海洋半球台网计划(OHP)与海底地震观测系统的发展

简述了基于海洋半球台网计划(OHP),由日本建立的OHP地震台网、OHP数据中心,日本研制的海底地震观测系统,由ODP(大洋深钻计划)Leg191布设的海底钻孔宽频带地震观测站的总体进展.也阐述了近年来我国自行研发的海底地震观测系统的现状,并提出在我国沿海大陆架海域筹建海底钻孔式长期地震观测站的建议与设想.     

海底地震仪的信号传递效果和噪声水平

单球式海底地震仪（以下简称OBS）由于其成本低、操作简便的优点在天然地震研究、人工地震探测中获得了广泛应用.本文首先分析多型进口和国产OBS在台湾海峡西部采集的地震数据,发现同一台OBS上的垂直向速度检波器（Z分量）的信噪比常显著低于压力检波器（H分量）,由于这两种检波器记录的都是海底的垂向振动信号,推测速度检波器的低信噪比更多的与仪器特性有关.然后从信号传递和噪声水平两方面分析影响速度检波器信噪比的因素：为检测速度检波器与OBS壳体的耦合效果,对某型宽频带OBS和陆上地震仪进行了同址同步观测试验,发现OBS的整机灵敏度有较大的差异;为分析速度检波器的水底噪声特征,以H分量记录作为基准,对比分析了同一台仪器不同站位的Z分量噪声水平,发现速度检波器在浅海区受到较大的次生干扰.本文指出OBS的内部耦合和水流次生干扰是至今尚未引起大家重视而又严重影响资料品质和多波探测成效的两个关键问题,这一研究结果对于改进OBS结构设计和制造工艺,以及OBS数据多分量处理方法研究有重要的参考意义.     

基于eCos的海底地震仪嵌入式软件系统

针对海底地震仪在文件存储,数据通信等方面的观测要求,在海底地震仪的研制中引入了eCos（Embedded Configurable Operating System）系统,开发了基于该系统的具有数据采集、文件存储、仪器状态控制、网络数据通信、无线通信等功能的海底地震仪控制软件.本文在对海底地震仪的系统结构和工作模式作简要说明的基础上,重点介绍了eCos系统构建过程,海底地震仪控制软件的结构,指出该软件系统可有效地提高海底地震仪观测系统运行的稳定性和可靠性.     

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.     

海底大地电磁信号采集电路的驱动程序

针对海底MT采集的特点,设计非实时智能监控驱动程序．程序可读入GPS时间,使海底大地电磁仪主控单元PC104的RTC时钟与GPS时钟在微秒级内保持一致,并能控制采集的同步启动,保证远参考测量的实现;通过读入人为设定的参数文件,实现预期的采集方式;利用数存前的级联分样剔除冗余信息;借助数据先驻留高端内存的方式降低写盘噪声。     

南海海底天然地震台阵观测实验及其数据质量分析

本文对2019年10月—2020年5月在中国南海西北次海盆布放的宽频带海底地震仪的数据进行了分析,利用长短时窗均值比算法在单个海底地震仪台站拾取了多达25万个短时事件（SDE）。对拾取到的SDE信号特征进行了分析,并根据信号特征将事件分为连续短时事件（C-SDE）和随机短时事件（R-SDE）。探讨C-SDE和R-SDE的信号源,可能的产生机制,结果表明：在布放时间段内中国南海西北次海盆存在着活跃的C-SDE信号源可能来自人类活动,如气枪放炮或者低频水声通信;R-SDE则来源于离台站很近的源,很可能是海底沉积层中的气体逃逸过程造成的沉积层破裂所导致,表明中国南海西北次海盆海底沉积层中存在气体泄露。     

HS1海底数字地震仪

HS1海底数字地震仪是为探测海洋地壳深部构造而研制的,由主机数字化测震系统及附属的投放和回收装置组成。经微机测试,主要性能指标为:输入端噪声电压0.1μV·rms;动态范围119dB;A/D和,D/A12位;通频带0.2—25Hz;线性优于1％;谐波失真<％;串音<-119dB;时间服务准确到0.01s;等待功耗1.1W;记录功耗3.3W。能同时输出模拟和数字信号,便于送微机预处理。本文着重介绍该机的组成和工作原理,并给出了海上实验获得的地震剖面图。     

