海洋电磁勘探中空气波相互作用机制和水深影响分析

海洋电磁勘探中空气波相互作用机制和水深影响分析 ，第 卷 第 期 , , ,:,,,::,, ，,,,,,:,, 年 月 ,:,, , ,,,:,,,::,,:,, :,,:,,:,,,,:, ,,:,,,,,,, ,—,,——,,文 章 编 号 ,,:,:,,:,:,,:,:,,:::,:,,:,,,,,,,,,,,,,:,):,,:,,:,,,:,,::,, 海洋电磁探测技术发展现状及 探测天然气水合物的可行性 ,,,,，，，盛堰邓明魏 文 博柯 胜 边 ,,，广州海洋地质调查局 广 东 广 州 ,,::,:,, 中国地质大学 地球物理与信息技术学院 ，北 京 ,,, ,:::,, ,摘 要 ，。海洋电磁探测是利用海底介质的电磁感应信息 对海底的矿产资源分布进行电性推断的一种 技 术 ，。 由 于天然气水合物与海底沉积物的电学性质差异 因 此可以利用电磁探测方法用于探测海底天然气水合物 “”“天然气水合物的海底电磁探测技术 ”，成功研制出我国的海洋天 然气水合物电磁探测仪项 目 ,,, 器 。 本 文 对海洋电磁探测原理 、研究现状及我国 “”研制的海洋天然气水合物电磁探测仪器进行项 目 ,,, 了介绍 。 , 关 键 词 ,,天 然 气 水 合 物 电 磁 探 测 海 洋,,,中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 收 稿 日 期 ,,,,,,,,:,,):,),,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,:,:,,,,,:,,,,,, ,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,:,,,,:,,,, ,,,,，，， ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,, ,,，，,,,,,,,,,:,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,:,,,::,:,,,,, ,,,,,, ，,,,,,::,:,,:,,,,,,,,,,:,,:,,,,,:,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,,: ,,,,,,,, ，，,,,:,,,,,,,,,,,,,,:::,,,,,,, ,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,:,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,:,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,) ，,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:, ,,,,:,,,:,,,,,, ,,, “,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,, ,:,,, ,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,:,,,,, ，”’, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,) ,,,,,,,, ，,,,,:, ,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,, ，,,,:,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,:,,,,,,,:), ,,,,,,, ,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,, ,,,, “”,,,,。