南海珊瑚岛礁水域浅层地震反射波勘探

周月

【摘 要】论文针对南海珊瑚岛礁水域浅层地震反射波勘探研究，将从南海珊瑚岛地貌特征及地层划分入手，结合水域浅层地震反射波技术方法介绍，提出各区域探测成果，最后对探测成果展开详细分析和讨论。希望本研究能为提升水域浅层地震反射波探测的准确度提供参考性建议。

【Abstract】 This paper analyses to the exploration of shallow seismic reflection wave in the shallow of coral island reefs waters of South China Sea. Starting from the landform characteristics and stratigraphic division of the coral islands in Suth China Sea， combining with the introduction of shallow seismic reflection wave technology in the water area， it proposes the regional detection results are proposed. Finally， the detection results are analyzed and discussed in detail. It is hoped that the study of this paper can provide some reference suggestions for improving the accuracy of shallow seismic reflection wave detection in water area.

【关键词】南海珊瑚；水域浅层；地震反射波

【Keywords】 coral island in South China Sea； shallow water area； seismic reflection wave

【中图分类号】P631 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）11-0185-02

1 引言

随着国家对珊瑚岛礁的开发，珊瑚岛地层工程特性的考察也引起了重视。在现代岩土工程中，珊瑚礁的岩土特性是一个新的课题，国内外对该领域的研究并不多，再加上我国对珊瑚岛礁地层的勘察规范尚未形成，对其结构形态及其工程经验较少，由此限制了珊瑚岛礁的建设工作。在此背景下，加强南海珊瑚岛礁水域浅层地震反射波勘探研究具有重要意义。

2 南海珊瑚岛地貌特征及地层划分

海南珊瑚岛礁具有不同的礁相类别，从地貌单元角度看，主要包括潟湖、礁坪、向海坡等相带，礁坪又分为内礁坪、外礁坪、礁凸起三种。首先，潟湖指的是环绕湖的区域，是礁坪主要堆积区，具有沉淀现象，由碎屑构成。礁坪是指珊瑚礁体向上发育到一定程度进行横向扩张而形成的，与海平面较为接近，受到海潮影响。向海坡通常为硬底质，会受到水动力作用，一般会发育为海滩岩。从底层划分上看，南海珊瑚岛礁水域浅层的地层，呈上下分布状态，其中包括海滩岩、松散珊瑚碎屑层、礁灰岩等。每个地层之间具有波阻抗差异，这是地震发射波探测的前提。

3 水域浅层地震反射波技术方法介绍

3.1 地震反射波工作原理

在水域浅层地震探测工作当中，地震反射法就是指，将岩土层作为地下介质，利用其波阻抗的差异，对地质问题进行解决的过程[1]。地震发射法的基本原理是，在地下介质内，当地震波正在传播时，遇到具有波阻抗差异的界面，会产生反射反应。与此同时，反射波信号会经过检波器的接收，将信号记录在地震仪上。经过对时空特性的分析与计算，对地下的构造进行推断。

3.2 地震反射波CDP叠加技术

本次研究采用的地震反射法为水域走航式，用的是间距为1m，接收为24道漂浮电缆。在专利技术气动机械下，震源会受到声波的连续冲击，这是CDP多次覆盖叠加技术。该技术也被称为共反射点叠加，应用于探测技术当中，多次覆盖技术能发挥不可替代的作用。所谓的多次覆盖，就是在不同震源下，通过不同接收点接收地震发射回的信号[2]。再经过震后叠加得到一个叠加数值。用采集观测系统进行观测后，可以明确以下数据：检波点、激震点、观测接收投影线尺度等。覆盖次数与接收点的激震与数量有关，且可以用n=N/2d計算，其中的d为激发炮点间距，N为地震道数。

3.3 反射波方法资料处理步骤

反射波方法资料处理，主要分为两个大步骤，一是回放采集记录，二是资料的数据处理。具体的数据处理流程与成图解释流程如下：①解编后进行动平衡记录时间补偿，剔除坏道后进行频谱分析，经过滤波、速度分析、抽道集等环节后进行噪声处理。然后，经过反褶积与滤波开始动校正，再进行CDP叠加处理多次波，发生偏移的进行深度衰减补偿。最后，通过长PCX文件制作彩色反射波时间剖面图。②对各地的震道距离与坐标进行计算。首先，经过航迹归一的原则，将地震道号及其坐标输入，计算出坐标投影设计线与轴线距离，插值计算出CDP偏离距。③标注好CDP点号，同时明确测线距离对应关系，根据地质资料，确定各岩土土层层序关系，并统一相轴。④时深转换。对时间数据文件进行转换，形成CAD图形文件之后，对地质解释剖面图进行绘制。

