Морская геофизика: МОРСКАЯ ГЕОФИЗИКА • Большая российская энциклопедия

МОРСКАЯ ГЕОФИЗИКА • Большая российская энциклопедия

Авторы: Л. Р. Мерклин, А. А. Булычёв, А. М. Городницкий, Н. А. Пальшин

МОРСКА́Я ГЕОФИ́ЗИКА, раз­дел фи­зи­ки Зем­ли, изу­чаю­щий внутр. строе­ние и фи­зич. свой­ст­ва Зем­ли под ак­ва­то­рия­ми мо­рей и океа­нов. Ин­тен­сив­ное раз­ви­тие М. г. на­ча­лось с сер. 20 в. и бы­ло свя­за­но с ис­сле­до­ва­ния­ми гео­ло­гич. строе­ния и эво­лю­ции дна мо­рей и океа­нов, вклю­чаю­щи­ми, в ча­ст­но­сти, изу­че­ние про­цес­сов фор­ми­ро­ва­ния, раз­ме­ще­ния и струк­ту­ры неф­те­га­зо­вых ме­сто­ро­ж­де­ний. М. г. ис­поль­зу­ет те же ме­то­ды ис­сле­до­ва­ний (сейс­мич., гра­ви­мет­рич., маг­ни­то­мет­рич., элек­тро­маг­нит­ные, гео­тер­мич. и др.), ко­то­рые при­ме­ня­ют­ся на су­ше, но тех­но­ло­гия про­ве­де­ния ра­бот учи­ты­ва­ет спе­ци­фи­ку мор. ус­ло­вий. Раз­ли­ча­ют дон­ные и на­борт­ные (су­до­вые) гео­фи­зич. ис­сле­до­ва­ния.

Сейсмические методы

ос­но­ва­ны на изу­че­нии ха­рак­те­ра рас­про­стра­не­ния уп­ру­гих (сейс­мич. ) волн в не­драх Зем­ли, вы­зван­ных ес­те­ст­вен­ны­ми (зем­ле­тря­се­ния) или ис­кус­ст­вен­ны­ми (пнев­ма­тич., элек­тро­ис­кро­вые, элек­тро­ди­на­мич., пье­зо­ке­ра­мич. из­лу­ча­те­ли) ис­точ­ни­ка­ми. Сейсмич. ме­то­ды, ис­поль­зую­щие в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков уп­ру­гих ко­ле­ба­ний ес­теств. зем­ле­тря­се­ния, по­зво­ля­ют ус­та­но­вить внутр. струк­ту­ру Зем­ли, ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния сейс­мич. волн в её обо­лоч­ках, ис­сле­до­вать не­отек­то­нич. про­цес­сы на гра­ни­цах тек­то­нич. плит, про­гно­зи­ро­вать сейс­мич. опас­ность и др. На­блю­де­ния вы­пол­ня­ют при по­мо­щи ав­то­ном­ных дон­ных сейс­мо­ло­гич. стан­ций. Сейс­мич. ме­то­ды, ис­поль­зую­щие ис­кусств. ис­точ­ни­ки уп­ру­гих волн, при­ме­ня­ют в двух осн. мо­ди­фи­ка­ци­ях: глу­бин­ное сейс­мич. зон­ди­ро­ва­ние, ба­зи­рую­щее­ся на изу­че­нии пре­лом­лён­ных сейс­мич. волн, и не­пре­рыв­ное сейс­мич. про­фи­ли­ро­ва­ние, опи­раю­щее­ся на изу­че­ние от­ра­жён­ных сейс­мич. волн. Глу­бин­ное зон­ди­ро­ва­ние при­ме­ня­ют для ре­гио­наль­но­го изу­че­ния струк­ту­ры зем­ной ко­ры (оса­доч­ной тол­щи и кри­стал­лич. фун­да­мен­та) и верх­ней ман­тии Зем­ли. На­блю­де­ния вы­пол­ня­ют в отд. точ­ках или вдоль отд. про­фи­лей, в ка­че­ст­ве при­ём­ных уст­ройств ис­поль­зу­ют ав­то­ном­ные дон­ные стан­ции, для воз­бу­ж­де­ния уп­ру­гих волн – пре­им. пнев­ма­тич. ис­точ­ни­ки разл. мощ­но­сти, бук­си­руе­мые суд­ном вдоль от­ра­ба­ты­вае­мых про­фи­лей. По ре­зуль­та­там про­филь­ных ра­бот стро­ят­ся т. н. сейс­мич. и сейс­мо­гео­ло­гич. раз­ре­зы, на ко­то­рых при­во­дят­ся зна­че­ния сейс­мич. ско­ро­стей, гра­ни­цы гео­ло­гич. толщ, зо­ны раз­ло­мов и т. п. Сейс­мич. про­фи­ли­ро­ва­ние ис­поль­зу­ют в осн. для изу­че­ния мощ­но­сти и струк­ту­ры оса­доч­ных от­ло­же­ний, а так­же рель­е­фа и мор­фо­ст­рук­ту­ры кров­ли кон­со­ли­ди­ро­ван­но­го фун­да­мен­та. На­блю­де­ния вы­пол­ня­ют­ся на хо­ду суд­на, по сис­те­ме про­фи­лей. За суд­ном бук­си­ру­ют­ся как из­лу­ча­те­ли уп­ру­гих волн, так и при­ём­ные ан­тен­ны (т. н. сейс­мо­ко­сы) дли­ной от не­сколь­ких мет­ров до не­сколь­ких ки­ло­мет­ров. По ре­зуль­та­там сейс­мо­про­фи­ли­ро­ва­ния стро­ят­ся раз­ре­зы и кар­ты мощ­но­сти оса­доч­но­го по­кро­ва и его отд. сло­ёв, а так­же кар­ты рель­е­фа под­сти­лаю­ще­го («аку­сти­че­ско­го») фун­да­мен­та.

