淺析應(yīng)用于海洋地震勘探的震源技術(shù)

翟繼鋒　曾憲軍

摘要：文章在闡述海洋工程地震勘探系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，從炸藥震源、氣槍震源、水槍震源以及電火花震源幾個(gè)方面分析和介紹應(yīng)用于海洋地震勘探的震源技術(shù)，旨在能夠防患于未然，從而更好的進(jìn)行海洋地震勘察。

關(guān)鍵詞：海洋地震勘探；震源技術(shù)；勘探

震源是海洋地震開展系統(tǒng)的重要組成部分，在某種程度上決定海洋地站的地層分辨率和穿透程度。傳統(tǒng)的海洋地震勘探以炸藥作為地震震源，但是以炸藥作為震源具有不確定性、危險(xiǎn)性、污染性的特點(diǎn)，隨著社會(huì)科技的發(fā)展，應(yīng)用于海洋地戰(zhàn)勘探的震源技術(shù)形式不斷出現(xiàn)。現(xiàn)階段，我國(guó)海洋地震勘探震源技術(shù)大多采用聲學(xué)探測(cè)，聲學(xué)探測(cè)研究的是海洋環(huán)境中形成的沉積地層，主要種類包括槍震源、電火花震源、剖面儀震源等。這些震源技術(shù)形式不同最終帶來的海洋勘探效果不同，文章對(duì)海洋地震勘探不同震源技術(shù)進(jìn)行分析。

一、海洋地震勘探系統(tǒng)概述

海洋工程地震勘探工作的時(shí)候需要將地震勘探儀器安裝在船上，之后應(yīng)用船上專門的震源和水聽器對(duì)船航行中出現(xiàn)的連續(xù)的地震波進(jìn)行激發(fā)和接收。現(xiàn)階段我國(guó)海洋地震勘探系統(tǒng)主要包括地震震源系統(tǒng)、地震信號(hào)接收系統(tǒng)、地震數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)、全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)。海洋地震勘探流程圖具體如圖一所示。地震震源系統(tǒng)包括測(cè)量船上的震源能量攻擊系統(tǒng)和在水中的震源激發(fā)單元，主要有槍震源、電火花震源、剖面儀低等。地震震源系統(tǒng)在很大程度上影響地震勘探的分辨率和勘探深度，震源具有強(qiáng)大的能量，通過強(qiáng)大力量的爆發(fā)會(huì)顯示出自身強(qiáng)大的穿透能力，進(jìn)而降低地震信號(hào)和地震分辨率。地震信號(hào)接收系統(tǒng)處于水聽器托攬控制器和水中水聽器托攬上。其中，水聽器拖纜能夠接收地震的反射信號(hào)信息，之后將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，傳送到相應(yīng)的水聽器拖纜控制器。水聽器拖纜控制器能夠?qū)ν侠|的深度、偏向進(jìn)行檢測(cè)，之后將地震信號(hào)傳送給地震信息數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)地震信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行控制、處理。

二、應(yīng)用于海洋地震勘探的震源技術(shù)

（一）炸藥震源

炸藥震源是人們勘探地震的早期震源，應(yīng)用原理是炸藥的化學(xué)反應(yīng)信息，能夠?qū)π纬傻母邏簹鈭F(tuán)進(jìn)行測(cè)試，之后讓高壓氣團(tuán)形成水體，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波。應(yīng)用在海洋地震的炸藥震源具有高功率、寬頻帶、能量強(qiáng)大、無(wú)法把控的特點(diǎn)，在應(yīng)用的時(shí)候存在很大的局限，在時(shí)代的不斷發(fā)展下，這種震源技術(shù)逐漸被取代。

（二）氣槍震源

應(yīng)用在海洋地震勘探中最早的震源是美國(guó)。最開始時(shí)候的氣槍震源采用的單槍作業(yè)的形式，高壓槍具有34.5Mpa。在社會(huì)的不斷發(fā)展下，出現(xiàn)了氣泡震蕩方式和脈沖方式，由此出現(xiàn)了氣槍陣列模型，能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行氣槍組合，從而對(duì)氣泡震蕩進(jìn)行有效的把控，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震發(fā)生的有效防控。

