台湾海峡西南部的海陆联合深地震探测资料特点与处理对策

为调查长乐—南澳断裂带和滨海断裂带的展布、形态和深部构造背景,福建省地震局使用大容量气枪震源和海底地震仪将深地震探测拓展到台湾海峡西南部,配合陆上的水库气枪震源、吨级爆破点和流动地震仪实现了海陆双向激发接收。文章详细介绍了2013—2015年间在台湾海峡西南部采集的6条二维广角地震剖面的观测系统、采集参数和数据预处理方法。对资料的整理分析表明:震源激发参数和仪器接收点位选择合理,大部分共接收点道集记录能清晰地识别出Pg、Pm P、Pn、Sg、Sm S等震相;通过气枪固定点多次激发进行叠加的方法,获得了信噪比相当于吨级爆破的共炮点道集记录。陆上台站数据品质较佳,而海底地震仪数据信噪比较低,可能是由于海底吸收衰减较为严重。数据处理中针对台湾海峡西南部沉积层速度较低且基底面起伏剧烈的问题,将共接收点域拾取的走时分选到炮域,避免了表层改正残差造成深部构造假象的问题。     

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。     

南海北部海陆联合深地震探测及其地质学意义

南海北部海陆地震联测经历了旧气枪震源的初始试验、大容量气枪的引进与改造、陆上台站和海底地震仪联合接收等3个阶段,填补了海陆过渡带深部结构的研究空白,其结果显示滨海断裂带在速度结构上表现为低速特征,并揭示了南海北部陆缘地震带的深部发震构造与地壳内部低速结构和交叉断裂的耦合作用存在紧密联系。西沙和南沙海陆联测为北部联测的进一步工作,可以构建穿越南海北部陆缘、西沙地块到南沙地块等陆缘的超长地壳结构剖面,对我们揭示南沙地块内部微块体结构、南沙地块及其邻区的深部速度结构以及南沙地块与周边海盆、陆块间过渡带的综合地质地球物理结构,了解南沙地块现今的构造状态与构造变迁历史,解译南沙地块裂离演变过程等具有重要意义。     

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。     

地震静校正的相对时延法

折射波时延法假设折射层速度横向变化不大和折射面起伏不大,且同时求取炮点和接收点的延迟时间,存在"此消彼长"的问题。针对这些问题,提出了折射波相对时延法。利用共炮点道集相邻接收点的折射波时差和共接收点道集相邻炮点的折射波时差,实现了炮点相对延时和接收点相对延时的独立求取,并利用已知控制点上的绝对延时或基准面静校正值,结合基点网平差方法,把相对延时转成绝对延时或基准面静校正量。同时,通过对相邻两道记录进行互相关确定相邻道的折射波时差,避免了低信噪比地震资料连续追踪同一折射层来拾取初至时间的困难。对理论模型合成数据和实际资料的测试表明,相对时延法克服了常用时延法的不足,对折射层速度变化和折射面起伏有较强的适应性。     

浅水多次波衰减技术在多道地震数据处理中的应用

拖缆采集的海上多道地震数据受海水间传播的多次波影响,往往在共炮点道集上发育周期性的强振幅干扰波,这些噪音会掩盖海底以下及强反射层以下地层的面貌,严重影响多道地震数据的成像效果。为了消除海上多道地震数据中存在的海水间传播的多次波对地震数据的干扰,首先分析浅水多次波在海水间多次震荡的产生机制,采用了τ-P域静校正延迟技术对其进行压制,处理的核心是在τ-P域对周期性多次波模型进行预测,再通过自适应相减以去除地震数据中的多次波。实际资料处理结果表明,方法对海水间震荡的浅水多次波具有很好的压制效果,经过浅水多次波去除后的叠加剖面信噪比得到有效提高,剖面的品质得以提升。     

珠江口外潜在强震区海陆地震联测的初步结果

海陆地震联测是研究海陆过渡带深部地壳结构的有效的地球物理方法。为了研究珠江口外潜在强震区的深部发震构造,对比分析了2004年和2010年珠江口外海陆地震联测的数据特征,重点对2010年海陆地震联测实验的OBS2010-1测线进行分析。通过对该测线采集数据的初步分析可知,此次实验数据质量较高且完善性好,多道地震探测获得了清晰的浅部结构,固定地震台、流动地震台和海底地震仪记录的震相信息丰富,固定台接收气枪信号的最远接收距离约为360km,为研究该潜在强震区的深部发震构造打下了良好的基础。     

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.     