Гра­ви­мет­ри­че­ские ме­то­ды. Изу­че­ние гра­ви­тац. по­ля Зем­ли на ак­ва­то­ри­ях яв­ля­ет­ся пред­ме­том мор­ской гра­ви­мет­рии. Гра­ви­тац. из­ме­ре­ния про­во­дят с над­вод­ных, под­вод­ных и возд. су­дов с ис­поль­зо­ва­ни­ем разл. гра­ви­мет­ров. Осо­бен­ность из­ме­ре­ний си­лы тя­же­сти на мо­ре со­сто­ит в том, что на по­ка­за­ния гра­ви­мет­ра, ус­та­нов­лен­но­го на бор­ту суд­на, влия­ют слу­чай­ные пе­ре­ме­ще­ния и на­кло­ны при­бо­ра (свя­зан­ные с вол­но­вой кач­кой), ко­то­рые яв­ля­ют­ся при­чи­ной до­пол­нит. воз­му­щаю­щих ус­ко­ре­ний, ис­ка­жаю­щих по­ка­за­ния гра­ви­мет­ра. Для по­дав­ле­ния инер­ци­он­ных ус­ко­ре­ний по ам­пли­ту­де и вы­де­ле­ния по­лез­но­го сиг­на­ла ис­поль­зу­ют гра­ви­мет­ры, ус­та­нов­лен­ные на ги­ро­ста­би­ли­зи­ро­ван­ных плат­фор­мах. Од­но из на­прав­ле­ний мор­ской гра­ви­мет­рии – спут­ни­ко­вая аль­ти­мет­рия (см. в ст. Кос­ми­че­ская гео­де­зия). Гео­цен­трич. ко­ор­ди­на­ты ИСЗ, про­ле­таю­ще­го над вод­ной по­верх­но­стью, по­зво­ля­ют оп­ре­де­лить точ­ное по­ло­же­ние гео­ида, по ко­то­ро­му за­тем рас­счи­ты­ва­ют­ся зна­че­ния гра­ви­тац. по­ля в дан­ной точ­ке. Зна­ние ха­рак­те­ра по­ве­де­ния по­ля си­лы тя­же­сти не­об­хо­ди­мо как для рас­чё­та тра­ек­то­рий ИСЗ, так и для изу­че­ния глу­бин­но­го строе­ния Зем­ли (зем­ной ко­ры, верх­ней ман­тии, ас­те­но­сфе­ры), по­ни­ма­ния про­цес­сов фор­ми­ро­ва­ния ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых, вы­яв­ле­ния плот­но­ст­ных не­од­но­род­но­стей по­род на разл. глу­би­нах и др.

Магнитометрические методы

М. г. ис­поль­зу­ют для изу­че­ния струк­ту­ры ано­маль­но­го маг­нит­но­го по­ля, не­по­сред­ст­вен­но свя­зан­ной с гео­ло­гич. строе­ни­ем дна океа­нов. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ме­то­ды из­ме­ре­ния мо­ду­ля пол­но­го век­то­ра ин­дук­ции маг­нит­но­го по­ля Зем­ли с ис­поль­зо­ва­ни­ем про­тон­ных и кван­то­вых маг­ни­то­мет­ров. То­рои­даль­ный дат­чик маг­ни­то­мет­ра бук­си­ру­ет­ся суд­ном на рас­стоя­нии, ис­клю­чаю­щем маг­нит­ное влия­ние суд­на. В нач. 21 в. ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли мор­ские гра­ди­ент­ные маг­нит­ные съём­ки на ба­зе двух и бо­лее бук­си­руе­мых дат­чи­ков, по­зво­ляю­щие прак­ти­че­ски ис­клю­чить ис­ка­жаю­щее влия­ние гео­маг­нит­ных ва­риа­ций и по­вы­сить эф­фек­тив­ность гео­маг­нит­ных съё­мок, пре­ж­де все­го в вы­со­ко­ши­рот­ных арк­тич. об­лас­тях. Ре­зуль­та­том об­ра­бот­ки гео­маг­нит­ных дан­ных яв­ля­ют­ся кар­ты ано­маль­но­го маг­нит­но­го по­ля. Вме­сте с дан­ны­ми др. гео­фи­зич. ме­то­дов они ис­поль­зу­ют­ся для по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции о гео­ло­гич. строе­нии дна и его тек­то­нич. эво­лю­ции.

