negative and positive) within the first 15 m were translated in gas hydrate and free gas distribution. The calibration of the P wave velocity anomalies was done thanks to in-situ geotechnical testing carried out during two oceanographic surveys (2003 and 2004). Comparison between in-situ testing, recovered cores and the prediction of the gas and the gas hydrate distribution based on the compressional wave velocity have shown that 3D seismic data is a valuable tool to identify heterogeneous areas but the use of the piezocone was essential to discriminate between gas hydrate occurrences and carbonate concretions' presence. Furthermore, in-situ compressional wave velocity (V_p) measurements have clearly demonstrated what it was suspected from the 3D seismic data, the co-existence in the study area between gas hydrate and free gas.     

南海东北部陆缘地壳结构特征及下地壳高速层成因

南海东北部陆缘构造演化信息丰富,对于理解南海的演化过程至关重要。本文收集了南海东北部的深反射地震和海底广角地震成果剖面,提取地壳和下地壳高速层的厚度结果,并结合水深、重磁异常和岩石圈的流变学等地质地球物理资料,对南海东北部的地壳减薄特征、吕宋-琉球转换板块边界的性质和下地壳高速层的分布及成因进行了分析和讨论。南海东北部的地壳减薄在横向和垂向上都存在不均匀性,以下地壳减薄为主,在台西南盆地存在极端减薄地壳;南海北缘的白云凹陷、西沙海槽和西缘的中建南盆地也存在类似的极端减薄地壳,且都与刚性地块共轭或邻近,推测刚性地块的存在导致地壳初始破裂时下地壳流动和地幔上隆是局部出现地壳极端减薄的主要原因。吕宋-琉球转换板块边界两侧在海底地形、新生代反射和重磁异常等方面均存在差异,与中生代岛弧引起的高磁异常大角度相交,其可能是中生代古特提斯构造域向太平洋构造域转换的边界断裂。下地壳高速层在南海东北部广泛发育,结合其分布特征和波速比V_p/V_s的分布区间,认为其是多期次岩浆底侵形成的铁镁质基性岩。     

利用H/V方法研究琼北火山区的浅表层地质变化特征

海南琼北活火山作为华南沿海重要的第四纪火山, 一直受到国内外学者的广泛关注, 目前对该火山的形成演化已开展了大量深部地质结构的研究, 但对其表层地质结构特征仍然缺乏详细了解。水平-垂直频谱比法(简称H/V方法)已被广泛应用于浅表层地质结构的研究, 本文基于35个便携式微功耗地震仪组成的流动台阵观测数据, 采用经典全波场H/V_(full)和瑞利波椭圆率H/V_(Ray)分析方法, 获得了琼北火山区H/V曲线峰值频率(F₀)和放大倍数(A₀)的空间变化特征。琼北火山区H/V曲线峰值频率变化强烈, 以长流-仙沟断裂为界, 断裂西南侧很难从H/V曲线中获取清晰的F₀和A₀, 而断裂东北侧则存在明显的F₀和A₀。结合已有地质资料, 本文认为长流-仙沟断裂西南侧处于凹陷区, 其浅表层火山岩未发生明显的风化作用, 而东北侧位于隆起区域, 地表火山岩受到了比较严重的风化作用。这一研究结果表明, H/V方法可反映表层火山岩的风化状态, 火山岩出露场地H/V曲线的峰值频率和放大倍数随风化作用程度的增强而表现得更加明显。本研究为琼北火山区浅表火山岩风化状态和地震危险性评估提供了重要的信息支撑。     

OBS广角反射地震及其意义

在蒸发岩、玄武岩等高阻抗岩层发育地区 ,常规反射地震往往难以获取高阻抗层以下的地层地质信息。而使用海底地震仪 ( OBS)进行广角反射地震测量 ,可较好地解决高阻抗层屏蔽问题 ,它是开展海上地质构造勘查的一种行之有效的方法。对 OBS广角反射地震法的原理 ,海上测量方法 ,资料处理 ,时间剖面解释及地下地质构造计算机模拟方法作了阐述 ,对 OBS广角反射地震勘探法的成功范例——苏伊士湾高蒸发岩发育区结晶基底勘探作一扼要介绍。     

海洋天然气水合物三维地震与海底地震勘探中的震源技术研究

三维地震与海底地震勘探技术愈来愈广泛应用于海洋天然气水合物调查中.为了获取高品质的纵波、转换横波等地震信息,揭示天然气水合物地层的速度结构异常,地震震源是决定调查成功与否的关键技术之一.本文对激发频宽、输出、气泡效应等震源特性及组合技术进行了综合研究,设计了一种新型的GI枪点震源系统,并于2006-2009年期间在南海北部某海域进行一系列试验.试验效果的综合对比表明:震源优化技术的应用明显提高了地震纵波的地层穿透深度,并改善了海底地震仪(OBS)纵波及转换横波的接收效果.     

OBS海洋环境信号分析与应用

为研究海洋环境信号在OBS(Ocean Bottom Seismograph)原始数据中的规律及应用,根据OBS原始数据的波形及频谱特征,将研究区划分为5个时间段,依次为旧涌浪阶段、风浪渐强阶段、风浪全盛阶段、风浪消退阶段和新涌浪阶段。结合海洋天气预报,认为上述现象是由偏南风风浪对海流的影响造成的。参考野外地震数据采集记录班报,得到各阶段的时长和距离,计算风浪渐强、全盛和消退阶段OBS附近海流的平均速度。结果表明:OBS原始资料中浅海海洋环境噪音增强的主要因素是风浪,且风浪引起的噪音信号的波形变化特征是渐进式的;OBS可用于接收某种特殊阶段(如台风、海啸等)的噪音信号,并根据噪音信号的波形特征、频谱变化规律和持续时间估算该阶段的海流速度变化。     

Seismic phases from the Moho and its implication on the ultraslow spreading ridge

The Moho interface provides critical evidence for crustal thickness and the mode of oceanic crust accretion. The seismic Moho interface has not been identified yet at the magma-rich segments （46°-52°E） of the ultra- slow spreading Southwestern Indian Ridge （SWIR）. This paper firstly deduces the characteristics and do- mains of seismic phases based on a theoretical oceanic crust model. Then, topographic correction is carried out for the OBS record sections along Profile Y3Y4 using the latest OBS data acquired from the detailed 3D seismic survey at the SWIR in 2010. Seismic phases are identified and analyzed, especially for the reflected and refracted seismic phases from the Moho. A 2D crustal model is finally established using the ray tracing and travel-time simulation method. The presence of reflected seismic phases at Segment 28 shows that the crustal rocks have been separated from the mantle by cooling and the Moho interface has already formed at zero age. The 2D seismic velocity structure across the axis of Segment 28 indicates that detachment faults play a key role during the processes of asymmetric oceanic crust accretion.