GB/T 41520-2022 主动源海底地震仪调查技术规范

　　ICS 07 . 060 CCS A 45

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41520—2022

　　主动源海底地震仪调查技术规范

　　Specificationforactivesourcesoceanbottom seismographinvestigation

　　2022-04-15 发布 2022-1 1-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41520—2022

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 一般要求 2

　　4 . 1 时空基准 2

　　4 . 2 调查的技术要求 2

　　4 . 3 调查站位和测线的布设 2

　　5 调查设备技术指标 2

　　5 . 1 通用技术指标 2

　　5 . 2 记录器技术指标 3

　　5 . 3 震源技术指标 3

　　6 海上探测 3

　　6 . 1 OBS 准备要求 3

　　6 . 2 相关文件的准备 3

　　6 . 3 OBS参数设置 3

　　6 . 4 封球 4

　　6 . 5 OBS 的投放和回收 4

　　6 . 6 航行要求 4

　　6 . 7 定时定位技术 4

　　6 . 8 作业班报 5

　　7 海上工作资料验收 5

　　7 . 1 原始数据验收 5

　　7 . 2 图件验收 5

　　7 . 3 文件验收 5

　　8 资料处理与解释 5

　　8 . 1 基础资料搜集与整理 5

　　8 . 2 资料处理要求 5

　　8 . 3 反演解释 6

　　9 调查成果 6

　　9 . 1 成果报告 6

　　9 . 2 资料归档 6

　　附录 A(资料性) 海底地震仪(OBS)海上作业常用表格 7

　　附录 B(资料性) 海底地震仪(OBS)航次报告目录 10

　　GB/T 41520—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中华人民共和国 自然资源部提出。

　　本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC 283)归口 。

　　本文件起草单位：自然资源部第二海洋研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院南海海洋研究所、广州海洋地质调查局。

　　本文件主要起草人：阮爱国、牛雄伟、游庆瑜、丘学林、郝天珧、赵明辉、王伟巍、夏少红、卫小冬、黄海波、吕川川。

　　Ⅰ

　　GB/T 41520—2022

　　主动源海底地震仪调查技术规范

　　1 范围

　　本文件规定了海底地震仪调查的一般要求、调查设备技术指标、海上探测、海上工作资料验收、资料处理和解释、调查成果的技术要求。

　　本文件适用于用海底地震仪开展地壳深部结构探测、海底资源勘查、地质灾害监测等领域。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中，注 日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注 日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 12763 . 8 海洋调查规范 第 8 部分：海洋地质地球物理调查

　　GB/T 12763 . 10 海洋调查规范 第 10 部分：海底地形地貌调查

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　海底地震仪 oceanbottom seismograph;OBS

　　放置于海底的地震仪，可用于记录天然地震和人工地震等弹性波/地震波及其他声学信息。

　　注：根据频带宽度通常分为 2 类：短周期 OBS接收频率不低于 2 Hz;宽频带 OBS接收频率不高于 0.02 Hz。

　　3.2

　　主动源 activesource

　　在海上基于物理或/和化学等方式人工激发的震源。

　　3.3

　　OBS甲板控制单元 OBSdeckcontrolunit

　　一种用于 OBS参数设置、测距、释放回收等的通讯装置。

　　3.4

　　折合时间剖面 reducedtimeprofile

　　使用折合时间来代替真实时间的 OBS记录剖面。

　　注：折合时间的计算方法是：真实时间-偏移距/折合速度。 折合速度可根据目标层的平均速度进行选取。

　　3.5

　　时钟漂移 timedrift

　　OBS 内部时钟与标准时间的偏差。

　　3.6

　　沉耦架 anchor

　　为 OBS提供负浮力的装置，可使 OBS下沉并与海底耦合。

　　1

　　GB/T 41520—2022

　　4 一般要求

　　4 . 1 时空基准

　　4 . 1 . 1 时间基准

　　采用世界协调时(UTC) 。

　　4 . 1 . 2 坐标系统

　　采用 2000 国家大地坐标系(CGCS2000) ,也可采用其他坐标系，并建立与 CGCS2000 坐标系的转换关系。

　　4 . 1 . 3 垂直基准

　　采用当地平均海平面。

　　4 . 2 调查的技术要求

　　主动源 OBS调查的主要技术指标。

　　a) 气枪容量与压力的设置以观测到既定调查目标为原则。使用气枪震源时，按照 GB/T 12763.8执行。

　　b) 调查作业期间全球导航卫星系统(GNSS)接收机应满足航次定位要求，按照 GB/T 12763.8 和GB/T 12763 . 10 执行 。

　　c) 震源测线应向两侧延伸，以确保两端点的 OBS 可以记录到有效数据。

　　d) OBS 的耐压指标应为实际工作水深的 1.2 倍以上。

　　4 . 3 调查站位和测线的布设

　　站位和测线布设应符合以下要求：

　　a) 根据调查目标和工作条件，制定 OBS 的作业方案，包括使用的 OBS 数量、布设位置，放炮路线，确保探测对象被足够的射线覆盖;