基 金 项 目 国 家 重 点 项 目 编 号 资 助 ,,,,::,,,:,,,:, ,,,，，，，。,作 者 简 介 盛 堰男 重 庆 人 高 级 工 程 师 主要从事海洋地质调查及海洋技术研究工作 ,,:,),),,,,,:,,,,,,,:,,,,:,,,, ，它 一 般不是从海面往下传播 而 是 从 海 底 往 下 传 ，，播这才能避开 海 水 层 对 电 磁 能 量 的 衰 减人 工 源 引言 , ，也可以是宽频带发射但一般为了节 省 时 间 并 提 高 ，。海洋 电磁探测 是利用海底岩石介质的电磁感 效率大多数人工场源都是以中高 频 成 分 为 主 电 ，，，应 信 息 对 海 底 的 矿 产 资 源 分 布 进 行 电 性 推 断 磁探测的中高频 段一 般 在 之 间在 这 :,,,:,,: ，。区间选择若干个频点向海下的目标 区 域 进 行 拖 曳 的 一 种 技 术 电磁探 测方法用于探测海底甲烷水 ，，合 物的 基本 原理在于 甲烷水合物与海底沉积物的式电磁发射达 到 电 磁 扫 面 的 效 果对 于 一 些 埋 藏 。 ，，，电 学 性 质 差 异 与声波的变化相比 电 阻 率 的 变 较浅的如天然 气 水 合 物 资 源若 不 使 用 可 控 源仅 ，,，。化 似 乎 对 水 合 物 的 存 在 更 敏 感 例 如 在 普 拉 德 靠天然场源则难以获得其介质电性信息 ,霍 湾 ,， 含 有 水 合 物 的 区 域 内 测 井 曲 线 ,,,,,:,,,, ，上 声 波 速 度 增 加 了 而 电 阻 率 却 增 加 了 ,:,,:国外及国内的技术现状 , ,，倍 从 物 理 机 制 上 说 海底的岩石介质要产生电磁 ，。，，感 应 必 需 有 激 励 场 源 激 励 场 源 有 两 种 途 径 一 海 洋 技 术 具 有 许 多 独 特 的 优 点 它 ,,,, 能 ，。 种 是 天 然 的 激 励 场 源 另 一 种 就 是 人 工 场 源 够有助于确定地 震 方法 勘 探 划 定的构造储层中的 ，利 用 天 然 场 源 进 行 探 测 的 方 法 叫 做 大 地 电 磁 ，，成 分 并 经 钻 孔 的 验 证 率 极 高 为资源的评价预测 测 深 。 、迈 出 了 关 键 一 步 国 外 一 些 大 石 油 公 司 勘 探 ,，,,法简 称 而 利 用 人 工 场 ,,,,,:,,,,,,,,,,,、，服 务 公 司 仪器制造厂还有科研院校 都 已 把 海 ，,源 的 则 称 为 可 控 源 电 磁 法 ,:,,,:,,,,,:,,,,,) 洋 ，,。，简 称 天 然 情 况 下 由 于 ,,,,,:,,,,,,,,,,,,作为勘探流程中的不可 缺 少 的 重要 组成部 ,,,, ，地 球 电 离 层 存 在 着剧烈的电磁扰动 高 空 不 断 有 。，、、、分 目 前 包 括 巴 西 海 域 北 海 西 非 海 域 远 东 地 ，电 磁 波 辐 射 到 地 球 面 高 空 的 电 磁 场 往 地 表 方 、 区 南 北 美 及 墨 西 哥 湾 等地的世界范围内已经实 ，，向 传 播 可 以 被 近 似 地 认 为 是 一 种 平 面 波 场 当 平 。施 了 多 项 勘 探 ,,:,,,, ，，,，面 波 到 达 地 表 或 海 面 再 往 下 传 播 时 原 天 然 场 源 大地电磁探测技 术 与仪 器 进 行 研究 ,,,,:,,:, 西 方 发 达 国 家 从 世 纪 年代开始对海底 ,:::，， ,，，中包 含的 能量主要 以传导电流为主 传 播 过 程 中 至 年 代 出现 了 大 地 电磁方法被用于海 ,,:,,: ,，，,，宽频 带的 电磁波往 地表以下的到达深度随频率成 洋 探 测 的 例 子 ,:,,,,,,:,,,, , ,,,,, ，，分 的 差 异 有 不 同 的 表 现 形 式 基 本 规 律 为 高 频 成 大地电磁方法走 向 海洋 的 时 间 点远落后于其他地 ，，，、、。 