马尼拉海沟俯冲带前缘(21°N)海底地震仪数据处理初步成果
发布时间：2020-12-04 08:55
在马尼拉海沟俯冲带前缘开展了二维海底地震仪（OBS）探测实验,布置了一条东西走向的深地震测线——OBS2015-2。以该测线上的2个台站（OBS04和OBS08）为例,阐述了此次实验所用短周期国产OBS的数据处理流程。包括从原始数据到SAC格式、再到SEGY格式的转换;同时包括炮点位置校正和OBS位置校正。数据处理结果表明,OBS2015-2测线的数据质量良好,综合地震剖面显示来自深部的震相（如Ps P、Pg、Pm P等）信息十分清晰。利用Rayinvr软件正演试算,进一步确认了震相类型,特别是来自于输入板块莫霍面的反射震相非常丰富,为马尼拉俯冲带的输入板块地壳底界面的确定提供了重要的数据基础。
【文章来源】：热带海洋学报. 2017年02期 第60-69页 北大核心
【文章页数】：10 页
【图文】：
马尼拉海沟俯冲带OBS2015-2测线位置与水深地形图
刘思青等:马尼拉海沟俯冲带前缘(21°N)海底地震仪数据处理初步成果63图2单道地震剖面(a)及单道地震剖面水深(蓝色)与30″×30″精度全球水深数据(黄色)对比(b)Fig.2Single-channelseismicprofilealongOBS2015-2(a),andcontrastsonwaterdepthsextractedfromsingle-channelseismicprofile(inblue)andfromthe30″×30″globaltopographicdata(inyellow)(b)2.1原始数据处理原始RAW格式数据解编译后将得到4个分量的波形数据(分别记为bhx、bhy、bhz、hyd),之后将数据转存到SAC格式的文件中。国产OBS记录的地震数据约每11.65h存放一个数据文件,所以转换成SAC格式后并不是整体的波形文件,而是被分割成多个文件。从班报记录上读取OBS2015-2测线开始放炮的时间为2015-08-14T01:52:29.23,结束放炮的时间为2015-08-15T01:42:13.616,所以只需将时间范围内有效的SAC格式数据进行合并。部分台站记录到的时间数据稍有重叠,导致无法拼接,此时需用CUT命令去掉重叠部分后再合并。OBS数据采集过程中一直保持连续记录,直到把OBS回收释放后才停止记录,而只需要从放炮到地震波折射回来的相对时间及炮点与接收台站的偏移距,此时就要用UKOOA对连续的SAC数据进行准确的裁截,之后编译SAC2Y.C将裁截后的文件转换成SEGY文件。SEGY文件可使用SU软件进行可视化处理,从而能够了解数据质量的好坏。实验中所用到的气枪信号主频一般在4~8Hz范围内,所以选取的滤波参数一般在3~10Hz(赵明辉等,2008)。为进一步展示气枪信号特征,以OBS04台站为例,抽取第123~129炮气枪信号信息进行滤波前后地震信号对比(图3a)。从图3b中可以看出,未滤波前,OBS的背景噪音较大,频率从0~30Hz都有分布;滤波后,噪音得到了较好的压制,频率以3~8Hz为主,气枪信号显著,信号间隔为80s。2.2炮点校正
64热带海洋学报Vol.36,No.2/Mar.,2017图3OBS04台站滤波前后SAC气枪信号对比(a)及第126炮气枪信号滤波前后频谱图(b)A为数字化振幅;第123~129炮SAC信号起始时间为2015-08-13T15:54:13.206Fig.3Shotsignalcontrastsbeforeandafterfiltering(a)andspectrumofthe126thshotsignalbeforeandafterfiltering(b).Aindicatesthedigitalamplitude.Theinitialtimeofthe123th129thshotsignalsis2015-08-13T15:54:13.206图4炮点位置与OBS位置校正前后位置图Fig.4ShotpointlocationsandOBSlocationsbeforeandafterrelocation较大偏差,影响模型的拟合;而直达水波震相Pw含有最简单准确的炮点至OBS时间-距离信息,所以利用Pw波来校正OBS位置。一般采用蒙特卡洛法来进行OBS位置校正(图5),该方法曾应用于西南印度洋和南海中央海盆的OBS位置校正工作中(敖威等,2010;张莉等,2013)。