　　b) 主测线垂直于构造走向，联络线垂直于主测线，具体可视探测对象的构造特征情况进行调整;

　　c) OBS 台站间距应不大于 30 km,具体根据情况可适度调整;

　　d) 炮间距应不大于 300 m,可以视探测目标的尺度进行适当调整。

　　5 调查设备技术指标

　　5 . 1 通用技术指标

　　OBS通用技术指标应满足如下要求：

　　a) OBS传感器由 3 分量的地震传感器和水听器组成，并配有相应的姿态与方位记录系统;

　　b) 对于短周期 OBS接收频率下限不高于 2 Hz：对于宽频带 OBS接收频率下限不高于 0.02 Hz;

　　c) OBS 内置两套释放机制，人工控制释放和定时自动释放;

　　d) OBS 配重应保证上浮速度可控制在 0.5 m/s~1.0 m/s;

　　e) 沉耦架与 OBS重量应匹配，下沉速度可控制在 0.5 m/s~1.0 m/s;

　　f) OBS 内置电池标称容量应能满足作业所需容量的 2 倍以上;

　　2

　　GB/T 41520—2022

　　g) OBS应有夜间回收灯光指示功能(色温不大于 3 000 K) 和无线信标设备(通讯距离不小于1 . 0 km) 。

　　5 . 2 记录器技术指标

　　记录器技术指标应满足如下要求：

　　a) 数据最低采样频率应不低于 8 Hz;

　　b ) 数据存储容量应不小于 32 GB;

　　c) 内部时钟设有绝对时间服务，时间精度优于 1 × 10- 8 s;

　　d) 动态范围不小于 120 dB。

　　5 . 3 震源技术指标

　　针对气枪震源，技术指标应满足如下要求：

　　a) 单枪启动稳定性要求在 ±1 ms 以内;

　　b) 组合阵内各气枪应同步工作，启动误差在 ±2 ms 以内;

　　c) 组合气枪沉放深度应不浅于 5 m,气枪与设计沉放深度差值应小于 1 m;

　　d) 以地壳厚度为探测目标的作业中，气枪容量应不小于 0.065 m3 。

　　6 海上探测

　　6 . 1 OBS准备要求

　　OBS 的准备工作应满足如下要求：

　　a) 在实验室存储时，应定期进行维护，包括并不限于电池充电、密闭性检测、检波器通讯测试等，维护过程应详加记录并保存;

　　b) 海上工作前，应在陆地实验室内对所有的 OBS 进行一致性测试，包括内部时钟、采样率、振动响应等;

　　c) 投放前，检测电池电压、舱温、舱压、闪光灯、通讯状况、波形、时钟漂移和数据记录情况，并填写班报，具体格式参见附录 A 的 A. 1 和 A. 2 ;

　　d) 准备充足的耗材，包括密封材料、沉耦架、电池、清洁剂、熔断线圈(化学释放)、闪光灯、信标旗、弹簧和其他备用零件;

　　e) 应根据 OBS 型号、沉耦架的质量和尺寸，按 5.1 e)的相关要求来配制;

　　f) 分别配备 2 套以上 OBS 甲板控制单元、GNSS 系统、OBS脱钩器和船上封球用的真空泵。

　　6 . 2 相关文件的准备

　　相关文件应满足如下要求：

　　a) 将 OBS操作软件和作业文件事先安装在计算机中;

　　b) 准备好作业班报，包括 OBS 的投放、回收、参数设置和检测等表格，具体格式参见 A.2 ;

　　c) 准备充足的储存介质，制作 2 份以上的原始数据备份。

　　6 . 3 OBS参数设置

　　OBS参数设置应满足如下要求：

　　a) 根据航次的具体计划，制定 OBS 开始记录时间和定时 自动释放时间，具体参数值应符合航次作业计划时间;

