海底地质剖面 -海底地层结构

; ]6 F3 y1 }" K* V

如今，医学影像技术已经成为现代医学发展不可或缺的重要辅助手段，X线、电子计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）、磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）等已经成为人们耳熟能详的诊疗手段。其中，X线是基于其穿透性、荧光作用和感光作用以及人体组织结构之间的密度和厚度差别，从而在X线片上形成黑白对比不同的影像[1]；CT是利用X线束对某一检查部位一定厚度的层面进行扫描以显示特定断面的组织密度分布图，所形成的CT片具有图像清晰、密度分辨率高、无断面外组织干扰等优点，其中多层螺旋CT（multislice spiral CT，MSCT）、双X射线源CT等扫描速度快，并可进行高质量任意层面的多平面重建，极大提升了CT的应用范围和诊断水平。

3 v' g6 j, J. }$ C' }6 G

X线检查

( c7 b8 a5 O" M) r$ }) q

* N9 F0 M6 Y3 S- a$ S

CT检查

3 @2 K* V; s0 i$ d

. s8 O1 L' d' r. @% Z

与磁共振成像检查

3 r+ P1 P* Y3 q0 [7 Y9 G9 E" P

利用类似的原理，海洋地质工作者也早已越来越多地驱船奔赴茫茫大海上，给海底做起了“CT”，以获取海底地层的分布、分析构造特征与演化，最终达到区域地质调查、海底灾害预防、能源资源勘查等目的，以造福人类。

5 ~* @ f' A5 M2 {. G% X

二维地震勘探作为传统的、成熟的油气探测技术之一，主要是利用炸药震源、可控震源等进行人工激发，通过地面布设测线以开展地震勘探施工，进而采集地下地层反射回地面的地震波信息[3]，尔后利用高性能工作站与专业处理软件处理得到地震剖面图。对比来看，这与我们日常医疗过程中的X射线、CT等有着异曲同工之处。然而，深入到深邃的海洋底部，给海底下地层做一张“CT”片子（二维地震剖面），却有着诸多区别于传统的方法与困难。

那么，我们是如何获取这样的地震剖面的呢？这里我们以一条二维多道地震剖面的获取与应用为例，来深入了解一下海底“CT”。

4 G0 |' g3 z7 K/ C

海上二维多道地震采集示意图

* f0 `7 [5 q4 Z/ p/ r

海上二维地震数据现场采集-海洋地质九号奔赴工区

! C, F; Y. Z) A5 m4 Q

3 X- ^9 ]. U3 I

5 |& v# _' u! G9 n# r0 d8 f0 z" a. Y

海上二维地震数据现场采集-海洋地质八号现场施工作业

5 I2 v+ ~7 M' j$ [9 F; @" R: i

2 Z* S8 h8 u8 q! f* q$ v. o+ c

与陆地施工的差异在哪？

首先，区别于陆地二维地震采集，海底“CT”获取的最大难度之一是穿透上覆海水，大家都知道海底之上为几十米到数百米、甚至数千米的海水，这为海上地震数据采集带来了非常大的难度，要想达到目的首先是要突破这上覆的困难或阻碍，将有效能量传入海底，直至海底万米之下。

海域施工由于海底地形、过往船只等影响，随之会产生更多的干扰波、多次波，影响了所获得“CT”剖面的质量，影响海洋地质工作者的后期分析与研究。

2 u4 w, v$ R* a. J5 W

如何开展海上地震采集？

: `4 A( l% P% [5 q$ L: m0 y

海底地震数据的采集需具备以下几个基本条件：

能量激发（穿透上覆海水）：由于上覆海水的限制，顾不能直接在海底直接用引燃炸药来激发能量。所以，海上通常使用大容量气枪充当震源，往往能量越大，能量的穿透力则越强，能够到达更加深的地方。

能量自气枪向外激发，穿过海水，进入海底之下。当能量到达地层（岩石）发生变化的界面时，一部分能量则被反射回来，按照来的路径自海底传出，经过海水，被托在船尾的大量检波器所收集起来，传递至随船的设备里，随加深而能量不断衰减。根据实际需要，船每行进一定距离，气枪激发一次，每个检波器对应都接收到一次能量，记录一道信息，可合成一幅单炮剖面。

海底地震剖面图-单炮剖面

( _! O4 s4 N& u5 W

3 V1 ]! y( O6 [" T

海底地震剖面图-偏移剖面

数据采集完成直接可以用嘛？

6 [$ F) Z( }8 l& r% W

后期处理：经过随船工作人员的初步处理，确认过数据有效性，方可确认所收集到的数据是否合格。

当外业施工结束且完成验收后，这些原始的数据会被转送到数据处理中心，处理人员将汇总这些数据，根据实际情况及以往经验，突出其中的有效信息，将这些数据中的干扰信息去除，完成每个检波器上获取的数据的叠加与偏移，最终形成了一幅海底“CT”。

这就像生活中，用刀把苹果切开从而得到了这样一幅苹果的纵切面，看到的断面一样。

" o: l M, i, l1 O) G* a# ~: F

“CT”的后续如何解释与应用？

这时，我们的地质解释人员便介入到后续的解释工作中，将这些时间信息转化为海底地质信息，并发现一些特殊的构造（类比病灶发育），同时根据多条地震剖面的综合信息，可以编绘出某个界面的平面分布图或某一特定地层的厚度图，用于后期地质研究、油气与水合物资源的发现与评价工作。

4 J. @: T9 f: T! c- f% K# K. w- V" i! u

典型地震剖面

) ?# ?& ^% Q/ s5 ~/ M# ]7 X

地震地质解释图

( G, @7 q% L7 m6 z5 u

首先，完成解释的地震剖面可以告诉我们，地下每个时代的地层是如何发育与分布的。其次，通过对于地震剖面的解译，我们可以揭开海水、浅部地层，发现隐藏在海底之下的断层、岩浆岩，及一些构造圈闭，可用于油气、水合物等资源的发现，应用于海底光缆工程的布设，避开活动断裂，保持工程稳定性。

$ u6 F0 F, n4 o' ^9 u- d, M6 Z* j

同时，可用于揭示远古时代的变迁，海枯石烂，可以回溯至侏罗纪时代，探究海洋与陆地的更迭，启示板块的移动与俯冲。甚至，可以带我们进一步穿越时空，回到遥远的寒武纪时代，寻找更加古老海洋的分布与变迁，寻找油与气的痕迹。

展 望

+ t, P' G* Q& ~: o* a# z/ G

类似于医院中的胸透、CT、核磁共振等多方式，我们在获取海底地质信息时，除了二维多道地震外，还可以通过浅剖、单道、三维地震等多种方式获取海底“CT”片子。后期，通过专业的地质解释，将这些神秘的信息转换为我们可用的认识并加以理由。同时，我们相信在不远的将来，随着科学技术的日新月异，可用的技术与方法更加先进，支持我们获得更加精细与深入的数据，能够更好的用来探秘海洋、利用海洋，为人类生活获取更加宝贵的资源。

3 m* c2 @( B+ k9 ? . L. w* K8 a- {. w