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。     

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。     

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。     

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。     

西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果

在西南印度洋热液活动A区(49°39′E)开展的三维海底地震仪(OBS)探测实验为研究该区域的深部地壳/上地幔结构提供了重要基础,而OBS数据处理是获取研究区三维速度结构的基础环节。文章介绍了此次实验中所用的3种不同类型OBS(国产、法国和德国OBS)的数据处理流程,包括地震数据解编处理、截裁处理和地震信号的可视化处理;并以第2790炮为例分析了3种类型OBS记录数据的波形和频谱特征。结果表明,由于受不同类型OBS的频带、传感器和拾震器等影响,国产与法国OBS都能记录到长周期和短周期噪音,而德国OBS只记录到短周期噪音;但经带通滤波后,3种类型OBS都能够很好地压制噪音,突出有用的气枪信号;对比3种类型OBS(分别以OBS04、OBS08和OBS23为例)沿主测线X1X2的综合记录剖面,发现3种类型OBS都能够记录到多组清晰可靠的P波震相,如直达水波、Pg、PmP和Pn震相,为下一步A区的三维层析成像奠定了坚实数据基础。     

海底地震仪在天然气水合物勘探中的应用综述

海底地震仪(OBS)直接布设在海底,在地球动力学研究、油气勘探以及地震学研究等众多领域中应用广泛。随着采集技术的提高,海底地震仪也越来越广泛地应用到水合物的勘探中。文中从OBS数据采集、数据处理以及速度反演三个方面对OBS在水合物勘探中的应用现状进行综述,重点在于综述目前的应用现状和OBS使用的难点。数据采集方面主要综述了在OBS水合物勘探中几种常见的观测系统;OBS数据处理方面主要综述OBS数据预处理和OBS数据镜像成像;OBS速度反演方面主要综述常用的反演方法及其优缺点;最后,在以下几个方面对OBS在水合物勘探中的应用进行了展望:(1)优化观测系统的设计;(2)发展更先进的波场分离算法;(3)基于全波形反演以及基于面波的速度反演。     

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。     

马尼拉海沟俯冲带前缘(21°N)海底地震仪数据处理初步成果

在马尼拉海沟俯冲带前缘开展了二维海底地震仪(OBS)探测实验,布置了一条东西走向的深地震测线——OBS2015-2。以该测线上的2个台站(OBS04和OBS08)为例,阐述了此次实验所用短周期国产OBS的数据处理流程。包括从原始数据到SAC格式、再到SEGY格式的转换;同时包括炮点位置校正和OBS位置校正。数据处理结果表明,OBS2015-2测线的数据质量良好,综合地震剖面显示来自深部的震相(如Ps P、Pg、Pm P等)信息十分清晰。利用Rayinvr软件正演试算,进一步确认了震相类型,特别是来自于输入板块莫霍面的反射震相非常丰富,为马尼拉俯冲带的输入板块地壳底界面的确定提供了重要的数据基础。     

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。     

夏季珠江口沉积物中营养盐剖面分布和界面交换通量

通过对夏季珠江口区域沉积物间隙水营养盐剖面分析,调查了营养盐含量分布和特征,探讨了有机物的降解特性、营养盐的底部通量估算和作用.结果表明,珠江口沉积物间隙水中营养盐以高含量铵盐为主要的存在形式,沉积物中有机物的降解反应主要在厌氧状态下进行,底部水体铵盐的增加来源于底部沉积物有机质的降解释放,而且对水体的营养盐循环有较大的贡献.     

海水中重金属铅的检测方法研究进展

铅(Pb)是已知毒性最大的重金属污染物之一,它可通过呼吸以及饮食摄入人体.铅是一种慢性的积累性毒物和潜在的致癌、致突变物质.铅的性质与钙类似,在人体骨骼中能够积蓄,主要损害神经系统、造血器官和肾脏 [1].鉴于重金属铅对人体如此严重的生物毒性作用,美国环保总局(EPA)将其列入内分泌干扰物(又称环境激素)名单,因此对环境水体中铅的检测具有重要意义.本文简述了海水中铅的含量及其存在形态,评述了原子光谱法、分子光谱法、质谱法及电化学法在海水中铅含量及其形态分析中的应用.     

中国近海大型底栖动物DNA条形码的研究进展

DNA条形码是利用标准的、变异率适度、易于扩增且相对较短的DNA片段对物种进行快速准确鉴定的技术。海洋大型底栖动物分布广泛,具有多样性、复杂性和趋同性等特点,DNA条形码技术能够在传统分类学基础上对物种进行快速、准确地鉴定。本文概述了DNA条形码技术在中国近海大型底栖动物研究中的发展现状,如多孔动物(Porifera)、刺胞动物(Coelenterata)、多毛动物(Polychaeta)、软体动物(Mollusca)、甲壳动物(Crustacea)、棘皮动物(Echinodermata)等,介绍了该技术在物种鉴定、隐存种发现、生物多样性评估等领域的研究进展,指出了目前条形码技术在应用中的局限性,并对未来的研究工作进行了展望。     