分 衰 减 较 快 中 频 成 分 次 之 而 低 频 成 分 衰 减 较 球 物 理 方 法 如 人 工 地 震 重 力 磁 法 等 长 期 以 ，。 慢 这 一 现 象 也 被称为趋肤效应 因 而 造 成 在 地 ，，来 人们深信电磁 波 无 法 穿透 海水 因 而 无 法 采 集 ，，，，表 的 浅 部 以 高 频 信 息 为 主 越 往 深 部 频 率 成 分 到 来 自 海 底 的 地 电 场 源 加上当时的电子器件难 。，越 低 以 高 质 量 地 检 测 到微伏级的场源信号 故 研 发 高 ，。 ，电 磁 探 测 对 测 深 的 衡 量 尺 度 经 常 是 以 频 率 精 度 的 探 测仪器成了技术难题 另 外 在 海 洋 环 ， ，、、，的 降 低 或 周 期 的加长作为深度 增 加 的观察 标记 境 中 电 磁 方 法 有 别 于 地 震 重 力 磁 法 等 它 必 需 ，。 海 水 是 一 层 高 导 层 对 电 磁 波 的 衰 减 较 快 当 天 ,，,，将 测 量仪器沉放于海底 需 ,,,,,,,:,,:,, ，,，,，然 电 磁 波 到 达 海 面 时 高频 成分基本上被海 水 过 设 置 陆 上 远 参 考 站 而 不 是,,,,,,, ,,,:, ，，滤 海 底 以 下 一 般只保 留 中频 到低频的电磁信 ，。 象 其 他 技 术 方 法 在海面上 就可以进行测量 在，，，，，息 所 以 海底以下的介 质 要 产生电 磁 感 应 绝 大 数 据 处 理 方 面 它 还 需 考 虑 海 水 层 的 存 在 其 正 ， 部 分 的 信 息 是 来 自 中 频 至 低 频 尽 管 有 高 频 缺 演 ， 。,损 海底 的电 磁感应信 息还是可以被观测到 与 与 反 演 算 法 与 陆 上 资 料 处 理 大 为 不 同 ,,,,,, ，，陆 地 情 况 相 比 海 洋 的 电 磁 感 应 信 息 幅 值 小 信 ，，,。, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,::: ，，号 微 弱 要 达 到 好 的 观 测 效 果 需 要 增 加 观 测 时 ，随 着 海 洋 地 球 物 理 研 究 的 深 入 人 们 逐 渐 发，，间 因 此 海 底 的 电 磁 测 量 要 比 陆 地 上 的 测 量 时 ，，现 在一些使用地 震 方 法 效果 不佳的地区 如 火 山 。 ，间 长 一 个 海 底 大 地 电 磁测量点的测量 时 间 一 ，、，岩 覆 盖 区 碳 酸 盐 岩 珊 瑚 礁 等 分 布 区 以 海 底 ，，般 是 两 至 三 天 高 频 成 分 缺 损 问 题 可以通过技术 岩 石电性为主要研 究 对象 的 电 磁 法却有可能提供，手段予 以 弥 补 这 就 是 与 天 然 场 源 相 对 应 的 另 一 出 ， 。 种 场 源 叫 做 可 控 源 可控源是由人工 产 生 的 ,第 海洋电磁探测技术发展现状及探测天然气水合物的可行性 期 盛 堰 等 ,,, , ，，，,,展 特 别 是 电 子 与 信 息 技 术 的 迅 速 崛 起 给 探 测 物 的 存 在 更 敏 感 例 如 在 普 拉 德 霍 湾 ,,,,,:, 技 ,，含 有 水 合 物 的 区 域 内 测井曲线上声波速 ,,, ，术 以 极 大 的 推 进 这 为 电 磁 法 走 进 海 洋 提 供 了 ，。度 增 加 了 而 电 阻 率 却 增 加 了 倍 ,:,,: 契我 国 于 年在南海北部 的 神 弧 海 域 成 功 ,:::,，，,。机近 二 十 ,,,,:,,:,,,,:,,::,,,:,,,,,。