我国自1958年在渤海开始海上地震勘查法试验以来,地质部、石油工业部、中国科学院、国家海洋局及有关海洋院校等部门和单位,围绕油气勘查、浅海区煤炭勘查、砂矿和多金属结核调查、海洋地球物理场研究、区域和深部地质构造研究以及工程地质调查等目的,相继开展了海上地球物理工作。
我国海上物探工作一开始主要是围绕海上油气资源勘查而开展的,主要从事这方面工作的是当时的地质部和石油工业部,中国科学院围绕海上综合调查也进行了一些物探方法试验及区域地质构造的调查研究,而后数十年海上物探的大量工作也多为此目的而进行。地质部(以后的地矿部)除调查油气资源,还开展了海底砂矿及区域构造的调查。地质部门、油气工业部门及国家海洋局在有关海洋工程地质调查中均进行了相应的物探工作。大洋调查主要由国家海洋局和地矿部组织力量开展相应工作。海洋物探工作,特别是系统的油气物探工作,是由渤海到黄海,再到东海及南海北部,最后进入南海中、南部,由北向南发展。整个海洋调查是逐渐由近海进入大陆架,再深入到大洋深海区,各部门拥有的综合调查船近40艘。
在渤海、黄海、东海、南海均已完成了1:100万重力调查和磁力调查[1],其中一些海域还进行了更大比例尺的调查;在进行这些工作时还进行了回声测深,各部门、各单位进行了各种比例尺、各种工作方式的海上地震勘查。根据1997年12月地矿部部长宋瑞祥在全国海洋地质科技工作会议的报告,我国各部“先后进行了以寻找油气为主的不同比例尺综合地质地球物理调查,面积达180万km2”。根据有关资料,中国海洋石油总公司到1998年完成了近160万km测线的海上地震测量,地矿部门所进行的海上地震测线可达数十万测线公里[1,4]。
下面按以油气调查为主的区域概查及油气勘查、区域性综合调查、大洋科学考察、滨海砂矿调查、海洋工程地质勘查及滨海1:100万区域地质调查等六个方面分述[1~12]。
(一)以油气调查为主的区域概查及油气勘查
20世纪50年代末是我国海洋物探事业开创阶段,海洋油气物探首先在渤海拉开了序幕,而后在渤海、海南岛及黄海开展了系统工作;圈定了油气盆地,详查了油气构造,取得了一批成果,在渤海打出工业油流。20世纪70年代是海洋物探扩大战果阶段,在北部湾海域开展了海上综合物探调查和涠洲岛以南海域的石油地震普查,随后又在珠江口盆地进行油气勘查评价,两地区均取得出油成果。20世纪80年代是海洋物探大发展阶段,以油气调查为主的海洋地质工作重点之一在东海陆架盆地,全面系统地开展了区域地质地球物理综合调查,并取得东海出油的重大突破。与此同时,开展了台湾海峡西侧,莺歌海-琼东南盆地及南海北部陆坡的物探综合调查,取得一批成果,发现一批油气田。20世纪90年代是海洋物探走向成熟阶段,地矿部、中国科学院、国家海洋局等单位加强了对南海广大海域,尤其南部海域的地球物理综合调查与多学科综合考察。围绕万安盆地、曾母盆地、礼乐盆地及北康盆地、南薇盆地等一批中、大型重点沉积盆地,展开了系统的油气物探勘查,获得一批重要成果。
现按每个海域开展过的工作概述如下:
1)渤海的物探工作。始于1958年底,中国科学院、地质部和石油工业部合作进行了海上地震方法试验,这是我国海上物探的开始。1959年初,地质部航空物探大队在渤海海域及周边陆地进行了我国首次海上航空磁测,该项工作结果认为渤海海域为一可能含油气的盆地,构造与陆地相连。1961~1964年,中国科学院海洋研究所在渤海进行了海底重力测量试验;1960~1966年,地质部第五物探大队在渤海辽东湾开展了地震和浅水重力工作,还进行了海上电法及放射性法试验。1964年,石油工业部646厂正式在渤海开始了系统工作,在全区进行海上重力、磁力及地震测量。1967年6月,石油工业部首次在渤海打出工业油流。进入20世纪80年代,为扩大油气勘查成果,开始对外开放,与日、法等国合作进行勘查和开发[3,4,6,7]。
