南海中北部OBS2006-3地震剖面中横波的识别与应用

纵横波联合探测可以获得丰富的地下结构信息.纵横波速比和岩石泊松比在预测岩石圈的岩性、物性等介质属性方面有重要的作用.通过对比南海中北部OBS2006-3地震剖面垂直分量和径向分量上的纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,识别出了转换横波震相.本文以OBS8和OBS10台站的数据为例,说明了横波识别的方法,并在拟合好的P波速度模型基础上,利用RayInvr软件对转换横波震相进行了射线追踪,确认了PwSs3、PgSs3、PmS等几组转换震相,计算了这两个站位下的波速比和泊松比.根据OBS2006-3测线下地壳高速层的P波速度(Vp=7.20-7.25 km·S-1)、S波速度(Vs=4.20-4.23 km·s-1)、泊松比(0.24)等参数,初步推断下地壳高速层是由上地幔岩浆底侵作用形成.     

国产OBS的时间矫正方法——以2019年台湾海峡地壳结构海陆探测实验为例

时间服务系统对利用走时层析成像方法进行地下介质速度结构反演至关重要。海底地震仪(ocean bottom seismometer, OBS)工作期间由于没有GPS时间接入, 其时间误差(包括守时误差和授时误差)主要来源于内部石英晶振的准确程度, 受到外部环境变化以及开关机等因素影响。长期实践发现, 部分国产OBS在记录气枪信号以及天然地震信号时存在较大的时间偏差。本文对2019年福建及台湾海峡地壳结构海陆探测实验所获得的53台次国产OBS记录进行了时间服务系统矫正。其中, 针对OBS授时误差, 利用出海前不中断采集的一致性试验和运输船运输过程中产生的晃动互相关进行时间矫正; 针对守时误差, 采用计算实际采样频率与理论采样频率偏差进行矫正; 通过对比矫正前后OBS记录到的天然地震信号, 进行秒级别的检测。结果表明, 经过以上步骤矫正的OBS数据, 其时间记录的准确性得到了显著提高, 从而降低了震相识别、走时拾取的时间误差, 为标准化国产OBS数据采集作业流程提供了重要参考。     

海洋环境中氟喹诺酮类抗生素(FQs)分析的样品前处理与检测技术

氟喹诺酮类(FQs)药物是一种广泛使用的人工合成类抗生素,存在于水体、沉积物等各种环境介质中,并在水生生物体内得到富集,对人类健康和全球生态系统的可持续发展有重要的影响。环境中FQs残留的分析检测是了解其环境生物地球化学行为和潜在生态环境风险的基础,本文系统总结了近几年海洋水体、沉积物和生物体样品中FQs的残留特征、样品前处理与检测技术,在此基础上,前瞻分析了海洋环境中FQs残留分析检测技术的发展趋势。分析表明,FQs的分离富集和测定必须充分考虑FQs的物理化学性质和样品成分的复杂性。海水样品准备应注意过滤膜的选择和pH的调节;沉积物和生物体的样品准备应考虑水分、萃取溶剂、基质效应和pH的影响,并使用超声萃取。固相萃取、QuEChERS萃取、磁性固相萃取是分离富集FQs较常用的方法,吸附剂、淋洗溶液和洗脱溶液的选择和优化是提高样品回收率的关键。FQs的检测大多通过液质联用或液相色谱结合荧光检测器进行,其中色谱柱的选择、离子对试剂的添加和进样pH值的调整都是优化的关键因素。研究指出海洋领域FQs在线自动SPE技术的开发以及新型萃取吸附剂的研制应在未来研究中被重点关注。     

OBS在我国海洋深部地质调查中的应用现状和前景

在概括OBS的基本原理和资料处理解释流程基础上,介绍了OBS在我国南海海域深部地质调查中应用的技术方法和现状,重点分析了OBS在黄海深部地质调查中的应用前景,提出了应用设想。     

OBS浊度标定与悬沙浓度误差分析

利用光学后向散射浊度计OBS-3A,在长江河口南槽进行大小潮周期连续观测。利用OBS室内和现场浊度标定,计算不同潮时OBS观测悬沙浓度相对误差,并对影响其观测精度因素进行分析。主要结果有:(1)现场OBS标定R值比室内标定偏低,但也在0.8以上;(2)大潮平均相对误差值变化比小潮大,在悬沙浓度低于1.5kg/m3条件下,大小潮悬沙浓度平均相对误差都在15%以下;(3)悬沙粒径大小是影响OBS观测精度的主要因素,生物、泥沙颜色、水色和水中气泡等因素也对观测结果产生一定影响。     

基于SOA的海洋环境观测集成系统框架研究

针对海洋环境观测集成系统面临的分布式异构环境下的动态集成、计算密集与数据密集等问题,结合"十五""十一五"海洋"863"计划的成果,文章引入面向服务的软件体系结构(SOA)的设计理念,提出了一种基于面向服务架构的分布式开发集成系统框架。整个框架主要由基础平台、数据层、组件层、服务层和应用层等组成。各层内部采用面向对象的方法进行设计,各层相对独立,层间的耦合性比较小,服务层包含了所有分布式子系统的服务抽象和封装,以服务的方式供应用层使用,开放性好、可重用性强,开发效率高。采用该框架的系统可以在分布式环境中应用,解决了海洋环境观测集成系统分布式异构环境的动态集成,同时系统的一些子模块可以高效地加以复用、修改,以满足不断增加的应用需求。     

