海底CT掃描“神器”

■ 文｜《海洋與漁業》記者 廖靜

海洋多道地震探測可實現收集海量數據

“每一‘炮’可以獲得上百兆數據。根據震源的不同，可以獲得海底幾米甚至十幾公里的剖面數據，就像給海底做‘CT’。”廣州海洋地質調查局高級工程師韋成龍告訴《海洋與漁業》記者，海量的數據采集，正是分析研究海底地質構造、油氣等賦存量的重要基礎。

近日，為期三天的廣東海洋創新聯盟聯合科考首航啟動。由廣州海洋地質調查局帶來的“海洋多道地震探測”，是這次科考值得一提的“酷炫”高科技。只見浩瀚的洋面上，“海洋地質八號”科考船勻速行進著，其后拖著長約數公里的海纜，好不壯觀！

地震探測技術成熟

據韋成龍介紹，地震探測技術已經非常成熟。早在19世紀50年代，這種技術已運用于地質勘測；而在60年前，該技術運用到了海上勘測。因其在長期的實踐中，分辨率、準確率比較高，它也成為了科考人員數據采集最為常用的方式之一。

據介紹，這套地震采集系統5月已經安裝于“海洋地質八號”科考船。7月 11日 9時，“海洋地質八號”科考船啟航，當行進到設定的點時，就開始釋放電纜。在日常科考中使用四條到六條 6公里長的電纜。如何保證多條電纜間隔距離相同呢？除了電纜釋放長度設定好距離外，“擴展器”“防折器”“羅盤鳥”“橫向水鳥”等拖纜定位系統啟用，動態控制著多條纜線之間的距離。

而在電纜的起點則包裹了一層“救生衣”，正是拖纜定位系統的水下尾標，就像一個長約 2米的黃色海洋生物，浮在海面上。“因為電纜都是在船行進的時候放下的，盡量保持勻速，可以防止電纜掉入海底。”韋成龍說，這4條電纜上布滿了接收傳感器。激發一次震源聲波，則傳感器可以獲得一組組數據。每接收一次震源反射信號，可獲得上百兆的數據。

“1個月可收集400平方公里的數據 ”

“一般我們出海科考的時間都在40-50天左右。60個人出海的話，20個人一個班。”韋成龍告訴記者，“數據采集回來后，則交由另外的部門進行數據處理，最后又由不同的部門進行數據解釋，這才能獲得完整的海底地質信息。”雖然數據采集，只是其中一個步驟，卻是最基礎、最重要的。因為最終的結果，就來源于采集的數據。因此在實際操作中，從海上拖纜到導航等，都有嚴格的技術規范，誤差等都要控制在允許的范圍之內。

據介紹，廣州海洋地質調查主要調查的范圍是南海，但有時候也需要去東海、黃海進行數據采集。目前廣州海洋地質調查局共有 7條船，450余人組成的野外調查隊。其中兩條船用于地震數據采集。2條船每年完成工作量大約 3萬公里。通過海量數據獲得，來提高數據的信噪比。“按照海洋地質八號的裝備配置，每次出海可以采集到400平方公里的數據。”已經從業 18年的老野外采集工程師韋成龍笑著說，“雖然大家也暈船， 但每年出海6到8個月，大家也很習慣了。”

給海底做“CT”

上圖：電纜尾標

下圖：震源

“通過一兩個月海外工作采集回來的數據，可以運用到區域地質調查、石油和天然氣資源調查、可燃冰試采調查等。同一組數據可以發現不同的研究成果。”韋成龍介紹說，比如，你想要了解這片海底的某類生物結殼，就可以從數據庫中著重研究這一類數據；再比如你是為了查找某個地層是否有油氣賦存，就可以著重了解油氣方面的數據。

但是一般不同震源，所獲得數據的用途不一致。他解釋道，一般可燃冰賦存于海底三四百米，且分布較為分散，這時候需要的震源不用大，但分辨率比較高；而油氣資源一般存在于海底數千米，這樣就需要比較大的震源。用韋成龍的話說，不同的震源，所得到的數據分辨率也不同，就像給海底做 CT，進行肝檢查時，也可以看到其他器官的狀況。數據用途不一致，因此所需分辨率也不一樣。

“與 20年前相比，現在各種裝備的數據采集技術都在提高，因此需要經常去采集數據，每一次數據采集可能離‘真相’更近一步。同樣，也可以利用現在的數據分析技術對 20年前的數據進行分析。為了讓信噪比提高，除了獲得海量數據，還要保證裝備的可靠耐用性，讓數據在傳輸過程不出現錯誤。因此，下海科考一次都是一次大人力、物力、財力的投入。目前同一組數據用于不同的研究，也是常見的。”韋成龍說。