浅谈海洋地质调查技术方法

浅谈海洋地质调查技术方法

摘要：如今，随着计算机信息技术的不断进步，我国海洋地质调查技术方法

发展也随之越来越快。本文主要根据我国海洋地质调查实际，首先总结了我国海

洋地质调查的相关概述，接着重点探究了海洋地质调查技术方法，以供同行参考。

关键词：海洋地质；调查；技术方法；

引言

海洋地质调查主要是借助于地球物理以及地球化学等技术方式获取综合地质

信息，然后对海底地形、地质构造、沉积物特征以及矿产资源等进行调查研究[1]。目前，海洋地质调查工作应用非常广泛，主要内容包括：重点海岸带海岸环境地

质调查评价；重大工程施工区的地质、地层、构造、岩浆岩等信息调查；评估地

质环境对海岸带大型建设项目地表和地下三维开发的适宜性等内容。全球海洋总

面积大概占总表面积的70.8%，海洋内拥有丰富的自然资源，对全球气候变化以

及生态环境平衡均具有十分重要的影响。近年来，党中央明确提出“建设海洋强国”的海洋战略目标，所以需要我们积极创新海洋地质调查技术方法，进一步提

高海洋地质调查水平。基于此，本文主要根据我国海洋地质调查工作现状，重点

分析了海洋地质调查的技术方法，以进一步提高未来海洋地质调查工作的效率。

1我国海洋地质调查工作现状

中国的海洋地质调查始于二十世纪50年代。历经近七十余年的发展，中国

在海洋科学研究、深海勘探、极地科学研究、海洋气候变化、海洋矿产等领域开

展了诸多工作，并取得了很大成效。近年来，中国不断加大海洋地质调查建设投入，与全球先进水平的差距越来越小。新时期海洋强国战略的全面发展需要借助

于科学技术和海洋大数据作为支撑[2]。通过开展海洋地质调查工作，探究海洋地

形地貌、大陆边缘稳定性等地质因素引起的海洋地质问题，研究我国海洋主权以

及资源利用对海洋文化的持续发展而言意义重大。

2海洋地质调查技术方法

海洋地质调查属于海洋沉积物、海洋构造调查以及海洋地貌调查的总称[3]。

海洋地质调查的技术方法主要涵盖以下三类：表层地质取样、柱形地质取样以及

海底钻探。

2.1 表层地质取样

为了掌握海底表层地质类型、物源和分布规律，通常会采用蚌式抓斗取样器、地质拖网以及箱式采样器等技术方法来开展表层地质取样工作。在取样过程中，

应用较多的工具如下：

（1）蚌式抓斗采样器大体上包括两个方面：斗体和释放板。此工具应用十

分便捷，通常用来海底0.3~0.4m浅表层土壤样本进行采集。

（2）拖网采样器：按照其功能来划分，包括壳拖网、结核和表层生物拖网，主要对海洋锐眼、粗碎屑、砾石以及生物样本进行采集。

（3）箱式取样器：通常用此类工具对各类地质地貌的海域进行作业。在作

业中，主要对海床表面的未扰动沉积物样品进行采集。在取样器进入海底的时候，凭借重锤的重力使取样筒顺利插进海底沉积物，关闭的电铲旋转以将底部沉积物

切割到取样筒中。因为取样管的横截面通常很大，取样期间沉积物很少受到扰动

或者扰动较小，因此适宜采用原状品。

随着海洋地质调查技术方法的不断发展进步，地表地质采样技术也在朝着可

视化、可控性、动力性和水下自动定位趋势发展。例如当前可通过ROV系统、电

视抓斗等进行采样。新型海底采样设备的应用可以促进海洋地质取样效率得到显

著提升。

2.2柱状地质取样

柱状地质取样旨在掌握地表沉积物的类型、物理化学特点以及分布规律，主

要通过振动活塞取样器、重力柱状取样器等进行作业[4]。常见的柱状地质取样器

主要如下：

（1）振动采样器：此仪器一般对海岸带或浅水区的沉积物进行取样。它大

体上包括取样管、管架、起重设备、振动活塞四部分。通常借助于振动器的脉冲

将采样管驱动到海底沉积物中来进行作业。

（2）重力柱状取样器：重力柱采样器：此仪器结构简单，应用便捷，但是

采样率较低，采样长度小，不适合在沉积物强度较大的海域应用。按照取底方式

的不同，通常可以分成重力式圆筒取样器以及重力式活塞取样器。

因为以往的重力活塞会受到下落高度与自重的影响，导致以往采样长度通常

较短，同时重锤回收在船舷操作，具备很高的危险性；此外，传统振动采样器的

使用还会受到电机功率、洋流和其他因素的影响；在那些铁板砂、松散砂层、砾

石等特别繁杂的地层中，选择常规采样器不仅采样长度短、效率低，而且还会影

响质量。所以，新时期需要积极应用新型仪器。新型高频振动采样器具有采样深

度大、采样速度快以及采样质量高等优点，它主要选择变频控制技术来开展工作，有效克服了浅层海床表层松散、土壤和沙子互层、易受干扰等难题。新型重力活

塞取样器不仅节约了安装和拆卸重锤的冗杂流程，而且在作业方面较以往的工具

更加安全可靠。

2.3海底地质钻探

海洋地质钻探的专用海上钻井设备（如钻探船、钻井平台和海底钻机）主要

用于钻探取样，从而获取更加深层次的地层数据资料。受限于复杂的海洋环境、

高昂的钻探成本以及技术方式，在海洋地质调查过程中可进行的钻孔数量还较少，可获取的岩石样本数量也较少。

当前，普通海洋地质钻探通常在改装陆地岩芯钻探设备之后，再将其部署于

调查平台或调查船上，以进行钻探和取样作业[5]。近年来，鉴于我国的经济的不

断发展和技术创新发展，逐渐开始将专业钻井平台和钻机应用于海洋地质调查过

程中。

随着海洋地质调查逐渐向深水（500-1500米）以及超深水（1500米以上）

发展。然而，海洋深水环境非常复杂，所以深水钻井往往需建造成本特别高的大

型钻井平台或者钻井船，这大大增加了钻井成本。若能够在没有海上钻井平台或