海带中砷在大鼠体内代谢过程中的形态变化

研究了海带中砷元素在大鼠体内代谢过程中的形态变化。采用Wistar大鼠按体重随机分为空白对照组和高剂量海带组、低剂量海带组,每组10只,雌雄各半,分别灌胃基础饲料和添加50%、25%海带粉(占饲料粉的比例)的饲料。实验结束后,取大鼠血液、胃内容物、回肠内容物、回盲部内容物和大肠末端内容物,采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法(HPLC-ICP-MS)测定样品中的砷形态和含量。结果表明,海带中的砷在大鼠体内代谢过程中形态发生变化;空白对照组大鼠胃、回肠、回盲部和大肠末端的内容物中砷含量较低,主要砷形态为二甲基砷(DMA)和五价砷(AsⅤ),且不含有砷糖化合物;添加海带组大鼠胃、回肠、回盲部、大肠末端内容物中含有砷糖化合物及少量的砷胆碱(AsC)、砷甜菜碱(AsB)、DMA和AsⅤ,海带中的砷在大鼠的大肠末端主要以砷糖和小分子有机砷形态排出体外。空白对照组和添加海带组大鼠血液中的砷形态均为DMA和少量AsⅤ,添加海带组大鼠血液中未检出砷糖化合物。本研究旨在为阐明海带中砷元素在体内的代谢变化提供参考依据。     

海水金属元素检测方法的研究进展

海水中的金属元素是海洋生态系统的重要组成部分,其形态变化会影响其在海洋中的化学行为和生物行为,因此对海水金属元素进行精确分析测定(包括对海水金属元素样品的采集、处理和测定)是十分必要的。在海水金属元素的分析测定中,原子光谱法、色谱分析法、毛细管电泳法、电化学法、质谱分析法和流动注射分析技术应用较为广泛;近年来多种仪器联用技术发展迅速,并在海水金属元素样品分析中具有广阔前景。     

新西兰海啸沉积研究进展

新西兰长期受到海啸影响,历史和地质学记录都表明新西兰受到多次海啸洪水的影响,新西兰对海啸沉积的研究历史只有十多年,但发展很快,成为国际海啸沉积研究的热点区域。我们简要地小结了新西兰海啸沉积的分布、诊断特征以及海啸沉积研究方法的新进展,并对海啸沉积与风暴沉积的区别进行了总结。     

Variations in tidal response of the medium in the spatiotemporal neighborhood of catastrophic earthquake in Japan

The predictability of catastrophic earthquakes according to data on time variations in tidal response is discussed. We present the results of a harmonic analysis of (1) a one-year record of tide-gauge observations with the use of two long-term vertical seismometers at the MAJO station on Honshu Island near the epicenter of the M _w = 9 catastrophic earthquake of March 11, 2011, and (2) a 0.5-year record of horizontal pendulum observations at the ERM station near Hokkaido Island from March 13, 2010, to March 12, 2011, and from April 26, 2010, to August 3, 2010, respectively. The relative changes in the tidal amplitudes are found to be about 3 and 4%. The identification of distinct prognostic attributes awaits much more representative spatiotemporal statistics. These results can be adequately and reliably interpreted by analyzing “background” variations in the tidal amplitudes at these stations and, in particular, their possible seasonal variations. This requires at least several years of observations.     

中国海南岛东部海域内波特性观测分析

在海南岛东部海域内波生成区和传播区,采用CTD与温度链实测数据,结合潮流资料,从发生周期、时间与振幅等方面分析了海南岛东部海域内波的特性,发现此处内波与潮汐间存在较强的对应关系,周期表现为不规则全日潮周期,内波多发于高潮时后1~4h内,占总发生次数的75%。2009年观测得到的内波周期范围主要集中在10~29min之间,约占总数的70%,振幅主要集中在6~15m,约占总数的80%;2010年观测得到的内波周期主要集中在10~45min之间,约占总数66.8%,振幅集中在10~29m,约占总数75%。海南岛东部海域潮致内波的周期与振幅的差异性可能是由海水深度与上升流的影响导致的。     

Macrobenthic communities of the Vellar Estuary in the Bay of Bengal in Tamil-Nadu in South India

The macrobenthic fauna and communities of the Vellar Estuary located at the southeast cost of India (11°30′ N, 79°45′ E) and the adjacent marine and river habitats are described on the basis of original data (70 samples over 10 transects). The fauna consists of 115 macrobenthic species and 79 species in estuarine habitats. We described 14 types of macrobenthic communities with different compositions of the dominant species. The leading ecological factors of the distribution of the communities are the salinity, depth, and bottom type. The Vellar estuary consists of two longitudinal zones of macrobenthos. The polyhalinic area is populated by the marine species, but it is related not to a salinity decrease but to the protection from waves and silt on the bottom in this area. The polyhalinic communities are most abundant in terms of the biomass and species richness. The mesohalinic area is inhabited by brackish water species and communities with low abundance. The sublittoral estuarine area is dominated by filter-feeders—the bivalves Crassostrea madrasensis, Meretrix casta, Modiolus metcalfei, and Scapharca inaequivalves—and the littoral zone is dominated by the gastropods Cerithidea cingulata, some crabs, and polychaetes. The ecosystem function of the Vellar estuary can be defined as a filter for the fine organic particles transported by the river.