海底科学实验室开展模拟极地浮冰区海底地震仪探测过程试验

海底地震是地下岩石突然断裂而发生的急剧运动。岩石圈板块沿边界的相对运动和相互作用是导致海底地震的主要原因。海底地震分布规律和发生机制的研究，是板块构造理论的重要支柱。海底地震及其所引起的海啸，给人类带来灾难。

近日，海底科学实验室牛雄伟博士等在自然资源部第二海洋研究所舟山基地利用基地水池开展模拟极地浮冰区OBS(海底地震仪)探测过程试验。 试验针对低温环境OBS电量损耗、在浮冰密集区搜索OBS等实际问题进行模拟，共使用120块冰块布满整个水池。

试验结果表明：在冰水混合物的低温环境中(约0 ˚C)和空气中(约-2 ˚C至3 ˚C)，电量损耗没有明显增大;在浮冰密集覆盖的情况下，当冰的厚度较薄时(约0.16 m)，OBS的灯光可以透过冰层，肉眼近距离可看到，但当冰层较厚时(约0.32 m)，则无法用肉眼搜索到OBS的灯光;OBS上浮速率较慢，上浮过程为平躺的姿态，撞冰后对设备基本无损伤。

本次试验是即将开展的中国北极国际公开航次JASMInE计划的准备性工作，考虑到北极现场作业的环境更恶劣，课题组在水池试验后仍将进行多次自然情况模拟试验，以保障航次顺利进行。

海底地震仪是为在海底观测地震及其他地壳构造事件引起的微振动而设计的地震仪。按用途和仪器装置不同可分为系留式、自浮式、电缆式和人造卫星式。通常都是在陆上地震仪的基础上增加一些特殊元件改制而成。

与陆上地震仪相比，脉动的增强和衰减都比较快，其振幅比约有20倍以上的差距。脉动的来源为海洋，并和风、波浪成正比。这种地震仪结构复杂，体积大，造价高，布设和回收都比较麻烦。通过架设海底地震仪可观测到陆上不易观测到的前震和微震活动，便于弄清地球构造的区域性差异，是测定海沟、洋中脊附近地震动态和特征的最有力手段。

这些接收器必须有宽频带、大动态范围、高采样 率，能在低信噪比条件下工作，而且与海底有良好耦合。用计 算机把体波和面波记录根据远震走时残差和近震资料进行三 维层析反演成像，解决图像识别问题，可以给出海底地层结构 的伪彩色图像。其尺度大小取决于阵的孔径，准确度与阵元的 数量和阵的形状有关。由海底地层结构，可以求得沉积层厚 度、源岩展布和圈闭条件，评估油气资源，指导下一步勘探。还可应用于海底工程地质条件分析，找出海底不稳定地区，预防灾害发生。本系统还能用于地下核试验监测。

2015年1月19日，在西太平洋雅浦海山海域执行科考任务的“科学”号科考船在既定区域投放了7个海底地震仪。这是中国首次在该海域投放这种仪器，所有海底地震仪回馈显示状态正常。 2017年3月，中国科学院地质与地球物理研究所自主研发的万米级海底地震仪，近日在世界最深处马里亚纳海沟挑战者深渊成功应用，我国成为世界上首 个成功获取万米级海洋人工地震剖面的国家。据悉，“探索一号”科学考察船在上述海域投放三种类型共60台海底地震仪，回收56台，于2月28日完成了两条万米级人工地震剖面，最大回收深度分别为10027米和10026米，剖面实际作业长度669公里。通过记录海底地震波动信号，对海底地层进行地震波成像，为认识海底地球内部结构提供依据。

新闻来源：自然资源部第二海洋研究