本站小編為你精心準備了災害地質調查中海洋物探技術的作用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《防災減災學報》2016年第3期

摘要：

隨著勘探技術的發展和海洋油氣勘探開發工作的不斷進行,對海底尤其是陸架地區災害地質情況調查勢在必行。本文介紹了以海南島西南陸架區域為研究區，利用海洋物探技術對海底災害地質做的調查和研究。

關鍵詞：

海洋物探技術;災害地質;海南島西南陸架

0引言

海洋地球物理學是地球科學的主要學科，它利用物理的原理和探測方法研究海洋的現狀和形成動力。近年來，隨著海洋資源的開發，為了正確的認識海底的地層地貌，排查和預測可能存在的海洋地質災害，以保證海底工程的建設，海洋地球物理探測技術正發揮著越來越重要的作用。側掃聲吶和淺地層剖面測量是目前常用的兩種海洋物探技術，是本次海底災害地質調查的主要手段。

1調查區概況

調查區位于海南島西南海域，涉及樂東海域，東方海域和三亞海域（圖1）。水深范圍大約0~90m,海底坡度大約在0~1o,水深變化不大,水深等值線為NS走向、SE走向和EW走向。該海域有我國優良漁場和豐富海底礦產資源,具有十分重要的經濟價值。該海域海底底質比較復雜，主要為泥砂、泥底,兼有少量礫、貝殼、巖石底;工區西部以泥、砂、泥砂底為主,并有珊瑚、貝殼、巖石出現。

2調查方法及數據處理

本次調查主要應用側掃聲吶技術和淺地層剖面測量技術，在調查區內以5km×10km的測網間距進行海底地貌和地層測量。側掃聲納技術是一種工業標準的水底成像方法，和雷達的原理相似，只是用聲波代替了電磁波，通過連接數字采集系統，能夠實時進行水底物體的搜索和測量。側掃聲納由內裝有聲納換能器的聲納拖魚、數據采集計算機和連接電纜構成。拖魚的兩側按固定時間間隔向水底發射有一定音頻能量的狹窄波束，從水底反射回的聲波根據幅值大小構成海底地形的灰度圖。本次調查側掃設備使用美國EdgeTech公司生產的EdgeTech4200MP側掃聲吶系統，采用100kHz/400kHz雙頻同時工作。側掃聲吶數據用Sonarwiz軟件進行處理，獲得典型區域的聲吶圖像，處理后的圖像反映了微地貌在平面上的形態。淺地層剖面測量工作原理和側掃聲吶相似，都是利用聲學與地質學相關原理。他們的區別在于淺地層剖面系統發射頻率較低，產生聲波的電脈沖能量較大，具有較強的穿透力，能夠有效的穿透海底幾十米甚至幾百米的地層[1]。由于不同的沉積物存在著密度差異，這種差異在聲波反射上表現為波阻抗界面，差異越大，波阻抗界面就越明顯。淺地層剖面儀發出的聲波脈沖遇到波阻抗界面就會發生反射，反射聲波被換能器接收并轉換成為數字信號，最后輸出能夠反映地層聲學特征的淺地層聲學記錄剖面。本次調查淺地層剖面儀采用測量設備為Edegetech3200-XS淺層剖面儀,工作頻率為0.5kHz~10kHz。數據處理與解釋軟件采用GeoSuiteAllworks,該軟件的處理功能比較簡單,數據的處理流程包括原始資料輸入、道檢查、時變增益、帶通濾波及道均衡等。對調查區淺地層剖面的解釋，首先根據反射界面識別標志將其中一條反射結構清晰的剖面進行分層，然后通過聯絡剖面，對其它所有剖面進行對比分析，使全區測線上的所有界面閉合。

3調查區典型海底災害地質分類

海洋災害地質根據空間分布可以分為海底表層和海底以下淺層兩種[2,3]。前者常見的有活動的水下沙波、潮流沙脊、強烈的海底侵蝕和堆積和溝谷地貌等；后者包括古河道、古湖泊、淺斷層及淺層氣等。通過對調查區進行海洋地球物理探測，我們發現該海域典型海底災害地質主要有潮流沙脊及海底沙波、古河道和淺斷層（圖1）。