Электромагнитные методы

М. г. ис­поль­зу­ют как ес­те­ст­вен­ные (см. Маг­ни­то­тел­лу­ри­че­ское зон­ди­ро­ва­ние), так и ис­кус­ст­вен­ные (час­тот­ное зон­ди­ро­ва­ние, зон­ди­ро­ва­ние ста­нов­ле­ни­ем по­ля) элек­тро­маг­нит­ные по­ля. Эти ме­то­ды по­зво­ля­ют по­лу­чать дан­ные о рас­пре­де­ле­нии элек­тро­про­вод­но­сти мор. дна, ко­то­рая, в свою оче­редь, не­сёт ин­фор­ма­цию о разл. фи­зич. па­ра­мет­рах сре­ды (по­рис­то­сти, на­ли­чии час­тич­но­го плав­ле­ния, темп-ре, со­дер­жа­нии при­ме­сей, влияю­щих на элек­тро­про­вод­ность). Из­ме­ре­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля вы­пол­ня­ют­ся на дне ак­ва­то­рий с по­мо­щью ав­то­ном­ных дон­ных стан­ций, ре­ги­ст­ри­рую­щих ком­по­нен­ты пе­ре­мен­но­го элек­тро­маг­нит­но­го по­ля. Для из­ме­ре­ния маг­нит­но­го по­ля ис­поль­зу­ют маг­ни­то­мет­ры разл. ти­пов (фер­ро­зон­до­вые, тор­си­он­ные, ин­дук­ци­он­ные), а для из­ме­ре­ния элек­трич. по­ля – го­ри­зон­таль­ные элек­трич. ди­по­ли. Ис­кусств. воз­бу­ж­де­ние элек­тро­маг­нит­но­го по­ля осу­ще­ст­в­ля­ет­ся, как пра­ви­ло, с ис­поль­зо­ва­ни­ем ан­тенн (го­ри­зон­таль­ных элек­трич. ди­по­лей), бук­си­руе­мых вбли­зи дна. При боль­шой глу­би­не океа­на маг­ни­то­тел­лу­рич. зон­ди­ро­ва­ние по­зво­ля­ет изу­чать гл. обр. элек­тро­про­вод­ность верх­ней ман­тии (из-за за­ту­ха­ния вы­со­ко­час­тот­ных ва­риа­ций элек­тро­маг­нит­но­го по­ля в про­во­дя­щей вод­ной тол­ще). При­ме­не­ние ис­кусств. по­лей ори­ен­ти­ро­ва­но на изу­че­ние оса­доч­но­го чех­ла и кон­со­ли­ди­ро­ван­ной час­ти зем­ной ко­ры. По­это­му при про­ве­де­нии гео­фи­зич. ис­сле­до­ва­ний оба под­хо­да ис­поль­зу­ют­ся со­вме­ст­но.

Геотермические методы

Ме­то­ди­ка из­ме­ре­ний те­п­ло­во­го по­то­ка, иду­ще­го из недр Зем­ли че­рез дно ак­ва­то­рий, ос­но­ва­на на раз­дель­ном оп­ре­де­ле­нии гра­ди­ен­та темп-ры и те­п­ло­про­вод­но­сти дон­ных по­род. Из­ме­ре­ния про­во­дят с по­мо­щью спец. зон­дов с не­сколь­ки­ми дат­чи­ка­ми темп-ры, вне­дряе­мых в дон­ные по­ро­ды. Дан­ные о те­п­ло­вом по­то­ке, про­хо­дя­щем че­рез дно ак­ва­то­рий, яв­ля­ют­ся од­ной из важ­ней­ших экс­пе­рим. гео­фи­зич. ха­рак­те­ри­стик те­п­ло­во­го со­стоя­ния зем­ных недр и ле­жат в ос­но­ве всех ги­по­тез внутр. строе­ния и гео­ло­гич. ис­то­рии Зем­ли.

Морская геофизика. Лекция 1 — презентация онлайн

Похожие презентации:

Регионы Российской Федерации

Демографическая проблема

Страны мира. Италия. (2 класс)

Геофизические исследования скважин

Страна Италия

Моя родина Кыргызстан

Проект по географии «Развитие Дальнего Востока в 21 веке» (9 класс)

Магнитные аномалии

Игра-викторина «Путешествие по Беларуси»

Создание национального парка в Танзании

1. МОРСКАЯ ГЕОФИЗИКА

Смирнов Олег Евгеньевич
НМСУ «Горный», ФГУП «ВНИИОкеангеология»
[email protected]
1

2. ПЛАН НА СЕМЕСТР

—
17 лекций (каждую неделю в 4509)
8 лабораторных (через неделю в компьют. классе)
В конце семестра – экзамен.
Для допуска к экзамену необходимо:
— сдать все лабораторные работы;
— исправно посещать лекции (за пропущенные лекции придется
отвечать на вопросы).
2

3. ПРИМЕРНЫЙ ПЛАН ЗАНЯТИЙ

Сейсморазведка, сейсмоакустика, эхолот – 4 лекции
Гравиразведка – 2 лекции
Магниторазведка – 2 лекции
Электроразведка – 2 лекции
Термометрия – 1 лекция
Геологическое опробование – 2 лекции
Бурение – 1 лекция
Каротаж – 2 лекции
Допуск экзамену – 1 лекция
3

4.

