隔空探海 無所遁形

李筱 張玄杰

為了探索神秘的海洋，人們使用了很多方法及技術(shù)手段，如載人深潛、深海鉆探、水下機器人等，但這些都需要潛入海底才能實現(xiàn)。如果有一種遠(yuǎn)程測量技術(shù)，讓人們坐在飛機上就可以探測海洋、獲取海底深部地質(zhì)信息，那將是怎樣的感覺？海洋航空地球物理探測（簡稱海洋航空物探）就是這樣一種探索海洋的有力武器。這種探測方法是將地球物理場信息采集設(shè)備裝載在飛行器上，配合高精度導(dǎo)航定位系統(tǒng)（如GPS），在海域上空按預(yù)先設(shè)定的軌跡和高度采集地球物理場信息，這樣就可以有效獲取海底深部的地球物理場數(shù)據(jù)。

知識鏈接

海洋航空物探

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國海軍應(yīng)用海上航磁測量方法探測日本海軍潛艇，這可以說是最早將航空物探應(yīng)用于海洋調(diào)查上。二戰(zhàn)結(jié)束后，人們發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)同樣可以用來探測海下地質(zhì)構(gòu)造與資源分布，從此航空物探被廣泛應(yīng)用于海洋地質(zhì)探測、大地測繪以及軍事地質(zhì)等諸多領(lǐng)域。

與傳統(tǒng)地球物理測量方法相比，海洋航空物探解除了儀器在空間上受到的限制。借助海洋航空物探技術(shù)，人們可以對海洋中無法到達(dá)的區(qū)域，如沼澤、礁石帶以及潮間帶等，進(jìn)行有效測量，解決海陸交互區(qū)勘探問題。另一方面，借助飛行器靈活快速的特點，海洋航空物探技術(shù)可以在短時間內(nèi)獲取大量數(shù)據(jù)，快速完成勘探任務(wù)。但由于飛行器本身的不穩(wěn)定性，裝載在飛行器上的儀器會犧牲一定的測量精度。

地質(zhì)解釋專家綜合多樣數(shù)據(jù)（左）描繪出目標(biāo)海域的構(gòu)造特征（右）

“異?！焙芪⑷? 儀器很靈敏

目前，海洋航空物探技術(shù)主要應(yīng)用于航空重力和航空磁力測量，分別測量地球重力加速度與磁場強度的大小。

地球上不同巖石的密度與磁性各不相同，尤其是海底的石油、天然氣等礦產(chǎn)資源往往聚集在某些特定的地質(zhì)構(gòu)造部位，而這些特定的地質(zhì)構(gòu)造部位會產(chǎn)生“不一樣”的地球物理信號，這就是我們常說的地球物理“異常”。這種“異常”非常微弱，而海洋航空物探儀器靈敏度非常高，足以捕捉到這些“異常”，通過測量得到的這些“異?！毙畔ⅲ茖W(xué)家就能推斷海底的地質(zhì)構(gòu)造特征，進(jìn)而尋找深藏其中的石油、天然氣等資源。

地毯式掃描讓“異?！睙o處可藏

海洋航空物探工作擁有一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)流程，通常是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)字制圖、推斷解釋等一系列環(huán)節(jié)組成，需要許多海洋航空物探專家共同協(xié)作。

數(shù)據(jù)采集之初，先進(jìn)行儀器設(shè)備的集成、安裝和測試，在儀器試驗結(jié)果達(dá)到行業(yè)規(guī)范要求后，才正式開始野外測量工作。在測量過程中，飛機像在空中織布一樣，按設(shè)計航跡逐條線采集地球重磁場的信息，由點到線、由線到面，對海洋進(jìn)行地毯式掃描，獲取海洋重磁場數(shù)據(jù)。完成對目標(biāo)海域的測量工作后，數(shù)據(jù)處理專家會先對野外預(yù)處理數(shù)據(jù)來一次“凈化”，去除干擾信息，得到我們需要的航空重磁異常數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)助力了解地質(zhì)構(gòu)造

處理后的數(shù)據(jù)中蘊藏著豐富的海底地質(zhì)構(gòu)造信息，這時地質(zhì)解釋專家隆重登場，從中搜尋破解海底奧秘的有效信息，進(jìn)行地質(zhì)解釋。為了更好地了解未知的海底世界，我們需要搭建所獲得的重磁異常數(shù)據(jù)與已知地質(zhì)地球物理等資料的橋梁，而這需要地質(zhì)解釋專家們到工作海域臨近的陸地和島嶼進(jìn)行大量的野外地質(zhì)觀測，測量磁化率和密度等反映地球巖石物理特性的數(shù)據(jù)，以作為數(shù)據(jù)解釋的參考，再通過類比、正演、反演等方法構(gòu)建并修正地質(zhì)構(gòu)造模型，以解釋重力、磁力異常信號。當(dāng)解釋專家回到室內(nèi)，面對一張張地球物理異常圖時，就會利用已掌握的豐富的地質(zhì)地球物理知識，綜合地質(zhì)、鉆探、人工地震、重力場、磁場等多樣數(shù)據(jù)，得到科學(xué)合理的推斷結(jié)果，最終得到該海域的相關(guān)地質(zhì)信息，描繪出目標(biāo)海域的構(gòu)造特征，圈定出海域中可能的油氣構(gòu)造，為后期油氣資源勘探打下堅實基礎(chǔ)。

戰(zhàn)功卓著填空白

短短幾十年，海洋航空物探方法在海洋研究中戰(zhàn)功卓著。國際海洋地質(zhì)研究中，科學(xué)家通過海洋航磁測量，在世界多個大洋中都發(fā)現(xiàn)了磁異常條帶，印證了海底擴張學(xué)說，并為確定諸多海盆擴張時間提供了依據(jù)。中國的海洋航空物探自20世紀(jì)50年代開展以來，先后完成了渤海、黃海、南海等大部分海域航空物探測量，有效地填補了海域地球物理資料的空白，解決了一系列海域基礎(chǔ)地質(zhì)問題，同時作為石油勘探的先行偵查兵，先后在珠江口盆地、遼東灣等地區(qū)發(fā)現(xiàn)若干含油氣潛力區(qū)，為中國海域油氣資源調(diào)查獻(xiàn)力。

（責(zé)任編輯 / 岳萌?? 美術(shù)編輯 / 胡美巖）