海洋地球物理研究现状ppt课件

我们毕业啦其实是答辩的标题地方 海洋地球物理研究现状 1 1 海洋重力测量是海洋区调工作的常规工作手段之一 其主要目的是通过测量数据分析重力异常分布特征和变化规律 进而研究地质构造 地壳结构 地球形态和勘探海底矿产等 在海洋区调工作中 以海洋重力测量为主 在海洋重力测量无法到达的勘测海区使用航空重力数据和卫星重力数据作为补充 海洋重力勘探 卫星重力测量技术 一 以卫星为载体 利用卫星携带的观测仪器 加速度仪 精密测距系统 雷达测高计和重力梯度仪等 通过观测卫星轨道摄动或相关参数 以确定地球重力场的方法和技术 二 在卫星上安置雷达测高仪或激光测高仪 直接测定卫星至其在海洋面星下点的距离 根据卫星的轨道位置并考虑到各因素的影响 推算出海洋大地水准面高 进而计算出海面重力场 姚伯初 2011 海洋重力测量的发展 20世纪初 一种方法是用改进的迈尼兹摆装在潜艇上做海上重力测量 还有一种测量方法是用潜水钟 由人带着重力仪随潜水钟下到海底 测量重力值 20世纪60年代 出现了格拉夫 阿斯卡尼亚弹簧式重力仪和拉科斯特重力仪 装在调查船上 装有陀螺仪平台 用以消除船舶摇摆的加速度 可以连续测量 我国使用的是从德国引进的海洋重力仪KSS 31型 在使用差分全球定位系统 DGPS 时 测量精度可达 mGal 1 2 海洋电磁法的研究始于上世纪70年代 但直到90年代 海洋电磁法勘探的研究才逐渐趋于成熟 采用的方法主要是海底大地电磁 MT 和海洋可控源电磁法 CSEM 海洋可控源电磁探测技术不仅能够识别海底的高阻油气层 还能够确定圈闭是否有油气层 更能够指出含油气层的边界 这正是优于地震勘探技术的一点 与海洋大地电磁MT 天然场源 相比 海洋可控源电磁探测场源是可控的 人工场源 可通过探测的环境等来调节发送的信号的频率或波形 场源的强度 探测的所要达到的深度 接收的形式以及收发距离 故对于海底探测技术而言 海洋可控源电磁探测是最佳的选择 海洋可控源电磁法 CSEM 油气勘探中海洋CSEM方法通过对接收到的电磁场信号的处理和解释得到地下地层的电阻率分布 然后利用电阻率与储层含油气饱和度的关系来探测地层的含油气性 沈金松等 2009 图 海洋可控源电磁波传播路径 目前海洋CSEM勘探的工作方式分为深海固定工作方式和浅海拖曳工作方式两类 海洋可控源电磁法 CSEM 固定接收点工作方式 船拖着一个沉放海底之上100m能产生交变电磁场的发射器 在发射器后面通过100 200m长的双极天线发射接收交变电磁场信号 拖曳式工作方式 将观测系统的发射电偶源和接收器用同一根拖缆串联 观测时将串联拖缆沿测线拖曳 使得偶极源和接收器同步向前移动 1 3 海底声学探测技术 分类 海洋地震勘探 地震勘探总体上可以划分为 二维地震勘探 三维地震勘探 广角地震勘探 以及多波地震勘探等几方面 根据不同的作业方式划分为 单船拖缆地震 双船拖缆地震 深拖拽多道地震 DTAGS 海底地震仪 OBS 海底地震检波器 OBH 海底地震电缆 OBC 等类别 柴祎等 2014 声波在海水中的传播优于电磁波和可见光 目前的海底探测主要还是依赖于声学探测技术 海洋地震勘探是传统性的海底声学技术 也是研究海底构造与海洋岩石圈深部结构的主力技术 水下声学定位技术是实现水下探测系统精确定位和海底高精度探测的基础 多波束测深 侧扫声纳测图和浅层剖面测量则是近数十年快速发展起来的海底浅层声探测技术 