台灣大百科橫幅

海洋震測

利用天然地震或人工聲源在海域進行海洋地殼和地球內部結構調查的地球物理方法。
震測是藉由聲源發出震波能量,再接收穿過地層後之震波信號,觀察震波在不同地層中傳遞的時間變化、振幅大小、頻率變化等等來推估探測地區的地質構造、沉積物分布、以及地殼岩石的可能組成與特性。地層中不同性質的岩石具有不同的密度及傳遞聲波的速度,震波在不同性質的岩層中傳遞的速度影響到震波從聲源傳到接收器所需的時間。在不同性質岩石的界面上,震波會發生反射與折射現象。反射即是有部分向下傳遞的震波能量會在界面處折返而向上傳遞,折射則是有部分向下傳遞的震波能量從一個岩層進行到另一個性質不同的岩層中時,傳遞方向會改變。施測者可接收反射回來的震波信號,從回聲所走的時間變化來推估反射界面的深度與幾何形貌;亦可接收折射信號,從這些震波在不同深度地震中傳遞的時間和距離,來推估震波在不同地層中傳遞的速度。
海洋震測獲得的資料以垂直海床的地層剖面為主,原理是利用聲波量測海床下不同岩層的深度。由於岩性不同,使地層間的聲波阻抗有差異,讓聲波中的一部分能量從不同岩性的交界面反射回來,反射訊號經由受波器接收後,再經由資料的處理及展示,就可以推知研究區域內海床下地層的連續分布情況。
海洋震測的聲源分為脈衝型及共振型兩種。脈衝型聲源主要是利用空氣快速膨脹時所產生的低頻聲波,通常會是時間極短的尖銳波,常見的儀器包括空氣槍、放電震源等;共振型聲源主要是利用壓電晶體的震動,晶體擴張會產生波峰,晶體收縮會產生波谷,這樣擴張收縮產生壓力脈動。脈衝型聲源是大多應用在聲納儀器,如地層剖面儀。在海洋調查工作上,這些儀器各自發揮不同的功能,通常脈衝型聲源可以穿透比較深的地層,得到海床下數公里深部地層的反射訊號,而共振型聲源在穿透淺層幾百公尺後,能量就會消散。
海上震測作業需要震測船及一些特殊的裝備。首先配備全球定位系統,以確知震測測線的位置;其次是聲源系統,通常是空氣槍系統,能在精準的控制下每隔一段時間擊發空氣槍,瞬間釋出高壓空氣形成震源。在地層中傳遞的震波能量經過一段時間後可以被拖在船後的震波信號接收浮纜或設置於海底的海底地震儀接收到,知道聲源與接收器的位置以及震波傳遞的時間後,再將收到的信號加以處理與分析就可以用來畫出地層的震測剖面(反射震測)或推估出地層的速度構造(折射震測)。
臺灣的海洋震測開始於1970年代,臺灣中油公司展開海域石油探勘,雇用國外震測船來蒐集海洋震測剖面,幫助研究人員評估可能富集油氣的海域。學術界則在1960年代末至1970年代初期時,利用電火花震測系統在「九連號」研究船上進行海域單頻道震測,調查臺灣海峽及周邊海域的地殼構造。1985年完工的「海研一號」是臺灣第一艘具有現代化的海上震測作業能力的研究船,利用多頻道震測系統在1990年代調查臺灣海域的地殼構造,2000年代進行的天然氣水合物調查。
國家科學委員會建置的海洋資料庫,蒐集並整理了1990年以來的反射震測資料及地層剖面資料,提供臺灣周圍海域的海洋震測資料。

撰稿者:劉家瑄
最後修訂日期:98年09月24日
參考資料:
1 中國石油學會編。1987。〈震波測勘〉。收於《地球物理探勘辭典》。臺北:中國石油學會。
2 劉光鼎。2000。〈海洋地震測量〉。收於《中國大百科全書》。中國大百科編。北京:中國大百科。