2023年,海底浅地层剖面仪培训内部资料

海底浅地层剖面仪内业培训教材上海地海仪器20232目录1、 绪言2、 海底浅地层剖面仪的应用领域3、 海底浅地层剖面仪根本原理深度测量海底分层测量4、 海底浅层剖面仪的区分率垂直区分率水平区分率5、 影响海底浅地层剖面仪的环境因素6、 剖面声图包含的图像类型干扰图像屡次反射图像地层界面线、地层层位图像水体图像。7、 剖面声图层理特征简洁层理特征简单层理特征无声反射带8、浅地层剖面声图解释实例海底浅地层剖面仪内业培训教材绪言浅地层剖面仪又称浅地层地震剖面仪、浅层剖面仪。是一种走航式探测水下浅部地层构造和构造的地球好的区分率，能够高效率探测海疆的海底浅地层组织构造。现代浅地层剖面仪对水下地层的垂直区分率可达0.110一百多米。该设备已成为浅剖地质探测必备装备。浅地层剖面技术起源于21来越为人们生疏。海底浅地层剖面仪的应用领域海底浅地层剖面仪主要应用于以下几个领域：海底石油及矿物勘探；海洋地质、地貌调查争论；海洋工程勘察；海底环境调查；海底浅地层剖面仪根本原理深度测量海底浅地层剖面仪工作方式与测深仪相像，工作频率较低，测深仪只能测量换能器到海底的水深，而浅地层层地质的特征。浅地层剖面仪的换能器按肯定时间间隔垂直向下放射声脉冲，声脉冲穿过海水触及海底以后，局部声能反射返回换能器；另一局部声能连续向地层深层传播，同时回波间续返回，声波传播的声能渐渐损失，直到声波能量损失耗尽为止。测量地层厚度，实际是测量声波穿透地层传播的时间，如△T表示地层上下两个界面之间的时间差，即声波来回两次穿过该地层上下两个界面的时间，CW=1△T2式中：W：地层厚度〔m〕〔m/〕△T：声波来回两次穿过地层的时间〔s〕地层声速随着不同的沉积物存在不同的声速，几种常见沉积物声速如下表：沉积物类型沉积物类型平均直径mm组成%沉积物密度孔隙度n%纵波速度c砂粉砂粘土103kg/m3m/s粗砂0.530100.02.0338.61836细砂0.15388.16.37.11.9843.91742粉砂0.09083.913.12.91.9147.41711粘土质粉砂0.0066.159.234.81.4375.01535粘土0.00150.620.778.91.4277.51491海底沉积物声速更具体资料可查阅有关资料海底分层测量R= 声波的海底反射能量大小由反射系数〔R〕R为R= 入脉冲振幅反ρvρv射射脉冲振幅