　　b) 对需要设定开始记录时间和 自动释放时间的仪器，OBS 采样率依据探测 目标和数据处理方法

　　3

　　GB/T 41520—2022

　　要求选择，具体参数值从仪器提供的采样率范围中选取;

　　c) 每一台 OBS 的设置和密封的实际操作者应签名登记;

　　d) 记录每个 OBS所用声学释放器的编号、通讯频率、记录器编号和预定投放的点位，具体格式参见 A. 2 。

　　6 . 4 封球

　　对于玻璃球密封舱型 OBS,如需要现场进行封球，应满足如下要求。

　　a) 封球之前应使用清洁剂对玻璃球及接触面进行清洗。

　　b ) 应在球内放置一只压力表，用真空泵对球抽真空后密封，记下压力表相对的负读数。

　　c) 及时测量释放电压，确认电压值为零。

　　d) 将设置好的 OBS排布在船上背光常温处等待投放。安排人员定时监测舱压和电压，并做好记录，如果发现漏气和电压异常，应及时进行处理或重新设置和安装。

　　e) 临投放前再次测试释放器对 OBS 甲板控制单元的应答情况。如有异常，应对 OBS 重新检测;如故障无法解决，则应放弃使用该 OBS。

　　6 .5 OBS的投放和回收

　　OBS 的投放和回收过程应满足如下要求：

　　a) 投放前将 OBS 与沉耦架有效相联，应在 OBS尽可能贴近海面或入水时才可脱钩释放;

　　b) 记录实际投放点和回收点的坐标和水深;

　　c) 借助 OBS 的夜间回收灯光指示功能和无线信标设备等设备进行回收;

　　d) 回收时，若出现 OBS对释放命令没有应答的情况，应将船移至以投放点为中心的多个方位、不同距离处进行多次尝试;

　　e) 对回收上船的 OBS应立即用淡水进行清洗，并确认已完成对钟，然后进行数据拷贝，包括记录器的时钟漂移文件和水平分量方位记录;

　　f) 对回收后的 OBS应及时检查数据质量，确保仪器工作状态正常后，可再次投放。

　　6 . 6 航行要求

　　海上航行作业时，应满足如下要求。

　　a) 调查船放炮作业时，船速 4 kn~5 kn,航向应保持稳定，震源激发点与设计炮线偏离距离不大于 20 m。

　　b) OBS投放时，驾驶人员应在到达站位 1 km 之前通知投放人员准备，并及时减速，按一定距离间隔通报离投放点的距离。 到达投放点时，船速应降低至满足安全投放和操控的要求。 投放人员根据通报距离及时投放并记录坐标，尽可能保证 OBS落在设计的投放点。

　　c) OBS 回收时，应在原投放点或一定距离内(由甲板单元探测能力确定)减速停船，待船速小于1 kn, 关闭船载声学设备，或根据需要当条件允许时停止主机，将甲板单元的声学探头放入水中，发出释放命令，发现目标后，首先回收声学探头，再开船打捞 OBS,同时记录坐标。

　　6 . 7 定时定位技术

　　定时定位技术应满足如下要求：

　　a) 放炮点坐标、OBS投放和回收坐标，均由船载 GNSS定位系统确定;

　　b) 根据探测作业对 OBS站位精度的要求，进行二次定位，确定 OBS 的精确位置;

　　c) 应精确测量枪阵中心点与船载 GNSS 天线的距离，精确到 0. 1 m,用于数据处理时校正炮点坐标;

　　4

　　GB/T 41520—2022

　　d) 采用专业导航系统和 自带 GNSS 的精密时间记录仪，精确记录枪控激发信号的 GNSS 时间，精度优于 1 ms,用于校正枪阵系统炮时。

　　6 . 8 作业班报

　　开展 OBS海上调查时应随时记录各种班报：

　　a) 投放前应进行检测，由专人记录检测班报(参见 A.1) ;

　　b) 投放前应进行启动设置，由专人记录投放班报(参见 A.2) ;

　　c) 回收时应由专人记录回收班报(参见 A.2) ;

　　d) 海上作业完成后应由专人整理并填写数据信息一览表(参见 A.3) ;

　　e) 班报使用铅笔填写，如有修改，用横线删除。

　　7 海上工作资料验收

　　7 . 1 原始数据验收

　　验收内容如下：

　　a) 震源资料：气枪记录、计时器时间记录、导航定位资料、航行日志及班报等;

　　b ) OBS 资料：每台 OBS 的原始数据、转换为通用地震格式的数据、OBS 内部记录 日记、OBS 投放及回收班报;

