側(cè)掃聲吶在富鈷結(jié)殼探測(cè)中的應(yīng)用前景

《側(cè)掃聲吶在富鈷結(jié)殼探測(cè)中的應(yīng)用前景》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、第40卷第2期2016年6月地質(zhì)學(xué)刊JournalofGeologyV01．40No．2Jun．，2016doi：10．3969／j．issn．1674—3636．2016．02．320側(cè)掃聲吶在富鈷結(jié)殼探測(cè)中的應(yīng)用前景馮強(qiáng)強(qiáng)，溫明明，牟澤霖，柴神(廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局，廣東廣州510075)摘要：隨著富鈷結(jié)殼勘查工作的深入和我國(guó)深水調(diào)查設(shè)備的快速發(fā)展，側(cè)掃聲吶將會(huì)廣泛應(yīng)用于結(jié)殼區(qū)的調(diào)查中。介紹了聲學(xué)遙測(cè)方法側(cè)掃聲吶的工作原理，分析了已經(jīng)在結(jié)殼區(qū)獲取的側(cè)掃聲吶數(shù)據(jù)，列舉了在將來的勘查中可能用到的新的側(cè)掃聲吶技術(shù)和數(shù)據(jù)解釋技術(shù)。認(rèn)

2、為傳統(tǒng)的調(diào)查手段存在一定的局限性，側(cè)掃聲吶的使用將會(huì)豐富結(jié)殼區(qū)的勘查手段，促進(jìn)富鈷結(jié)殼區(qū)的資源評(píng)價(jià)和圈礦工作。關(guān)鍵詞：側(cè)掃聲吶；圈礦；富鈷結(jié)殼中圖分類號(hào)：P631．5+21；P744．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674—3636(2016)02—0320—060引言富鈷結(jié)殼又稱富鈷鐵錳結(jié)殼、鐵錳結(jié)殼、鈷結(jié)殼等，是一種錳鐵氧化物和氫氧化物沉積礦產(chǎn)，主要以板狀、礫狀、結(jié)核狀、碎塊狀等形態(tài)分布于海山區(qū)平緩的裸露基巖上或者鈣質(zhì)沉積物之下(潘家華等，2002)，富含F(xiàn)e、Mn、Cu、Co、Ni、Zn、稀土等多種元素，是許多金屬和稀土元素

3、的重要潛在來源。另外，富鈷結(jié)殼對(duì)于古海洋和古氣候以及海洋學(xué)的研究也有著重要意義。因此，自20世紀(jì)80年代以來，美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、日本、法國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)等針對(duì)富鈷結(jié)殼相繼開展了一系列綜合調(diào)查和研究工作。隨著《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》以及聯(lián)合國(guó)國(guó)際海底管理局制定的相關(guān)勘探規(guī)章的出臺(tái)，各國(guó)開始對(duì)除一些大洋島嶼國(guó)家專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)外的富鈷結(jié)殼資源展開了國(guó)際海域海底結(jié)殼礦區(qū)的調(diào)查和評(píng)價(jià)工作，被稱作藍(lán)色圈地運(yùn)動(dòng)(楊勝雄等，2006)。我國(guó)從20世紀(jì)90年代后期開始在太平洋麥哲倫海山區(qū)、馬紹爾群島海山區(qū)、馬爾庫斯海脊、威克海嶺、中太平洋海山區(qū)和萊恩群

4、島海山區(qū)等國(guó)際海底區(qū)域持續(xù)開展了富鈷結(jié)殼資源調(diào)查(馬維林等，2007)，從地形地貌、地球物理、海洋環(huán)境、基巖及表層沉積物、礦石礦物學(xué)、地球化學(xué)等方面對(duì)富鈷結(jié)殼資源進(jìn)行了系統(tǒng)研究。目前，在富鈷結(jié)殼調(diào)查中使用的手段主要有衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、多波束水深測(cè)量、深海攝像、電視抓斗、拖網(wǎng)、淺鉆、淺地層剖面測(cè)量等。側(cè)掃聲吶測(cè)量是一種聲學(xué)遙測(cè)方法，具有精確、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其資料處理和海底特征提取及分類技術(shù)已經(jīng)開展了一系列的研究工作，是一種成熟且有效的海底分類方法。但是，受水深以及設(shè)備開發(fā)的制約，這種方法在富鈷結(jié)殼的勘查中只進(jìn)行過試驗(yàn)