Сейсмические методы исследования в мореЛекция 1
4

5. 1. Упругие волны

6. Введение

Сейморазведка — геофизический метод исследования земной
коры, поисков и разведки полезных ископаемых, основанный
на изучении характера распространения упругих волн.
Источники возбуждения упругих волн:
— взрывы,
— невзрывные источники (вибраторы, кувалда, естественные
шумы),
— землетрясения.
Горные породы обладают различными скоростями
распространения упругих волн и плотностями: это вызывает
формирование на границах слоев и отдельных тел
отраженных, преломленных и обменных волн.
Сейсморазведка основана на изучении:
— кинематики волн – времени пробега волны от источника до
приемника;
— динамики волн – интенсивности, формы, частоты,
длительности колебаний.
Методика и техника сейсморазведки предназначены для
возбуждения упругих колебаний, улавливания колебаний
упругой волны, преобразования упругой волны в
энергетические импульсы, их усиления и фиксации на
сейсмограммах.
Обработка сейсмограмм – выделение различных типов волн,
определение времени их прихода.
Количественная интерпретация – расчет скорости
распространения упругих волн и их изменения в разрезе и
объеме; оценка глубины сейсмических границ, их падения и
простирания; построение сейсмогеологического разреза (с
использованием геологических данных).

7. Физико-геологические основы сейсморазведки

Физикогеологические
основы
сейсморазведки
А
S
)
Б)
S
• Упругие модули.
Геологические среды в первом приближении можно считать упругими.
Абсолютно-упругое тело – это тело, которое после прекращения действия
приложенной силы восстанавливает первоначальные форму и объем.
Деформация – изменение формы, объема, размеров тела под действием сил.
Основные деформации – растяжения и сдвига.
А) Если к концу закрепленного тела приложить растягивающую силу F
1. По закону Гука относительная деформация будет обратно
Dl F 1
пропорциональна F/S — напряжению:
l
S E
Закон Гука
где: l — длина тела, Dl — изменение длины, S – площадь поперечного сечения,
E — модуль Юнга.

8. Физико-геологические основы сейсморазведки

А) 2. Коэффициент Пуассона δ
выражает отношение
поперечной деформации к
продольной, где:
r – ширина тела до деформации;
Δr – изменение ширины тела в
результате деформации.
А)
S
Б)
S
Dr
r
коэффициен т Пуассона
Dl
l
Б) Если к поверхности закрепленного
тела приложить касательное
напряжение T, то
Модуль сдвига G – коэффициент
пропорциональности между
приложенным к телу касательным
напряжением T и углом сдвига Θ.
T G
Имеется связь между
этими тремя модулями:
G E
2( 1)

9. Сейсмическая волна

Колебания (волны)
Параметры волны:
длина волны (λ),
амплитуда волны (А),
скорость распространения (V),
частота колебаний (f).
V=f∙ λ
Почему «упругая» волна?
А – источник колебаний,
Б – область разрушения,
В – область остаточных
деформаций,
Г – область упругих колебаний.
Сейсмическая волна – это колебания частиц горных пород, при которых
энергия колебаний передается от одних частиц к другим.

10. Сейсмическая волна

Продольные и поперечные волны

11. Сейсмическая волна

Продольные и поперечные
волны
Скорости продольных волн Vp и скорости поперечных волн Vs выражаются через
упругие модули и, соответственно, зависят только от состава и состояния
вещества:
Vp
E (1 )
(1 )(1 2 )
Vp
Vs
Vs
2(1 )
E
2 (1 )
(1 2 )
Vp всегда больше Vs. Величина Vs/Vp изменяется у различных типов горных пород
от 0.3 до 0.6. Для плотных пород Vs/Vp=0.5-0.6
Продольные и поперечные волны распространяются от источника к приемнику
через весь объем породы – объемные волны.

12. Скорости в горных породах

13. Основные положения геометрической оптики

• Распространение упругих волн в
горных породах базируется на
принципах геометрической оптики.
• Волна движется с определенной
сейсмической скоростью V.
• Фронт волны – поверхность,
ограничивающая области, где
среда деформирована под
воздействием упругой волны и
область, куда волна еще не дошла.
Вблизи от источника фронт близок
по форме к сфере. На удалении его
можно считать плоским.
• Сейсмический луч – линия,
перпендикулярная фронту.
Луч
Фронт волны

14. Принципы Гюйгенса и Ферма.

Закономерности распространения упругих
волн в горных породах устанавливаются из
принципов геометрической оптики –
Гюйгенса и Ферма.
Принцип Гюйгенса: каждую точку фронта
волны
можно
рассматривать
как
самостоятельный источник колебаний. Т.е.
по фронту волны в некоторый момент
можно построить его положение в любой
другой
моменткак
огибающую
элементарных сферических фронтов с
центрами на исходном фронте.
Принцип Ферма: волна распространяется
между двумя точками по такому пути,
который требует наименьшего времени для
его
прохождения.
Отсюда
следует
прямолинейность распространения лучей в
изотропной среде с постоянной скоростью.

15. Принцип суперпозиции, принцип взаимности

• Принцип суперпозиции: при
интерференции (наложении)
нескольких упругих волн, их
распространение можно
изучать независимо для
каждой волны.
• Принцип взаимности: если
поменять местами источник и
приемник, то время прихода
сигнала, форма лучей и
характер колебаний частиц
геологической среды не
изменятся.