海洋环境监测实验室信息管理系统设计与应用

文章根据海洋环境监测业务的特点,提出了海洋环境监测实验室信息管理系统的总体设计方案,对系统的结构、系统的功能进行了设计描述。提出建立海洋环境监测实验室信息管理系统,可提升实验室信息运转效率和管理水平,规范质量管理,保证数据可靠性,更好地为海洋环境监测管理服务。     

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。     

福建围填海及其对海洋环境影响的遥感初探

把遥感技术应用于海岸带现状的动态研究和遥感海洋环境反演是当前遥感应用的热点之一。文章主要利用美国资源卫星专题扫描仪(thematic mapper,TM)遥感影像研究福建围填海状况及大陆海岸线的变化,通过ENVI、ArcGIS软件对研究区遥感影像进行处理,实现海岸线的自动提取、土地分类,以监测福建围填海的动态变化。通过相同季节的中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS)遥感影像反演福建海域海水表层温度及叶绿素浓度等海洋参数来了解围填海对海洋环境的可能影响。     

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。     

基于背景噪声互相关技术的海底地震仪的时钟校正方法在西南印度洋脊的应用

Seismic monitoring using ocean bottom seismometers(OBS) is an efficient method for investigating earthquakes in mid-ocean ridge far away from land. Clock synchronization among the OBSs is difficult without direct communication because electromagnetic signals cannot propagate efficiently in water. Time correction can be estimated through global positioning system(GPS) synchronization if clock drift is linear before and after the deployment. However, some OBSs in the experiments at the southwest Indian ridge(SWIR) on the Chinese DY125-34 cruise had not been re-synchronized from GPS after recovery. So we attempted to estimate clock drift between each station pairs using time symmetry analysis(TSA) based on ambient noise cross-correlation. We tested the feasibility of the TSA method by analyzing daily noise cross-correlation functions(NCFs) that extract from the data of another OBS experiment on the Chinese DY125-40 cruise with known clock drift and the same deployment site. The results suggest that the NCFs' travel time of surface wave between any two stations are symmetrical and have an opposite growing direction with the date. The influence of different band-pass filters,different components and different normalized methods was discussed. The TSA method appeared to be optimal for the hydrophone data within the period band of 2–5 s in dozens of km-scale interstation distances. A significant clock drift of ~2 s was estimated between OBSs sets through linear regression during a 108-d deployment on the Chinese cruise DY125-34. Time correction of the OBS by the ambient noise cross-correlation was demonstrated as a practical approach with the appropriate parameters in case of no GPS re-synchronization.     

台湾海峡OBS地震记录中二次Ps震相的特征及应用

在海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)广角地震记录剖面上,经常可以见到震相清晰且连续的多次波信号,多次波和初至波是由相同的震源信号产生的,也是地壳真实结构的反映。但是在通常的OBS数据处理过程中,经常将多次波作为无效信号剔除掉,对其属性及应用的研究比较少。文章通过对台湾海峡南部OBS探测测线HXN01数据的处理,对多个台站记录到的二次震相进行了识别与拾取,并以OBS0106台站为例,对识别出的二次Ps震相进行了系统的研究分析,发现二次Ps震相的波形特征和质点运动轨迹与初至震相相似,但波形最大振幅值明显大于初至震相。通过Rayinvr射线追踪方法模拟,确定了二次Ps震相的主要反射层,并发现加入二次震相后,台站下方浅部沉积层射线覆盖密度有显著提升,射线覆盖的区域也明显增加,为沉积层精细结构的反演提供了更为丰富的数据基础。另外,对理论模型的地壳结构进行加入二次Ps震相前后的反演测试,结果显示加入二次Ps震相数据后,沉积层的界面深度误差得到明显的改善。     

Very low frequency Ocean Bottom ambient seismic noise and coupling on the shallow continental shelf

Sources of very low frequency (0.01 to 1.0 Hz) ambient seismic noise in the shallow (<100 m) water continental margin sediments are investigated using Ocean Bottom Seismometers (OBS). The predominant seismic motions are found to be due to surface gravity (water) waves and water-sediment interface waves. Actual experimental measurements of seabed acceleration and hydrodynamic pressure are given, including side by side comparisons between buried and plate-mounted OBS units. OBS-sediment resonant effects are found to be negligible at the low frequencies under investigation. Wherever there exists relative motion between the seabed and the water, however, an exposed OBS is subject to added mass forces that cause it to move with the water rather than the sediments. Calculations based on measured seabed motions show that a neutral density, buried seismometer has superior sediment coupling charactersitics to any exposed OBS design.     

