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.     

复杂地质结构OBS地震剖面震相识别方法

震相识别对获取深部速度结构至关重要.横穿加瓜海脊的T1测线东段,地形高差达3 km,沉积厚度相差约2 km,沉积基底变化复杂,对海底地震仪（OBS）地震剖面的震相识别增加了难度.本文以该测线东段OBS数据为例,采用地形校正、基底校正、多次波识别、正演模拟、走时投影等多种手段,开展了复杂构造的OBS震相识别研究,获得了测线下方深部速度结构模型.结果表明,采用的方法对复杂地质结构下OBS震相识别是行之有效的,相比传统的方法提供了更多且准确的震相走时信息,获得的速度模型更加可靠.     

宽频带海底地震仪的地震重定位对马尼拉俯冲板片形态的约束

将宽频带OBS用于海底天然地震长期观测,在国内尚处于实验阶段.2015年在马尼拉俯冲带北段开展了为期6个月的宽频带海底天然地震观测试验.根据回收的1台海底地震仪(OBS04)与国际地震台网的718台陆地地震台站,共记录到7562个P波走时和5002个S波走时数据,利用Hyposat地震定位方法,对马尼拉俯冲带北部(119°E—123°E,19°N—22°N)在2015年8月至2016年2月期间的264个地震进行了重定位.地震重定位的结果及定位误差分析表明,在海域布设的OBS04台站让地震观测的空间分布更为合理,提高了地震定位精度;重定位后的震中分布更为集中,与地质构造吻合良好;浅部的地震活动较为活跃,分布密集,与浅部断层发育有关;重定位后的4条震源深度投影剖面,从不同角度较好地约束了俯冲板片上边界的板片形态,板片倾角在浅部0～30km区间约为10°～22°,随着深度的增加,俯冲板片逐渐变陡,在深度120～180km处倾角约为41°～58°.该项研究为马尼拉俯冲带北段的板片形态提供了重要约束,而且为今后长期天然地震观测提供了重要而宝贵的经验与借鉴.     

三维OBS探测实验中炮点和OBS位置校正新方法

炮点和海底地震仪(ocean bottom seismometer,OBS)位置校正是三维地震数据处理的基本环节,也是获取高精度三维速度结构的关键所在.本文基于南海洋陆转换带(Continental-Oceanic-Transition zone,COT)IODP367/368钻探区开展的三维OBS深地震探测数据,开展了炮点及OBS位置校正研究,新的校正方法主要体现在三个方面:(1)利用连续三个炮点的平均航向对中间炮点进行位置校正,更真实地反映气枪枪阵与船体之间的软连接状态;(2)根据"滑动窗口"思想将海水声学速度阈值划分成N等份,通过循环测试获得全局最优的OBS位置校正结果,改进了前人方法只能获得局部最优解的问题;(3)针对单条测线穿过的OBS,通过加入其临近测线的直达水波走时,构成视双测线OBS位置校正法,提高了校正精度.49台OBS位置校正结果表明,除3台单测线法校正的OBS在垂直测线方向存在较大不确定性外,其余误差范围均为35m左右.本文改进的OBS位置校正方法,不仅提高了单条测线穿过的OBS位置校正精度,保证后续三维地震结构研究的可靠性,而且为今后类似的OBS位置校正提供了经验和借鉴.     

中沙海域的广角与多道地震探测

由于浅滩和暗礁广布,中沙海域(环礁区)长期以来处在南海地震探测的空白区域.为了揭示该区域的地壳结构及地层-构造特征,进而全面刻画南海陆缘新生代伸展过程,我们首次在中沙及其邻近海域完成了1条广角地震测线OBS2017-2和4条多道地震测线的数据采集.对得到的海底地震仪(OBS)数据进行了格式转换、位置校正等初步处理,识别了来自地壳深部的震相并对中沙环礁地壳结构进行了正演模拟;对穿过中沙环礁的多道地震剖面进行了地层-构造解释,共划分出6套地层.OBS2017-2测线处理结果显示,其数据质量良好,深部震相清晰,且位于环礁内的台站震相延伸较长,可达100km以上.中沙环礁地壳性质为轻微减薄的坚硬大陆块体,厚度约为25km左右.多道地震剖面显示,环礁之上沉积层厚度较薄,除环礁西南部存在一条基底断裂——"排洪-美溪断裂"外,基本不存在其他构造-岩浆活动.而在环礁坡脚周缘,有广泛的岩浆侵入和喷出体的存在.中沙环礁上较薄的上地壳厚度和沉积特征指示了该区域可能在古新世时期经历的强烈暴露剥蚀作用.中沙海域最新开展的广角和多道地震探测填补了南海地质地球物理研究的空白,为解读该区的构造-沉积演化提供了数据基础.     