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。     

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。     

Velocity structure and gas hydrate saturation estimation on active margin off SW Taiwan inferred from seismic tomography

This paper presents results of a seismic tomography experiment carried out on the accretionary margin off southwest Taiwan. In the experiment, a seismic air gun survey was recorded on an array of 30 ocean bottom seismometers (OBS) deployed in the study area. The locations of the OBSs were determined to high accuracy by an inversion based on the shot traveltimes. A three-dimensional tomographic inversion was then carried out to determine the velocity structure for the survey area. The inversion indicates a relatively high P wave velocity (Vp) beneath topographic ridges which represent a series of thrust-cored anticlines develop in the accretionary wedge. The bottom-simulating reflectors (BSR) closely follow the seafloor and lies at 325 ± 25 m within the well-constrained region. Mean velocities range from ~1.55 km/s at the seabed to ~1.95 km/s at the BSR. We model Vp using an equation based on a modification of Wood’s equation to estimate the gas hydrate saturation. The hydrate saturation varies from 5% at the top ~200 m below the seafloor to 25% of pore space close to the BSR in the survey area.     

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。     

Seismic monitoring of western Pacific typhoons

Typhoons inflict large damage to societies, but are usually difficult to monitor in close proximity in real-time without expensive instruments. Here we study the possibility of using seismic waveforms on the seafloor and on land to monitor the turning of a far away or approaching typhoon. Up to 67% of the typhoons making landfall in Taiwan come from the eastern shore, so that we deployed broadband ocean-bottom seismometers (OBSs) offshore eastern Taiwan in 2006 to study ground motion in close proximity to a typhoon. Typhoons generate ocean waves, which generate pressure signals in the water column before being transmitted to the seafloor as seismic waves and recorded by the OBSs. The ground motions on the seafloor correlate with locally increased (ocean) wave heights and wave periods, suggesting that the ground motions are mostly induced by in situ or nearby pressure fields, as shown by coherence function analyses. When a typhoon turns and changes wave-wave interaction near the source region, a new set of en echelon patterns develops which can be observed by OBSs and land stations. Similar features occur when a typhoon crosses a landmass and re-enters the ocean. The energy level ratio between the single-frequency and double-frequency microseisms also changes abruptly when the typhoon turns. These features can potentially help near real-time early warning with little cost to complement other conventional typhoon early warning methods.     

台湾海峡及其两岸地震和地热特征

本文主要论述了台湾海峡及其两岸地震和地热的各自特征以及它们之间的关系。该地区的4个北东向地震带刻划了各个块体的相互关系。台东地震带的震源机制解表明台湾纵谷具有复杂的过渡性构造。台湾西部和台湾海峡的地震活动也受到菲律宾海板块的控制。福建沿海的地震活动与巴士断层活动有关。在自东向西各地震带的活动能量急剧下降的同时,相应的地热流异常值有一个上升趋势,海峡西岸的地热异常高值多分布在NE与NW向断裂的交汇点上。     

台湾海峡西南部海域春季悬浮体及沉积物来源与输运机制

台湾海峡作为连接东海和南海的重要通道,其悬浮体和沉积物的来源和输运格局非常复杂。2005年4~5月利用带有浊度传感器和荧光传感器的SD204型CTD对台湾海峡西南部海域627个站位的悬浮体特性进行了综合调查,并采集了底层沉积物。在室内分别利用英国Marlvern公司生产的Mastersizer 2000型激光粒度仪和德国ELEMENTOR公司生产的ELEMENTOR varioELIII型元素分析仪对表层沉积物进行了粒度分析和沉积物碳、氮含量测定,结果表明,台湾海峡西南部海域春季受粤东沿岸流、韩江冲淡水、九龙江冲淡水及台湾海峡混合水影响,其中粤东沿岸流在向北输运过程中影响强度逐渐减弱,韩江冲淡水影响范围较大,并且在西南季风的控制下向东北方向输运;长时间尺度的沉积物输运格局表明,近岸沉积物由岸向海输运,远海地区沉积物由海向岸输运,并且在汕尾南部海域、南澳岛东南部海域形成了沉积物的汇聚区,沉积物以陆源为主;表层沉积物的输运过程受控于区域内水团、悬浮体分布及运动格局;在春季上升流形成早期尽管叶绿素荧光值相对较低,但其对表层沉积物的输运过程起着非常重要的控制作用。     

基于PGS-Nucleus模拟远场子波压制气泡技术

海上地震勘探主要采用的是气枪阵列震源。震源激发时,会形成气泡效应,这种现象会严重影响地震资料浅层成像效果,尤其是天然气水合物地震资料的分辨率和信噪比。利用PGS-Nucleus软件模拟实际震源远场子波,进而用该远场子波进行子波整形处理,气泡得到了较好的压制。远场子波采集成本巨大,因此,在缺少远场子波的情况下,该方法是一种较好的替代方法,能够在保护有效反射的情况下有效压制气泡效应,提高地震资料的分辨率和信噪比。     

Potential Seismic Risk in Taiwan Strait Region

GPS observation indicates that the Fujian coastal region of China mainland, the region of Taiwan Strait and northern Taiwan island all show a generally homogenous horizontal motion with weak deformation. Historical earthquake record over more than 800 years and modern instrumental data reveal that there is potential seismic risk in and around Taiwan Strait region. After the National Seismic Zoning Map of China (2001) the expected seismic risk in northern part of the Taiwan Strait is lower than that in middle and southern part. The suggested northern route of the Taiwan Strait passage project seems to be relatively save seismically.     

Potential Seismic Risk in Taiwan Strait Region

GPS observation indicates that the Fujian coastal region of China mainland, the region of Taiwan Strait and northern Taiwan island all show a generally homogenous horizontal motion with weak deformation. Historical earthquake record over more than 800 years and modern instrumental data reveal that there is potential seismic risk in and around Taiwan Strait region. After the National Seismic Zoning Map of China (2001) the expected seismic risk in northern part of the Taiwan Strait is lower than that in middle and southern part. The suggested northern route of the Taiwan Strait passage project seems to be relatively save seismically.     

Relocation of two earthquakes in the Southwest Indian Ridge area combining land seismic stations’ with OBSs’ data

Two earthquakes were recorded by 20 ocean bottom seismometers (OBS) deployed in the Southwest Indian Ridge (SWIR) area during a three-dimensional seismic survey in 2010. Their magnitudes (both M _b = 4.4) and hypocenters have been determined by National Earthquake Information Center (NEIC) only using land seismic stations onset times. After the frequency analysis and the band-pass filtering of the OBSs’ data, 7 and 13 P-phase onset times from OBSs were successfully picked for these two events, respectively. Then these two events were relocated by HYPOSAT program with onset times together from OBSs and land seismic stations using different velocity models. These relocation experiments confirm both the importance of adding OBSs’ onset data and the need to apply a local oceanic velocity model for the location of these two events happened on the SWIR. This research has accumulated a wealth of experience for earthquakes observation and research using OBSs in the ocean.     

海上三维双方位融合处理技术在番禺4洼的应用

番禺4洼新近系NWW—SEE向正断层非常发育,这些断层上升盘的构造圈闭是重要的勘探目标。但由于一次三维地震资料采集方向与断层平行,断层附近阴影现象非常严重,表现为信噪比低、同相轴不合理的“下拉”和扭曲畸变的“假象”,严重影响断层上升盘的精细构造落实。为此,实施了垂直于断层方向的二次三维地震采集,使得断层阴影带成像比一次三维有较大改善。为了更好地解决断层阴影带成像难题,针对方位各向异性,对2次采集的三维资料进行了以双方位各向异性叠前深度偏移（PSDM）为核心的双方位融合处理。2个方位各自处理成果和双方位融合处理结果对比表明：对于断层阴影带成像,垂直断层方向采集的三维明显优于平行断层方向采集的三维;而结合2次采集的双方位融合处理资料效果最好：既能有效的消除断层阴影带成像畸变,又能提高信噪比。经研究区油田评价井在断层阴影带的钻探结果证实了双方位融合处理结果的可靠性,同时,可为类似地区解决断层阴影带成像难题提供采集设计和处理技术等方面的借鉴。