海洋物探的成长与发展摘要中国海洋物探工作开始于1 9 6 0年。

经过渤海的技术方法试验和北部湾综合物探生产试验，然后在各个海域全面铺开。

以寻找油气资源为主要任务的海洋物探，不仅在引进技术装备、完善勘查方法、提高处理与解释水平等方面作了大量工作，而且进一步开展了海域内的深部调查，工程地质条件调查以及深海大洋多金属结核调查。

在新世纪，高精度的导航定位技术能进行海底高精度探测，能精确定位水面船只和水下探测系统，发展前景很广阔。

关键词海洋物探设备—marine geophysical prospecting equipment成长与发展—growth and development海底探测正文海洋物探：海洋地球物理勘探简称“海洋物探”，是通过地球物理勘探方法研究海洋和海洋地质的新方法之一。

目前，用此种方法主要勘探石油和天然气构造及一些海底沉积矿床。

海洋物探包括海洋重力、海洋磁测和海洋地震等方法。

海洋物探的工作原理和地面物探方法相同，但因工作场地是在海上，故对于仪器装备和工作方法都有特殊地要求，需使用装有特制的船弦重力仪、海洋核子旋进磁力仪、海洋地震检波器等仪器的勘探船进行工作，海洋勘探船还装有各种无线电导航、卫星导航定位等装备。

海洋物探设备的过去中国海洋物探工作开始于1 9 6 0年。

在这3 0年的成长过程中，始终坚持了以油气资源勘探作为中心任务，带动了海洋物探技术方法的进步与发展，发现了近海大陆架地区一系列油气资源，同时也为海洋地质研究提供了丰富的资料。

油气资源在我国社会主义经济建设中具有十分重要的意义。

特别是50年代中，世界近海大陆架地区的油气勘探活动不断地取得成功，中国海底的油气资源就更具有吸引力。

这样，我国社会主义经济建设建设就特出了寻找海底油气资源的任务，而寻找海底油气资源则必须依靠海洋物探来认识与了解海底结构。

1958年，地质部、石油部和中国科学院共同组成了一个海洋物探队，由刘光鼎等同志参加，以青岛海洋研究所为依托，开展海洋地震勘探的各项前期准备工作，并派刘光鼎赴苏联里海考察海洋物探工作。

1960年5月，地质部在塘沽组建第五物探大对，由刘光鼎率领北京地质学院海洋物探教研室等同志组织海洋物探技术工作，系统得开展地震、重力、磁力、电法、放射性以及定位的海上试验工作，确定地震反射的单船连续观测能获取沉积盖层资料。

于是，借用海军汾河号登陆舰沿塘沽-黄河口一线开展反射地震的试生产。

当时采用了多种定位措施，如抛标、六分仪、无线电相位系统，最后确定使用无线电相位系统，但它受晨昏天电干扰严重，每天的工作时间很短。

在此基础上，对渤海展开了还有地震剖面测量，取得对渤海地质结构的初步认识。

应该说明，渤海的海洋物探方法试验，尽管在重力、磁力、电法和放射性方面没有取得突破。

但是，当时投入工作的同志都满怀激情，不仅在实践中学习到大量水文、气象知识，对风浪涌流等海洋条件有了基本认识，而且对于当时仅有的陆地地球物理仪器如何适应海洋条件，提出了许多巨头创见的设想和尝试。

1966年，海洋地质研究所沿长江中游的宜昌-石首一段进行了地震调查，证明此方法能够适应江河工作。

文化大革命是一场灾难。

对于海洋物探来说，广大职工在苦难中坚持发展中国海洋地质事业，继续推动海洋物探工作前进。

1969年，广东省委书记写信给地质部部长，要求地质部去南海勘探油气，解决南方燃料紧张的局面。

次年，地质部成立了第二海洋地质调查大对，去北部湾工作。

对此，海洋地质研究所的科技人员，因势利导，把北部湾变成发展地质地球物理综合勘察、综合解释的试验场所，完成了北部湾调查任务，指出了这个海域的油气前景，同时也培养了一批干部。