5、性的使用。隨著海洋調(diào)查技術(shù)的快速發(fā)展，側(cè)掃聲吶的廣泛使用將會(huì)對(duì)富鈷結(jié)殼區(qū)的礦區(qū)邊界識(shí)別、結(jié)殼覆蓋率的計(jì)算有很大幫助，對(duì)于整個(gè)富鈷結(jié)殼資源的評(píng)價(jià)和圈礦工作有著重要的意義。1側(cè)掃聲吶探測(cè)的基本原理側(cè)掃聲吶主要用于海底測(cè)繪研究，這種技術(shù)初始用來探測(cè)潛水艇和海底目標(biāo)物，隨后被廣泛應(yīng)用于海洋地球物理和地質(zhì)工作中，如海底形態(tài)和沉積分類、生物群落和珊瑚礁的分布、特殊目標(biāo)物的識(shí)別(沉船、水雷等)(Sakellafiou，2007)、工程施工(疏浚、海上平臺(tái)建設(shè)、海底光纜鋪設(shè))、環(huán)境調(diào)查等(Savini，2011)。收稿日期：2015—06—3

6、0；修回日期：2016-02-02：編輯：陳露基金項(xiàng)目：國(guó)家海洋局項(xiàng)目“富鈷結(jié)殼資源勘查技術(shù)方法體系與勘查方案研究”(DYl25一13一R—09)、“富鈷結(jié)殼勘探區(qū)資源綜合評(píng)價(jià)”(DYl25—13一R—01)、“富鈷結(jié)殼成礦演化模型研究”(DYl25—13一R一05)作者簡(jiǎn)介：馮強(qiáng)強(qiáng)(1987一)，男，工程師，碩士，從事海上探測(cè)技術(shù)方面的研究工作，E-mail：jianfeizaixian@163．corn第40卷第2期馮強(qiáng)強(qiáng)等：側(cè)掃聲吶在富鈷結(jié)殼探測(cè)中的應(yīng)用前景321典型的側(cè)掃聲吶裝置主要由數(shù)據(jù)顯示和記錄單元、數(shù)據(jù)傳輸和拖曳

7、電纜、水下聲波發(fā)射和接收換能器組成(圖1)。其探測(cè)原理是利用海底表面物質(zhì)背散射特征的差異來判斷目標(biāo)物的沉積屬性或形態(tài)特征。側(cè)掃聲吶作業(yè)時(shí)向兩側(cè)發(fā)送寬角度(垂直方向)聲波波束，可以覆蓋海底大面積區(qū)域，通常單側(cè)每個(gè)條帶探測(cè)寬度可以達(dá)到數(shù)十米到數(shù)百米，然后接收海底返回的背散射數(shù)據(jù)對(duì)海底進(jìn)行成像。根據(jù)不同的探測(cè)目的，可以選擇不同頻率的發(fā)射波束，范圍從lkHz到1MHz，例如，對(duì)海底底棲環(huán)境的探測(cè)一般選擇較高頻率(>50kHz)的側(cè)掃聲吶才能獲得海底表層特征，如沉積類型、出露巖石、海底形態(tài)(沙坡、溝壑等)和其他海底表面的結(jié)構(gòu)體。圖1拖曳

8、式聲吶拖魚作業(yè)圖(據(jù)SakeUariou，2007)Fig．1Towedfishdiagramusingtowedsonar(afterSakellariou，2007)為了獲得高分辨率和大覆蓋范圍的背散射數(shù)據(jù)，這些聲信號(hào)被設(shè)計(jì)成沿船航行軌跡方向很窄而垂直于船航行軌跡方向很寬