海底地磁日變觀測站位置相關(guān)性分析

海底地磁日變觀測站位置相關(guān)性分析

1海底地磁日變觀測磁體的日變化是磁體背景上的一個變化矩陣，用太陽日作為周期重疊在磁體背景上。在海洋磁測時,由于測區(qū)范圍大,利用岸邊或海島日變站對磁測數(shù)據(jù)進行日變改正,除存在海岸效應(yīng)影響外,在遠離大陸及海島的區(qū)域,地磁日變還存在數(shù)據(jù)外推誤差的限制。為解決海洋磁測日變影響,國內(nèi)外有關(guān)專家曾就此作了多方探討,其中,連續(xù)觀測磁場分離法、水平梯度測量差值日變消除法等均存在測量誤差及計算精度的問題,往往使用效果不能令人滿意。隨著科技的發(fā)展,直接在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近海底設(shè)立地磁觀測站成為可能。海底地磁日變觀測,主要目的是為了提高遠離大陸區(qū)域的海洋地磁測量精度。通常在測區(qū)附近選取一個相對磁場平靜位置,放置海底地磁日變觀測系統(tǒng)。磁測需要的日變改正數(shù)據(jù)通常為總場值。由于海底日變觀測系統(tǒng)是放置于海底自動記錄且可回收的地磁記錄系統(tǒng),它不僅對儀器的高穩(wěn)定性、功耗、存儲能力及方向性有特殊的要求,而且還需要符合一定的水下作業(yè)技術(shù)指標(biāo)。在海區(qū)進行地磁測量的整個時段,海底日變觀測系統(tǒng)將連續(xù)測量并記錄地磁變化數(shù)據(jù),這些被記錄下來的數(shù)據(jù),經(jīng)整理后可作為日變資料對該時段進行的海洋地磁測量數(shù)據(jù)作日變改正之用。實際使用表明,在淺水區(qū)地磁日變改正取得了較好的效果;但隨著測區(qū)周圍水深的增大,海底地磁日變數(shù)據(jù)的有效成分逐漸減少,存在明顯的水層濾波作用。本文試圖通過對比分析位于不同海水深度處的海底地磁日變觀測站所測海底日變數(shù)據(jù)與其相鄰有效日變區(qū)域內(nèi)陸地地磁日變觀測數(shù)據(jù),找出在一定范圍內(nèi),地磁日變的某些內(nèi)在規(guī)律,以便在實際使用中予以重視。2海底地磁日變站本文所用陸地地磁數(shù)據(jù)由海南省地震局瓊中地磁臺提供。該臺站地理位置:東經(jīng)109.8°,北緯19.01°(地磁坐標(biāo):北緯8.54°、東經(jīng)186.31°),海拔227m,是我國低緯度基本地磁臺站之一,屬國家Ⅰ類臺。本次收集的是經(jīng)整理后地磁總強度分鐘值。海底地磁日變站:1號站位于瓊中臺東南600多千米水深3798m的海底附近;2號站位于瓊中臺東南240多千米水深412m的海底附近。日變觀測采用由加拿大海洋磁力公司生產(chǎn)的哨兵(Sentinel)地磁儀。它帶有獨立的供電系統(tǒng)和記錄系統(tǒng),具有獨立完成數(shù)據(jù)采集和存儲一百萬個記錄的能力,當(dāng)采樣率為一分鐘記錄一個數(shù)據(jù)時,電池充滿電最多可連續(xù)工作2500h(104天)以上。3數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析主要根據(jù)相同日陸地地磁日變數(shù)據(jù)和海底日變數(shù)據(jù)的對比及此兩種日變數(shù)據(jù)對同一測區(qū)磁測數(shù)據(jù)進行日變改正后的效果進行分析。3.1海底海水層內(nèi)磁數(shù)據(jù)根據(jù)收集的陸地地磁臺總地磁強度分鐘值,與相應(yīng)觀測日海底地磁日變站實測記錄同類型數(shù)據(jù)分析,陸地地磁臺站測量數(shù)據(jù)頻率成份較豐富。而隨海底日變站位海水層的增加,其記錄地磁數(shù)據(jù)的高頻部分逐漸衰減。圖1、2為海底2號站與陸地(瓊中)臺所測地磁日變曲線對比圖。2號站與瓊中臺經(jīng)度相差約2.2°,兩站高差639m,2號站上覆海水層深度為412m。經(jīng)分析對比,兩站所測地磁日變曲線的形狀、幅值、頻率特征等非常相似,且時間延遲不明顯。3.2海底日變資料作日變增強實例磁測海區(qū)中心位置為115.5°E、19.5°N,即瓊中臺東北約630km處;海底1號站位于其北約80km處。測區(qū)共布設(shè)調(diào)查測線18條(北東/北西向正交測線各9條)1500多千米,由于測線為部分相交,共有交點32個。計算數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)由陸地瓊中臺地磁日變資料作日變改正并作測線調(diào)平后,測區(qū)均方差為±2.79nT(調(diào)平前交點最大差值為18.18nT,調(diào)平后最大交點差值為-11.19nT,調(diào)平前均方差植為±6.0nT),優(yōu)于采用海底1號站日變記錄數(shù)據(jù)作同樣日變改正及調(diào)平后的結(jié)果(均方差植為±3.46nT,經(jīng)由海底日變站數(shù)據(jù)改正后,調(diào)平前最大交點差值為28.46nT,調(diào)平后最大交點值是12.57nT,調(diào)平前均方差為±6.19nT)。從以上實例可以看出,盡管陸地瓊中地磁臺距離實測海磁測量區(qū)域中心位置存在600多千米之遙,但根據(jù)其提供的地磁日變數(shù)據(jù)作改正后的海洋磁測資料的符合度,要優(yōu)于在該測區(qū)附近海域設(shè)置的1號海底日變站測量得到的海底日變數(shù)據(jù)所作同樣改正后的資料。究其原因,是由于實例中1號海底日變站投放點位置水深偏大,水層對地磁日變的衰減改變了其同海面日變的變化規(guī)律,與海面日變的變化程度存在偏差。4結(jié)局聲明由海底和陸地兩種地磁日變數(shù)據(jù)的對比分析,可得到如下認識。(1)深層海水層深度的日變陸地地磁臺的地磁日變觀測記錄,其頻率成份相對比較豐富、振幅較大;海底日變站,隨著上覆海水層深度的增加,觀測到的地磁日變數(shù)據(jù)高頻成份相對缺失、振幅也有相應(yīng)地降低。說明深層海水底部的日變情況與海水表面附近存在明顯差異。因此,在實際工作中應(yīng)盡量避免使用深水海底日變數(shù)據(jù)去作地磁日變改正。(2)太陽變化主要來自空間由地磁日變在陸地和海底不同深度觀測的實際資料顯示,可進一步推測引起地磁日變的主要場源來自空間結(jié)論的正確性。(3)對比用的林地位置從日變曲線圖上各峰值對比,盡管1號站距本次對比用的陸地站位東西相差5.6°,距離600多千米,但幾乎沒有明顯的時延出現(xiàn),其原因待進一步深入研究。(4)地磁日變觀測站有效控制半徑的確定