北部湾综合地质地球物理调查的前提有四：一是湛江、徐闻、白马井建立起无线电定位岸台，观测船上使用相位系统设备作导航定位，基本上可以满足北部湾概查的精度要求；二是在船后150米拖曳质子旋进磁力仪进行海洋磁力连续观测实验成功；三是海底重力仪设计、试制和试验成功；四十在渤海试验基础上，进一步完善海洋地震观测技术。

在此基础上，在北部湾海域署10*10千米的测网，用一条船同时进行地震、磁力和测探的数据采集，另一条船按同样网格做海底重力观测与海底沉积取样。

与此同时，对雷琼半岛、海南岛以及广东、广西的陆地，包括十万大山，进行了野外地质剖面测量，希望根据由陆及海的原则增加对于海域地质结构的了解，为资料的综合解释做准备。

1973年，完成北部湾海域综合地球物理调查，并综合地质地球物理资料作出解释，提交了报告。

后来，石油部根据此成果在涠洲岛西南隆起上钻探见原油。

北部湾综合地质地球物理调查，为中国海洋勿谈工作的全面展开取得了全面的典型经验，使中国海洋物探工作遵循着地质与地球物理相结合。

由陆及海、海陆结合的道路发展。

在北部湾工作的基础上，中国海洋物探迅速地在各个海区展开。

当时，地质矿产部系统的海洋地质工作兵分两路，而且逐渐补充了海上钻探设备。

用回声测探仪在纵向上测量海底，用旁侧声纳在横向上对海底做扫描，用地层剖面仪与高分辨率多道地震研究疏松沉积及其固结基底，再与浅钻、取样配合，可以基本满足海底工程地质的要求。

这些测量技术的理论模型都是地震反射，但所用的频带都在声频范围内。

所以也成为地震声学技术。

应该看到，地震声学技术在浅海中的应用有十分广阔的服务领域。

海洋物探应在此领域做出积极的贡献。

中国海洋物探的成长与发展，始终以发展近海作为主要目标。

随着形势的发展，油气勘查任务从普查、勘探深化到油气田的早期开发与滚动开发；海洋物探则从油气勘查、工程地质调查发展到深海大洋的地质地球物理调查。

海洋物探设备的现在海洋地球物理的海底探测技术在20世纪里的迅猛发展推动了地球科学的进展。

高精度的导航定位技术不是实现海底高精度探测的基础。

高精度的导航定位包括水面船只和水下探测系统的精确定位。

现代水面船只定位依赖以全球卫星定位技术为主的导航定位系统 ;水下定位系统主要发展有超短基线定位系统 ( USBL)、基线定位系统 ( SBL)和长基线定位系统(LBL)等。

海洋重力测量系统的主体技术得到改进 ,陀螺稳定平台广泛采用光纤陀螺技术 ,开发出改正交叉耦合效应的新技术 ,系统实现数字化控制 ,卫星测高技术引入海洋重力测量领域。

海洋地磁测量发展出光泵式测量技术、分量测量技术和梯度测量技术,近数十年快速发展起来的海底声学探测技术有多波束测深技术、声纳侧扫技术和浅层剖面测量技术等 ,这些技术已经在当代海底科学研究、底资源勘查、海洋工程和海洋开发等方面发挥出极其重要的作用。

20 世纪 ,地球科学发展迅猛。

20 世纪初 ,魏格纳根据大西洋岸线的形状及其它证据 ,提出大陆漂移说 ,挑战传统的洋陆格局固定论 ,但由于保守势力的阻挡 ,大陆漂移说遭到冷遇 ,最终被遗忘掉。

20世纪中叶 ,海底扩张说的出现很快演变为板块构造说和全球构造说 ,从而推动了整个地球科学的革命 ,先进的活动论终于战胜了落后的固定论。

20世纪末 ,科学家在海底发现了另一个大洋世界———“黑色大洋”,富含矿物质的流体在其中流动着 ,驱动着矿物质的传递和界面交换 ,形成各类大洋矿产 ,并维持着由极端条件生物所组成的深部生物圈。