金翔龙 2007 海底地震仪 OBS 是一种将检波器直接放置在海底的地震观测系统 在海洋地球物理调查和研究中 可利用OBS监测天然地震 用于研究海底洋壳和地幔的速度结构以及海槽演化动力等 也可利用海洋人工震源及OBS探测海底地质构造 海底油气资源 确定海底的弹性参数 粘弹性参数和各向异性参数等等 海底地震仪 OBS 发展趋势 对于海洋 尤其是深海地区 利用拖缆地震的方法存在成本高 电缆长度有限 调查船拖带能力有限 缺失横波信息等缺点 OBS技术的出现使海洋中使用地震方法探测海底地层构造从而寻找油气资源成为可能 原因是OBS直接放置于海底 自动记录 可控回收 排列长度大 能以台阵形式布设 可接收宽角反射和宽角折射的 波和转换 波信号等特点 海底地震仪 OBS 数据特点 OBS应用前景 OBS对天然气水合物的储层具有所测得的参数不易受干扰 携带信息丰富等特点 因而能够大大促进天然气水合物的研究 我国近年来主要利用OBS联合多道地震勘探天然气水合物 1 台站间隔较大且为多分量 连续记录的共接收点道集数据 2 其震源一般为气枪阵列 激发间隔相对OBS间隔小的多 有效信号能量较小但高度一致 3 不同厂家生产的OBS 其记录格式等不同 对气枪信号的响应情况不同 4 海底地形崎岖 环境复杂 OBS记录中环境噪音和多次波影响严重 5 OBS受海底温度影响 OBS内部时钟会出现时钟漂移 应加以时间校正 6 OBS投放后 其姿态不可控 并且受水流影响 应对OBS数据做位置校正处理 水平分量还应做旋转归位处理 刘丽华等 2012 海底地震仪 OBS 数据处理流程 1 数据解编处理 将野外记录的数据统一转换成按每个分量单独存储的SAC格式的数据 2 数据的裁截处理 按放炮时间将连续记录的SAC格式OBS地震数据截裁为按道存储的标准SEG Y格式的共接收点道集的数据体 3 数据的频谱分析 环境噪音分析 对SAC格式或者SEG Y格式的OBS数据做快速傅里叶变换 FFT 确定有效信号的优势频带 4 OBS数据常规处理及成像处理 合适带通滤波器频率 对数据做速度折合 自动增益 滤波 反褶积等常规处理 形成单台站共接收点地震剖面 5 时间校正 消除放炮延迟以及OBS控制时钟因温度 压力改变产生时间漂移对初至波走时影响 6 震相拾取 在经过时间校正后单台站共接收点地震剖面上拾取各震相的双程走时及坐标 7 反演处理 射线追踪及模型建立 经过建立初始参数模型 正演射线追踪和最小二乘阻尼反演三个步骤获得最终深部速度结构 否 是 1 4 来自海底沉积界面之下的以水 碳氢化合物 天然气和石油 硫化氢 细粒沉积物为主要成分的流体以喷涌或渗漏方式从海底溢出 并产生系列的物理 化学及生物作用 这种作用及其产物称为冷泉 海底冷泉作为一种渗漏现象 经常伴随着大量自生碳酸盐岩 生物群落 泥火山 麻坑 泥底辟等较为宏观的地质现象 冷泉碳酸盐岩是冷泉的重要标志 同时也是海底埋藏型天然气水合物形成的重要地质现象 因此 其一直被视为指示现代海底可能存在天然气水合物的重要标志 2 1 地理概况 东部海区地球物理调查进展 东海地区地形图 50 60年代中期创业阶段 东部海区地球物理调查进展 1950年开始 中国海洋湖沼学会成立和海道测量队的组建拉开了新中国海洋地质调查的序幕 1958年9月 60多个单位参加的 全国海洋综合调查 项目拉开了序幕 60年代中期 70年代中期起步阶段 70年代中期 80年代末发展阶段 