ρvρvρ V，ρ1 1

V2

示一、二层介质的密度和声速，由式可知要得到强反射。必需有大的密度差和大的声灰度较强的剖面的界面线。ρV称为声阻率，简洁地说，海底相邻两层存在肯定声阻率量差，就能在剖面仪显示器上反映两相邻的界面线，并能分别显示两层沉积物的性质图像特性差异。海底浅层剖面仪的区分率海底浅地层区分率可分为垂直区分率和水平区分率。区分率定义：两层面之间能区分的最小间隔，即能区分为两个界面的最小间距。垂直区分率垂直区分率与反射脉冲宽度相关，用下式表示：1Cτ2式中：C：声速τ：脉冲宽度上式说明垂直区分率的最小间隔为1Cτ ，小于1Cτ 就不能区分。这是由于脉冲的前沿触及1界面后的2 2反向返回的声波与脉冲后沿触及2界面后的反向返回的声波最小间隔为1Cτ 假设小于1Cτ，就不能区分为两个2 2界面。实际地层的垂直区分与多种因素有关，如：地层介质对声波的反射、透射和散射力量有关，与地层厚度，声波波束角有关，与记录和显示设备的区分率有关。因此，在实际探测过程中，应依据具体状况，综合实际因素分析垂直区分率。以上所说区分率与放射脉宽相关，就是说脉宽要窄，才能得到高区分率。但是放射功率与脉宽也有相关，发大，声波穿透沉积层厚度大；放射功率小。声波穿透沉积层厚度小。由以上所述可知，区分率与穿透深度是冲突的。线性调频技术chir较好的解决了区分率与穿透深度的冲突。通过放射宽带，长时间的调频脉冲，接收信号经过相关处理〔匹配滤波脉冲的宽度无关，这个压缩脉冲宽度等于调频带宽的倒数，表达式为：τP=1/Δf式中：τP：处理后的脉冲宽度〔s〕Δf：调频宽度由上式可以理解，放射较宽的线性调频〔chirp〕脉冲，能够保证肯定穿透深度，同时不会降低垂直区分率。水平区分率声波以球面波形式从声源向外传播，因此，对任何反射界面而言，声波掩盖的面积，随集中时间的增加是这个带的半径大小，其半径R可由下式表示：R=1t〕2 f 式中：t：到达反射体的时间〔s〕V：声源与反射体之间介质的平均速度〔m/s〕f:〔Hz〕1/4λ，R小，剖面声图能反映探测反射界面的小隆起和凹陷形态；R影响海底浅地层剖面仪的环境因素因素，只有正确使用声呐系统，才能获得良好的声图图象，才能得到正确的解释结果。影响浅地层剖面仪的海上环境主要因素，有以下几方面：地质条件：海底底质是砂、岩石、珊瑚礁和贝壳等类型，严峻制约声波穿透深度。汽水界面：汽水界面能将放射声能几乎全部反射，几乎无放射声波触及目标。加深，或者拖缆加长。噪声：在系统的带宽范围内的外界声源信号都可能串入造成干扰信号图像，如：电噪声、水噪声、船只机械噪声、沿岸工程噪声等。船只摇摆：拖鱼设计为稳定的水平状态工作，船速和航向不稳定造成船只摇摆，使拖鱼不能保持平稳状态，造成图像不良。海况：涌浪使船只摇摆，致使拖鱼不稳定。剖面声图包含的图像类型干扰图像射多路径的声波重叠显示的干扰图像在记录声图上海底界面会消灭三条平行等间〔间距等于换能器入水深度〕的界面线，易于被认为地层的界面线。90度方向的灵敏度较大，放射换能器放射声波会有一局部向水平方向射出，该局部声波直接被接收换能器接收，形成直达波记录。当收、发换能器间距之半小于测区水深时，直达波被反映在海底线之上端，呈现细而均匀的线条与零位线平行，可呈现多条平行线。侧向放射干扰由于放射换能器的较大波束角，当船驶近岸壁、巨轮、突起暗礁时会有反射面形成侧向反射干扰图像。这种干扰图像视干扰物距离远近而会消灭在海底之上或与海底界面线和地层图像叠加的一段或几段线段图像。屡次反射图像地层界面线、地层层位图像水体图像。从放射线至海底之间的水体图像，有鱼群时可在水体图像中显示鱼群图像。剖面声图层理特征剖面声图的层理特征，是指剖面声图显示具有肯定灰度的点状、块状和线状图形组成的图像，反映不同性质的海底地层图像的特征。简洁层理特征的下沉积淀，显示了在低能量沉积环境中细粒沉积物。发散简洁层理特征，点状和线状图像由密集集中成稀疏图像，表示沉积物沉积速率的区域变化。简单层理特征近岸平原沉积物的沉积层图像特征。SS特征，沉积物的粒度从细到相对粗的粒度。杂乱层理特征：不连续、不整合的点状、线状图形组合的图像特征，表示相对高能量沉积环境，它有各种不同的沉积速率，沉积后基底瓦解、崩积后残积积存。无声反射带。产生无声反射带是由于该沉积物中有自然气或泥炭层。浅地层剖面声图解释实例〔见附图〕为沉积单元，对每一沉积单元图像特征进展说明如下：沉积层单元6积层，该层顶部被认为是在低海平面时期形成的地表侵蚀面。沉积物单元5是点、线状平行层理图像特征，说明该层系由海平面上升后，由细粒到中粒的浅海沉积物形成的沉积物，随着海平面下降，该区又由河流塑造，导致了沉积层单元4a4b沉积层单元4a是点、线状斜交的倾斜层理图像特征，显示了在该层形成河道，在河道中粗粒沉积物的穿插层理。沉积层单元4b形成粗、细粒都有的沉积层。沉积层单元3说明海平面再次上升，导致浅海环境中多为细粒沉积物的沉积层。沉积层2是点、线状图形自图左向图右倾斜向发散并穿入下面和右边层面形成平行图象特征，说明海平面再次轻度下降，由潮流冲蚀，其粒级由右边细粒泥质沉积到左边倾斜较大的沙质沉积。沉积层单元1是点、线状图形组合的平行图像特征，说明最终一次海平面上升，浅海环流作用形成，同时也说明沉积层组成多是泥、粉砂和细砂。沉积层单元7