16. Принципы распространения сейсмических волн

Фронт волны
1 – тыл волны,
2 – зона сжатия,
3 – зона растяжения,
4 – фронт волны.
λ = VT длина волны
f = 1/T частота

17. Принципы распространения сейсмических волн

Процессы, влияющие на амплитуду:
— геометрическое расхождение;
— затухание в среде.
Два основных эффекта на границах геологических сред:
Отражение
Условие отражения: ρ1V1≠ρ2V2
Закон отражений (угол пад. = углу отраж.):
Преломление
Условие преломления: V1<V2
Закон преломлений (закон Снеллиуса):

18. Волны, используемые в сейсморазведке

P1- прямая (падающая волна). При
попадании продольной волны на
границу, она будет отражаться и
преломляться, создавая 4 типа
вторичных волн:
Верхняя среда
P11 — продольная отраженная волна
P1S1- поперечная отраженная волна
волна.
Нижняя среда
P12 — продольная проходящая волна
P1S2- поперечная проходящая волна
Волны, не меняющие свой тип на
границе – монотипные (P11 , P12 ).
Волны, меняющие свой тип на границе
– обменные (P1S1 , P1S2).

19. Принципы распространения сейсмических волн

Явление рефракции
Головные преломленные волны
1 – фронт падающей
волны,
2 – фронт проходящей
волны,
3 – фронт головной
преломленной волны,
4 – скользящая волна.
Годографы
Годограф – это график зависимости времени пробега сейсмических волн от расстояния
между их источником и приёмником.

20. 2. Аппаратура для сейсморазведки

21. Аппаратура для сейсморазведки

Аппаратурой в сейсморазведке является совокупность ИСТОЧНИКОВ и
ПРИЁМНИКОВ упругих колебаний под управлением сейсмостанции.
Источники
Источниками в сейсморазведке
могут служить:
— Взрывчатое вещество
— Сейсмические вибраторы
— Кувалда
При морских сейсмических работах обычно используются ПНЕВМОИСТОЧНИКИ

22.

Аппаратура для сейсморазведкиИсточники

23. Подбор параметров группы пневмоисточников

From http://www.ldeo.columbia.edu/res/fac/oma/sss/tuning.html
Подбор параметров группы
пневмоисточников
• Суммирование сигнала от нескольких пневмоисточников
позволяет получить более выраженный сигнал, похожий на
единичный импульс!

24. Сейсмографы

Аппаратура для сейсморазведки
Приёмники
Сейсмографы
• а) При смещении поверхности
Земли влево – рама сместится
влево – грузик в силу инерции
останется на месте – индикатор
покажет смещение.
• б) При смещении поверхности
Земли в вертикальном
измерении – рама сместится
вверх — индикатор на грузике
покажет вертикальное
смещение.
Аппаратура для сейсморазведки
Приёмники
Электромагнитный
сейсмоприемник
Аппаратура для сейсморазведки
Приёмники
Геофон

27. Сейсмографы и геофоны

Аппаратура для сейсморазведки
Приёмники
Сейсмографы и геофоны
• Сейсмограф используется в глобальной
сейсмологии и предназначен для измерения
очень слабых сигналов. Сейсмограф может
зафиксировать движение человека в
километре от прибора.
• Геофоны – используются в сейсморазведке –
компактнее, но менее чувствительны.
• Сейсмограф и геофон – сейсмоприемники.
• Для получения полной информации о
движении волны используются 3 приемника
(иногда компонуются в один прибор) .
Обеспечивается измерение вертикальной и
двух горизонтальных компонент смещений
поверхности Земли.
Аппаратура для сейсморазведки
Приёмники
В море для регистрации
сейсмических волн
применяются гидрофоны.

29. Аппаратура для сейсморазведки

Приёмники
Индукционные сейсмоприёмники
применяют на суше, а также
устанавливают на морское дно
(донные регистраторы).
Обычно при морских работах в качестве приёмников используются ГИДРОФОНЫ
Пьезоэлектрический эффект
при изменении давления

30. ВИДЕОРОЛИКИ

30

English     Русский Правила

Морская геофизика — SEG Wiki

Из SEG Wiki

Перейти к: навигация, поиск

Морская геофизика — это научная дисциплина, которая использует количественные наблюдения за физическими свойствами для понимания геологии морского дна и подморского дна. Съемка океанов с использованием гравитационной, магнитной, полосовой батиметрии и сейсмических отражений, спрединга морского дна, дрейфа континентов и тектоники плит. История циркуляции океана и изменения климата сохранилась в морских отложениях. Задействованы все основные отрасли геофизических знаний: данные о тепловом потоке получают со дна океанов и из средней части океана. Морская геофизика тесно связана с концепциями и проблемами спрединга морского дна, дрейфа континентов и тектоники плит.

• 1 Источник отложений
  • 1.1 Терригенные
  • 1.2 Биогенный
  • 1.3 Водородный (аутигенный)
  • 1.4 Космогенный
• 2 метода исследования океанов
  • 2.1 Гравитационный/магнитный процесс
  • 2.2 Батиметрия полосы захвата
  • 2.3 Профилирование сейсмических отражений
• 3 Каталожные номера

Источник отложений

Терригенный

Терригенный происходит из земель.

Доминирует по объему, занимает 45% морского дна. Таким образом, терригенные отложения в глубине океана влекут за собой турбидиты и обломки вблизи окраин. Однако турбидиты могут перемещаться примерно на 1000 км от континентального шельфа.

