海洋地球物理勘探课程报告

海洋地球勘探概论 课程报告 姓姓 名 名 班班 级 级 061144061144 学学 号 号 任课老师 任课老师 张世晖张世晖 时时 间 间 2017 102017 10 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 1 第一部分第一部分 问题简答问题简答 根据课程内容 简要回答如下问题 1 概述分析现代海洋主要导航方法及其特点 现代海洋导航定位 无线电导航是利用无线电技术与设备确定运动载体 如船舶 飞机 的位置 航向 速度 时间等运动要素 引导运动载体安全 可靠地到达目的地的一门科学 它包括地面无线电导航和卫星导航 1 地面无线电导航定位 地面无线电导航定位的工作原理是利用船舶上的 接收器 或无线电导航仪 接收来自设置在陆地上不同台站所发射的无线电波 或脉冲电波 求出船位 无线电定位技术按位置线的形状又可分为 方位线 式 方位一距离式 二距离式和双曲线式等 无线电导航的主要特点是 用户设备简单可靠 易于实现自动化 可以在各种 距离上全天候连续工作 定位精度高 用户容量无限 应用范围广泛 无线电 导航定位是当前最先进的导航技术 2 卫星导航 这种导航系统最初是由美国海军 1964 年首先在潜艇上使用 而发展起来的 它是利用美国发射的专用导航卫星 由船上的天线接收卫星所 发出的电波信号和它的多普勒频移 并其用附属的小型计算机自动求出船位的 一种装置 因为这种方法是美国海军在琼斯 霍普金斯大学的协助下发明的 GPS 是一种全球高精度的导航定位系统 卫星导航的主要特点 定位精度高 定位是一项复杂而细致的工作 观测人员 必须经过专门的技术培训才能胜任 一般来说 调查船上均配有专门的定位工 作人员 3 声纳导航定位 多普勒声纳定位和海底声应答定位 特点 水深超过 200 400m 时误差较大 4 组合导航 海洋地球物理调查定位中一艘船使用多种定位方法 特点 可以最大限度的发挥各种定位方法的优势 可以自动从一种定位系统转 化到另一种定位系统 2 概括分析海洋海底成像主要方法及其特点 1 多波束测深声呐 一种高效 高精度的海洋勘测设备 具有可同时测深和 海底声呐成像的优点 2 AUV 前视声纳成像 3 海上船载重力测量需要哪些校正过程 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 2 海洋重力测量是对仪器测得的原始数据引入各项校正计算重力异常的过程 观测重力值在引入必要的校正后与正常重力值的偏差称为重力异常 校正的项 目很多 但可归结为两类 一类是为得到观测重力值所作的校正 如厄特渥斯校正 零点漂移校正 引入绝对重力值等 另一类是为得到重力异常所附加的校正 如自由空间校正 布格校正 地 形校正和均衡校正 最后是正常场校正 4 海洋磁条带异常的分布 特征及其研究意义 1 磁条带分布特征 太平洋磁异常记录了太平洋及其周边各板块中生代以来活动的复杂历史 相对于印度洋和大西洋 它的磁异常要复杂得多 综观太平洋中磁异常 宏观 上看太平洋磁条带展布的形状颇似一顶边朝东的梯形 中 西太平洋海山区的 大部处于中生代磁静区 区内主要有三组不同走向的磁条带 分别是北面的近 NEE 向展布的磁条带 东面近 NWW 向展布的磁条带和南面几近东西向延伸的磁 条带 由这三组磁条带的展布方向推测 该区曾被三组扩张脊包围 它们在中 生代期间的活动形成了该区洋壳 由磁静带的存在也可以推测认为该区在其生 长过程中经历过磁极没有发生反转的一段时期即演化史上相对平稳的一个时期 对照太平洋板块的演化史 我们可以认为研究区可能是最初位于南太平洋三联 点的太平洋板块的一部分 是后来随着太平洋的漂移而到达目前的位置的 2 研究意义 整个太平洋板块上洋壳年龄最老 磁条带异常最复杂 海山分布最密集 地质构造最独特 构造活动最强烈的一个区域 是太平洋板块中构造背景最为 复杂的一个区域 区内有纵横交错的海山链 海山群 独立的海隆和海台 有 延伸上千公里的近南北走向及近东西走向的断裂带 也正是这些断裂作用和板 块运动共同作用导致了板块中强烈的火山活动 同时该区域也是世界各国争相 开展富钴结壳调查最密集的一个地区 也是具有较高工业开采价值的富钴结壳 主要分布区 因而搞清中西太平洋区域的构造特征有利于我们理解及进一步研 究整个太平洋海盆的海山发育特征 更好地认识太平洋海盆的构造演化特征 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 3 5 海上地震采集主要的震源类型及其特点 1 脉冲型 提供短时间的弹性波能量 2 可控型 产生低振幅信号 可以持续几秒 6 与陆地相比 海洋电磁测量环境有什么特点 1 海洋电磁场 在陆地上观测的磁场强度一般比传感器噪音高一到两个量级 