宽频带海底地震仪是将地震计与数字采集系统集成一体的三分向地震仪,该类型的地震仪主要用于我国大陆架地区的海底地震观测。 通过布放设备将地震仪埋入大陆架海洋底部,使地震仪记录不受海洋水流的干扰,确保在宽频带内有好的记录环境,由于埋入海底,可防止地震仪被渔民拖网打捞,造成财产损失。 地震仪内置原子钟,可确保长期(半年以上)连续采集的时间精度。
沉浮式宽频带海底地震仪(Ocean Bottom Seismograph,OBS)台阵是目前在深海大洋进行地震学研究最常用的方法,这样的科学实验相继在东太平洋海隆(The Melt Seismic Team, 1998)、马里亚纳海沟(Pozgay et al., 2009)、夏威夷(Wolfe et al., 2011)、Lau盆地(Wei et al., 2017)、卡斯卡迪亚俯冲带(Toomey et al., 2014)、法属留尼旺(Stähler et al., 2016)、太平洋中部(Lin et al., 2016)、大西洋中脊(Rychert et al., 2017)和阿拉斯加俯冲带(Becel et al., 2017)等海底关键构造单元上实施,是理解海洋岩石圈演化、地球内部结构和动力学过程最重要的手段.我国学者也分别在南海(刘晨光等, 2014;Le et al., 2018; Hung et al, 2019, 2021; Tian et al., 2021)、西南印度洋中脊(Li et al., 2015;Yu et al., 2018)、马里亚纳海沟(Zhu et al., 2019;Wan et al., 2017)、雅浦海沟(郑宏等,2020)、莫可兰海沟和苏拉威西海等多个海区开展宽频带OBS台阵观测实验.而且,在最近立项的多个重大科学计划中,如,“东南亚环形俯冲”和“西太多圈层”研究计划,以及酝酿中的印度洋计划,基于天然地震学的海底深部结构探测都是其中不可或缺的内容。
这样的观测方式对于设备提出了很高要求:OBS下沉后要与海底有良好的耦合,各部件在深海环境下需要长时间稳定工作,减小各种噪声的影响,以及可靠的回收系统等.而目前宽频带OBS在上述各个环节都面临或大或小的技术挑战,导致被动源海底地震数据普遍质量不高,这已成为制约海底地震学各项研究的最大障碍.我国海洋地球物理界发展更是迫切需要研发更高性能、能接收高质量数据的观测设备.本文介绍了我们自主研发的分体式宽频带OBS的设计特点、测试状况及其性能分析,以及其数据质量应用于地震学常规方法的效果分析,以期为我国的海洋地球物理领域提供高性能的国产仪器设备。
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