HS1海底数字地震仪

HS1海底数字地震仪是为探测海洋地壳深部构造而研制的,由主机数字化测震系统及附属的投放和回收装置组成。经微机测试,主要性能指标为:输入端噪声电压0.1μV·rms;动态范围119dB;A/D和,D/A12位;通频带0.2-25Hz;线性优于1％;谐波失真<％;串音<-119dB;时间服务准确到0.01s;等待功耗1.1W;记录功耗3.3W。能同时输出模拟和数字信号,便于送微机预处理。本文着重介绍该机的组成和工作原理,并给出了海上实验获得的地震剖面图。     

高频微功耗海底地震仪研制

介绍了中国科学院地质与地球物理研究所自主研制的用于深水油气地球物理勘探的高频微功耗海底地震仪研制情况 .高频海底地震仪的仪器舱和水声释放器单球一体化总体结构设计 ,提高谐振频率和耦合频率 .采用先进的 32位单片机技术 ,系统具有体积小、重量轻、微功耗 (<30 0mW)和宽工作频带 (2～ 10 0Hz)的特点 .     

Microseismicity around rupture area of the 1944 Tonankai earthquake from ocean bottom seismograph observations

Along the Nankai trough, southwestern Japan, the Philippine Sea plate (PSP) is subducting beneath the Eurasian plate, and large interplate earthquakes have occurred repeatedly with a recurrence interval of about 100-200 years. The most recent large thrust event in the eastern Nankai trough off Kii Peninsula was the 1944 Tonankai earthquake. In this region, current seismicity is very low and hypocenters are not determined accurately by the land seismic network. We conducted microseismicity observations around the rupture area of the 1944 Tonankai earthquake using ocean bottom seismographs (OBSs). Hypocenters were determined using a 2-D seismic velocity structure model based on an airgun-OBS seismic survey. Results obtained show that the seismicity was relatively active near the trough axis. These earthquakes may relate to deformation of the subducting Philippine Sea plate. On the other hand, microseismicity in the rupture area of the 1944 Tonankai earthquake was very low. This low-level seismic activity in the co-seismic rupture area of the 1944 Tonankai earthquake likely relates to a single large asperity off Kii Peninsula.     

分体式宽频带海底地震仪的研制、测试和数据质量分析

宽频带海底地震仪（OBS）是进行海洋岩石圈结构成像等地震学基础研究的核心仪器设备.本文介绍了南方科技大学自行研制的分体式宽频带OBS（命名为磐鲲）的设计特点及其在南海深海区的测试状况;并对于设备性能和数据质量进行了细致分析.除了分体式结构以外,磐鲲还具有独特的抗底流设计、地震计自动分离装置、宽频带地震计（100 Hz~120 s）、以及低功耗和长工作时间等特点.与2012年在南海进行的地震观测实验中的OBS设备相比,磐鲲在回收率、水平方位确定、调平装置以及时钟精度等OBS设备的基本性能方面都有了明显的提高;更为重要的是,得益于独特的抗底流结构,磐鲲记录的地震波形质量有了较大改善,尤其是水平分量,达到了与附近陆地台站相近的数据质量,而低频成分（>10 s）的噪声水平低于国际同类OBS.这些分析说明磐鲲记录的数据可以实现绝大多数地震学研究目标,包括应用于接收函数和各向异性等需要使用三分量地震数据的常用方法.此外,其数据的宽频带特征,尤其是较高质量的低频信号（如长周期面波的频散特征和低频体波的有限频效应）,将更有利于研究海洋岩石圈和上地幔的深部结构和过程.

     

低信噪比海底多分量地震数据波场分离方法

以多分量地震观测为基础,联合纵波和转换横波数据能更有效地估计地下介质的弹性和物性参数,提升地质构造成像与油气储层描述的精度.在海底多分量地震数据处理过程中,观测记录的上-下行波分解和P/S波分离可压制水层鸣震以及P与S波之间的串扰,对偏移成像和纵横波速度建模至关重要.但受海底环境、仪器与观测因素共同影响,许多海底多分量地震资料都无法基于现有的海底波场分离方法与流程取得合理的结果.本文以海底声波场与弹性波场分离基本原理为基础,通过对方法流程的修正,摆脱常规流程对中小偏移距直达波信号的依赖性.借助模拟数据实验讨论了波场分离对海底介质参数、噪声的敏感性.结合东海YQ探区海底多分量地震资料上-下行P/S波分离及其叠前深度偏移处理,验证了本文方法流程的可行性.

     

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)OBS)的性能、指标以及关键技术的实现.同时,介绍了(I-7C)OBS近年来在渤海、南海以及西南印度洋的5次海上试验与应用的结果.5次应用试验中均有国外同类型的一起参加,(I-7C)OBS在性能指标、回收率和数据质量等方面都有较好的表现.2010年以来,国产OBS在我国各海区经过上百台次的海上作业(超过半数工作水深在2000 m以上),仅丢失一台.仪器回收率超过98%,数据完整率超过95%.一些航次的首席科学家认为我国国产OBS已经达到国际先进水平.     

