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枷 探 基 喜 第１ ２卷第１期 ・重磁电技术 浅海剖面仪在海洋工程中的应用 夏美永米晓利 石油１匀掉岩上工程有限公司．河北诼州０７２７５１ｊ 摘 要 夏美永．米晓利．浅海剖面仪在海洋工程中的应用．物探装备．２００２．１２（１）：５２￣５４ 毽着裁吾经济、美术宴 的快运发展，对海洋赉源的开发、利犀不断加强．浅海盈海岸的工程建设；蓝增多。海 底汗艘、巍层气、埋莲古 道等灾害地质习毒对海洋二程建设有着楹＾的潜在危害。年ｊ用声特技术对浅海工程进行 喜地质目素调查和海洋＿醑 评 也就十分必要 浅海剖面仪就是利用声纳技术进行浅海高分辨率地球物理勘探 的一砷先连仪器 主题词 地球抽理勘操浅海捌面但灾害地质固素声纳 引言 训已经很多．足以引起人们的高度重视 以声纳和地 震技术所发展起来的海洋地球物理探钡Ｉ技术．是目 前最先进的海底探测技术。浅海剖面仪所采集、处理 完成的声学剖面，具有着高分辨率和直观性的特点 （见图１）。 我国海域辽阔，海岸濒临渤海、黄海、东海和南 海，海岸线总长３２，０００多公里．地跨温带、亚热带和 热带三个气候区．海域资源丰富，自然条件优越，有 着得天独厚的海洋资源开发和海洋的研究条件。但 是．由于海岸动态的活跃性．海洋沉积环境的多样化 浅海剖面仪的工作原理及施工方法 浅海剖面仪使用先进的线性调频脉冲技术和双 频发射系统，可提供高分辨率期的浅水测量和底层 声学剖面。其方法是：由发射器向水下发射一定频段 和海底地质的不稳定性等因素。所以存在对海洋资 源开发和海上工程建设的潜在威胁 随着对海洋资源开发的不断扩大，海上工程建 设的日益增多，在进行海洋开发和工程建设前．一定 要对这些地区的灾害地质因素的种类、性质、特征及 内的声纳脉冲信号（２～７ｋＨｚ和８～２３ｋＨｚ），声纳脉 冲信号在水中传播，遇到不同声速介质的分界面时 即产生反射或散射．声学剖面系统接收并记录这些 分布等一腈况作详细的调查研究．并作出客观评价， 便减少或避免损失。否则，在全然不了解建设区域灾 害地质背景的’腈况下进行大规模的开发和建设．会 园地质灾害的发生．而造成巨大的经济损失。这类教 信号．再通过进一步的信号处理和解释．即可了解海 底的介质情况。 从物探角度来看，声纳脉冲信号的处理和解释 在方法上与地震勘探中的反射法相似，但无论在深 海或浅海中声波的传播是相当复杂的。声波的传播 效果不仅取决于海洋的边界条件和各种物理性质． 而且受到海洋动力因素及各种海洋环境的制约．而 声纳工作状态的优劣．很大程度上取决于声纳信号 处理技术。现代声纳系统是通过采样、分层、数字滤 波及离散傅立叶变换等信号处理技术，将噪音、发射 器振铃和空间边波瓣效应等压制在最小限度内，使 产生出的剖面图形具有直观性和高分辨率 野外作业时，将发射器和水听器组成的拖曳体 图１ 筏海剖面做得到的高分辨率直观图象 ＠一总悼舟海底侵蚀地貌．表屠为现代祝积物｛＠一娄似于 置于海水中．通过放在船上的主机控制， ２～６ｋｎ 页岩之类的较较岩层或非革｝娄；＠一侵蚀淘壑 （１ｋｎ＝１．８ ５ ２ｋｉｎ／ｈ）的船速进行测量，可对剖面图 维普资讯 http://www.cqvip.com
第１２卷第ｌ期 夏美永等：浅海剖面仪在海洋工程中的应用 进行实时的观察，以便确定在该海域内的最佳采集 参数。一般来讲，在同一海域内的采集参数大体 相同， 洋构筑物产生不利影响．有时还可引发火灾事故。 浅地层剖面上浅层天然气常呈气囊状、气柱状 或须状，因为天然气呈气泡状态，对声波能量具有很 大的发散和吸收作用，当气体含量、气泡密度以及含 气厚度达到一定数量时，就会接受不刭声波的回波． 在浅层剖面上形成柱状或囊状的无反射段 但由于 沉积地层是连续的，可在剖面上隐约发现地层穿过 气囊区。图３是在舟山群岛某海域利用浅海剖面仪 测量到的沉积层中的浅层气。 浅海剖面仪在灾害地质调查中的应用 对海底灾害性地质因素的调查中＋包括对海底 表面各种有害地貌因素和海下不同深度＋特别是海 底下表层内敏感地层中各种有害地质因素的调查。 其基本调查采用的是高分辨率地球物理测量和工程 地质、沉积动力学测量相结台的方法。浅海剖面仪即 是一种进行高分辨率地球物理铡量的仪器。 １．海底滑坡和崩塌 海底斜坡上尚未固结的饱水松散沉积层，在一 定的外界应力触发下，产生大块的地层滑动即为滑 坡。