Биогенный

Полученный из раковин/скелетов организмов — кремнистый, известняковый (второй по величине по объему, покрывает 55% морского дна. Состоят, в частности, из двух основных илов. Кремнистые илы состоят из диатомей и радиолярий. Диатомеи представляют собой одноклеточные водоросли , встречающиеся в высоких широтах. Радиолярии — амебоподобные, обитающие в экваториальных районах. Известковые илы состоят из кокколитов, фораминифер и птеропод. Кокколиты — водоросли, наиболее устойчивые к растворению. Фораминиферы — амебоподобные, а птероподы — дрейфующие моллюски, легко растворяется.

Водородные (аутигенные)

Марганцевые и фосфоритовые конкреции, гидротермальные отложения, эвапориты (соли).

Космогенный

Полученный из метеоритов, тектитов, космических шариков.

Методы исследования океанов

Гравитационный/магнитный процесс

Гравитационный процесс – это сила гравитационного притяжения, ‘g’, оказываемая Землей на объект поверхность непостоянна, но все меняется от места к месту место. Это изменение связано с формой Земли: сплюснутый сфероид. Цель гравиметрических измерений состоит в том, чтобы обнаружить эти вариации, а затем приписать их разумным геологическим структурам. Может быть много разных интерпретаций гравиметрических измерений, которые могут привести к важным особенностям данных. Большие отрицательные аномалии, связанные с глубоководными желобами, должны быть связаны с соответствующим дефицитом массы.

Измерения магнитного поля Земли в море позволили получить важную информацию о недрах Земли. Во всех современных морских магнитных съемках особое внимание уделяется величине общей напряженности магнитного поля. Для проведения этих измерений используются два типа приборов: протонный прецизионный магнитометр и феррозондовый магнитометр.

Феррозондовый магнитометр представляет собой прибор, в котором используется принцип, заключающийся в том, что если стержень из материала с высокой магнитной проницаемостью заключен в катушку, переменный ток проходит через эту катушку, асимметричное насыщение сердечника генерирует четные гармоники, пропорциональные составляющей магнитное поле вдоль стержня, которое можно получить. Протонный прецизионный магнитометр представляет собой прибор, внутри которого находится пластиковая бутылка с водой. Совокупность протонов в воде действует как крошечные магниты. Выполнение случайных тепловых движений, которые имеют тенденцию выстраиваться вдоль земного поля. Через катушку проходит ток, создающий поле, намного более сильное, чем поле земли. Теперь протоны имеют тенденцию выстраиваться вдоль нового поля. Ток отключается (в течение нескольких секунд) протоны начинают двигаться вокруг направления земного поля.

Проходная батиметрия

Проходная батиметрия — это система, которая используется для измерения глубины по линии, идущей наружу от датчика сонара. Системы получают данные в полосе под прямым углом к ​​направлению движения преобразователя [1] головки. По мере того, как головка продолжает двигаться вперед, профиль заметает лентообразную поверхность измерения глубины, известную как полоса, как показано на рисунке. В настоящее время существует две системы батиметрии полосы обзора, которые включают две разные технологии для измерения батиметрии по всему морскому дну: 1. Формирование луча (многолучевые эхолоты), как показано на рис. 9.0063 Рисунок 2 ниже. Показывает интерпретацию батиметрических данных многолучевого гидролокатора с информацией об интенсивности отражения региональных глубоких вод. 2. Интерферометрические (известные как фазовые) гидролокаторы дискриминации, как показано на

рис. 3a ниже.

Рис. 2: Многолучевой гидролокатор Лодка: Интерпретация батиметрических данных многолучевого гидролокатора и информации об интенсивности отражения от региональных глубоких вод.

В интерферометрических гидроакустических системах акустическая энергия распространяется от преобразователя вниз в виде узкого в продольном направлении и широкого в поперечном направлении. пути и устанавливает перпендикулярно линии пути исследовательского судна. По мере продвижения судов эти профили очерчивают лентовидную поверхность измерения глубины. В интерферометрических системах измерения глубины получаются путем измерения угла входящего звукового сигнала в дополнение к дальности. Для интерферометрических гидроакустических систем требуется три или более линейных массивов преобразователей, один для передачи акустической энергии и по крайней мере два для приема обратного сигнала.

[1]

 Измерение глубины с использованием как времени прохождения излучаемого импульса, так и угла, под которым возвращается звуковая энергия с каждой линейной решеткой или рейкой. Как показано на  рис. . Как показано в , на рис. 3c  показаны результаты данных, полученных в результате интерферометрических гидролокационных измерений. Чем ниже частота датчика, тем больше диапазон, но меньше разрешение. Преобразователь с более высокой частотой имеет меньший диапазон, но большее разрешение. 
 

Рисунок 3a: Схема системы интерферометрического гидролокатора

Рисунок 3b: Развертывание интерферометрического гидролокатора (

исследовательский рейс Геологической службы США на шельфе Южной Каролины в 2001 г. ).

Рисунок 3c: Батиметрия полосы захвата, собранная с помощью интерферометрического гидролокатора ( у побережья Гранд-Стрэнд в Южной Каролине)

Сравнение преимуществ и недостатков обеих систем батиметрии. Это следующие преимущества, которыми обладают интерферометрические гидроакустические системы по сравнению с гидролокационными системами на основе луча. Состоит из высокого разрешения, которое полезно для обнаружения небольших целей на мелководье и для обеспечения лучшего анализа интерпретации более глубокой воды. ^[1] Более широкая полоса захвата, особенно на мелководье, помогает сократить время судоходства и, следовательно, затраты на съемку. Наиболее важным преимуществом является возможность различать несколько целей под одним и тем же углом.