　　c) 上船前 OBS 的检测与维护记录报告;

　　d) 其他资料：反射地震资料，水深资料。

　　7 . 2 图件验收

　　验收时应提供以下图件：

　　a) 工区位置和站位示意图;

　　b ) 航行轨迹(导航)图。

　　7 . 3 文件验收

　　设计施工的项目文件，相关科学和法律文件。

　　参照上述质量控制、设备要求和作业技术指标，全部达到上述要求即为合格。

　　8 资料处理与解释

　　8 . 1 基础资料搜集与整理

　　基础资料搜集应满足如下要求：

　　a) 水深数据和地形图;

　　b ) 地层速度资料;

　　c) 反射地震资料;

　　d) 相关的地质、钻探和重力等资料。

　　8 . 2 资料处理要求

　　资料处理应满足如下要求。

　　a) 根据船载 GNSS设备和放炮点的距离与方位校正炮点坐标，形成炮点坐标文件。

　　5

　　GB/T 41520—2022

　　b ) 根据上述精确时间记录校正放炮时间，形成放炮时间文件;根据班报资料和实测波形(如室内地震仪波形)，整理炮点相关文件，确保各炮时间和位置一一对应。

　　c) 位置校正前将投放坐标和水深作为 OBS 的位置信息，形成 OBS 坐标文件。

　　d) 使用时钟漂移文件，对 OBS记录的时间进行校正。

　　e) 对于二维广角深部探测，可通过理论直达水波模拟，对 OBS 坐标进行校正。对于三维 OBS 探测实验，可使用交叉测线的直达水波信息和水深信息反演出 OBS 坐标信息。

　　f) 对二维剖面进行解释，可用最小二乘法等方法将震源激发点坐标和 OBS 坐标投影到剖面上。

　　g) 地震记录剖面图，通常为折合时间剖面。

　　8 . 3 反演解释

　　速度结构模拟应满足如下要求：

　　a) 进行分辨率测试和不确定性分析，一般使用棋盘网格恢复测试，恢复率大于 50% ;

　　b) OBS人工地震记录主要是广角地震的反射/折射，借助折合时间剖面来识别和拾取震相，采用射线追踪等正反演技术来构建速度结构，以水听器分量或垂直分量来反演纵波速度结构，在此基础上用两个水平分量来构建剪切波速度结构。

　　9 调查成果

　　9 . 1 成果报告

　　成果主要包括以下各部分，各部分成果都须做成电子版并做备份，妥善保存。

　　a) 航次报告：设计书、人员、船舶、执行过程、质量控制、完成任务情况等(目录参见附录 B 的图 B.1)。

　　b) 数据处理报告：详细的数据处理过程描述，需要交代的特殊问题，速度结构展示。

　　c) 初步解释报告：包括速度结构的初步解释等。

　　9 . 2 资料归档

　　资料应主要包括以下各部分，各部分纸质资料都需做成电子版并做备份，妥善保存。

　　a) 班报 ;

　　b ) OBS 坐标设计和实际投放表;

　　c) 原始记录资料;

　　d) OBS折合时间剖面图;

　　e) 炮点校正后的坐标;

　　f) 走时数据;

　　g) 后期反演剖面或层析成像切片;

　　h) 影像资料。

　　6

　　附 录 A

　　(资料性)

　　海底地震仪(OBS)海上作业常用表格

　　A.1 OBS检测表格

　　可用于 OBS投放前检测或 日常检测(见表 A. 1) 。

　　表 A.1 OBS检测表格

　　GB/T 4 1 52 0 — 2 0 2

　　操作员： 记录人： 审核人： UTC 时间：

　　站位号

　　仪器编号

　　声学通讯编码

　　舱温

　　舱压

　　电池工作电压

　　释放电压

　　关释放电压

　　信号灯

　　卫星通讯

　　波形

　　注：表格中参数的填写方法：如实填写测量值(单位为国标)或填写是否正常。

　　7

　　

　　2

　　GB/T 4 1 52 0 — 2 0 2 2

　　8

　　A.2 海底地震仪(OBS)投放回收班报

　　可用于 OBS海上作业时记录投放前和回收后的设备信息(见表 A. 2) 。

　　表 A.2 OBS投放回收班报

　　测区： 仪器类型： 记录人： 审核人： 日期： 第 页

　　仪器编号

　　前导码

　　测距码

　　时间/日期(UTC)

　　地点