海底峡谷水动力系统研究

海底峡谷作为海洋中油气勘探的重要指示器和富集场所,研究其复杂的水动力系统变得十分重要。海底峡谷中水动力系统包括了重力流、浊流、潮汐/内潮汐、内波、底层流、上升流和高密度陆架瀑布流(Dense Shelf Water Cascading)等要素,与峡谷外有明显的不同。首次从海底峡谷水动力系统的综合概况出发,研究了水动力作用对峡谷的侵蚀、沉积物的搬运与沉积以及特殊生态系统的塑造,总结分析了峡谷中水动力系统的主要研究手段。结果表明,海底峡谷中的水动力作用由于成因不同,各自的表现特征也不一样;重力流、内潮汐、上升流等水动力作用对峡谷的形态地貌、物质搬运以及生态系统的影响较为显著;对于常用的4种水动力系统的研究方法而言,其研究背景各不相同,且存在一定的局限性。本文为我国海底峡谷水动力系统的研究起到了一定的指导作用。     

海底电缆表面多次波衰减方法

海底电缆多次波衰减是国外地球物理研究的热点之一,国内研究关注相对较少,相应理论和实验研究相对匮乏。介绍了OBC多次波的压制方法,对上下行波场反褶积衰减海底电缆表面多次波方法理论及相应技术流程做出了详尽阐述。该方法不需要震源信息、不需要去掉直达波和鬼波,即可达到衰减表面相关多次波的目的,通过理论模型和实际资料的验证,取得了理想的效果。     

影响东海海底管道安全的灾害因素

通过多年的海底管道检测成果,分析了东海海区对管道路由存在威胁的灾害因素,认为可以分为人类活动、海流冲刷、浅部地质灾害和砂质底质等;重点探讨了拖痕、海流冲刷、浅层气和砂土液化等灾害因素的致灾机理和致灾结果,目的是加深对这些灾害的认识,以期在今后的检测中能够及时发现存在的安全隐患,并能采取相应的防范措施,确保海底管道的安全运行。     

南海琼东南盆地深水区储层类型及研究意义

通过对琼东南盆地钻井及典型地震相分析,认为琼东南盆地深水区发育两种类型的储层:第一类为形成于浅水环境的储层,包括扇三角洲砂体、滨浅海相滩坝砂体和台地碳酸盐岩;第二类为形成于深水环境的储层,包括盆底扇和峡谷水道等低位砂体。其中,深水区广泛分布的海底扇、峡谷水道砂体和台地碳酸盐岩具有良好的深水油气勘探潜力。     

板内玄武岩来源于再循环碳酸盐化榴辉岩的地球化学证据: 以四子王旗新生代玄武岩为例

本文对中国东部中新世四子王旗玄武岩开展了详细的全岩和橄榄石主、微量元素及全岩Sr-Nd-Pb-Hf-Mg同位素研究, 据此探讨它们的成因及源区性质。研究发现, 四子王旗玄武岩具有类似于高μ(HIMU)型地幔起源熔体的微量元素分布特征, Zr、Hf、Ti的负异常, 高的Zr/Hf比值(Zr/Hf=49.3~54.8), 以及低于正常地幔范围的δ²⁶Mg值(-0.51‰~-0.49‰), 表明其来源于碳酸盐化地幔源区。它们还具有低的Sc含量(10.1×10^-6~10.5×10^-6)和高的Gd/Yb比值(8.7~9.4), 结合它们橄榄石斑晶低的Fo值, 高的NiO含量和Fe/Mn比值, 揭示其母岩浆为碳酸盐化榴辉岩部分熔融产生。四子王旗玄武岩具有亏损的Sr-Nd-Hf同位素(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr=0.70370~0.70449;ε_Nd=+6.3~+6.4;ε_Hf=+9.7~+10.3), 以及较低的Pb同位素组成(²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=17.94, ²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb=15.44, ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=37.89), 指示它们源区为年轻的再循环洋壳物质, 很有可能来自于滞留的西太平洋板片。四子王旗玄武岩位于南北重力梯度带以西并远离海沟, 意味着滞留的西太平洋板片在物质上对上覆地幔的影响范围较之前认识的要更广。

     

利用多元回归分析反演西南印度洋区域海底地形

针对海底地形与重力异常和重力异常垂直梯度在相应频段呈现强线性相关的特点,引入多元回归分析技术,提出并详细推导了联合多元重力数据的海底地形建模方法。然后,在西南印度洋SWIR(Southwest India Ridge)所在部分海域开展了海底地形反演试验及地形地貌分析研究。试验结果表明:6种海深模型中,基于多元回归分析技术构建的海深模型(BDVG模型)检核精度最高,相较于S&S V18.1模型和ETOPO1模型精度分别提高了11.51%和57.81%左右;2000 m以上水深海域,各个海深模型的检核精度较高,相对误差波动较小,反映了深海海域具有良好的反演效果;地形起伏剧烈海域或者浅海海域,BDVG海深模型,相较于以重力异常和重力异常垂直梯度作为单一输入源建立的BDG模型和BVGG模型相对误差及相对误差波动变化较小,反映了BDVG模型拥有更好的稳定性,从而体现了联合反演的必要性和优势。Indomed FZ—Gallieni FZ上唯一轴部缺失裂谷洋脊段(27洋脊段)目前属于岩浆供应充足阶段,构造作用的海底扩张对其影响较小;同时由于对称裂离方式影响,27洋脊段沿轴南北对称分布有地形隆...     

