国产海底地震仪的时间记录与原始数据精细校正

海底地震仪(OBS)的时间记录对数据处理是至关重要的.实践发现,部分国产便携式OBS的数据记录存在较大的内部时间误差,并且实测地震剖面异常的同相轴"断阶"、"倾斜"现象时有发生.我们通过自激自收试验,对这些异常现象进行了验证,确认其来源于OBS数据文件内部时间漂移,以及数据处理程序存在的缺陷.统计表明,A、B型OBS内部时间漂移量在250Hz的预设采样率下为0～40ms,L、S型OBS在100Hz下为0～90ms.这个量级的时间漂移,会对OBS数据处理、计算模拟产生影响.进一步,我们采用计算实际采样间隔、调整采样间隔、数据重采样的方法,对这种误差进行校正,并且改进了相关的OBS数据处理程序.本文的研究加深了对OBS数据时间记录误差的认识,得到了OBS数据文件内部时间漂移的分布规律,使得中等及较大程度的内部时间漂移的精细校正得到重视,进而完善了OBS数据处理步骤和流程,对OBS数据的有效利用进行了重要补充,为国产OBS的广泛使用、仪器研发提供了重要参考.     

海底地震仪远震记录接收函数反演——以南海西南次海盆为例

由于海底环境和海底地震仪(OBS)结构的特殊性,用OBS远震记录进行接收函数岩石圈反演研究因为存在一定的困难,所以还很少见.在深入分析问题的基础上,以国产I-4C型宽频带OBS在南海西南次海盆记录的天然地震为实例,我们将傅里叶变换和小波变换相结合以压制海底地震仪记录中的非平稳干扰,获得了信噪比较高、震相清晰的地震记录,进而成功开展了远震记录的岩石圈结构接收函数反演.主要结论是:(1)OBS接收函数的求取是可行的,关键是压制非平稳干扰.(2)西南次海盆的Moho面埋深为海底下10~12km(地壳厚6~8km),沉积物厚度为1~2km,浅部地壳存在低速区,与沉积物和海底扩张停止后的岩浆喷发产生的岩石碎屑和裂隙有关.(3)在扩张脊中央Moho面上方6~12km存在S波低速区,推测扩张中心可能存在下地壳熔融或岩浆房,在17~30km区间S波速度呈负梯度,我们认为扩张中心更深的地方存在热物质的供给.     

基于微动方法研究五大连池火山区尾山火山锥浅层剪切波速度结构

为了研究五大连池火山区尾山火山锥浅层三维波速结构特征,在尾山火山锥附近区域布设了无线地震检波器密集台阵,记录连续地震背景噪声波形数据.基于微动方法(拓展空间自相关方法)提取了台站间2~5 Hz频率范围的Rayleigh面波相速度频散曲线.利用面波层析成像方法反演获得2~5 Hz Rayleigh面波二维相速度图像,基于每一个网格节点的频散曲线,进一步反演获得了尾山火山锥附近区域地表至700m深度的三维剪切波速度结构.成像结果显示:在0~150m较浅深度,靠近尾山火山锥区域显示为相对高速异常,远离火山锥区域则显示为相对低速异常.而至150~700m较深深度,波速异常特征与浅部相反,靠近尾山火山锥的区域显示为相对低速异常,远离火山锥的区域显示为相对高速异常.在远离尾山火山锥区域,浅层的相对低速异常可能与松散沉积层有关,深部的高速异常则反映了结晶变质岩的影响.在靠近尾山火山锥区域,浅部的相对高速异常应该反映了出露地表的玄武岩,而深部的相对低速异常则可能反映了火山通道周围广泛发育的破碎裂隙结构及其火山喷发后孔隙流体填充的影响.     

基于实时数据传输的宽频海底地震仪

介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所自主研发的基于实时数据传输的宽频海底地震仪.其在继承了原有沉浮式OBS体积小、重量轻、宽频带等优点的基础上,具有接口灵活、时钟精准、监测数据可靠实传、系统健壮可自恢复、在线升级的特点.仪器可作为各种海底观测台网的子节点并可单独使用,为实现对海底地震监测、海啸预警等长期观测提供有力支持,从而达到对其进行长期评估和实时预警的目的.     