Fidelity of ocean bottom seismic observations

The often poor quality of ocean bottom seismic data, particularly that observed on horizontal seismometers, is shown to be the result of instruments responding to motions in ways not intended. Instruments designed to obtain the particle motion of the ocean bottom are found to also respond to motions of the water. The shear discontinuity across the ocean floor boundary results in torques that cause package rotation, rather than rectilinear motion, in response to horizontal ground or water motion. The problems are exacerbated by bottom currents and soft sediments. The theory and data presented in this paper suggest that the only reliable way of obtaining high fidelity particle motion data from the ocean floor is to bury the sensors below the bottom in a package with density close to that of the sediment. Long period signals couple well to ocean bottom seismometers, but torques generated by bottom currents can cause noise at both long and short periods. The predicted effects are illustrated using parameters appropriate for the operational OBS developed for the U. S. Office of Naval Research. Examples of data from ocean bottom and buried sensors are also presented.     

利用海底地震仪数据分析台风对海底环境噪音的影响

在海底布设的海底地震仪（OBS）能比较清晰地记录到海底的环境噪音,而台风可以直接或间接的产生在海底传播的弹性波,从而影响海底的环境噪音,并在较大程度上影响OBS的数据记录。本文通过分析台风对工作区的整个影响过程中OBS记录数据的振幅变化,再选择合适的滤波方式,首次发现台风产生的风浪及涌浪在短周期海底地震仪的记录数据上有良好的表现特征,指出了台风对海底环境噪音的另一种可能的影响方式,并由此得出：1）台风产生的风浪和涌浪对海底环境噪音的影响模式不同;2）风浪和涌浪所加强的海底环境噪音的范围和程度不同;3）短周期OBS可以比较清晰的记录涌浪信息,其周期主要是6—8 s,且能量稳定（简称“8秒现象”）。这三点结论为后期的海洋地震研究和海洋学其他研究提供经验与借鉴。     

星载微波散射计海面风场与海洋环境噪声的相关特性分析

根据海洋环境噪声机理及风关噪声已有的研究成果,提出利用星载微波散射计反演的海面风场数据进行海洋环境噪声分析,并对HY-2A和ASCAT数据与噪声谱级的相关性进行了对比分析。选取南海海域作为研究区,利用潜标测量系统获取的噪声数据和多源散射计风场数据开展了相关实验,并采用NCEP海面风场数据进行对比分析。结果表明,ASCAT数据与噪声的相关性优于HY-2A,散射计数据优于NCEP数据,散射计风场更适合海洋环境噪声的分析研究。该研究内容拓展了微波散射计风场数据的应用领域,并为海洋环境噪声研究提供了更好的技术手段。     

海底地震仪的性能对比及在渤海试验中的应用

2010年3月,国家海洋局第一海洋研究所在渤海海域开展了深部地震探测试验,试验过程中使用了3种海底地震仪(OBS),包括德国的SEDISⅥ型OBS、法国的Micr OBS和中国的I-7C型OBS共计51台。文章详细描述并比较了以上3种OBS的性能指标,通过对比发现:I-7C型OBS的耦合技术比其他两种OBS更加完善,功耗和数据存储容量方面优势明显;I-7C型OBS和Micr OBS在设置参数和充电时,操作方便,提升了海上工作效率;Micr OBS的水听器性能略有优势,获取的数据清晰度高,连续性好;SEDIS VI型OBS的垂直分量数据在三者之间最优。本文提出了OBS的发展趋势:(1)小型化、便携式;(2)低功耗、大容量;(3)长周期、宽频带;(4)低成本,易回收。最后简要介绍了本次海上试验过程、数据处理方法以及探测试验取得的成果。本次试验成功取得了渤海海域深部地球物理数据,对开展该区域内的深部地质研究具有重要的意义。     

海底电缆鬼波压制及陷频补偿方法研究

受到海底、自由表面等强反射界面的影响, 在海底电缆采集的地震资料中鬼波干扰往往非常发育, 在频谱中表现为明显的陷频现象, 严重影响地震剖面的质量, 给后期的处理解释带来困难。为克服这一困难, 根据海底电缆双检(陆检和水检)对下行波场的不同响应, 在深入研究伪多道匹配滤波技术的基础上提出了伪多道双检合成方法。与传统的求取反射系数的双检合成方法不同, 该方法完全数据驱动。在合成数据和渤海地震资料的实际应用中, 鬼波成分得到了明显的压制, 同时拓宽频带, 补偿陷频, 证明了该方法的有效性。     

The estimation of ocean bottom seismographs' coupling characteristics by means of microshock recordings

A transient technique was used for estimating the bottom-instrument response function in experiments with bottom seismographs (OBS) in deep ocean. The sharp mechanical impacts on bottom seismograph usually induced by bottom displacements under the instrument (microshocks) are suggested as rough analogues of the impulses for the bottom-instrument system transient calibration. It has been found that microshocks has usually sufficiently small duration to be used for coupling characteristics estimates. Test measurements have shown that in many cases this method makes it possible to distinguish spectral features characterising earthquakes and seismic noise wavetrains from those which are caused by coupling resonances of the OBS-sediment inter-face.