,，钻获天然气水合物 从 测 井 数 据 图 阴 影 部 分 , ，多 年 来 西 方 学 者 在 海 洋 方 面 逐 渐 走 向 ,, ,，，为 含 水 合 物 层 可 以 看 出 含 水 合 物 层 段 电 阻 率 成 ，，高 于 背 景 值 因 此 通过 海 底 电 磁探测获得海底纵 ，,，熟 南 太 平 洋 的 计 划 ,,,,,, ,,,,,:,,:,,,, ,，向 及 横 向 的 电 阻 率 变 化 并结合地震勘探资料可 ，,，，其 测 线 长 约 ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,, 。以对海底甲烷水 合 物的 含 量 进 行估计 ,， 北 太 平 洋 的 计 划 :,,, ,, ,,,, ,,,,, , : ,,，，其 测 区 面 积 达 可 见 研 究 区 域 在 ,,,:,,:::,, 。，不 断 地 扩 大 至 今 为 止 世 界 上 最 长 的 测 线 ,, ，，西 起 檀 香 山 东 止 加 州 的 横 跨 东 太 ,:,,,,,,,, ，,，,,平 洋 全 长 约 而 最 ,:::,,,,,,,,,,,,,,,,, ,，大 的 探 测 深 度 达 到 了 上 地 幔 ,,,,,,,:, , , ,。，世 纪 年 代 中 后 期 墨 西 哥 湾 的 油 气 ,,,,,:,: ,，,、勘 探南 太 平 洋 的 洋 中 脊 ,:,,,,,,,, ,,,,, ,，,壳 幔 结 构 研 究 都是海底大地电 ,,,,,,,,,,, 。 磁方 法与 仪器在海 洋探测领域的标志性成果 海 底大 地电 磁探测正 成为解决地学问题的高新技术 ,，，,:,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,, ,,::,,::,,, , ，,。,,::, ， 与 国 外 的 研 究 进 展 相 比 国 内 的 研 究 现 状 尚 。，存 较 大 差 距 年 以 前 虽 有 少 数 学 者 对 海 ,,,, 洋 ，，电 磁 方 法 进 行 过 探 讨 但 仅 是 初 步 的 未 有 理 论 与 。“ ”?，技 术 突 破 我 国 五 九 计 划 中 在 海 ,,, 图 神弧海域水合物测井曲 线, “”，,洋 领 域支 持 下 中 国 地 质 大 学 北 ,,,,: ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,:,,, ,,,,主 题,,,,,,: ,、京 广 州 天然气水合物 的 海 洋电 磁探测仪器研制 ,,,，“海 洋 地 质 调 查 局 等 单 位 合 作 完 成 了 海 底 大 “?”，,,十 一 五期 间 中 国 地 质 大 学 北 京 地 电 “和 广 州海洋地质调 查 局 又 承 担 了 天然气水合,,”，磁 探 测 技 术 课 题 的 研 究 取 得 ,,:):,):, 物的海 了 ，。突 出 的 成 果 填 补 了 国 内 这 方 面 的 技 术 空 白 ,,”，底电磁探测技术 课 题 成 功 ,::,,,:,,,:,“十 研 制 了我国的天然气水合 物 的 海 洋 观 测 仪 ,, ”“?，五期 间 又 设 立 了 海底 大地电磁探测与 器 电 磁 ,,。 图 ,,,”，成 像 技 术 课 题 进 一 步 对 ,::,,,,,,:,: ，、该 接 收 机 是 一 个 集 成 系 统 包 括 浮 力 部 件 提 “海 ”底 大 地 电 磁 探 测 技 术 进 行 实 用 化 研 天然气水合物的海 洋 电 磁 探 ,、、、升 部 件 声 控 释 放 部 件 重 力 牵 引 部 件 安 全 保 护 。“究 通 过九 、、部 件 信 号 检 测 部 件 数 据 采 集 部件和机械固定部 ”“”，??五测和 技 术十 可五 行 性的 工 作 我国这方面的技 。、件 等 浮 力 部 件 由 浮 球 浮球保护箍及其固定立 。