以OBS04台站为例(图6),蒙特卡洛法位置校正法分为以下几个步骤:①根据拾取的每个台站SEGY地震记录中的直达水波走时信息,利用二次曲线拟合直达水波走时,初步反演出海水的平均声速Vw和OBS水深;②根据OBS投放点与回收点之间的位置关系,估计海流造成OBS的最大偏移距,以OBS回收点为中心、以偏移的最大距离为半径圈定OBS可能着落的位置,在该范围内按照标准正态分布随机产生数万个点,使得搜索范围被基本覆盖,计算范围内每一个点与拾取炮点之间的直达水波走时,同时计算出其与观测走时之间的均方根残差RMS,最后找到最小RMS值所对应的经纬度坐标点A;③利用单道水深进行深度控制,首先利用蒙特卡洛法搜索出位置A,在单道数据中找到最近点的水深值B,再以B为搜索中心进行步骤②,直到计算结果满足要求精度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海中央次海盆OBS位置校正及三维地震探测新进展[J]. 张莉,赵明辉,王建,贺恩远,敖威,丘学林,徐辉龙,卫小冬,张佳政. 地球科学(中国地质大学学报). 2013(01)
[2]西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果[J]. 张佳政,赵明辉,丘学林,阮爱国,李家彪,陈永顺,敖威,卫小冬. 热带海洋学报. 2012(03)
[3]南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构[J]. 丘学林,赵明辉,敖威,吕川川,郝天珧,游庆瑜,阮爱国,李家彪. 地球物理学报. 2011(12)
[4]西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正[J]. 敖威,赵明辉,丘学林,李家彪,陈永顺,阮爱国,李守军,张佳政,吴振利,牛雄伟. 地球物理学报. 2010(12)
[5]南海北部潮汕坳陷海区海底地震仪调查实验[J]. 罗文造,阎贫,温宁,王嘹亮. 热带海洋学报. 2009(04)
[6]大容量气枪震源及其波形特征[J]. 赵明辉,丘学林,夏少红,王平,徐辉龙,叶春明,康英. 地球物理学报. 2008(02)
[7]马尼拉海沟增生楔中段的挤入构造[J]. 李家彪,金翔龙,阮爱国,吴世敏,吴自银,刘建华. 科学通报. 2004(10)
[8]南海东北部海陆联测地震数据处理及初步结果[J]. 赵明辉,丘学林,夏戡原,谢剑波,叶春明. 热带海洋学报. 2004(01)
本文编号：2897317
【文章来源】：热带海洋学报. 2017年02期 第60-69页 北大核心
【文章页数】：10 页
【图文】：
马尼拉海沟俯冲带OBS2015-2测线位置与水深地形图
刘思青等:马尼拉海沟俯冲带前缘(21°N)海底地震仪数据处理初步成果63图2单道地震剖面(a)及单道地震剖面水深(蓝色)与30″×30″精度全球水深数据(黄色)对比(b)Fig.2Single-channelseismicprofilealongOBS2015-2(a),andcontrastsonwaterdepthsextractedfromsingle-channelseismicprofile(inblue)andfromthe30″×30″globaltopographicdata(inyellow)(b)2.1原始数据处理原始RAW格式数据解编译后将得到4个分量的波形数据(分别记为bhx、bhy、bhz、hyd),之后将数据转存到SAC格式的文件中。国产OBS记录的地震数据约每11.65h存放一个数据文件,所以转换成SAC格式后并不是整体的波形文件,而是被分割成多个文件。从班报记录上读取OBS2015-2测线开始放炮的时间为2015-08-14T01:52:29.23,结束放炮的时间为2015-08-15T01:42:13.616,所以只需将时间范围内有效的SAC格式数据进行合并。部分台站记录到的时间数据稍有重叠,导致无法拼接,此时需用CUT命令去掉重叠部分后再合并。OBS数据采集过程中一直保持连续记录,直到把OBS回收释放后才停止记录,而只需要从放炮到地震波折射回来的相对时间及炮点与接收台站的偏移距,此时就要用UKOOA对连续的SAC数据进行准确的裁截,之后编译SAC2Y.C将裁截后的文件转换成SEGY文件。SEGY文件可使用SU软件进行可视化处理,从而能够了解数据质量的好坏。实验中所用到的气枪信号主频一般在4~8Hz范围内,所以选取的滤波参数一般在3~10Hz(赵明辉等,2008)。为进一步展示气枪信号特征,以OBS04台站为例,抽取第123~129炮气枪信号信息进行滤波前后地震信号对比(图3a)。从图3b中可以看出,未滤波前,OBS的背景噪音较大,频率从0~30Hz都有分布;滤波后,噪音得到了较好的压制,频率以3~8Hz为主,气枪信号显著,信号间隔为80s。2.2炮点校正