国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用

简要概括了国产主动源海底地震仪（OBS）数据处理中常见的时间异常现象,以OBS2020-1测线的实际处理为主并结合了OBS处理中对数据异常校正取得的部分进展为实例,通过检查数据记录格式、计算相邻数据文件间的时间差、对比不同处理方法所得剖面、分析初始时间和采样时间是否异常、使用数据重采样等手段,对OBS时间异常问题进行了分类处理和校正。分析显示,国产OBS在数据记录中普遍存在的时间问题大部分均能解决,通过本文提供的方法可以避免处理不当所导致的OBS地震剖面出现同相轴“断阶”、“倾斜”,甚至“缺失”等现象,确保了有效震相的完整性,有效解决了OBS数据时间异常问题,提高了数据的质量和利用率,为后续开展走时层析成像奠定了良好的基础,并为今后主动源OBS数据处理流程和方法提供了借鉴。     

南海西南次海盆北缘海底地震仪测线深部地壳结构研究

基于2009年和2011年采集的海底地震仪数据,辅以多道地震数据,对南海西南次海盆北缘的地壳结构进行了探索.利用二维射线追踪的反演方法建立测线上的模型.利用声学基底面的反射波,下地壳顶界面的反射波和莫霍面的反射波走时的反演勾绘了地层中的不连续界面,利用自声学基底面下的折射波和来自上地幔的首波来反演整条测线的P波速度结构...     

泉州地震台测震观测质量分析及技术对策

通过对泉州地震台甚宽频带数字地震仪测震观测的台基地动噪声、监测能力、震级偏差和震相特征分析等方面的综合研究,提出了减少测震台基地动噪声影响、提高测震监测能力、减少震级偏差、提高震相分析水平、加强观测系统的维护、提高测震速报与地震编目的水平及规范观测质量的管理等方面相应的技术对策,有关研究结果对寻求和提高泉州台测震观测质...     

利用反射地震和多波束资料研究南海西北部麻坑的结构特征与成因

海底碳封存是解决全球温室效应,提高碳汇的重要手段. 然而,海底碳封存会存在碳泄漏的风险,因此有必要对碳储层结构和海底碳泄漏进行监测. 其中,一种有效的监测手段是海底地震仪（OBS）多波多分量地震探测. 本文介绍了使用OBS探测技术对储层结构和海底地壳内流体的探测实例：主要包括二维、三维台阵OBS试验,使用的方法为走时反演、各向异性分析以及微地震方法. 使用OBS进行多波多分量地震探测有范围广、深度大、信噪比高、大偏移距的优点. 然而,目前二维和三维OBS探测建立的碳储层和碳泄漏模型分辨率还有待提高,可以通过使用密集台阵的方式来提高观测精度,或布设更优化的台阵来获得最佳分辨率. 随着碳中和目标的不断临近,各国碳封存的需求迫在眉睫. 因此,尽快发展OBS海底碳泄漏监测技术,保证碳封存方案的实施是尤为必要的.     

武汉超导重力仪观测最新结果和海潮模型研究

利用武汉台站GWR_C032超导重力仪观测资料,在对原始数据进行有效预处理的基础上作调和分析,获得反映地球内部介质特征的重力潮汐参数.基于卫星测高技术和有限元方法同时考虑验潮站数据作约束条件获得的多个全球海潮模型,利用负荷理论和数值褶积积分技术计算了重力负荷,对周日和半日频段内的重力潮汐参数实施负荷改正,提出了“负荷改正有效性”概念,研究了全球海潮模型适应性.数值结果说明,海潮改正的有效性高达91%（O1,NAO99）和92%（M2,ORI96）.基于11个海潮模型对主波（O1,K1,M2和S2）的负荷改正说明平均有效性为（86%,70%,73%和84%）,振幅因子与理论模型间的差异分别从（212%,155%,116%和080%）降到（031%,039%,034%和008%）,同时还说明利用NAO99和ORI96全球海潮模型能获得比其他模型更佳的负荷改正效果.文章还利用国际地球动力学计划网络其他7个台站的超导重力仪观测研究了全球海潮模型的适定性问题,结果说明不同模型中不同潮波具有明显的区域特点,早期构制的SCW80全球海潮模型仍可作为大地测量研究中的重要参考模型.