4 水域浅层地震反射波探测成果

4.1 潟湖区与潟湖坡

首先，东北到西南方向上，潟湖区的测线距离显示为不均等，偏向东西方向的轴线测线为1条，具有较为理想的探测效果。根据潟湖测线的反射情况，可以得出潟湖区域的珊瑚砂砾岩界面与海底界面的反映较为清晰，可以实施追踪[3]。总体上看，珊瑚砂砾岩顶界面变化较慢，其顶高程在-29m左右，上下浮动不超过4m。在北面区域，潟湖坡这一侧的测线为3条，西南方向为4条，且海底界面与砂砾岩界面同轴连续，可以实施追踪，顶标高位于-24m，上下浮动不超过5m。

4.2 礁坪

在礁坪上，测线数量为4条。当内礁坪水较浅，发生低潮时会出现出露现象，高潮作业时的水深条件为1.5m左右。从局面角度看，水深度会变浅。根据地震反射波时间的剖面情况，直达波与水底反射会相互叠加[4]。此时，珊瑚砂砾岩界面能够同相轴相连，虽水底并不好分辨，但可实现追踪。基于珊瑚砂砾岩界面的清晰反映，岩石底界面的高程为-15m左右，上下浮动变化较大，且海滩岩在内礁坪区域不发育。

4.3 珊瑚砂砾岩顶界面3D效果

根据地震反射波剖面资料解释相关数据，需要对珊瑚砂砾岩石顶界面的不同维度效果进行绘制，可以发现潟湖中部埋深较大，且珊瑚砂砾顶点界面变化不大，较为平缓。从潟湖坡一直到内礁坪，砂砾岩石顶界面会由深变浅[5]。到了礁盘位置，珊瑚砂砾岩顶界面为平面，类似饼铛形状。在西南方向，岛礁礁门位置的砂砾岩具有较大埋深，與历史时期岛礁发育状态的映射关系未知，但是该未知的砂砾岩与潟湖中部的深岩具有一定连通。

5 探测成果分析与讨论

结合海南珊瑚岛礁的海洋环境，为达到勘测目的，最大限度内降低勘探费用、缩短工作周期，可以采用钻探与物探相结合的技术手段，地震反射波就是这样一种有效的海洋探测方法，并同时采用密点多次CDP叠加技术，提高信噪比例，增加采集的数据量。该技术能够使珊瑚砂砾岩进行同轴追踪，并结合精细的数据处理与资料解释步骤，对砂砾岩面与珊瑚层面进行划分，以此对地层界面进行清晰识别。另外，对于大面积的海底表层与岩石表层顶面，物理探测一般可以被优先选择。在本次探测中，珊瑚岛的探测，应当根据特定的环境条件，有针对性的采用地震反射波法，该方法能够查明测区岩土层分布情况，以及砂砾岩起伏变化情况，对达到施工预期目的具有重要作用。

6 结论

综上所述，为了提高水域浅层探测结果的可靠性，本文将南海珊瑚岛礁水域浅层地震反射波勘探作为主要研究内容，在对南海珊瑚岛地貌特征及地层划分进行分析的基础上，从潟湖区、潟湖坡、礁坪、珊瑚砂砾岩顶界面3D效果等探测成果方面做出系统探究。研究结果表明，珊瑚岛的探测，应当根据特定的环境条件，有针对性的采用地震反射波法，该方法能够查明测区岩土层分布情况，以及砂砾岩起伏变化情况，对达到施工预期目的具有重要作用。在未来，还需进一步加强对珊瑚岛礁水域浅层地震反射波勘探研究，以此为工程的设计及施工方案制定提供可靠数据。

【参考文献】

【1】姚燕明，叶荣华，黄明.浅层地震反射波法在轨道交通工程勘察中的应用[C]//全国工程勘察学术大会，2016，11（05）：192-196.

【2】温超，郝海强，汪慎文，等.综合物探方法在张家口某工程场地地震安全性评价中的应用研究[J].地震工程学报，2015，35（01）：271-275.

【3】林承灏，潘浩波，方良好，等.浅层地震反射波法在某大型工程场址工程地质勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2016，13（05）：652-658.

【4】王统金，王运生，李新祥，等.高分辨率浅层地震勘探技术在路面病害诊治效果中的应用研究[J].公路交通科技（应用技术版），2016，28（05）：112-113.

【5】李燕，刘保金，酆少英，等.利用地震折射和反射波资料研究银川盆地浅部结构和隐伏断裂[J].地球物理学报，2017，30（08）：3096-3109.