海洋表面同陆地 上磁场近似 但在海底情况大不相同 随着海水深度的增加 频率越高 衰减 的越多 一种解释就是 大地电磁阻抗同水平电场和磁场之比成正比 这阻抗 接近海底岩石电阻率或者和海底岩石电阻率相同 由于电场的连续性 相应的 磁场也必须减小 磁场值很弱的同时 电场值同样很小 2 海洋温度 海水温度日变化很小 变化水深范围从 0 30 米 而年变化可到达水深 350 米 在水深 350 米左右处 有一恒温层 随深度增加 水温逐渐下降 每深 1000 米 左右 约下降 1 2 在水深 3000 4000 米处 温度达到 2 1 总的来看 海水温度变化平稳 在深水处 水温变化少于 0 1 这无疑相对陆地而已是 个很好的优势 因为传感器对温度敏感 在陆地上很难消除温度变化带来的影 响 有的地方昼夜温差超过 40 所以如果长时间测量 电极必须埋的很深 3 海水电导率 海洋具有不同于陆地的独特环境 海洋环境最大的特点是海底上覆盖着一层海 水 海水里面富含各种矿物质 矿物质电解形成离子 从而形成良导电体 它 的导电能力取决于离子的浓度和活跃度 具体地来说 忽略压力效应 海水电 导率主要取决于温度和盐度 海水的温度和含盐度比较稳定 除了地中海和地 球两极 可以认为电导率都在 3 5S m 之间变化 4 海水压力和腐蚀性 海水具有巨大的压力 海面往下水深每增加 10 米 压力就增加一个大气压 比 如 在 1000 米深处 压力就增加到 100 个大气压 在这样的压力下 海水能将 木块压缩到它原来体积的一半 这种情况下如果内爆 可能会摧毁临近的备 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 4 所以即使是制作一个简单的电缆连接线和浮标 也不是一个简单任务 需要做 好防压措施 海洋环境同时是一种复杂的腐蚀环境 在这种环境中 海水本身 是一种强的腐蚀介质 同时波 浪 潮 流又对金属构件产生低频往复应力和 冲击 加上海洋微生物 附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接 或间接的加速作用 海洋腐蚀主要是局部腐蚀 即从构件表面开始 在很小区 域内发生的腐蚀 如电偶腐蚀 点腐蚀 缝隙腐蚀等 此外 还有低频腐蚀疲 劳 应力腐蚀及微生物腐蚀等 腐蚀能造成电场噪音 不同材料的接触形成低 噪声传感器 第二部分第二部分 东海地区海洋卫星重力异常分析东海地区海洋卫星重力异常分析 一 东海部分海域地球物理概况一 东海部分海域地球物理概况 1 研究区域与资料来源 本次研究的区域为 125 127 E 27 29 N 处于东海海域范围内 数据来自 加州大学圣地亚哥分校网站 http topex ucsd edu cgi bin get data cgi 2 工区海洋地质或地球物理概况 中国海夹峙于欧亚板块 太平洋板块和印度洋板块之间 它的形成演化受到 这三大板块的发展运动和相互作用的制约 其中在印度洋板块强烈的作用下 中 国大陆出现特提斯海的几次启闭 并波及到包括东海在内的东部地区 其时间几 乎贯穿整个中生代 太平洋板块的强烈作用对东海的影响巨大 但作用时间较晚 主要是晚渐新世以来 对于东海陆架盆地而言 它的出现主要是在晚白垩 中渐新 世时期 大陆地壳由挤压转变为拉张 即应力场由北西西 南东东的压应力转变为 同方向的张应力 从而在原始基底凹凸交界处产生一系列北北东向张性断裂 形 成断陷盆地 这些断陷盆地就是东海陆架盆地的雏形 它们受生长断裂的控制 具 有东断西超 东陡西缓的箕状特征 并接受晚白垩世以来的沉积 这些断陷盆地 在平面展布上 虽然其分布基本上与区域构造线一致 却是彼此独立 互不相通的 其 中沉积大多为东厚西薄 而且厚度变化巨大 在 0 6500m 之间 古新世时 断陷盆 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 5 地继续在张应力作用下发展 沉积物不但在深凹中堆积 而且向低凸构造带超覆 形成一系列北北东潜山超覆构造 始新世时 瓯江运动自西向东展开 张应力逐渐 减弱 甚至产生压应力 以致同生断层对沉积的控制作用基本消失 而盆地西部出 现局部褶皱和地层不整合 在鱼山 海礁等凸起处 始新世沉积表现为超覆而在 东部西湖凹陷 其沉积仍受断裂控制 厚度在 3000 3500m 东海大地构造演化的 最后一幕是晚渐新世以来 以板缘俯冲和板内沉积为特色的发展阶段 东海大陆 边缘由被动型转为主动型 陆架盆地由断陷阶段的结束转化为坳陷阶段 甚至进 入区域沉降阶段 在东海沟 弧 盆的形成与发展过程中 形成了东海的海沟 岛 弧 弧后盆地聚敛型板块边界 弧后扩张出现冲绳海槽 冲绳海槽是正在裂解的 大陆边缘 属西太平洋最年轻的边缘海盆 