“? ”，术可以 进 入 实 际 应 用 十 一 五 期 间 中 ，, 原 理 可 行 性 杆 组 成 用 于 提 供 整 个 装 置 的 浮 力 提 升 部 件 由 提 ,,,国 地 质 大 学 ，电磁 探测方法 用于探测海底甲烷水合物的基 梁 组 成 用 于 在 设 备 投 放和回收时将整套装置吊 ,,“北 京和 广 州 海 洋 地 质 调 查 局 又 承 担 了 天 ,本原 理在 于甲烷水 合物与海底沉积物的电学性质 起 声 控 释 放 部 件 用 于 改变海底天然场源电磁探 然 气 。，，差 异 与 声 波 的 变 化 相 比 电 阻 率 的 变 化 对 水 测 系 统 的 浮 力 性 质 由声学释放器和受控机械挂 ,水 合 物 的 海 底 电 磁 探 测 技 术 ,::,,,:,,,: 图 电磁接收机原 理, ,,,, ,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ，测 系 统 牵 引 下 沉 至 海 底 它 包 括 配 重 锚 系 及 锚 以 外 的 个不同方 向且 固 定 电 场传感器的位置与 ,,链 ， 该 中 心 相 距 为每对 电 场 传 感器的相对距离在 ,, 安全 保护 部件用于 给海底天然场源电磁探测系统 ，以 上 电场传感器之 间 用由 塑 料 管 制 造 ,:, ,,, ,提 供 安 全 措 施 信 号 检 测 部 件 用 于 检 测 海 底 可 ,的 电 场 测 量 臂 伸 展 每根电场测量臂的长度大于 ，控 源 电 磁 场 的 五 路 场 源 信 号 它 包 括 四 个 电 场 ，,用 不 锈 钢 铰 关 节 实 现 测 量 臂 的 分 段 连 接 测 ,,，传 感 器 和 三 个 磁 场 传 感 器 电场 传感器检测水平 ，量 臂 内 敷 设 有 水 密 电 缆 电场信号由该电缆经数 ，正 交 的 两 路 电 场 磁 场 传 感 器 检 测 水 平 与 垂 直 据采集器承压密 封 舱端 盖 上 的 水密插座传递到舱 。相 互 正 交 的 三 路 磁 场 。内的采集电路中 、、 数据 采集部件 包括方向传感器 倾 斜 传 感 器 ，测 量 电 路 中 包 含 有 路 数 据 采 集 通 道 其 , 、，嵌 入 式 控 制 器 测 量 电 路 以 及 锂 电 池 包 ,,, 中,、通道分别采集水平正交 的 两 路 电 场 ,, ,,:用 、于 采 集 海 底 天 然 场源电磁探测系 统 的方 位 ,,、和水平与垂直相互正 交 的 三 路 磁 场 ,,,,倾 斜 、,，。第 通 道 采 集 方 向 和 倾 斜 状 态 的 信 息 ,,,,,，信 息 及 锂 电 池 包 的工作状态信息 并 且 将 该 信 ，、该系统根据预先 设 定的 程 序 可 自 动 定 时 变 采 样 息、。，周 期 定 时 间 长 度 进 行 数 据 采 集 在以 下 ,,,,,传 送 至 嵌 入式控制核心和测量电路 机 械 ,,, 。采用级联分样方 法 进行 抗 混 叠 滤波抽样采集 固定 部件 用于实现 海底天然场源电磁探测系统所 , 接 收 机 整 体 技 术 指 标 如 下 ，有 功 能 部 件 的 整 体 集 成 其 特 征 在 于 不 锈 钢 框 ,,, 频 率 范 围 ,:::,:::,,,:、、、架 支 撑 着 浮 力 部 件 提 升 部 件 声 控 释 放 部 件 , 路 采 集 通 道 同 步 记 录 分 量 信 号 及,, ,, 信 号 ,第 海洋电磁探测技术发展现状及探测天然气水合物的可行性 期 盛 堰 等 ,,, , ,,海 底 环 境 信 息 ,, 与 的 时 间 误 差 ,,,,::,,, ,, 位 转 换 ,,,, ,,,电 场 观 测 灵 敏 度 :,:,,, μ ,,, 磁 场 观 测 灵 敏 度 :,,,,, ,，, 采 样 率 种 选 择 ,,,,,,,,,,,,: ,,,,, 道 间 串 音 ,,:,,,,,,,,,,,,:,,,, ,,道 内 噪 声 ,,, μ ,、, 存 储 器 介 质 ,,,,,图 电磁发射系统原 理, ,,,, ,,功 耗 ,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,整 机 体 积 不 包 括 ,,,,,×,,,,,×,,,,, ,,，电 场 测 量 臂 过 发 射 机 内 部 的 波形控制电路和供电电极 把 电 ,。 