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DY115-21航次第6航段西南印度洋中脊3D地震探测

发布日期: 2013-10-21 10:17:13

洋中脊是地球系统中最为重要的巨型活动构造带,是板块理论中海底扩张的发源地,也是岩浆作用最为活跃的地区,蕴藏着丰富的热液硫化物矿产和极端生物基因资源。近年来以大洋中脊热液喷口和海底硫化物为主要对象,大洋协会连续组织了多个航次调查,特别是DY115-19航次在西南印度洋中脊的49.7°E附近(A区)首次找到了活动热液喷口,获得了多金属硫化物烟囱体样品和块状硫化物样品。随后航次的调查进一步扩大了A区的热液活动范围,发现是由多个喷口组成的喷口群,存在多种类型的热液生物和地质现象,有热液双壳动物,绿褐色贻贝布和管状蠕虫出现,并在50.5°E附近又发现了一个存在热液生物的非活动硫化物分布区(B区)。

2010年1-3间,由国家海洋局第二海洋研究所牵头(李家彪研究员为首席科学家),中科院南海所、北京大学和法国巴黎地球物理研究所(IPGP)参加,在“大洋一号”DY115-21航次第6航段,使用海底地震仪(简称OBS)对热液A区及B区进行了3D人工地震调查,取得了宝贵的资料。这是我国首次开展此类大洋调查,对于地球动力学和大洋热液矿藏的开发具有重要意义,同时也是我国地质科学界首次开展洋中脊构造探测、地球物理学界首次开展海底3D广角地震探测,是一个历史性事件。

本次3D人工地震调查使用OBS 41台(41号站位因故未投放)组成台阵对西南印度洋中脊A区及B区进行三维层析成像探测,用船载气枪阵列作为人工震源。海洋二所提供德国Geopro公司产短周期OBS Sedis IV型14台、Sedis V型5台、国产宽频带I-4C型 5台;法国IPGP研究所提供短周期OBS 15台、宽频带OBS 2台。中科院南海所提供4支1500立方英寸BOLT气枪。A区共布设OBS 21台,其中宽频带OBS 5台,围绕活动热液喷口区布设,台站间距5km,也同时用于观测天然地震,16台短周期OBS以10km的间距成围绕状布设,以期在热液喷口地区获得较高的射线密度覆盖。B区布设OBS 17台,其中的两台为宽频带也同时用于观测天然地震,用于与A区进行对比,而中轴上最远端的宽频带OBS用于拾取较远偏移距较弱的信号。在连接两个作业区的洋脊的中轴上布设了3台OBS,这样在洋脊的中轴上共有OBS 15台。OBS实际成功率为38/40。

A区的放炮测线为18条(不包括航渡测线和重复测线)。9条垂直测线, 中间两条较长,各为80km,其余7条每条长50km,测线间距5km。平行中脊测线9条,7条测线每条长50km,中间两条长测线与B区相连。B区的放炮路线与A区相同。这样就得到两条平行洋脊中轴的长测线,每条长153km,一条位于中轴正上方,一条偏南10km。? 震源由4支1500立方英寸的BOLT枪阵列组成,总容量100升。工作压力要求120kg/cm2以上。放炮间隔时间为80-120s,航速4-5节。放炮时间间隔的具体情况根据空压机的工作状况和实际作业时气枪的使用情况进行调整。原则是以保证每一炮震源的有效能量为根本。实际完成总有效炮数为10832;测线总长度约2900km。本次西南印度洋中脊3D 地震探测取得了圆满成功,采集了大量的地震数据。图1显示了OBS的分布和放炮航迹,图2显示了平行洋中脊的速度构造剖面(初步)。

图1:西南印度洋中脊3D地震探测OBS分布和测线

图2 平行洋中脊的X1X2剖面的速度模型反演结果

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