Это мощный инструмент, который может быть очень полезен, когда есть цели, которые нужно решить в толще воды. Недостатком интерферометрических гидроакустических систем является высокая скорость передачи данных, требующая мощной системы обработки. Целевые значения водной толщи необходимо отфильтровывать при обработке данных. Это происходит, когда некоторые типы целей могут страдать от неоднозначности диапазона. Таким образом, требуется, чтобы цель была снова обследована только на другом расстоянии. ^[1]

Профилирование сейсмических отражений

Профилирование сейсмических отражений является широко используемым методом использования звуковых волн для отображения подземных слоев горных пород (слоистых пород). Таким образом, играет важную роль в разведке нефти и газа. Таким образом, звуковая волна создается воздушной пушкой (определение) на корабле. Звук распространяется по воде и проникает в слои отложений и горных пород на дне океана. Некоторые из них возвращаются на поверхность и записываются гидрофоном, который следует за кораблем.

Острые импульсы — это обнаружение прихода импульсов отраженного звука. Интенсивность звука является функцией времени. Повторный выстрел из пневматической пушки означает, что происходит тот же процесс, но время отражения каждый раз разное, поскольку глубина слоев горных пород меняется по мере того, как корабль продолжает движение. Таким образом, через несколько часов сейсмический профиль морского дна был завершен. В исследованиях сейсмические профилировщики отраженных волн показали, что активные континентальные окраины обычно показывают ненарушенные отложения на дне желобов. ^[2] . Выше отмечалось, что профилирование сейсмических отражений играет огромную роль в обнаружении потенциальных залежей нефти и природного газа.

Рисунок 3: Модель батиметрии Swath

Каталожные номера

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2} Зеленый, матовый. (1999). Морские технологии: применение интерферометрической батиметрии.
2. ↑ Дрейк, Чарльз Л. (1970). Морская геофизика.

Этот веб-сайт использует файлы cookie. Если вы продолжите без изменения настроек браузера, вы даете согласие на использование нами файлов cookie в соответствии с нашей политикой использования файлов cookie. Вы можете отключить файлы cookie в любое время. Узнать больше

Мы также используем партнерские рекламные файлы cookie для показа вам целевой рекламы, связанной с геофизикой; эти файлы cookie не добавляются без вашего прямого согласия.

 Разрешить партнерские рекламные файлы cookie

Морская геофизика — SEG Wiki

Из SEG Wiki

Перейти к: навигация, поиск

Морская геофизика — это научная дисциплина, использующая количественные наблюдения за физическими свойствами для понимания геологии морского дна и подводной части. Съемка океанов с использованием гравитационной, магнитной, полосовой батиметрии и сейсмических отражений, спрединга морского дна, дрейфа континентов и тектоники плит. История циркуляции океана и изменения климата сохранилась в морских отложениях. Задействованы все основные отрасли геофизических знаний: данные о тепловом потоке получают со дна океанов и из средней части океана. Морская геофизика тесно связана с концепциями и проблемами спрединга морского дна, дрейфа континентов и тектоники плит.

• 1 Источник отложений
  • 1.1 Терригенные
  • 1.2 Биогенный
  • 1.3 Водородный (аутигенный)
  • 1.4 Космогенный
• 2 метода исследования океанов
  • 2.1 Гравитационный/магнитный процесс
  • 2.2 Батиметрия полосы захвата
  • 2.3 Профилирование сейсмических отражений
• 3 Каталожные номера

Источник отложений

Терригенный

Терригенный происходит из земель. Доминирует по объему, занимает 45% морского дна. Таким образом, терригенные отложения в глубине океана влекут за собой турбидиты и обломки вблизи окраин. Однако турбидиты могут перемещаться примерно на 1000 км от континентального шельфа.

Биогенный

Полученный из раковин/скелетов организмов — кремнистый, известняковый (второй по величине по объему, покрывает 55% морского дна. Состоят, в частности, из двух основных илов. Кремнистые илы состоят из диатомей и радиолярий. Диатомеи представляют собой одноклеточные водоросли , встречающиеся в высоких широтах. Радиолярии — амебоподобные, обитающие в экваториальных районах. Известковые илы состоят из кокколитов, фораминифер и птеропод. Кокколиты — водоросли, наиболее устойчивые к растворению. Фораминиферы — амебоподобные, а птероподы — дрейфующие моллюски, легко растворяется.

Водородные (аутигенные)

Марганцевые и фосфоритовые конкреции, гидротермальные отложения, эвапориты (соли).

Космогенный

Полученный из метеоритов, тектитов, космических шариков.

Методы исследования океанов

Гравитационный/магнитный процесс

Гравитационный процесс – это сила гравитационного притяжения, ‘g’, оказываемая Землей на объект поверхность непостоянна, но все меняется от места к месту место. Это изменение связано с формой Земли: сплюснутый сфероид. Цель гравиметрических измерений состоит в том, чтобы обнаружить эти вариации, а затем приписать их разумным геологическим структурам. Может быть много разных интерпретаций гравиметрических измерений, которые могут привести к важным особенностям данных. Большие отрицательные аномалии, связанные с глубоководными желобами, должны быть связаны с соответствующим дефицитом массы.