香港地区海陆地震联测及深部地壳结构研究

为了探明南海北部海陆过渡带的深部地壳结构,我们在香港外海域进行了一次海陆地震联洲的实验,利用固定地震台网远距离接收海上气枪信号,接收距离远达200多km,并利用此次实验的测线1剖面模拟得到了海陆过渡带的深部地壳速度结构.速度结构模型表明:研究区海陆过渡带的地壳结构非均匀性较明显,由陆至海沉积层有一个突然增厚的特点;莫霍面深度约为26～29 km,上地壳P波速度约为5.5～6.4 km/s,下地壳P波速度为6.5～6.9 km/s.在担杆列岛往海方向有一个低速破碎带,其上地壳P波速度为5.2～6.1 km/s,下地壳P波速度为6.2～6.4 km/s,结合野外地质调查的结果,推测它可能为滨海断裂带.在担杆列岛往陆方向香港和深圳之间的研究区域,莫霍面有较大起伏,可能与此处发育的海丰断裂有关.     

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。     

阳江-一统东断裂的新生代活动：从珠江口盆地西部构造特征与演化过程分析得到的启示

阳江-一统东断裂是珠江口盆地西部一条重要的NW向区域大断裂,是盆地东西分块的重要分界线。南海北部陆缘在新生代经历了大陆裂谷-裂离-海底扩张-热沉降的过程,阳江-一统东断裂在新生代的活动是这一复杂过程的一部分。对分处断裂两侧的从陆架延伸至洋陆边界的两条NNW向多道地震剖面进行了地质解释,研究了珠江口西部的构造和沉积特征。利用2D-Move软件及构造回剥法建立了平衡剖面模型,计算了断层活动速率,结合构造位置、构造演化史、标志构造和应力分析推断了阳江-一统东断裂在新生代的活动史。结果表明,阳江-一统东断裂可以中部坳陷带为界分为两段,从65Ma到32Ma,断裂整体表现为左旋活动,继承了断裂在中生代时期的先存左旋走滑,其中,在此时期断裂南段主要表现为伸展活动,伴随着轻微的左旋走滑,这种伸展活动控制了云开低凸起的形成和演化;从32Ma到23.8Ma,断裂北段的左旋走滑活动持续,而南段逐渐转为轻微的右旋走滑或左旋活动停止。在23.8Ma之后,断裂南段的右旋走滑活动持续,北段的左旋走滑逐渐停止,或转为轻微的右旋走滑。阳江-一统东断裂的这种走滑旋向的转变可能与在珠江口盆地南部洋陆过渡带区域的岩浆底侵作用有关。根据对盆地构造活动强度和裂谷格架的分析,认为阳江-一统东断裂的新生代活动在珠江口盆地裂谷伸展过程中起到了应力调节的作用。     

南海及邻区现代构造应力场初探

用数学模拟方法对南海及邻区的现代构造应力场及其动力进行定量分析,结果表明南海及邻区现代构造应力场与新构造运动密切相关,现处于一个全面挤压的新阶段,应力差值大小分布呈环带状,主应力方向呈规律分布,南海及邻区的区域稳定性可分为烈、强、中、弱四个活动区,南海北部陆缘地区属中活动区,其活动性质介于被动陆缘和主动陆缘之间。     

红河活动断裂带在南海西北部的反映

红河断裂带是一条走滑的活动断裂带，它控制着南海西北部的构造活动，也控制着莺歌海盆地的形成和演化。根据南海西北部中穿过莺歌海盆地的地震剖面和历史资料进行解释，结果表明，莺歌海盆地的形成可分3个阶段：自50MaB．P．开始，沿红河断裂带的左旋错动和在印支地块的顺时针旋转的应力作用下，形成了莺歌海盆地的雏形；24MaB．P．之后在左旋压扭应力场作用下，形成了盆地西北部的反转构造；5MaB．P．之后发生了右旋错动，盆地内快速沉降，发育巨厚沉积层。根据盆地内最老和最新的沉积中心之间的距离，推测沿红河断裂带的左旋位错约200km。该断裂带发展到现代，其活动性大为减弱，曾发生10次小于5级地震。