。 工 作 水 深 以 浅 磁波发射到海底 的 介质 里 ,:::, ,，可 控 源 电 磁 探 测 的 设 备 包 括 拖 曳 式 大 功 为 使 水 下 装 置 能 够 靠 近 海 底 在 拖 体 底 部 、，，率 海 洋 电 偶 源 电 磁 发 射 系 统 拖 曳 式 海 底 电 场 装 有 铅 块 其 后 部 有 固 定 翼 这 有 助 于 破 水 前 ，。接 收 进 并 能阻止前进过程 中 的横 摇 电 偶极是由发 ， ，机 和 海 底 混 场 源 电 磁 接 收 机 后 者 可 在 海 底 射电缆 和 铜 管 构 成 在海底 能 向 周围 的介质发送,, 。 接 收 机 的 基 础 上 优 化 而 成 。电流 ，拖曳 式大功率 海洋电偶源电磁发射系统是由 可 控 源 电 磁 发 射 机 在 海 底 被 拖 曳 过 程 中 需 、、。船 载 大 功 率 发 电 机 甲 板 升 压 变 压 单 元 甲 板 上 要实时控制和监 视 其工 作 状 态 利用自主编写的 、、、，位 机 控 制 单 元 深 拖 缆 海 底 降 压 变 压 单 元 拖 图 形 化 交 互 程 序 实 现 与海洋电磁发射机的远程 ，，，曳 式 海 洋 电 偶 源 电 磁 发 射 机 拖 曳 式 拖 体 和 相 数 据 通 信 进 而 实 现 对 发 射 机 的 实 时 监 控 软 件 界 ,、、。 关 的 辅 助 设 备水 深 平 衡 器 声 纳 定 位 系 统 发 射 面 如 图 所 示 , 、、,, ,，电 极 水 下 发 射 与 接 收 同 步 装 置 承 压 密 封 装 置 该 上 位 机 监 控 软 件 功 能 为 实 现 上 位机与水下发射 机 的 远 距离通讯 , 等 集 合 而 ，完 成 同 步 对 钟 等 功 能 的 初 始 化 保 证 电 磁 ,,, 波 。。 成 技 术 原 理 如 图 所 示 ,, 发射的时间精确 、发 射 机 利 用 船 上 的 三 相 交 流 发 ,:,,,,:, ,将信号线上 接收 到 的 各 种数据进行分离解 ,，，电 机 供 电 为 节 省 传 输 过 程 中 的 线 缆 功 耗 通 过 ,析 升 , 将各种实时 监测 的 数 据 以图形化的方式直 ,，压 变 压 器 把 供 电 电 压 提 升 到 经 过 水 下 万 ,:::, ，米 电 缆 的 功 率 传 输 输 送 至 海 底 的 降 压 变 压 电 ，源 。 以获 取相 同传输功 率情况下的大电流输出 再 经 图 甲板监控软件界 面, ,,,,, ,,,,:,,,:,,,,:,,,,,,,,,,, ,,,,,, ，，，。，观 地 显 示 出 来 监 视 发 射 机 的 工 作 状 态 譬 如 电 出 舷 外 释 放 钢 缆 当 仪 器 到 达 海 面 时 操 作 员 拉 池 ，。 动 索 控 脱 钩 器 使仪器脱离挂钩并自由下沉 整、、、电 压 高 压 供 电 电 压 正 向 供 电 电 流 反 向 供 电 。个 投 放 过 程 约 :,,, 、、、、电 流 舱 内 温 度 基 板 温 度 仪 器 姿 态 方 位 信 息 。仪 器 在 海 底 连 续 测 量 时 间 约 为 月 ,:,, ,: 、,拖 体 离 海 底 的 高 度 当 前 发 射 频 率 等 ，。日 中 午 海洋六号船开回 投 放点实施仪 器回收 ,，将 接 收 到 的 数 据 在 机 上 实 时 存 储 ,,, ，从 释 放 命 令 发 出 至仪器从海底返回海面 用 时 约 便 ,于 后 期 数 据 处 理 ，，。再 经 约 打 捞 仪 器 被安全送达后甲板 ,,:,,,,，，发 送 控 制 命 令 控 制 发 射 机 的 工 作 模 式 , 测量结果可由 时间 序 列 曲 线和视电阻率曲线 包 、、括 开 始 和 关 闭 电 磁 发 射 更 改 发 射 频 率 更 改 。