Измерения магнитного поля Земли в море позволили получить важную информацию о недрах Земли. Во всех современных морских магнитных съемках особое внимание уделяется величине общей напряженности магнитного поля. Для проведения этих измерений используются два типа приборов: протонный прецизионный магнитометр и феррозондовый магнитометр. Феррозондовый магнитометр представляет собой прибор, в котором используется принцип, заключающийся в том, что если стержень из материала с высокой магнитной проницаемостью заключен в катушку, переменный ток проходит через эту катушку, асимметричное насыщение сердечника генерирует четные гармоники, пропорциональные составляющей магнитное поле вдоль стержня, которое можно получить. Протонный прецизионный магнитометр представляет собой прибор, внутри которого находится пластиковая бутылка с водой. Совокупность протонов в воде действует как крошечные магниты. Выполнение случайных тепловых движений, которые имеют тенденцию выстраиваться вдоль земного поля. Через катушку проходит ток, создающий поле, намного более сильное, чем поле земли. Теперь протоны имеют тенденцию выстраиваться вдоль нового поля. Ток отключается (в течение нескольких секунд) протоны начинают двигаться вокруг направления земного поля.

Проходная батиметрия

Проходная батиметрия — это система, которая используется для измерения глубины по линии, идущей наружу от датчика сонара. Системы получают данные в полосе под прямым углом к ​​направлению движения преобразователя [1] головки. По мере того, как головка продолжает двигаться вперед, профиль заметает лентообразную поверхность измерения глубины, известную как полоса, как показано на рисунке. В настоящее время существует две системы батиметрии полосы обзора, которые включают две разные технологии для измерения батиметрии по всему морскому дну: 1. Формирование луча (многолучевые эхолоты), как показано на рис. 9.0063 Рисунок 2 ниже. Показывает интерпретацию батиметрических данных многолучевого гидролокатора с информацией об интенсивности отражения региональных глубоких вод. 2. Интерферометрические (известные как фазовые) гидролокаторы дискриминации, как показано на рис. 3a ниже.

Рис. 2: Многолучевой гидролокатор Лодка: Интерпретация батиметрических данных многолучевого гидролокатора и информации об интенсивности отражения от региональных глубоких вод.

В интерферометрических гидроакустических системах акустическая энергия распространяется от преобразователя вниз в виде узкого в продольном направлении и широкого в поперечном направлении. пути и устанавливает перпендикулярно линии пути исследовательского судна. По мере продвижения судов эти профили очерчивают лентовидную поверхность измерения глубины. В интерферометрических системах измерения глубины получаются путем измерения угла входящего звукового сигнала в дополнение к дальности. Для интерферометрических гидроакустических систем требуется три или более линейных массивов преобразователей, один для передачи акустической энергии и по крайней мере два для приема обратного сигнала. ^[1]

 Измерение глубины с использованием как времени прохождения излучаемого импульса, так и угла, под которым возвращается звуковая энергия с каждой линейной решеткой или рейкой. Как показано на  рис. . Как показано в , на рис. 3c  показаны результаты данных, полученных в результате интерферометрических гидролокационных измерений. Чем ниже частота датчика, тем больше диапазон, но меньше разрешение. Преобразователь с более высокой частотой имеет меньший диапазон, но большее разрешение.
 

Рисунок 3a: Схема системы интерферометрического гидролокатора

Рисунок 3b: Развертывание интерферометрического гидролокатора ( исследовательский рейс Геологической службы США на шельфе Южной Каролины в 2001 г. ).

Рисунок 3c: Батиметрия полосы захвата, собранная с помощью интерферометрического гидролокатора ( у побережья Гранд-Стрэнд в Южной Каролине)

Сравнение преимуществ и недостатков обеих систем батиметрии. Это следующие преимущества, которыми обладают интерферометрические гидроакустические системы по сравнению с гидролокационными системами на основе луча. Состоит из высокого разрешения, которое полезно для обнаружения небольших целей на мелководье и для обеспечения лучшего анализа интерпретации более глубокой воды. ^[1] Более широкая полоса захвата, особенно на мелководье, помогает сократить время судоходства и, следовательно, затраты на съемку. Наиболее важным преимуществом является возможность различать несколько целей под одним и тем же углом. Это мощный инструмент, который может быть очень полезен, когда есть цели, которые нужно решить в толще воды. Недостатком интерферометрических гидроакустических систем является высокая скорость передачи данных, требующая мощной системы обработки. Целевые значения водной толщи необходимо отфильтровывать при обработке данных. Это происходит, когда некоторые типы целей могут страдать от неоднозначности диапазона. Таким образом, требуется, чтобы цель была снова обследована только на другом расстоянии. ^[1]

Профилирование сейсмических отражений

Профилирование сейсмических отражений является широко используемым методом использования звуковых волн для отображения подземных слоев горных пород (слоистых пород). Таким образом, играет важную роль в разведке нефти и газа. Таким образом, звуковая волна создается воздушной пушкой (определение) на корабле. Звук распространяется по воде и проникает в слои отложений и горных пород на дне океана. Некоторые из них возвращаются на поверхность и записываются гидрофоном, который следует за кораблем. Острые импульсы — это обнаружение прихода импульсов отраженного звука. Интенсивность звука является функцией времени. Повторный выстрел из пневматической пушки означает, что происходит тот же процесс, но время отражения каждый раз разное, поскольку глубина слоев горных пород меняется по мере того, как корабль продолжает движение.