基于海洋地震学的浅海水体特征研究
近年来地震海洋学作为一种新兴海洋水体探测技术在国内外迅速发展起来。传统的海水温盐测量方法(CTD)具有较高的垂向分辨率，但在横向上由于观测点布设限制，数据点相距较大，达到几公里乃至几十公里。利用反射地震方法进行水体特征资料测量，横向数据点间隔可小于5m，其横向分辨率高于常规物理海洋学方法，并且能对整个海水深度快速成像，获得海洋水体二维或三维结构剖面。目前国内外许多学者利用海洋地震方法进行了水体特性的研究，但其研究区域多集中在深海大洋中水平尺度和垂向尺度较大的物理海洋学现象。浅海海域由于受到海底地形、区域构造环境、径流、气候、海洋环流等影响，形成了复杂多变的海洋水体结构；同时浅海区域又是海洋资源开发、海洋交通运输、海洋军事活动的重要区域。因此对浅海水体特性的研究具有重要的理论价值和经济价值。
针对浅海海洋水体复杂多变的特点，在前人的研究成果基础上，构建了不同的浅海海洋水体温盐结构模型，研究了浅海水体反射波场特征：通过反射地震资料反演海水温盐参数，验证了反射地震资料反演海水物性参数的可行性。通过小多道高精度地震测量系统研究，在保证高分辨率、高信噪比和高保真度条件下，获得了高精度浅海水体特性剖面。在浅海水体特性分析基础上，开展浅海水体解释方法研究，提出了适合于浅海水体结构精细描述的方法。针对不同海水水动力沉积特征，研究了浅海水体对海洋沉积的影响。通过以上研究，取得了以下成果和创新。
(1)浅海水体地震波场正演模拟与波场特征分析研究。基于海水物理模型构建方法研究，开展了不同海水模型的反射地震正演模拟，分析了不同水体结构的地震波场特征，利用处理后反射地震数据反演海洋水体物理特性参数，证明了利用地震反射信息反演海水物性参数的可行性。
(2)研究了浅海水体高精度地震测量方法。针对水体波阻抗小、浅海水体环境不稳定、地震观测难的特点，研究适合用于海洋水体高精度测量的处理和采集技术。小多道地震采集系统集成了浅地层剖面仪浅层分辨率高和石油地震用深层地震仪穿透深度大的优点；因为道数较少，突破了大排列地震拖缆在浅海作业的限制，为浅水体调查提供了可靠的资料。
(3)形成了一套适用于浅海海洋水体精细结构的描述方法。主要包括海洋水体层位标定技术、区域温盐结构标准化、地震反射数据反演温盐密和海水温盐结构3D解释。利用该技术对渤海湾海域水体结构进行详细研究。研究表明，水平方向上渤海湾海水分为近岸水团和远岸水团；垂直方向上，水深20m以内的沿岸水基本呈混合均匀状态；远岸水团分为三层，上层为混合均匀水。沿岸水团和远岸水团之间存在过渡区域，发现水平宽度约1km的浅海海洋锋结构。
(4)基于水体特性和水动力条件分析，研究了浅海水体对沉积的影响。波浪、潮汐和海流是影响浅海沉积的主要水动力条件。波浪的主要地质作用包括对海底的改造、对基岩海岸侵蚀作用和对近岸沉积物的搬运再沉积作用，其作用范围主要在大陆架上部。潮汐的主要地质作用表现为对沉积物的侵蚀、搬运再沉积，在不同海岸环境中所起作用不同。海流的地质作用表现为搬运作业。对渤海湾区域沉积特征分析，指出该区的主要水动力条件为潮流、波浪和风暴潮，海流是维持该区深槽构造的重要水动力。
海洋地震学;海洋水体结构;海洋沉积;海洋水体探测;反射地震资料反演
中国海洋大学
博士
海洋地球物理学
刘怀山
2012
中文
P738.4;P631.425
112
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）