應(yīng)用在海洋地震中的氣槍震源豐富多樣，可以被用在深水槍，也可以被用在潛水槍、陸地槍中。氣槍震源的工作原理基本上大同小異，都是應(yīng)用兩個(gè)氣室進(jìn)行操作，包括主氣室和啟爆室。后者的作用和彈簧相似。應(yīng)用在海洋地震中年代氣槍震源具有頻寬帶、方便、重復(fù)性強(qiáng)、安全性好、使用成本費(fèi)用低、對(duì)海洋周圍環(huán)境影響小的特點(diǎn)，將其應(yīng)用在深層次的海洋地震勘測(cè)中能夠進(jìn)一步發(fā)揮出自身的作用。

（三）水槍震源

水槍震源的基本工作原理是將大團(tuán)海水經(jīng)過活塞作用擠壓出水槍眼，這些水能夠和周圍的水相區(qū)別，并在活塞的快速沉降運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)和活塞的有效結(jié)合，從而形成一個(gè)空腔，并在空腔斷裂作用下形成一種脈沖聲波信號(hào)。水槍震源的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)很強(qiáng)、寬帶較寬、重復(fù)性好、不會(huì)產(chǎn)生多余的氣泡。

（四）電火花震源

電火花震源是取代炸藥震源的重要震源技術(shù)，能夠?qū)﹄娔苓M(jìn)行快速的存儲(chǔ)，之后根據(jù)相關(guān)要求將電能轉(zhuǎn)換成地震波?，F(xiàn)階段電火花震源應(yīng)用技術(shù)中將電能轉(zhuǎn)換成地震波主要依賴兩種形式，第一種是借助相關(guān)裝置進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。在借助相關(guān)裝置進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的過程中最為代表的是有壓電陶瓷換能器。這種借助相關(guān)裝置進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是頻率高、地震波型總體穩(wěn)定性能好。缺點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換的時(shí)候無(wú)法進(jìn)行放大處理。第二種是采取有效的措施直接將電能釋放降解在海水中，從而在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較多的特能，實(shí)現(xiàn)能量之間的有效轉(zhuǎn)換。

電火花震源由基本傳輸線、脈沖電源、發(fā)射電源等共同組成，將其應(yīng)用在海洋地震勘探中會(huì)產(chǎn)生較大的高壓脈沖，之后在傳輸線的作用下將能量信息輸送到相關(guān)的發(fā)射電極中，實(shí)現(xiàn)放電。在最早的電火花震源中，一般是應(yīng)用脈沖電弧放電形式，對(duì)電壓等級(jí)有著很高的要求，最高的電壓甚至能夠達(dá)到10千伏，在具體操作中應(yīng)用的火花隔離開關(guān)來調(diào)控電路的導(dǎo)通。但是這種操作方式的安全性能較大、電波輸出裝置不夠完善、電磁抗干擾能力差。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在上個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)了大功率半導(dǎo)體器件，將其應(yīng)用在電火花震源中有效彌補(bǔ)中傳統(tǒng)電火花震源操作的不方便，更好的促進(jìn)了電火花震源發(fā)展。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，文章在概述了海洋地震勘探系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合社會(huì)發(fā)展介紹了現(xiàn)階段常用的四種震源技術(shù)形式，這些技術(shù)形式在不同情況下應(yīng)用在海洋地震勘探中，對(duì)提升海洋地震勘探技術(shù)水平發(fā)揮了重要的作用。為了更好地促進(jìn)海洋地震勘探事業(yè)發(fā)展，需要有關(guān)人人員結(jié)合實(shí)際不斷加強(qiáng)對(duì)海洋地震勘探震源技術(shù)的分析，總結(jié)不同海洋地震勘探震源技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，比如槍震源技術(shù)具有分辨力、穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)；等離子體震源具有高壓脈沖放電特點(diǎn)等。通過對(duì)不同地震勘探震源的分析提升地震勘探應(yīng)用效果。endprint