给海底做“CT”

于文南

如何让地球表现得像“CT”

类似医学上使用X-射线来透视身体结构，地球科学家也可以在海水表面或是海床上放置仪器，接收携带地下地层信息的地震波。海底“CT”利用空气枪激发地震波传播到海底，这些地震波遇到波阻抗界面会发生反射，反射的地震波携带了地下地层的信息，被拖揽、海底电缆、海底节点等仪器接收。我们在医院做CT之前，医生往往会要求我们拿走身上的随身物品，例如手机、钥匙、手表等，否则CT结果会不准确，而海底在做“CT”时，也存在着很多“随身物品”。由于地球不会“乖乖”听科学家的话，所以在地震采集的过程中，我们接收到的地震波往往携带大量讨厌的干扰信号，这些干扰信号会干扰地质学家对地下真实模样的判断，因此我们需要想方设法消灭掉这些干扰，这就需要专业地震数据处理人员进行“去伪存真”，有时候因为震源能量较小，携带的关于地层的信号较弱，会影响我们对真实信号的判读，可以透过将具有相同性质的信号整合在一起以加强信号的强度，帮助我们指认真实的信号，建立真正的地下结构。透过专业的处理，海底的真实模样就呈现在我们面前，海底的神秘面纱也就被我们准确揭开。

类似于医学上利用X射线透视身体结构，地球科学家也可以在海水表面或海底放置仪器，接收携带地下地层信息的地震波。海底“CT”利用空气枪激发地震波向海底传播。这些地震波遇到波阻抗界面就会被反射。反射的地震波携带地下地层的信息，被拖曳、海底电缆、海底节点等仪器接收。在医院做CT之前，医生经常会让我们拿走自己的私人物品，比如手机、钥匙、手表等。，否则CT结果会不准确，做CT的时候海底有很多“私人物品”。由于地球不会“乖乖”听科学家的话，所以在地震采集过程中，我们接收到的地震波往往会携带大量恼人的干扰信号，会干扰地质学家对地下真实面貌的判断。因此，我们需要想办法消除这些干扰，这就需要专业的地震数据处理人员“去伪存真”。有时，由于震源能量小，关于地层的信号很弱。会影响我们对真实信号的解读，通过整合同性质的信号来加强信号的强度，可以帮助我们识别真实信号，建立真实的地下结构。通过专业的处理，海底的真实面貌呈现在我们面前，海底的奥秘被我们精准地揭开。

神器OBS对海底了如指掌

从浅到深，对海底“CT”有不同的海洋地震探测方法。根据地层深度不同，海洋地震探测方法也不同。如果把海底地下结构比作一个人体，那么要想搞清楚海底的“皮肤层”和“皮下组织”，只需要借助于浅剖面或单道地震，对海底浅表层进行一次经济、快速的“CT”，从而获得更直观的海底浅地层结构剖面。如果要检查“骨头”和“内脏”，也就是几千米到几万米的深度，就需要使用多道地震探测。水下地震仪(OBS)将在探测万米以上的深度时派上用场。

OBS是近年来发展起来的一种海底地震探测设备，广泛应用于大洋调查、海洋资源勘查、海底构造研究、海洋防灾减灾与大陆架划界等方面。通过直接将OBS放置在海底，探测深度可达30千米以上。按照记录信号源频率的不同，OBS可以分为短周期和长周期，短周期OBS用于对海洋人工地震剖面的探测（人工源探测），探查海洋地壳和地幔的速度结构及板块俯;中带、海沟、海槽演化的动力学特征等;长周期OBS用于观测天然地震（被动源探测），等同于在海底布设流动地震台站，研究天然地震的地震层析成像以及地震活动性和地震预报。

OBS是近年来发展起来的一种海底地震探测设备，广泛应用于海洋调查、海洋资源勘探、海底结构研究、海洋防灾减灾和大陆架划界等领域。直接把OBS放在海底，探测深度可以达到30公里以上。根据记录信号源的频率，OBS可分为短周期和长周期。短周期OBS用于探测海洋人工地震剖面(人工震源探测)，探测海洋地壳和地幔的速度结构和板块倾角。中间地带、海沟和海槽等演化的动力特征。长周期OBS用于观测天然地震(被动震源探测)，相当于在海底建立流动地震台，研究天然地震的地震层析成像、地震活动和地震预测。

探索大海中的中国之光

2016年6月22日至8月12日，中国科学院探索一号科考船在马里亚纳海沟海域开展了中国第一次综合性万米深渊科考活动，填补了中国长期以来无法获得超大深度、特别是万米海底数据的空白。此次科考所用的9000米级深海海底地震仪由中国科学院地质与地球物理研究所自主研发。使用国产OBS首次在挑战者深渊西部开展主动源人工地震勘探，成功获得一条完整地震剖面。同时，采集到了自1900年以来第三次发生在马里亚纳海沟的大于7.7级的天然地震信号。这些数据可用于研究马里亚纳海沟这个世上最深海沟的俯冲带结构。

2016年6月22日至8月12日，中科院探索一号科考船在马里亚纳海沟海域开展了我国首次综合万米深渊科考活动，填补了我国长期以来无法获取超深海底数据尤其是万米海底数据的空空白。本次科考使用的9000米深海底地震仪由中科院地质与地球物理研究所自主研发。首次使用国产OBS在挑战者深渊西部开展主动震源人工地震勘探，成功获得完整的地震剖面。与此同时，马里亚纳海沟自1900年以来第三次出现7.7级以上的天然地震信号。这些数据可以用来研究世界上最深的海沟——马里亚纳海沟的俯冲带结构。

给地球做“CT”所使用的海上震源主要分为海上人工地震和海底天然地震。海上人工地震主要是利用空气枪产生能量，而海底天然地震是地下岩石突然断裂发生的急剧运动，板块与板块之间相互运动和作用发生的。海底地震主要分布在活动大陆边缘和大洋中脊。

用于“CT”地球的海上震源主要分为海上人工地震和海底天然地震。海上的人工地震主要是利用空气枪产生能量，而海底的天然地震是地下岩石的突然运动，发生板块间的相互作用和作用。地震主要分布在活动大陆边缘和大洋中脊。

同时，天然海底地震也会引发一些地质灾害，如海啸、地裂缝、喷水等。，其中海啸最具代表性和杀伤力。海底地震一般发生在几千米的海底。海底地震会引发海啸，海啸沿着海岸以类似喷气式飞机的速度移动。一旦到达陆地，其破坏力相当于无数颗原子弹。在海底地震的同时，许多有害气体可能会从地核中冒出来，对海洋生物造成严重危害。