构成了东海第二大沉积盆地根据已有 的地质 自西向东依此为浙闽隆起区 东海陆架盆地 钓鱼岛隆褶带 冲绳海 槽盆地和琉球隆褶带 其构造走向为北北东向 与海岸线 大陆架方向基本一致 东海陆架盆地具有陆缘裂谷性质 在东海陆架盆地内 可分为四种性质不同的构 造单元 从西向东分别为 西部是由长江 钱塘 瓯江 南日岛及澎西等凹陷组 成的古新世陆缘裂谷盆地 中部是由虎皮礁 海礁 渔山 澎佳 观音 北港和 澎湖等凸起组成的中生代低隆起带 其高部位地层被剥蚀 低部位保留了多海相 白垩系地层 东部是福江 西湖 基隆和台北等凹陷组成的晚始新世至第四纪前 渊盆地 枢纽带分别为保波斜坡和平安斜坡 东部凹陷带内晚始新世到渐新世沉 积向西超覆尖灭于中部隆起边缘 它是沉积和构造变化大的地带 东海经历了多 次构造运动 构造复杂 发育有北北西向断裂 切割了北北东向的构造 使东海在 东西分带的同时 还具有南北分块的特点 进而对沉积与油气等起控制作用 拉张 产生控制整个盆地生长发育的正断层是伸展盆地的主要特征 东海陆架盆地是一 新生代伸展盆地 其特点是箕状断陷之上还存在着坳陷型盆地 东海以正断层为 主 但也具有特殊性 它早期的箕状断陷是拉张的反映 晚期的坳陷沉积盆地则是 挤压的结果 这是由于菲律宾海板块向中国大陆俯冲的后期 俯冲板块的倾角增 大 造成地壳上部产生挤压力所致 但挤压力还没有构成逆掩 逆冲挤压盆地 二 东海部分海域区域异常数据处理与成图二 东海部分海域区域异常数据处理与成图 1 数据处理 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 6 从网站下载得到的数据包括区域的经度 纬度 地形和自由空间重力异常 下 载的重力异常单位为 mGal 毫伽 海底地形单位为 m 对自由空间重力异常进 行校正 校正之后得到的结果如下表 表 2 1 1 布格重力异常部分结果 2 图像绘制 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 7 使用 surfer 分别绘制中国东海海底地形图 中国东海自由空间重力异常图 中 国东海布格重力异常图 结果如下 图 2 2 1 中国东海海底地形图 图 2 2 2 中国东海自由空间重力异常图 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 8 图 2 2 3 中国东海布格重力异常图 三 东海部分海域区域布格重力异常分析三 东海部分海域区域布格重力异常分析 在浙闽隆起区和东海陆架区 重力异常变化较为平缓 总体趋势由西向东逐渐增 大 并且与大陆沿岸的重力异常连成一片 说明是大陆重力异常向海域的延伸 布 格重力异常在 0 100mGal 之间变化 区内有一些局部的小异常 呈块状和条带状 这 些局部的小异常在东部和西南部基本上成 NNE 方向 在西北部 北部局部异常的 长轴有 NW NE EW SN 几组方向 区域异常整体上呈 NNE 方向 由此可以推测东 海陆架盆地的不同地区可能在多次的构造运动时期 所受应力大小不同 因而改 造程度不同 形成了南北分块的构造特征 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 9 图 3 1 东海布格重力异常图 重力异常在陆架盆地有两个低异常区 东部为西湖凹陷 南部为瓯江凹陷 在这两 个凹陷中沉积了巨厚的新生代地层 地层压实程度较低 密度相对较小 造成了重 力异常相对较低 在位于陆架边缘的钓鱼岛褶皱带 它与陆架被贯穿南北 20mGal 重力异常等值线分开 此区的异常幅度在 20 60mGal 与空间重力异常带所显示 的相同 两者都呈北北东向带状展布 为一重力梯级带 两侧异常特征明显不同 在冲绳海槽 布格重力异常在 40 100mGal 之间变化 由于海底地形自北向东开 始复杂 空间异常与布格异常差距加大 但两种异常所反映的趋势 特征则相同 异常均呈北北东走向 北部异常较为平缓 异常值较低 布格异常在 40 80mGal 之间变化 空间异常在 40 50mGal 之间变化 而在南部 异常值变化较大 布格 异常在 60 100mGal 之间变化 局部超过 160mGal 这说明南部活动较为剧烈 在琉球群岛及以东地区 布格重力异常走向为北东 南西 场值为向西递减而向东 递增的梯度带 向西递减到岛弧与海沟之间 最低可达 30mGal 向东递增至琉球 海沟 可达到很高的异常值 250mGal 且梯度很大 在 5mGal km 左右 海洋地球物理勘探概论 课程报告 2017 10 10 四 结论四 结论 重力异常在陆架盆地的两个低异常区 东部为西湖凹陷 南部为瓯江凹陷 在 这两个凹陷中沉积了巨厚的新生代地层 地层压实程度较低 密度相对较小 造成