“海洋地球物理勘探”课程地震方向实验教学探索

2024-02-20 来源：星星旅游

2018年9月第39期教育教学论坛EDUCATIONTEACHINGFORUMSept.2018NO.39【实验平台】

“海洋地球物理勘探”课程地震方向实验教学探索程飞1，牟林1，刘江平2，许顺芳2，葛健3（1.中国地质大学（武汉）海洋学院，湖北武汉430074；2.中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院，湖北武汉430074；

3.中国地质大学（武汉）自动化学院，湖北武汉430074）

摘要：海洋地球物理勘探课程是中国地质大学（武汉）海洋学院两个本科专业的专业课程。本文根据海洋地球物理勘探课程地震方向实验课程要求，利用超声地震物理模拟系统模拟实际海洋地震采集系统，探索了课程讲授过程中相应的实验教学方案设计。教学方案将地球物理方法原理与实际应用相结合，激发学生对专业知识的学习兴趣，帮助学生对专业知识的理解和掌握，提高学生的综合素质，促进我校海洋科学人才的培养。

关键词：海洋地球物理勘探；超声地震物理模拟系统；实验教学中图分类号：G642.423

文献标志码：A

文章编号：1674-9324（2018）39-0262-03

一、引言

实验室进行海洋地球物理勘探课程地震方向的实验根据海洋行业发展人才需求，中国地质大学（武教学试验，使学生能对海洋地震勘探方法有较为充分汉）积极响应国家建设“海洋强国”和“21世纪海上丝理解，掌握必要的海上工作技能，以适应新形势下海绸之路”的战略部署，结合学校人才培养特色和学科洋科学专业和海洋工程与技术专业本科生综合能力优势，于2016年8月正式组建海洋学院。学院目前有海的培养需求。

洋科学、海洋工程与技术（将于2018年正式招生）两个二、超声波地震物理模拟实验原理

本科专业。其中，“海洋地球物理勘探”在新修订的培超声波地震物理模拟实验的原理是将野外的地养计划中分别作为海洋科学专业的专业主干课程和质构造和地质体，按照一定的模拟相似比制作成物海洋工程技术专业的专业选修课，课程旨在让学生系理模型，然后采用超声波方法对野外地震勘探方法统掌握海洋地球物理勘探方法的原理、数据采集方进行模拟的一种地震模拟方法。该实验是在已知地法、资料处理与结果解释等内容。其中，海洋地震勘探质—地震模型的条件下，获取相应的地震波观测数是此课程的重要内容之一，为此学院结合本科生培养据，是一种基于模型介质在其几何参数和物理参数及学科发展和科研的需要，专门购置了一套电火花—满足相似比原理和对应原则的基础上开展的研究方气泡枪震源单道地震系统。

法。它是根据研究对象的地质—地震参数建立一个海洋地震勘探知识的纯理论学习，对于非地球物物理模型，然后对模型进行模拟地震观测并对观测理专业的学生来说相对枯燥，而又晦涩难懂，没有实数据进行处理分析[1-2]。本文实验设计的目的是学生践的验证和巩固，不利于学生对课程知识的掌握。但能够了解地震波探测海底地形、地层结构等的原理是受海洋地震勘探的特殊性，实验仪器和实验场地等和方法，了解三维空间下典型海底构造的地震波的条件以及实验成本的限制，使得课程的实践部分很难运动学特点。在实验室中，采用超声波地震物理模拟像传统地球物理勘探方法那样进行实际的场地实验，器代替实际中海上地震的单道或多道系统，水槽中长此以往将不利于专业的发展。为了让学生学好这门的水代替海水，用制作的典型地质模型来代替海底课程，需要开展海洋地球物理勘探课程的室内实验课各类地质构造。实验所采用的超声波地震物理模拟课程改革。本文结合学校现有的教学资源，拟利用地实验系统主要由三维坐标系统和数据采集系统构球物理与空间信息学院的三维超声波地震物理模拟成，如图1所示。

收稿日期：2018-01-27

基金项目：中国地质大学（武汉）本科教学工程项目：海洋工程与技术专业课程体系建设（ZL201819）；中国地质大学（武汉）研究生教育教学改革研究项目；基于仿真实验的海洋工程专业研究生实践与创新研究（YJG2018219）；中国地质大学（武汉）A类教学研究项目：测控技术与仪器专业翻转课堂教学的探索与实践———以“虚拟仪器”为例（2017A53）；中国地质大学（武汉）重点教学研究项目：学科调整背景下加强“电类”本科专业人才培养模式的研究

