南海珊瑚島礁水域淺層地震反射波勘探

周月

【摘 要】論文針對南海珊瑚島礁水域淺層地震反射波勘探研究，將從南海珊瑚島地貌特征及地層劃分入手，結合水域淺層地震反射波技術方法介紹，提出各區(qū)域探測成果，最后對探測成果展開詳細分析和討論。希望本研究能為提升水域淺層地震反射波探測的準確度提供參考性建議。

【Abstract】 This paper analyses to the exploration of shallow seismic reflection wave in the shallow of coral island reefs waters of South China Sea. Starting from the landform characteristics and stratigraphic division of the coral islands in Suth China Sea， combining with the introduction of shallow seismic reflection wave technology in the water area， it proposes the regional detection results are proposed. Finally， the detection results are analyzed and discussed in detail. It is hoped that the study of this paper can provide some reference suggestions for improving the accuracy of shallow seismic reflection wave detection in water area.

【關鍵詞】南海珊瑚；水域淺層；地震反射波

【Keywords】 coral island in South China Sea； shallow water area； seismic reflection wave

【中圖分類號】P631 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0185-02

1 引言

隨著國家對珊瑚島礁的開發(fā)，珊瑚島地層工程特性的考察也引起了重視。在現代巖土工程中，珊瑚礁的巖土特性是一個新的課題，國內外對該領域的研究并不多，再加上我國對珊瑚島礁地層的勘察規(guī)范尚未形成，對其結構形態(tài)及其工程經驗較少，由此限制了珊瑚島礁的建設工作。在此背景下，加強南海珊瑚島礁水域淺層地震反射波勘探研究具有重要意義。

2 南海珊瑚島地貌特征及地層劃分

海南珊瑚島礁具有不同的礁相類別，從地貌單元角度看，主要包括潟湖、礁坪、向海坡等相帶，礁坪又分為內礁坪、外礁坪、礁凸起三種。首先，潟湖指的是環(huán)繞湖的區(qū)域，是礁坪主要堆積區(qū)，具有沉淀現象，由碎屑構成。礁坪是指珊瑚礁體向上發(fā)育到一定程度進行橫向擴張而形成的，與海平面較為接近，受到海潮影響。向海坡通常為硬底質，會受到水動力作用，一般會發(fā)育為海灘巖。從底層劃分上看，南海珊瑚島礁水域淺層的地層，呈上下分布狀態(tài)，其中包括海灘巖、松散珊瑚碎屑層、礁灰?guī)r等。每個地層之間具有波阻抗差異，這是地震發(fā)射波探測的前提。

3 水域淺層地震反射波技術方法介紹

3.1 地震反射波工作原理

在水域淺層地震探測工作當中，地震反射法就是指，將巖土層作為地下介質，利用其波阻抗的差異，對地質問題進行解決的過程[1]。地震發(fā)射法的基本原理是，在地下介質內，當地震波正在傳播時，遇到具有波阻抗差異的界面，會產生反射反應。與此同時，反射波信號會經過檢波器的接收，將信號記錄在地震儀上。經過對時空特性的分析與計算，對地下的構造進行推斷。

3.2 地震反射波CDP疊加技術

本次研究采用的地震反射法為水域走航式，用的是間距為1m，接收為24道漂浮電纜。在專利技術氣動機械下，震源會受到聲波的連續(xù)沖擊，這是CDP多次覆蓋疊加技術。該技術也被稱為共反射點疊加，應用于探測技術當中，多次覆蓋技術能發(fā)揮不可替代的作用。所謂的多次覆蓋，就是在不同震源下，通過不同接收點接收地震發(fā)射回的信號[2]。再經過震后疊加得到一個疊加數值。用采集觀測系統(tǒng)進行觀測后，可以明確以下數據：檢波點、激震點、觀測接收投影線尺度等。覆蓋次數與接收點的激震與數量有關，且可以用n=N/2d計算，其中的d為激發(fā)炮點間距，N為地震道數。

3.3 反射波方法資料處理步驟

反射波方法資料處理，主要分為兩個大步驟，一是回放采集記錄，二是資料的數據處理。具體的數據處理流程與成圖解釋流程如下：①解編后進行動平衡記錄時間補償，剔除壞道后進行頻譜分析，經過濾波、速度分析、抽道集等環(huán)節(jié)后進行噪聲處理。然后，經過反褶積與濾波開始動校正，再進行CDP疊加處理多次波，發(fā)生偏移的進行深度衰減補償。最后，通過長PCX文件制作彩色反射波時間剖面圖。②對各地的震道距離與坐標進行計算。首先，經過航跡歸一的原則，將地震道號及其坐標輸入，計算出坐標投影設計線與軸線距離，插值計算出CDP偏離距。③標注好CDP點號，同時明確測線距離對應關系，根據地質資料，確定各巖土土層層序關系，并統(tǒng)一相軸。④時深轉換。對時間數據文件進行轉換，形成CAD圖形文件之后，對地質解釋剖面圖進行繪制。

