大陆架科学钻探南黄海CSDP-2井的垂直地震剖面资料采集技术

CSDP-2井位于南黄海盆地中部隆起西部,是大陆架科学钻探项目在中部隆起上实施的第一口以探查印支构造面以下海相中-古生界地层属性为目标的科学钻探井,对了解中部隆起前新生代基岩地层赋存关系具有重要意义。为了获取井孔的高精度地层速度及高信噪比地震波场特征,建立准确的地震层位与钻井地层的对应关系,对该井实施了垂直地震剖面(VSP)观测。针对观测井的地震地质条件和观测目标,采用了由4条1500in3的Bolt气枪组成的大容量气枪阵列作为地震激发震源,克服了海相地层顶界面强反射对地震波强烈阻滞的难题;通过三分量数字检波器等间距观测方法,记录传播到井中的地震波场信号。现场的初步处理结果表明,获得了高信噪比的地震波场信号,纵波和转换波信号清晰、特征突出。     

南海东北部居里面特征及其石油地质意义

居里面是岩石中铁磁性矿物因温度升高达到居里点而由铁磁性变为顺磁性时的温度界面, 在这个面以下的岩石由于温度超过居里点而被认为几乎无磁性。1985年中美双船地震扩展排列东剖面(ESPE)和1993年中日合作海底地震仪剖面(OBS93)均穿越南海东北部各主要构造带和盆地, 获得了完整的地震及重、磁资料。通过上述剖面的磁测异常反演出其磁居里面, 同时由热流探测资料计算其地温场并从中获取了热居里面(575℃等温面)数据(热居里面是笔者相对于磁居里面而提出的一个新概念, 即指由海底热流探测资料经地温场模拟而获得的居里面)。研究结果表明, 两种方法得到的居里面深度在很多地区并不一致, 表现出显著的差异。笔者认为造成这种差异的主要原因在于, 在有可能存在未知热事件的地区, 计算稳态地温场的前提条件并不成立, 因而由这种方法计算出来的热居里面在这些地区并不能真正反映居里面的深度, 从而形成了它与磁居里面的显著差异。通过计算研究区磁及热居里面并根据其差异可以快速判定该区下部是否存在10Ma以来的热侵事件以及是否有浅层热源, 这对于研究南海东北部新生代含油气盆地深部结构及沉积充填特征与烃源岩成熟生烃作用以及油气运聚成藏规律和油气资源潜力评价等, 均具有重要的油气地质意义和地球科学意义。     

南海中北部OBS2006-3地震剖面中横波的识别与应用

纵横波联合探测可以获得丰富的地下结构信息.纵横波速比和岩石泊松比在预测岩石圈的岩性、物性等介质属性方面有重要的作用.通过对比南海中北部OBS2006-3地震剖面垂直分量和径向分量上的纵横波走时、视速度以及质点运动轨迹,识别出了转换横波震相.本文以OBS8和OBS10台站的数据为例,说明了横波识别的方法,并在拟合好的P波速度模型基础上,利用RayInvr软件对转换横波震相进行了射线追踪,确认了PwSs3、PgSs3、PmS等几组转换震相,计算了这两个站位下的波速比和泊松比.根据OBS2006-3测线下地壳高速层的P波速度(Vp=7.20-7.25 km·S-1)、S波速度(Vs=4.20-4.23 km·s-1)、泊松比(0.24)等参数,初步推断下地壳高速层是由上地幔岩浆底侵作用形成.     

慢速、超慢速扩张洋中脊三维地震结构研究进展与展望

慢速与超慢速扩张洋脊是研究岩浆活动、构造运动、热液循环等相互作用的最佳场所;其复杂的三维空间的地震结构是构建构造动力学机制的基础.文章首先结合国际深海研究发展趋势,回顾了慢速扩张洋脊的三维地震结构研究进展,发现慢速扩张洋中脊与快速洋脊相似,也存在岩浆房或熔融体;然后,重点结合我国2010年1-3月首次在西南印度洋洋中脊开展的三维地震探测实验,提出了今后超慢速洋中脊的重要研究方向;此次地震数据初步处理结果表明,数据质量良好,为下一步三维层析成像研究打下坚实基础;相信此次研究将在超慢速扩张洋脊的形成演化机制上取得突破性进展,提升我国在国际大洋中脊研究中的地位.     

海陆地震联测:相邻地震台站的信号及震相特征对比

2004年作者在香港外海域进行了一次海陆地震联测实验,文章利用此次实验中的两个相邻固定台站珠海台和澳门台所记录的气枪信号数据,从波形、波谱特性和震相等方面分析了相邻地震台站对气枪信号的响应特征.结果显示,来自不同距离处的地震波波形和波谱特征在同一台站上变化不大,但在不同台站上的响应有所差别,珠海台受背景噪声影响更为强烈,其信号波形扰动大,具有较多高频成分,优势频率响应比较尖锐,而澳门台响应则比较平缓.对研究区下方速度结构进行了二维结构模拟,分析了台站附近速度结构对地震波到时的影响.珠海台PmP震相走时相对滞后,由于深圳断裂带穿过两台站之间,其引起的花岗岩基底破碎或上地壳厚度的差异都可能导致珠海台基底地震波速度的降低,这可能也是引起两台站对相同震源信号具有不同波形及波谱响应的因素之一.     

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。     

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.     

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.     

南海巴士海峡三维OBS探测的异常数据恢复

为了探明南海东北部马尼拉俯冲带北段的地壳结构属性,2016年4—6月,"实验2"号科考船执行基金委共享航次,在巴士海峡区域实施三维海底地震仪（OBS）深地震探测实验.实验总共投放48台国产便携式OBS,最终回收41台,放炮测线长2300 km,有效放炮10800次,获得了宝贵的第一手数据资料.但初步处理显示,新研发的25台OBS数据异常,未能识别有效震相,给后续计算模拟带来极大困难.为此,本文对异常数据进行了深入分析,通过数据格式检查、导航放炮时间查对、相邻台站信号对比、外部时间和内部时间分析等手段,发现数据异常的原因是采样间隔发生了变化,由设置的4.0 ms变为实际的4.5 ms,导致内部时间出错,无法正确裁截和对齐震相.新版仪器为节能优化,调低了CPU主频,导致在较高采样率情况下,实际采样间隔比预设要长,这是造成数据异常的主要原因.通过修正采样间隔和数据重采样的方法,我们成功恢复了异常数据,获得了清晰的地震剖面.此项研究不仅挽救了宝贵的地震数据,为下一步地壳结构研究提供数据基础,而且提升了国家基金委共享航次的科学意义,可为今后国产仪器的研发和使用提供重要参考.     

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。