崩塌即是当海底土层在地震或风暴对海底作用 产生强烈的剪应力时，而导致的大量沉积物的群体 移动。由于滑坡和崩塌共同的特点是造成地层的移 动．因此，可给海洋工程带来毁灭性的灾难。归于这 一原因，所以在进行海上建设前，特别是对于蓬勃发 图３舟山群岛某海域沉积层中的浅层气 ①一基岩，②溃层气 展的海底电缆建设工程，必须进行周密的地质地貌 勘查．尤其是查明滑坡易发区，乃是至关重要的。 在浅海剖面中，任何沉积物错位都是滑坡类型 和滑动大小的极好标志，图２为舟山群岛某海域的 一３．埋藏古河道由于第四纪期间海平面的巨大 变动，陆架区曾多次裸露成陆，河流下切侵蚀，随着 海平面的上升＋河流隐于海底并被埋藏在不同深度 的沉积物层之下。由于埋藏古河道河谷内河床沉积 和两侧的岩性不～＋充填沉积物具有结构复杂、连续 性差、变相快的特征，土力学特性复杂多变．常给海 洋构筑物造成危害。 埋藏古河道在浅地层剖面上表现为切剖充填单 个多发性滑坡体，滑动面呈圆弧状＋可见明显的沉 积层错位。 元相，具有负向地貌的特征。图４为舟山群岛某海域 测量刭的一埋藏古河道。 图２舟山群岛某海域的海底滑坡 ①一精动面 ２ 浅层气 在浅地层测量中常见到的是沼气或浅层天然 气，此类生物气是有机质经过生物化学作用分解而 来的可燃气，成分以甲烷为主，其埋藏深度一般不大 于ｌＯＯｍ。因为起压力较小，故不能喷出成灾 但是 由于土层中天然气的富集常会破坏其力学性质，因 而降低了沉积物的强度，特别是当构筑物穿人含气 图４舟山群岛某海域的一埋藏古河道 ①埋藏古河道 层时，由于气囊中的封闭压力气体的突然释放可能 造成砂层的液化，使其失去构筑物的支撑强度，对海 除上述外，活动性断层、沙丘、岩丘、浅埋基岩、 维普资讯 http://www.cqvip.com
５４ 枷探 蓉毒 ２００２正 暗礁、火山丘、凹凸地、陡坡、蛋壳式地层、底僻以及 沉船等灾害地质因素．在浅地层剖面上都可有明显 资源开发提供科学的依据。 此外，利用浅海剖面仪还可以在内陆湖泊、河流 等水域来探查水底地形、沉积物及地层的分布特征 反映。利用浅海剖面仪查明海洋工程建设区的这些 灾害地质因素是一种经济、可靠的方法。 浅海剖面仪在海洋资源调查中的应用 砂矿资源是众多海洋资源中最为丰富的一种。 对海洋中某一区域的砂矿资源进行调查研究，评价 其储量及可采性，对促进地方经济的发展具有重要 意义。 等。值得一提的是由于声波在海洋中的损失严重，从 而导致浅海剖面仪不能有效地探测海底深部的地层 情况．在不同海域的探测效果也受到各自区域复杂 环境因素的影响。但我们相信，随着浅海工程建设和 海上石油平台建设的不断增多，浅海剖面仪所能解 决的同题会越来越多．涉及的领域也会越来越广。 参考文献 ２０００年２月在宁波北仑港某一海域利用浅海 剖面仪进行过砂矿资源调查。在划定的区域内作阿 格式浅地层测量，根据沉积物在该地区的沉积厚度、 海底的地形特点，结合沉积物声波反射特征，判断该 区域砂矿的分布及评价其储量．取得了良好效果，为 该港口砂矿出口合同的签定提供了准确的科学依据。 结论 １９９３，２ １沈锡昌，韩步英等．海洋地质学．中国地质大学出版社， ２黄慧珍，庸保根，杨文达等长江三角洲沉积地质学．地质 出版社，１９９６，１２ ３ 林振宏，杨作升．海岸河口区重力再沉积和底墟的不稳 定性．海洋出版杜，ｌ ９９０，ｌ２ 浅海剖面仪利用声纳技术对浅海地层进行测 量，再根据浅地层剖面上的反射波特征及剖面的宏 观和微观形态组合，可以对浅海区域的灾害地质因 ４刘以宣．海岸与海底．海洋出版社，１９８２，１２ ５［美］Ｒ．Ｊ尤立克．海洋中的声传播．海洋出版社．１９９０，９ 收稿日期：２００２一Ｏ２一ｌ２ 素和矿产资源进行调查和评价，为浅海工程建设和 （上接第３６页） 需要说明一点，当炮点进入加长段时，要十分清楚采 集桩号的变化，杜绝出错。 结柬语 担更艰巨的任务，地理环境会更加复杂，我们将不断 的摸索，充分发挥系统的潜在功效，开发ＳＮ３８８的 各种功能，为物探生产服务。 参考文献 上面介绍的几种方法，是我们在实际工作中总 结出来的。我们在野外施工中应用这些方法，提高了 仪器性能．较好地解决了ＳＮ３８８仪器在复杂地表地 １ ＳＮ３８８ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｍａｎｕａｌｓ 区的施工问题，提高了排列故障定位速度，提高了工 作效率。随着勘探市场的不断拓展，ＳＮ３８８必将承 收稿日期：２００１ １２ ０１