80年代末 90年代末深入提高和全面发展阶段 90年代末至今全面推进和蓬勃发展阶段 1966年6月 海洋所 金星 号调查船首次进行海底工程钻探取心 1974 1977年海洋地质调查局在东海开展综合地质 地球物理调查 完成地震 重力 磁力 测深各10000km 中国科学院于1974 1975年 在东海布设了一条磁测剖面 编绘了1 300万比例尺的地磁异常图 于1982 84年 在东海陆架区和冲绳海槽区 开展以地震测量为主的地球物理调查 国家85904科技攻关项目开展了大陆架及邻近海域的勘查和资源评价研究工作 1991 1992年 中科院海洋研究所完成冲绳海槽热流和热液活动调查 2000年 中国地质调查局启动了国土资源大调查专项 相继完成了1 100万南通幅 永署礁幅等区域地质调查 环境地质调查 中国海域1 100万地质地球物理系列图编制等任务 2 2 将东海划分为三隆两盆 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 东海的油气主要集中在东海陆架盆地 钓鱼岛隆褶带和冲绳海槽盆地 其中 以东海陆架坳陷带最为重要 不仅由于此处有3个巨厚的沉积中心 可为油气生成提供丰富的物质来源 而且东海陆架盆地中还有众多成排 成串展布的局部构造 为油气的聚集提供了大量的圈闭条件 东部海区构造区划 东海构造区划图 东海陆架盆地新生代盆地是东海陆架盆地的沉降主体 东部坳陷是东海陆架盆地的主要坳陷 是东海主要的油气聚集区 钓鱼岛台湾隆褶带台湾从地质来说为新生代褶皱系 台湾地区地质构造线总体走向为北北东向 在中新统中发现丰富的油气资源 冲绳海槽盆地冲绳海槽热流值远大于全球边缘海及大洋中脊平均热流值 冲绳海槽较高热流值主要分布于海槽中轴一线 存在典型热液喷发与冷泉现象 2 3 重力异常特征 东海地区布格重力异常图 浙闽陆区及台湾岛重力低异常区东海陆架盆地 钓鱼岛隆褶带重力低 高平稳变化异常区冲绳海槽及其沟 弧 盆地区重力高 低 高剧烈变化异常区 磁力异常特征 东海地区磁力 T 异常图 长江口异常区 浙闽隆起异常区 东海陆架盆地异常区 东海陆架外缘异常区 冲绳海槽异常区 琉球岛弧异常区 琉球海沟和弧前盆地异常区 台湾岛异常区 菲律宾海异常区 2 4 向上延拓 东海地区布格重力异常向上延拓20km 重磁异常的向上延拓作用主要是突出规模较大的异常体的异常特征 如区域性的 或深部较大规模的 而压制规模较小的异常体的异常特征 如局部的 浅而小的 对东海布格重力异常分区进行延拓处理 同一异常区域的异常值变化幅度小 随着延拓高度增加 异常数值逐渐减小 小的局部异常逐渐消失 进一步突出规模大的和区域异常 还可以进行不同延拓高度的解析延拓处理 所得的综合异常能更加真实地反映深部地质构造变化规律 磁性基底反演 东海地区磁力 T 异常图 磁性基底面是地下一个区域性磁性界面 其起伏反映区域磁异常变化 可以近似认为是沉积基底 在研究区选取剖面 利用 磁异常频谱分析程序 对研究区的磁性基底进行反演 获得深度点位数据 采用KRIGING方法对获得的深度数据进行网格化 编制东海磁性基底深度 张训华 2013 重磁异常对应分析结果显示 低值区为重力低 磁力低 对应沉积地层可能性最大 高值区为重力高 磁力高 对应高磁性火成岩或基底隆起的可能性最大 磁性基底反演 东海磁性基底深度 单位 km 东海陆架盆地东海陆架盆地区磁性基底深度为4 11k