马尼希基海底高原重力均衡及其构造意义研究

采用三维导纳分析技术,联合海底地形和重力异常数据,对马尼希基海底高原重力均衡状况进行了分析研究,并结合地震学等研究成果,分析其构造意义。马尼希基海底高原海底地形与重力异常相干性在长波部分(大于100 km)相对较小,说明高原地壳底部存在低密度异常,并且,根据Airy均衡分析,这种低密度异常并非完全由洋壳对海底地形的均衡调整引起,推测高原地壳底部存在由岩装“板垫作用”(crustal under-plating)形成的低密度异常体,即“底部载荷”。马尼希基海底高原短波海底地形符合Airy均衡,据此分析获得高原地区洋壳厚度为22. 7 km,与地震研究结果一致。岩石圈挠曲均衡分析表明,马尼希基海底高原岩石圈有效弹性厚度为2.5-5.5 km,较优拟合值为3.5km,可能意味着高原形成时岩石圈年龄较小。根据顾及底部载荷的挠曲均衡模型进行分析,定量计算了底部载荷规模,约为地形载荷的30%,其体积约为9.3 X 105km3,平均深度为18 km,是整个高原洋壳的重要组成部分,表明洋壳底部板垫作用在马尼希基海底高原形成和演化过程中产生过重要影响。     

基于重力地质法的南中国海海底地形反演

根据重力地质法（GGM）,利用南中国海海域内63179个船测控制点水深将测高自由空间重力异常划分为长波参考场和短波残差场,并反演出了该海域112°E—119°E,12°N—20°N范围的1’×1’海底地形模型,该过程中使用的海水和海底洋壳密度差异常数1.32 g·cm-3通过实测水深估计得到.利用反演得到的GGM模型对剩余的10529个检核点船测水深插值计算后与实测水深进行比较,其较差结果的均值为-1.64 m,标准差为76.95 m,相对精度为4.06%.此外,根据船测点数量、分布和海底地形的不同,选择了三个海域进行统计,结果表明：在船测控制点分布均匀的海域,GGM模型精度优于ETOPO1模型,在控制点过于分散的海域其精度会有所下降,但好于船测水深的直接格网化结果.为进一步探究检核点的较差结果中出现较大数值的成因,本文对精度较差的点位进行了单独分析,选择了两条船测航迹剖面进行了研究,并分析了检核点的水深较差、相对精度与水深和重力异常的关系,结果表明：GGM模型精度受水深和重力异常的相关性影响较小,受海底地形复杂程度影响较大,地形坡度变化平缓海域的预测精度明显高于海山地区.最后,综合GGM模型和ETOPO1模型优势,利用所有船测水深作为控制,生成了综合的海底地形模型.     

西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正

在海上实施三维地震探测过程中,人工震源枪阵中心与船上GPS的距离及地震探测作业中的船行方向造成炮点实际位置与预设位置有一定偏差;自由落体投放的OBS由于海流的影响会偏离原定设计位置(投放点),因此,炮点与海底地震仪(OBS)的位置校正是三维地震结构研究中的基本环节.本文利用艏向信息校正了炮点位置;采用蒙特卡洛和最小二乘法方法对海底地震仪的位置进行了校正,并探讨了直达水波曲线特征.结果表明 OBS位置一般偏离设计点1 km左右,其误差范围在20 m以内,校正后的OBS记录剖面展示了真实的记录情况.该研究结果为下一步西南印度洋的三维层析成像研究提供了坚实数据基础,同时为今后南海的三维深部地壳结构探测提供经验与借鉴.     

声学水面无人艇在浅水海底地貌调查中的应用

水面无人艇（USV,Unmanned Surface Vehicle）具有吃水浅、灵活机动、安全高效的特点和优势,日益成为浅水调查的重要手段。对于常规船只和考察人员不能到达的浅水环境的调查,无人艇具有填补甚至替代的价值和意义。C-Worker 4水面无人艇平台搭载了多波束测深、侧扫声呐、浅层剖面声学系统,运用脉冲同步控制和发射频率差异化配置的方法实现数据同步采集,旨在提高调查效率、优化调查方法和节约成本。基于2019年在海南岛澄迈湾1.2～22 m浅水环境的调查数据,处理和分析评估表明其采集数据可靠性高,能清晰识别海底沙波、波纹、礁石、埋藏河道、港池、航道、拖痕等微地貌单元。研究证实水面无人艇搭载多源声学系统同步测量可提供精细、立体、可靠的海底地貌基础资料,服务于海岸带地质调查、资源开发、工程建设、水运交通和国防安全等。