4 水域淺層地震反射波探測成果

4.1 潟湖區(qū)與潟湖坡

首先，東北到西南方向上，潟湖區(qū)的測線距離顯示為不均等，偏向東西方向的軸線測線為1條，具有較為理想的探測效果。根據潟湖測線的反射情況，可以得出潟湖區(qū)域的珊瑚砂礫巖界面與海底界面的反映較為清晰，可以實施追蹤[3]?？傮w上看，珊瑚砂礫巖頂界面變化較慢，其頂高程在-29m左右，上下浮動不超過4m。在北面區(qū)域，潟湖坡這一側的測線為3條，西南方向為4條，且海底界面與砂礫巖界面同軸連續(xù)，可以實施追蹤，頂標高位于-24m，上下浮動不超過5m。

4.2 礁坪

在礁坪上，測線數量為4條。當內礁坪水較淺，發(fā)生低潮時會出現出露現象，高潮作業(yè)時的水深條件為1.5m左右。從局面角度看，水深度會變淺。根據地震反射波時間的剖面情況，直達波與水底反射會相互疊加[4]。此時，珊瑚砂礫巖界面能夠同相軸相連，雖水底并不好分辨，但可實現追蹤?；谏汉魃暗[巖界面的清晰反映，巖石底界面的高程為-15m左右，上下浮動變化較大，且海灘巖在內礁坪區(qū)域不發(fā)育。

4.3 珊瑚砂礫巖頂界面3D效果

根據地震反射波剖面資料解釋相關數據，需要對珊瑚砂礫巖石頂界面的不同維度效果進行繪制，可以發(fā)現潟湖中部埋深較大，且珊瑚砂礫頂點界面變化不大，較為平緩。從潟湖坡一直到內礁坪，砂礫巖石頂界面會由深變淺[5]。到了礁盤位置，珊瑚砂礫巖頂界面為平面，類似餅鐺形狀。在西南方向，島礁礁門位置的砂礫巖具有較大埋深，與歷史時期島礁發(fā)育狀態(tài)的映射關系未知，但是該未知的砂礫巖與潟湖中部的深巖具有一定連通。

5 探測成果分析與討論

結合海南珊瑚島礁的海洋環(huán)境，為達到勘測目的，最大限度內降低勘探費用、縮短工作周期，可以采用鉆探與物探相結合的技術手段，地震反射波就是這樣一種有效的海洋探測方法，并同時采用密點多次CDP疊加技術，提高信噪比例，增加采集的數據量。該技術能夠使珊瑚砂礫巖進行同軸追蹤，并結合精細的數據處理與資料解釋步驟，對砂礫巖面與珊瑚層面進行劃分，以此對地層界面進行清晰識別。另外，對于大面積的海底表層與巖石表層頂面，物理探測一般可以被優(yōu)先選擇。在本次探測中，珊瑚島的探測，應當根據特定的環(huán)境條件，有針對性的采用地震反射波法，該方法能夠查明測區(qū)巖土層分布情況，以及砂礫巖起伏變化情況，對達到施工預期目的具有重要作用。

6 結論

綜上所述，為了提高水域淺層探測結果的可靠性，本文將南海珊瑚島礁水域淺層地震反射波勘探作為主要研究內容，在對南海珊瑚島地貌特征及地層劃分進行分析的基礎上，從潟湖區(qū)、潟湖坡、礁坪、珊瑚砂礫巖頂界面3D效果等探測成果方面做出系統(tǒng)探究。研究結果表明，珊瑚島的探測，應當根據特定的環(huán)境條件，有針對性的采用地震反射波法，該方法能夠查明測區(qū)巖土層分布情況，以及砂礫巖起伏變化情況，對達到施工預期目的具有重要作用。在未來，還需進一步加強對珊瑚島礁水域淺層地震反射波勘探研究，以此為工程的設計及施工方案制定提供可靠數據。

【參考文獻】

【1】姚燕明，葉榮華，黃明.淺層地震反射波法在軌道交通工程勘察中的應用[C]//全國工程勘察學術大會，2016，11（05）：192-196.

【2】溫超，郝海強，汪慎文，等.綜合物探方法在張家口某工程場地地震安全性評價中的應用研究[J].地震工程學報，2015，35（01）：271-275.

【3】林承灝，潘浩波，方良好，等.淺層地震反射波法在某大型工程場址工程地質勘察中的應用[J].工程地球物理學報，2016，13（05）：652-658.

【4】王統(tǒng)金，王運生，李新祥，等.高分辨率淺層地震勘探技術在路面病害診治效果中的應用研究[J].公路交通科技（應用技術版），2016，28（05）：112-113.

【5】李燕，劉保金，酆少英，等.利用地震折射和反射波資料研究銀川盆地淺部結構和隱伏斷裂[J].地球物理學報，2017，30（08）：3096-3109.