予 以 评 价 图 为 整个 测 量 数 据中的其中一帧时 ,工 作 。间 序 列 曲 线 、, 方 式 设 置 定 时 发 射 从数据回放的 时间 序 列 曲 线可初步了解所采 ,、。有 容 错 纠 错 和 自 启 动 功 能 ,。集的数据是否合格 图 上 的 条曲线从上往下依 ,, 发 射 机 的 整 体 技 术 指 标 如 下 、、、、。次 为 因 为 被 测 对 象 是 来 自 ,,,,,,,,,,, 可进 行频率域 或时间域的单频发射 ，，同 一 场 源 因 而 当 场 源 变 化 大 时 曲 线 幅 值 增 — , 发 送 信 号 波 形 逆 变 矩 形 波 ，大 。反 之 则 小 条 曲 线 在 同 一 时 间 点 上 都 符 合 上 ,— ,,, 发 送 信 号 频 率 :,,,::,, 述 : —,基 本 发 射 频 率 下 的 源 偶 极 矩 ,::::,,— , 发 射 电 流 ，。 :,::, 规 律 的 称 为 有 相 关 性 相关性的优劣关系到处 : — ,发 射 电 偶 极 距 ,::, ，，理结果质量的高低 凡 是 相 关 性 差 的 曲 线 其 处 理 — 。工 作 水 深 以 浅 ,:::, 。结果是不可信的 本次 采 集 的 数据从时间序列曲 ，。线 上 看 相 关 性 较 好 年 月 海 试 情 况 ,:,:,, ，经 数 据 处 理 软 件 进 行 预 处 理 所 得 的 视 电 ，,—、率 曲 线 见 图 曲 线 反 映 了两种极化模式 ,,, 阻—,。 ，从 海 洋 六 号 船 航 次 的 试 验 可 的 视 电 阻 率 虽 然 说 不 上 是 圆 滑 曲 线 ,,,),:,::, ,, 曲 。分 析 海 洋 大 地 电 磁 的 探 测 效 果 ，线 上 的 视 电 阻 率 值 有 误 差 棒 这主要是由于采集 ， 试 验 时 间 为 年 月 日 试 验 点 位 于,:,: , ,, ，，时 间 较 短 数 据 中 各 频 点 的 迭 加 次 数 不 够 加 之 海 、，水 深 ,,,?,,,,,,′,,,?,,,,,,′:,:,: ，底 的 有 用 信 号 微 弱 并受海洋电磁噪声的影响等 。 ，利 用 船 后 部 的型 吊 将 仪 器 从 甲 板 上 吊 ,, ，，原 因 造 成 的 但 曲 线 的 形 态 较 清 晰 变 化 趋 势 ，起 随 后 摆 明 图 数据时间序列曲 线, ,,,, ,,,,,, ,, ,,,,,,,,),,,,,,,,,,, , ,第 海洋电磁探测技术发展现状及探测天然气水合物的可行性 期 盛 堰 等 ,,, , 图 预处理后的视电阻率曲 线, ,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,, ,,,,,, ,,，，,,,地 球 物 理 学 报 :,,::,,,,,,:,,,,，:显 较 客 观 地 反 映 出 该 测 量 点 从 浅 到 深 的 介 质 电 ,, 邓 明 ，杜 刚 ，张 启 升 ，等 海底大地电磁场的特征与测 ,, ,,，，,,,量 技 术 仪 器 仪 表 学 报 。 :,,::,,,,:,,:,,,阻 率 的 变 化 情 况 : ,, 邓 明 ，魏 文 博 ，金 胜 ，等 高压密封舱与磁场传感器的 ,,结语 ,综合频响变异及 其 实 验 验 证 ,,地 球 科 学 ，，:, ,:::,, ,,, ,,,,,,:,:利用 海洋电磁 探测技术探测海洋天然气水合 ,, 魏 文 博 ，邓 明 ，金 胜 ，等 我国海底大地电磁测深技术 ,,。 ，物 从 技 术 来 说 完 全 可 行 但 是 尽管我国的海洋 ,,，，,,,研 究 的 进 展 地 震 地 质 :,,::,,,,,,,,,:, : ，电 磁 探 测 技 术 进 步 较 快 但 是 还 应 看 到 目 前 存 在 陈 远 志 胡 祥 云 王 程 ,,，，大地电磁参数标准 ,,,?:,,?, , 。