64热带海洋学报Vol.36,No.2/Mar.,2017图3OBS04台站滤波前后SAC气枪信号对比(a)及第126炮气枪信号滤波前后频谱图(b)A为数字化振幅;第123~129炮SAC信号起始时间为2015-08-13T15:54:13.206Fig.3Shotsignalcontrastsbeforeandafterfiltering(a)andspectrumofthe126thshotsignalbeforeandafterfiltering(b).Aindicatesthedigitalamplitude.Theinitialtimeofthe123th129thshotsignalsis2015-08-13T15:54:13.206图4炮点位置与OBS位置校正前后位置图Fig.4ShotpointlocationsandOBSlocationsbeforeandafterrelocation较大偏差,影响模型的拟合;而直达水波震相Pw含有最简单准确的炮点至OBS时间-距离信息,所以利用Pw波来校正OBS位置。一般采用蒙特卡洛法来进行OBS位置校正(图5),该方法曾应用于西南印度洋和南海中央海盆的OBS位置校正工作中(敖威等,2010;张莉等,2013)。以OBS04台站为例(图6),蒙特卡洛法位置校正法分为以下几个步骤:①根据拾取的每个台站SEGY地震记录中的直达水波走时信息,利用二次曲线拟合直达水波走时,初步反演出海水的平均声速Vw和OBS水深;②根据OBS投放点与回收点之间的位置关系,估计海流造成OBS的最大偏移距,以OBS回收点为中心、以偏移的最大距离为半径圈定OBS可能着落的位置,在该范围内按照标准正态分布随机产生数万个点,使得搜索范围被基本覆盖,计算范围内每一个点与拾取炮点之间的直达水波走时,同时计算出其与观测走时之间的均方根残差RMS,最后找到最小RMS值所对应的经纬度坐标点A;③利用单道水深进行深度控制,首先利用蒙特卡洛法搜索出位置A,在单道数据中找到最近点的水深值B,再以B为搜索中心进行步骤②,直到计算结果满足要求精度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]南海中央次海盆OBS位置校正及三维地震探测新进展[J]. 张莉,赵明辉,王建,贺恩远,敖威,丘学林,徐辉龙,卫小冬,张佳政. 地球科学(中国地质大学学报). 2013(01)
[2]西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果[J]. 张佳政,赵明辉,丘学林,阮爱国,李家彪,陈永顺,敖威,卫小冬. 热带海洋学报. 2012(03)
[3]南海西南次海盆与南沙地块的OBS探测和地壳结构[J]. 丘学林,赵明辉,敖威,吕川川,郝天珧,游庆瑜,阮爱国,李家彪. 地球物理学报. 2011(12)
[4]西南印度洋中脊三维地震探测中炮点与海底地震仪的位置校正[J]. 敖威,赵明辉,丘学林,李家彪,陈永顺,阮爱国,李守军,张佳政,吴振利,牛雄伟. 地球物理学报. 2010(12)
[5]南海北部潮汕坳陷海区海底地震仪调查实验[J]. 罗文造,阎贫,温宁,王嘹亮. 热带海洋学报. 2009(04)
[6]大容量气枪震源及其波形特征[J]. 赵明辉,丘学林,夏少红,王平,徐辉龙,叶春明,康英. 地球物理学报. 2008(02)
[7]马尼拉海沟增生楔中段的挤入构造[J]. 李家彪,金翔龙,阮爱国,吴世敏,吴自银,刘建华. 科学通报. 2004(10)
[8]南海东北部海陆联测地震数据处理及初步结果[J]. 赵明辉,丘学林,夏戡原,谢剑波,叶春明. 热带海洋学报. 2004(01)
本文编号：2897317
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