作者简介：程飞（1987-），男，博士，讲师，山西人，主要从事勘探地球物理方向的教学和科研工作。

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海上单道地震反射波方法探测目标体的原理如其中x是炮点和检波点的距离，h是界面深度，v是

图2所示，由炮点S激发的地震波到达界面的反射点F，地震波在介质中的传播速度。当x的距离远小于界面然后再从反射点F反射回检波点R处，地震波经过此路深度h时，可以简化为：

径所需要的时间t，可以用式（1）来确定，即，

t=2h/v（2）

t=姨4h2+x2v（1）

图2海上单道地震反射波法示意图

连续观测就可以得到整个测线的地震波运动学

典型的地质构造来设计。在实验教学中主要设置了关系，在介质速度已知的情况下，并通过相应的地球海沟（海槽）模型、海底局部凹陷与隆起模型、海岭物理处理方法，可以较为直观地获得界面的埋深以及模型等海洋三维地质模型进行实验，制作的物理模几何形态[3-4]。

型如图3所示。其中图3（a）是海沟（海槽）模型、图3三、地震波场超声模拟实践教学的方案设计（b）是海底局部凹陷和海底隆起模型、图3（c）是三（一）物理模型设计

维海岭模型。实验中用模拟海洋的水槽尺寸为本文的实验教学设计，主要是针对实际海洋中120cm*100cm*80cm。

图3典型海底物理地质模型

（二）实验步骤其次，根据原理和探测的需要，设计合理的观测

首先，选择要探测的物理模型，将模型放置在水系统，并设置相应的采集参数，如接收道数、道间距、槽中的定位台上，并按照超声波地震物理模拟实验系激发主频、采样长度、采样频率等。

统的操作方法，将炮点位置和接收点位置设置到需要然后，根据设置好的模型和采集参数，利用超声的位置，并用测量工具测量模型的尺寸和特征、模型波地震物理模拟实验系统逐个对上述的物理模型分距离水面深度、炮点和接收点的入水深度和相对位别进行单测线（二维）、多测线（三维）数据采集，获得置，以便相互验证。相应的地震波场数据。

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分析，获得相应探测结果的地震波剖面，如图4所示，

图4海底局部凹陷和隆起模型采集的地震记录

四、结语

解和掌握，以提高学生的综合能力。未来，作者还将根

海洋强国战略实施首先要有海洋科学方面的人据实际教学效果，不断补充和优化实验教学内容。

才，因此培养优秀的海洋科学人才刻不容缓。我校由参考文献：

于地处内陆，远离海洋，在进行海洋科学方面的人才[1]赵鸿儒.超声地震模型试验技术及应用[M].石油工业出版方面受一定地理条件限制。虽然目前学院购置了地震社,1986.

单道系统，但实验船只、场所、经费等都存在相应的问[2]许顺芳,张兵.地震勘探实验指导书[M].武汉:中国地质大题。为了培养好海洋科学的人才，本文结合中国地质学出版社,2017.

大学（武汉）的综合资源，对课程传统的理论教学模式[3]师学明,刘江平,李永涛,等.东湖水上地震的实验与教学改进行改进，开展海洋地球物理勘探课程的室内实验革初探[J].中国地质教育,2006,15(3):39-42.课，能激发学生的学习兴趣、有利于学生对课程的理

[4]琼斯金翔龙.海洋地球物理[M].海洋出版社,2010.

TheExploreofExperimentTeachingforMarineGeophysicalProspectingUsingSeismicMethod

CHENGFei1,MULin1,LIUJiang-ping2,XUShun-fang2,GEJian3(1.CollegeofMarineScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,

China;2.InstituteofGeophysicsandGeomatics,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,

China;3.SchoolofAutomation,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei430074,China)

Abstract:MarinegeophysicalprospectingisamajorcourseforundergraduatestudentsattheCollegeofMarineScienceandTechnology,ChinaUniversityofGeosciences

(Wuhan).Accordingtotherequirementsofmarine

geophysicalprospectingexperimentalcoursesusingseismicmethod,thispaperusestheultrasonicseismologymodelingsystemtosimulatetheactualmarineseismicacquisitionsystem,andexploresthedesignofexperimentalteachingplanduringcourseteaching.Theteachingplanpaysattentiontointegratingthebasicprincipleswithpracticesofgeophysicalmethods,whichcanstimulatestudents'interestinstudyingprofessionalknowledge,helpstudentstounderstandandmasterprofessionalknowledge,improvethecomprehensiveabilitiesofstudentsandpromotethecultivationofmarinesciencetalentsinouruniversity.

Keywords:marinegeophysicalprospecting;ultrasonicseismologymodelingsystem;experimentalteaching

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