黑色大洋的发现 ,拓展了人类对地球形成与演化和地球生命起源的认识领域。

地球科学 20 世纪的成就和 21 世纪的发展前景源自于海洋地球物理技术的飞速发展。

海底探测技术的发展促进了许多推动科学进展的重大科学事件的发生。

海底扩张学说的形成便是建立在两个重大事件的基础上:一是系统的海底形态的测量与数据编绘发现了绵延在全球大洋统一而庞大的海底山系(洋中脊 - 裂谷系) ,它是新洋壳生长的地方;二是详细的海洋地磁测量发现了遍布各大洋的磁条带异常 ,成为度量洋壳年龄与探索海底扩张过程的重要依据。

海底探测技术的发展不仅具有显著的科学意义 ,而且在海底资源勘查和水下军事活动中都占有重要的位置(Jones ,1999) 。

以下是几种主要的海底探测技术：一、导航定位技术海底探测技术的进步与更新换代 ,为高精度的海底探测提供了重要的技术保证 ,而高精度的导航定位则是实现海底高精度探测的基础。

要实现高精度的导航定位 ,不仅需对水面船只进行精确定位 ,还要实现水下探测系统的精确定位 ,对深海海底探测系统定位的精度要求将会越来越高。

水面船只导航定位：20 世纪60 年代开始出现应用子午卫星的不连续导航系统 ,20 世纪 90 年代发展为可连续定位的全球卫星导航系统。

当前卫星导航定位系统主要有全球定位系统( GPS )、全球导航卫星系统(GLONASS)和将于2008年实现的伽利略系统( Galileo)(Ackroydetal.,1994)。

(1)全球定位系统( GPS) 。

美国从 20 世纪 70年代开始研制全球定位系统 GPS ( Global Position2ing System) ,于 1994 年全面建成 ,是具有海、陆、空三维实时导航定位能力的卫星导航定位系统。

GPS 系统包括三大部分:空间卫星系、地面控制系统和接收系统。

(2)伽利略系统( Galileo)伽利略系统是欧洲自主独立的全球多模式卫星定位导航系统 ,可提供高精度、高可靠性的定位服务 ,完全由非军方控制。

伽利略系统由四大部分组成:空间段、地面段、接收段和环境段。

(3）双星系统( GPS/ GLONASS组合系统)它与单独的 GPS和 GLONASS系统相比 ,在系统的空中卫星有效性、定位精度和系统的整体性方面都有所突破。

双星导航定位系统的可见卫星总数将增加一倍 ,GPS系统的可见卫星数一般为 7～11 颗 ,而 GPS + GLONASS 系统则可达到 14～20颗。

系统的观测精度和可靠性都有所提高 ,卫星相对于测站的几何分布(DOP 值)将直接影响观测的精度 ,而可靠性则主要取决于参与定位计算的卫星数 ,可观测到的卫星越多 ,不仅可改善卫星相对于测站的几何分布 ,提高观测的精度 ,而且也将提高观测的可靠性。

水下定位系统：水下定位主要测定水下探测系统相对水面母船的位置 ,如侧扫声纳系统、海底照相系统、海底摄像系统等拖体系统 ,水下机器人(ROV ,AUV) ,海底箱式取样器、多管取样器、电视抓斗、潜钻、热液保真采样器 ,及海底土工原位测试仪等等。

测定水下探测系统相对水面母船的位置 ,结合水面船只的全球定位数据 ,就可将水下探测系统的准确位置归算到大地坐标系上。

水下定位系统主要有超短基线定位系统(USBL)、短基线定位系统(SBL)、长基线定位系统(LBL) ,及超短基线定位系统与长基线定位系统组合系统(SSBL/ LBL) ,短基线定位系统目前已很少使用(Milne , 1983) 。

(1)超短基线定位系统(USBL) 。

(2)长基线定位系统(LBL)(3)超短基线定位系统与长基线定位系统组合系统 (USBL/ LBL )(4)水下全球定位系统(Underwater GPS)二、海底声学探测技术声波在海水中的传播优于电磁波和可见光,目前的海底探测主要还是依赖于声学探测技术(布列霍夫斯基,1983; Robert,1983;田坦等,2000;李启龙,2000)。