南海深地震探测的重要科学进程:回顾和展望

南海是西太平洋最大的边缘海之一,研究其深部地壳的结构对深入认识南海共轭边缘的构造属性、深海盆形成演化历史、含油气盆地的形成机制均具有十分重要的科学意义。南海地壳结构的深地震探测从构造区域上可分为南海北部陆缘、南海南部陆缘、南海中部深海盆等几个海域,在探测技术上经历了声纳浮标、双船扩展剖面(expanding spread profile,ESP)、海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)探测3个阶段。特别是近20年OBS探测蓬勃发展,从南海北部、发展到南海南部、再到南海中部,从二维直线探测到三维网格探测。这些探测和研究得到了宝贵的深部地壳结构信息,为南海的形成演化理论提供了重要依据,同时也推动了国产OBS的应用和人才队伍的培养。而最新完成的深海盆三维OBS探测标志了一个新的历史阶段,具有非常深远的科学意义。     

由单台远震P波偏振资料反演北京台站邻域的速度结构

地震台网的一个基本目的是研究地球的结构, 鉴于核爆炸事件的监测以及地震减灾的需要, 台网中台站邻域的地下结构就成了远震位置精确测定中非常重要的课题. 利用CDSN的北京(BJI)台站的宽频带、高采样率的三分量地震记录计算远震的偏振, 试图用这些偏振资料反演北京台站邻域的速度结构, 特别是速度间断面的细节. 结果发现该台站西部地壳有一明显的低速带, 这同该地区已有的研究结果十分一致. 这使我们相信, 它不仅在实际上验证了, 在理论上利用偏振资料可以反演速度结构、特别是速度梯度变化的边界形状的可能性; 也从实践上表明了, 用单台高质量宽频带记录的偏振数据反演速度结构的可行性. 在这个意义上, 走时数据和偏振数据可以联合用来研究速度结构, 而偏振数据更适合于确定速度异常的边界. 而且, 如果联合使用偏振方法和接收函数方法, 充分利用它们的互补性, 就有可能既可得到台站邻域横向速度结构又可得到台站下方细致的垂向结构.     

南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构

跨越南海西南次海盆南部陆缘和南沙地块中部的OBS973-1测线是南海南部首次采集的海底地震仪(OBS)广角反射与折射深地震测线,本文通过震相分析和走时正演拟合,获得了沿测线的二维纵波速度结构模型.模拟结果显示表层沉积物速度2.5～4.5 km/s,厚度1000～3000m,局部基底面起伏较大.结晶基底的速度从顶部的4....     

国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用

海底地震仪(Ocean Bottom Seismographs,OBS)及由其组成的海底流动地震观测台阵是近年来发展起来的高新技术,在油气探测、科学研究、防灾减灾等方面有广泛的用途,是地球物理仪器与探测技术发展中的一个新增长点.本文介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所研制成功的宽频带、7通道海底地震仪((I-7C) ...     

一种低成本无缆地震仪采集站的研制

随着电子技术的发展,许多新技术被应用到地球物理仪器之中.其中,无缆地震仪采集站具有重量轻、易搬运的特点,适宜应用于如森林、沼泽、沙漠等地面状况复杂的区域,可以在复杂地质条件下方便地进行地震数据采集,是未来地震仪发展的方向.本研究研发了一种低成本无缆地震仪采集站,通过分析无缆地震仪的发展方向,确定了采集站的设计方案,该系统采用了微功耗设计,GPS授时同步与低成本晶振相结合的时钟机制,并设计了基于多项分解的软件滤波器提高24位Σ-ΔADC的动态范围,其低成本、小体积、低功耗的特点使其非常适用于复杂区域下的资源勘探,并可应用于高密度、宽方位等物探新技术当中.     

用于微动探测的低成本自存储式数字地震检波器

微动探测是利用地球表面的天然震动信号进行探测的被动源探测方法.相对于传统的物探方法,微动探测野外施工灵活,阵列形状多样,受施工场地限制小,对施工环境影响小.目前进行微动探测所用的地震检波器大多成本较高、重量和体积大,不便于运输与大规模布设.本文由微动探测方法的特点出发,优化改造了自行研发的低成本自存储式数字地震检波器,使其性能满足微动探测的需要.通过对地震计系统噪声的详细分析、微动探测原理的讨论,结合现场试验数据,探讨了该检波器应用于大规模微动探测的可行性.