海底地磁日變觀測(cè)站位置相關(guān)性分析

海底地磁日變觀測(cè)站位置相關(guān)性分析

1海底地磁日變觀測(cè)磁體的日變化是磁體背景上的一個(gè)變化矩陣，用太陽(yáng)日作為周期重疊在磁體背景上。在海洋磁測(cè)時(shí),由于測(cè)區(qū)范圍大,利用岸邊或海島日變站對(duì)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正,除存在海岸效應(yīng)影響外,在遠(yuǎn)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(cè)日變影響,國(guó)內(nèi)外有關(guān)專家曾就此作了多方探討,其中,連續(xù)觀測(cè)磁場(chǎng)分離法、水平梯度測(cè)量差值日變消除法等均存在測(cè)量誤差及計(jì)算精度的問(wèn)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(cè)區(qū)內(nèi)或測(cè)區(qū)附近海底設(shè)立地磁觀測(cè)站成為可能。海底地磁日變觀測(cè),主要目的是為了提高遠(yuǎn)離大陸區(qū)域的海洋地磁測(cè)量精度。通常在測(cè)區(qū)附近選取一個(gè)相對(duì)磁場(chǎng)平靜位置,放置海底地磁日變觀測(cè)系統(tǒng)。磁測(cè)需要的日變改正數(shù)據(jù)通常為總場(chǎng)值。由于海底日變觀測(cè)系統(tǒng)是放置于海底自動(dòng)記錄且可回收的地磁記錄系統(tǒng),它不僅對(duì)儀器的高穩(wěn)定性、功耗、存儲(chǔ)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(jìn)行地磁測(cè)量的整個(gè)時(shí)段,海底日變觀測(cè)系統(tǒng)將連續(xù)測(cè)量并記錄地磁變化數(shù)據(jù),這些被記錄下來(lái)的數(shù)據(jù),經(jīng)整理后可作為日變資料對(duì)該時(shí)段進(jìn)行的海洋地磁測(cè)量數(shù)據(jù)作日變改正之用。實(shí)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(cè)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(guò)對(duì)比分析位于不同海水深度處的海底地磁日變觀測(cè)站所測(cè)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(cè)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(shí)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(tái)提供。該臺(tái)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(guó)低緯度基本地磁臺(tái)站之一,屬國(guó)家Ⅰ類臺(tái)。本次收集的是經(jīng)整理后地磁總強(qiáng)度分鐘值。海底地磁日變站:1號(hào)站位于瓊中臺(tái)東南600多千米水深3798m的海底附近;2號(hào)站位于瓊中臺(tái)東南240多千米水深412m的海底附近。日變觀測(cè)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(dú)立的供電系統(tǒng)和記錄系統(tǒng),具有獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)一百萬(wàn)個(gè)記錄的能力,當(dāng)采樣率為一分鐘記錄一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),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(duì)比及此兩種日變數(shù)據(jù)對(duì)同一測(cè)區(qū)磁測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正后的效果進(jìn)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(tái)總地磁強(qiáng)度分鐘值,與相應(yīng)觀測(cè)日海底地磁日變站實(shí)測(cè)記錄同類型數(shù)據(jù)分析,陸地地磁臺(tái)站測(cè)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(hào)站與陸地(瓊中)臺(tái)所測(cè)地磁日變曲線對(duì)比圖。2號(hào)站與瓊中臺(tái)經(jīng)度相差約2.2°,兩站高差639m,2號(hào)站上覆海水層深度為412m。經(jīng)分析對(duì)比,兩站所測(cè)地磁日變曲線的形狀、幅值、頻率特征等非常相似,且時(shí)間延遲不明顯。3.2海底日變資料作日變?cè)鰪?qiáng)實(shí)例磁測(cè)海區(qū)中心位置為115.5°E、19.5°N,即瓊中臺(tái)東北約630km處;海底1號(hào)站位于其北約80km處。測(cè)區(qū)共布設(shè)調(diào)查測(cè)線18條(北東/北西向正交測(cè)線各9條)1500多千米,由于測(cè)線為部分相交,共有交點(diǎn)32個(gè)。計(jì)算數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)由陸地瓊中臺(tái)地磁日變資料作日變改正并作測(cè)線調(diào)平后,測(cè)區(qū)均方差為±2.79nT(調(diào)平前交點(diǎn)最大差值為18.18nT,調(diào)平后最大交點(diǎn)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(hào)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(diǎn)差值為28.46nT,調(diào)平后最大交點(diǎn)值是12.57nT,調(diào)平前均方差為±6.19nT)。從以上實(shí)例可以看出,盡管陸地瓊中地磁臺(tái)距離實(shí)測(cè)海磁測(cè)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(cè)資料的符合度,要優(yōu)于在該測(cè)區(qū)附近海域設(shè)置的1號(hào)海底日變站測(cè)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(shí)例中1號(hào)海底日變站投放點(diǎn)位置水深偏大,水層對(duì)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(duì)比分析,可得到如下認(rèn)識(shí)。(1)深層海水層深度的日變陸地地磁臺(tái)的地磁日變觀測(cè)記錄,其頻率成份相對(duì)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(cè)到的地磁日變數(shù)據(jù)高頻成份相對(duì)缺失、振幅也有相應(yīng)地降低。說(shuō)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(shí)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(yáng)變化主要來(lái)自空間由地磁日變?cè)陉懙睾秃５撞煌疃扔^測(cè)的實(shí)際資料顯示,可進(jìn)一步推測(cè)引起地磁日變的主要場(chǎng)源來(lái)自空間結(jié)論的正確性。(3)對(duì)比用的林地位置從日變曲線圖上各峰值對(duì)比,盡管1號(hào)站距本次對(duì)比用的陸地站位東西相差5.6°,距離600多千米,但幾乎沒(méi)有明顯的時(shí)延出現(xiàn),其原因待進(jìn)一步深入研究。(4)地磁日變觀測(cè)站有效控制半徑的確定