的 与 国 外 先 进 发 达 国 家 的 差 距 主要差距之一是 ,,，，,,,点 建 设 方 法 研 究 工程地球物理学报 :,,:,,,, 。 ，感 应 式 磁 场传感器的研发技术 目 前 我 国 不 管 ,,,,,:,: ，,,，， ，,,:,,,,,,,, ,:,,,, , ,,:,,,,,,, , ,,,,,,是 开 展 陆 地 电 磁 测量还是海洋电 磁 测量 都 无 一 , ， ,,,,,, ,,,,,:,,,,,,,,, ,:, ,:,,,, ,,,:,,,,:,,,,。例 外 地 采 用 国 外 研 制 的 磁 传 感 器 我 国 自 身 还 不 ,,,， ,,,,,,,,,,,::,,,,,,,,,,,,,:,,,:,,,,,,,,,,。 ， 能 开 发 这 一 产 品 技术瓶颈是导 磁 材 料 的研 发 ，,,, ,,,,,,,,,,,,,,:。我国 的材 料基础工 业与国外的水平相差较远 这 ,,，:,,,,,,,::,,, , ,,,,,:,,,,,,,:,,,,,,:,,,,,: ,，“一 难 题 尽 管 受 到 国 家 科 技 部 的 重 视 并 在 ,,, ,,,,， ),,,,,:,,,,,,,, ,,,,:,,,,,:,,,:,,,,,,,,,计 ”，，划中 设 立 课 题 进 行 攻 关 但 目 前 看 来 短 ，, ,::,,:,,,,,,,:期 内 还 ,,，,::,,,, ,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,),,,,,,, ,, ，,,,不 能 有 满 意 的 答 案 磁 传 感 器 还 需 要 从 国 外 进 ,), ,,,,,,,:,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,:,,,:,, ，，,,， ,,,,,::,,,,::,,,,:， 口 ,, ，，,,,,,,,,,,,,:,,,,, ,,:,:,,,,,: ,,,:,,,,,,,, ,,，每 根 磁 传 感 器 的 价 格 约 美 元 一 套 海 底 大 ,:::) ,,,,,:,,,,,,,,,:,,,,,:,,,::,,,,,,,,,,:,,,地 。 ，电 磁 仪 需 要备三根磁传感器 因 而 目 前 整 ,, 台 仪 ,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,) ,:,,,,,,:,,,:,,, ,, ，，, ,,,,,,,,,:,,,,:::,,:,,,,:,,，。,,,,:器 的 成 本 是 不 低 的 约 合 万 元 人 民 币 这 一 ,:,, ，，，,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,, ,:, ,,,,,点 。也许 影响 着海洋电 磁探测的工程化进程 ,,,,:, ,,,,,:,,,,,,:, ,,,,,:,:,:, ,,,,,, , ,,, ，，既 取 得 进 步 又 看 到 差 距 海洋电磁探测技术 ,,,:,,,:,,,,,:,,,, ,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,, :,,，。 的 推 进 势 在 必 行 面 临 的 困 难 终 将 攻 克 期 待 ,,,,,,:,,, ,,,,) ,,,,,,,,,,,,,:,,,,:,,,,,,,,:, ,参 考 文 献 我 国的 海洋 电磁探测 技术在未来的海洋开发中发,,’,,,,,,, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,::, ,,,。挥 其 积 极 的 作 用 ,,,, ，，，，邓 明 魏 文 博 金 胜 等 海底大地电磁数据采集器 ,,,::,,),,,,,,,: