南海海盆东北部内孤立波的地震海洋学研究

以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多在东沙岛附近,本文在南海海盆东北部首次利用地震海洋学方法发现了海盆中的内孤立波.通过叠前偏移观察该内孤立波细结构的变化,发现内孤立波波形在采集时间段内整体较稳定,内孤立波浅层反射相对深层变化较大.通过改进前人的方法,利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算内孤立波视相速度.该方法比直接使用共偏移距道集拟合的共中心点-炮点对曲线线性更好,其计算的内孤立波视相速度为0.82 m·s^-1,内孤立波视传播方向为从NW向SE（172°N方向,0°指向北）.

     

南海东北部内孤立波包的地震海洋学和遥感研究

在南海东北部东沙环礁附近,内孤立波被大量地观测报道.在该地区内孤立波的传播和演化过程仍然存在许多待解决的问题.利用改进的地震海洋学处理方法对2009年夏的一段海洋勘探地震测线进行了重新处理,获得了50 m水深之下的水层反射图像,发现了包含8个内孤立波的下沉型内孤立波包.遥感仪器中分辨率成像光谱仪（MODIS）图像在该段地震测量的3 h内,捕捉到同一个内孤立波包,经处理分析,获得前5个内孤立波的清晰图像.本文采用了两种方法计算内孤立波相速度,方法一是利用不同的叠前共偏移距道集剖面估算内孤立波的视相速度,并根据MODIS图像上内孤立波的传播方向对其进行校正;方法二是利用地震与MODIS图像联测直接获得传播相速度.将这两种方法得到的相速度分别进行对比,发现它们在数值大体一致.地震海洋学剖面可直接获得内孤立波包中8个内孤立波的特征参数,包括振幅、视半高宽和视波间距.该内孤立波包的最大振幅为117 m,最大视半高宽为1020 m,最大视波间距为4100 m.由于地震采集船和内孤立波之间存在类多普勒效应,且二者前进方向存在夹角,所以利用地震与MODIS图像联测得到的传播相速度,结合MODIS图像所推断的内孤立波传播方向对视半高宽和视波间距进行校正.首波的半高宽与遥感估算的特征半波宽的比值是1.75,接近理论比值的1.763;校正后的真波间距和遥感量测波间距数值基本一致.最后,结合地震观测前后的遥感图像和潮流数据推断这一内孤立波包为Type-b型.结果表明,将地震海洋学和遥感方法结合,可以更好地研究内孤立波的特征.

     

南海东北部东沙海域海水层反射特征分析

本文基于对南海东北部东沙海域近期采集的多道反射地震资料进行重新处理获得新的地震海洋学数据,分析了该海域内孤立波/内孤立波包、沙丘上方和陡坎附近特殊反射结构特征,从而提供了新的海水层与海底相互作用依据.研究结果表明,除之前已发表文章中地震海洋学资料显示存在的第一模态内孤立波/波包和沙丘上方常见的反射样式-披毛状发射外,地震海洋学资料上还发现了第二模态内孤立波、陡坎上方的上抬型波动反射结构样式.在新的地震海洋学数据中,第一模态内孤立波振幅均小于50 m,宽度上都小于5 km,单个内孤立波的最大振幅约为45 m.内孤立波包的内孤立波振幅都相对较小,均小于40 m,并且与之前不同的是,彼此之间振幅相差不大,没有明显的排列规律.此次地震海洋学数据记录到的第二模态内孤立波,形态较为完整,上层和下层反射的振幅相差不大,在30 m左右;中间层大约在水深130 m位置处,垂向结构的整体大小大于200 m.沙丘上方反射结构普遍存在弱反射层,可能是湍流边界层,并且存在特殊反射样式-披毛状反射.但并不是沙丘上方都存在披毛状反射样式,本文分析它出现在地震海洋学资料上可能是受测线与沙丘走向之间夹角的影响.陡坎区域...     

利用地震海洋学方法研究南海东北部东沙海域内孤立波的结构特征

多尺度动力过程是当前海洋学研究的重点。地震海洋学能在数百km的剖面上获得分辨率为10 m的高质量数据,基于该数据能够解析涡旋边缘的亚中尺度动力现象（如北冰洋地震剖面研究发现的漂亮旋臂）和内孤立波的振幅垂向结构,并能够进行内孤立波波形变化与混合参数分布叠合分析等,本文对这些方面获得的新认识和新进展进行了综述。同时,共偏移距剖面叠前偏移方法充分利用多道地震的多次覆盖特点,获得随时间变化的一系列地震图像,为地震海洋学在海洋内部结构的时空演变研究方面增添了利器。因此,地震海洋学提供的新的时空视角必将在海洋多尺度动力过程研究中起到重要作用。     

南海北部地震危险性分析

在建立了比较可靠的南海北部地震目录以后,采用编制中国地震动参数区划图（2001）的方法,重新划分了南海北部海域的潜在震源区和调整了相关的地球物理参数,最终计算了南海北部海域50年超越概率10％的地震动峰值加速度。南海北部的地震动峰值加速度可分成东部高值区和西部低值区。东区的地震动峰值加速度在0．160g以上,西区大部分海域的地震动峰值加速度小于0．114g,并且与它们北侧的陆区大致相似。     

中美洲海域第二模态内孤立波的地震海洋学研究

以往利用地震海洋学方法发现的内孤立波大多是第一模态内孤立波,本文利用地震海洋学方法首次在中美洲太平洋沿岸海域发现了第二模态内孤立波群.通过叠前偏移观察该第二模态内孤立波群细结构的变化,发现位于陆坡上的第二模态内孤立波ISW4在大约50 s的采集过程中,出现反射同相轴分叉、合并以及密跃层中心深度变化.利用共偏移距道集叠前偏移剖面计算的这些第二模态内孤立波视相速度在0.5 m·s^-1左右,其视传播方向都是沿地震测线从SW到NE(44°N方向,0°指向北).通过对视相速度误差相对较小的三个第二模态内孤立波(ISW1、ISW3和ISW5)的视相速度进行分析,发现总体上第二模态内孤立波视相速度随着水深的增加而增加,另外一般情况下具有较大最大振幅的第二模态内孤立波的视相速度较大.     

地震海洋学方法在研究南海东北部海水水体结构中的应用

反射地震方法一般用于地下地质结构的探测.本文采用南海东北部的一条地震测线记录,通过对水体反射信号的处理,获取了该测线上海水的声速剖面,并获得了海水水体结构的直观图像.在反射地震剖面上,可以看出南海东北部上层海水结构较为稳定,没有明显的水体侵入痕迹,但中、深层海水中内波较为发育,这与物理海洋学上的研究结果是一致的.本文通过设计合理的数据模型说明了地震海洋学这种方法的可行性,并对地震海洋学的工作方法和方向上提出了一些意见和建议.     

利用地震海洋学方法估算南海中尺度涡的地转流速

中尺度涡是重要的海洋学现象,它在很大程度上影响着海洋内部的能量传递过程.由于传统海洋学观测手段的固有局限性,一直以来对中尺度涡观测和研究的程度都比较低.地震海洋学的诞生和发展为海洋学观测提供了一个全新的手段.对南海的历史地震数据重新处理后,我们首次在本研究海域的地震剖面上看到了透镜状结构.它位于南海西南次海盆(~113.6°E,11.4°N),中心深度约为450 m,中心厚度约为300 m,半径约为55~65 km,具有典型的中尺度涡特征,综合解释为反气旋.我们利用地震海洋学方法估算了地转剪切,结合来自于卫星高度数据的海表面地转流速度进一步得到了绝对流速的垂向剖面.结果显示,流速的最大值约为0.7 m/s,出现在400~450 m处,对应于涡旋的中心深度;西北部分为正,东南部分为负,整体呈现出顺时针的转动方向,说明了它是一个反气旋结构.     

海底边界层异常(地震海洋学)反射地震特征的地球物理分析

通过对南海北部与西部大量反射地震剖面海水层部分进行再处理,与以往地震海洋学主要关注海水层内部的反射结构不同,本文重点对海底附近水体的各种复杂反射地震特征进行分类、分析与总结.与传统对海底边界层的定义不同,我们将海底边界附近的水体称之为海底边界层.本文利用传统地震相分析方法,分析海底边界层各种复杂反射地震结构的几何形态、内部反射结构、连续性、振幅以及视频率特征,结合过去相关的地震海洋学研究成果、海底边界层理论与其它各种海底附近作用/过程,不仅对中尺度涡旋、内孤立波和背风波在地震剖面上的反射地震特征进行了归类与分析,并推断最新发现的一些反射地震特征可能揭示的各种海洋作用/过程,例如不同的地震相特征可能反映了海底湍流边界层,海底沉积物再悬浮,天然气渗漏羽状流和麻坑内部异常上升流相关海底界面作用过程.结果分析表明,地震海洋学方法不仅能够对海洋内波、涡旋等物理海洋现象进行研究,同时也能够对海底附近各种复杂海洋作用/过程进行成像,从而拓展了地震海洋学的研究领域,一定程度上也能为过去不能有效对海底边界面发生的各种冷泉热液活动、生物和沉积等作用过程进行现场观测提供新的探测方法和研究视角.     

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

麻坑通常是由海底流体逸散形成的一种海底表面的残留地貌.本文所研究的区域主要位于南海的西北部,包括琼东南盆地的西南部和中建南盆地的中北部.该区域海底表面主要覆盖细粒沉积物,并且底流活动强烈,底流水道发育,为麻坑的形成和发育提供了有利条件.麻坑发育的主要因素是流体逸散系统,本文通过反射地震资料在本区发现了断层、气烟囱、泥火山、泥底辟、声空白/声混浊、强反射等多种与流体逸散相关的指示特征.麻坑的几何特征随着区域的不同会有较大变化.首先本区麻坑的尺寸跨度较大,与底流水道伴生的麻坑和广乐隆起的麻坑表面宽度通常是几十米到数百米,其他区域麻坑的表面宽度通常可达数千米,被称为巨型麻坑.其次本区麻坑的表面形态复杂多样,有圆形、椭圆形、新月形、环形等.各种不同的形态有可能指示了麻坑的不同发育阶段,新月形麻坑可能发育程度较低,其次是环形,圆形则相对较为成熟.据此推断发育程度较低的新月形麻坑有可能是活动麻坑,而地震海洋学的资料也倾向于证实这一点.     

南海东北部地震海洋学联合调查与反演

通过地震海洋学联合调查航次,获得了同时采集的高分辨率多道地震数据与水文数据（XBT）联合调查数据.通过针对性处理获得了清晰的海洋水体反射地震剖面,捕捉到南海东北部次表层涡旋,证明了该调查方法的有效性.利用背景场约束反演方法得到海水的波阻抗、声速、密度、温度和盐度剖面,揭示了涡旋具有相对低速、高密、低温与高盐特征.处理和反演结果表明,在浅部和部分噪声较强和无约束反演区域,结果误差较大,可靠性较低.调查结果说明,获得较高信噪比的原始高分辨率地震资料采集技术方法、联合约束数据的获取、针对性的特殊处理方法和有效的反演方法是地震海洋学资料有效分析利用的重要保证.

     

南海北部盆地基底岩性地震-重磁响应特征与识别

针对性选取东南沿海露头剖面18条,采集245件南海盆地基底可能出现的岩性样品,测定其密度和磁化率,建立各种岩性的密度-磁化率交会图版,以此约束过井地震剖面和重磁异常的地质解释,总结出南海北部盆地基底火山岩、侵入岩、变质岩和沉积岩4大类11亚类岩性的地震-重磁响应特征.应用重磁震-岩性解释模型逐一对南海盆地北部主干剖面进行地质-地球物理综合解释,从而实现了盆地基底岩性的平面填图.这种从盆缘剖面到盆地内部、从岩石物性测量到地质-地球物理综合解释的方法,在资料获取难度大、地质条件复杂的南海盆地基底地质研究中,业已证明是行之有效的,相信在其他盆地研究中也会有借鉴意义.     

南海东北部内波特征——经验模态分解方法应用初探

利用地震海洋学方法研究海洋内波已成为海洋地球物理学家与物理海洋学家共同关注的前沿问题.本文尝试利用当今时频分析的新手段——希尔伯特-黄变换中的经验模态分解（EMD）方法对南海东北部地震数据处理获得的垂直位移分布数据进行分解,获得了一些有新意的结果.分解结果表明,南海东北部海盆上方区域的内波包含波长约1.2、2.5、4、12.5 km的组成成分,其中波长约1.2、2.5 km的内波在200~1050 m的深度范围内上、下各层的波动基本耦合;波长约4 km与12.5 km的内波以600~700 m的水层为分界,其上、下部分的内波相位差90°,指示低波数内波能量的斜向传播.这些研究表明,EMD方法在内波运动学特征的地震海洋学研宄方面有良好的应用前景.     

南海北部大陆边缘盆地地热特征与油气富集

本文报道了莺歌海盆地、北部湾盆地共148个新测热导率数据,根据收集的钻井温度数据新增计算65个大地热流数据;结合前人研究成果绘制了南海北部大陆边缘沉积盆地的地温梯度图、大地热流分布图;系统归纳了南海北部大陆边缘油气勘探成果.结果表明,南海北部大陆边缘珠江口盆地、琼东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地的平均热流值分别为68.7±11 mW/m2、71.1±13 mW/m2、65.7±8.9 mW/m2、74.7±10 mW/m2,属于典型的“热盆”.热流区域分布特征总体上受大地构造背景控制,随地壳厚度从北向南,由陆架到陆坡区逐渐减薄而增高,水热活动与岩浆活动等是引起局部高热流异常的原因.盆地地温场的差异控制和约束了油气分布富集规律,从研究区油气勘探成果中可以发现,该区域的气田多发育于高热流盆地（凹陷）,而中-低热流盆地（凹陷）则多孕育油田,油气田具有“北油南气”的分布特征.