3.1潮流沙脊及海底沙波

潮流沙脊（圖2）和海底沙波（圖3）是海底活動較強的砂質脊狀堆積體，一般形成于往復流的潮流區，沙源供應充足的環境中[4]。沙脊、沙波的遷移運動會造成管道懸跨，使懸跨的管道在波流引起的水動力載荷及自重載荷的多重作用下發生振動，造成懸跨管道的疲勞損壞[5]。海底沙脊和沙波由海底月型沙丘演化而來。研究表明，水流方向和供沙量是改造沙丘形態的兩個最為重要的參數。當底流速增大時，沙丘迎水坡和背水坡的寬度會逐漸增大，沙丘角會逐漸退縮，月型沙丘最終演化為沙脊：而當水流流速降低，供沙量增大時，沙丘的兩角會逐漸伸直、伸長，迎水坡和背水坡的寬度逐漸變窄,月型沙丘最終演化為沙波[6]。根據側掃聲吶影像顯示，調查區內的潮流沙脊發育于感恩角外海域10~45m水深之間海底，而40~50m水深區域僅有零星分布，小于15m和大于50m水深區域均未發現。沙脊在區內大部分呈NE向展布，延伸長度從18km到40km以上展布寬度一般在3~5km，最大可達8km；在東部分布的一小塊呈EW向,延伸長度8km左右。感恩角外海域的沙波大多發育在兩條沙脊間及其兩側脊坡上。波脊線或沙壟的延伸方向基本上呈EW或NEE向，延伸長度13~50km以上，展布寬度都在4km以上，最大可達20km；在鶯歌咀至南山角岸外有一處大面積的沙波分布，面積約660km2，沙波脊線的延伸方向為NW，沙波間距較感恩角外海域沙波發育的大。

3.2古河道

由于第四紀期間海平面的巨大變動，海南島陸架區多次裸露成陸地，其上發育不少河流。到了全新世初期，隨著大規模的海侵運動，陸架上的河道逐漸地被海水所淹沒，并且被埋藏在不同深度的海相沉積物層下，成為晚更新世的埋藏古河道。古河道充填沉積物具有復雜性和多變性，其粒度組分、分選程度、密度、剪切力等一系列物理物質和力學性質的差異，在幾米或幾十米的水平距離內可能發生很大變化，持力不均。在長期侵蝕、沖刷及上覆荷載下，容易發生局部塌陷，使地層原有結構破壞，造成構筑物基礎不穩定，對海洋工程十分不利。利用淺地層剖面系統探測到調查區有古河道的存在（圖4）。古河道的層間反射結構以強振幅、變頻率的雜亂反射為主，常有不連續，有丘狀凸起或槽型凹陷形態。古河道通常與連續—較連續的水平反射層呈不整合或假整合接觸。

3.3淺部斷層

我國大部分海域第四紀地層中的斷層基本上都是活動斷層，與地震活動關系密切，易觸古河道古河道發海底滑坡、砂土液化、海底泥石流等災害[1]。斷層引起的海底區域性的錯動、沉降及形變，造成海底基底失穩，可能會造成海底構筑物坍塌或海底管線折斷。在淺地層剖面圖上（圖5），斷層識別的標志為連續性好的反射波同相軸發生系統的錯斷、分叉、扭曲、強相位轉換等。本次調查發現的淺斷層只有三條，且規模不大，但只要發生在第四紀的活動構造，都是潛在的災害地質因素。

4結論

側掃聲吶和淺地層剖面測量是探測海底地形地貌、海底淺地層結構、海底沉積特征的有效手段。它們的優點是操作方便、成本低，效率高、分辨率高及穿透深度大。隨著海洋資源開發的興起和海洋強國戰略的實施，以這兩種技術為代表的各種海洋物探手段在海洋工程建設和海洋科學研究中將會得到日益廣泛的應用。

參考文獻：

[1]王方旗,淺地層剖面儀的應用及資料解譯研究[D].青島：國家海洋局第一海洋研究所，2010.

[2]李西雙，劉保華，鄭彥鵬，等.黃東海災害地質類型及聲學反射特征[J].青島海洋大學學報,2002.32(1):107-114.

[3]宋召軍，張志珣，劉立.南黃海海底災害地質因素的識別[J].海洋地質動態,2003.19(4):107-114.

[4]劉錫清.中國海洋環境地質學[M].北京:海洋出版社.2006.

[5]李澤文.南海北部外陸架災害地質因素及其對海底管道的影響研究[D].青島：中國科學院海洋研究所.2011.

[6]欒錫武，彭學超，王英民，等.南海北部陸架海底沙波基本特征及屬性[J].地質學報,2010.84（2）:233-245.

作者:朱鈺 靳程 陳飛 宋家偉 單位:海南省海洋地質調查研究院