2)南黄海的物探工作。始于1961年,中国科学院海洋研究所在南黄海开始了地震勘查试验。1964年,地质部第五物探大队在南黄海开始了地震试验和初查;1968年,开始了大规模地震初查和磁力测量。1971~1979年,国家计委地质局及后来的国家地质总局第一海洋地质大队在南黄海以地震为主配以重力、磁力方法开展了油气普查、详查,对南黄海有了较全面的了解;1974年7月-11月,国家计委地质局航空物探大队在南黄海进行了航空磁测。自1979年开始,中国石油天然气勘探开发公司(1982年后为中国海洋石油总公司)与法英等国的公司合作在南黄海进行了普查、详查,取得大量资料,经钻探发现了油气显示。1990年,地矿部航空物探总队在南黄海的部分地区进行了1:5万高精度航磁详查。1994年,中国科学院海洋研究所在南黄海大陆架中部海域进行了重力、磁力调查。1996年,中国科学院海洋研究所与韩国汉城大学合作在黄海东部韩国一侧进行了物理海洋学和海洋地质学调查[3,4,6]。
1966年,地质部第五物探大队首次在北黄海进行了地震试验;同年地质部航空物探大队在北黄海进行1:100万航空磁测。1969年,国家海洋局第一海洋研究所和北海分局联合开展了北黄海的船载走航式重力调查。1977年后,国家地质总局和石油工业部的有关单位在北黄海开展了重力、磁力、地震测量。1978年,国家地质总局航空物探大队在北黄海进行了1:20万航空磁测。1982年,地矿部第一海洋地质大队在北黄海进行了磁力、重力及水深测深等方法的综合地球物理调查[4,6]。
3)东海的物探工作。始于1974年5月,中国科学院海洋研究所与山东海洋学院在东海陆架区进行了两条海上磁力剖面测量,1975年又进行了一些工作。1974~1979年间,国家计委地质局第一海洋地质大队在东海开始了系统的磁力、重力、地震及水深测量等方法的综合调查;1975~1976年,国家计委地质局航空物探大队在东海进行了1:100万航空磁测,这些调查均证实东海存在一大型盆地。1975~1978年,国家海洋局也在东海用水深测量、重力、磁力等方法进行了1:100万调查。1980年后,地质部上海海洋地质调查局在重点区进行了油气普查、详查,并于1983年打出油气流,实现重大突破。1980年,中国海洋石油总公司的队伍开始进入东海,开展了地震、重力、磁力测量,在重点区开展了地震详查。到1983年底,地矿部海洋地质调查局完成了东海全海区1:100万综合物探概查。1993年后,外国公司参与了东海石油物探招标,并实现了合作勘探,虽见有一些油气显示,但未有重大突破[3,4,6,7]。与此同时,地矿部上海海洋石油局及与其有继承关系的新星石油公司继续在一些重点区进行工作,并有一批发现。
4)台湾海峡的物探。始于1958~1959年,地质部航空物探大队曾在福建沿海进行过航磁测量。1966年,台湾有关方面曾在岛的北部海域小范围内开展过地震、重力测量;台湾中油公司曾在澎湖海城进行重力测量,1968年还在台湾海峡和台湾以北至钓鱼岛东北部海域,首次(与外国合作)进行了航空磁测。1970年以来,台湾有关部门与多家外国公司合作在岛的西侧进行了地震测量。1972年,国家计委地质局航空物探大队在福建东部海峡中心线以西进行了航空磁测。1973年,台湾大学海洋研究所在台湾海峡东部进行了地震、磁力、水深测量等综合调查。台湾中油公司在海峡东侧又进行了大量地震、重力和磁力测量,并于1979年在新竹以西近海发现长康油田。1981年、1985年,地矿部第二海洋地质调查大队在台湾海峡作了两条地震路线调查,证实了海峡西部韩江、九龙江和晋江三个凹陷。1985年,中国科学院南海海洋研究所在台湾海峡海域开展了重力、磁力、水深测深和多道地震等调查。1986年,南海海洋研究所与福建海洋研究所在台湾海峡西部又进行了综合地球物理调查。1987年,地矿部南海地质调查指挥部在台湾海峡进行剖面性地震调查,并在晋江凹陷发现一批局部构造。1989年,中国海洋东海公司、福建省海洋研究所、中国科学院南海海洋研究所合作在海峡开展了综合物探的油气调查。同年,地矿部广州海洋地质局又在晋江、九龙江等凹陷进行了地震、海上磁测。1990年,地矿部广州海洋地质局和中国海洋石油东海公司在台西盆地又进行了地震普、详查工作[3,4,6,7,12]。
5)南海北部的物探工作。始于1960年,北京石油科学研究院海上研究队在海南岛莺歌海至林高进行了浅海地震工作。1963年,石油工业部茂名油页岩公司在海南岛和西部沿岸进行了地震测量。1963年7月—11月,地质部航空物探大队在北部湾、雷琼等海域进行了1:100万航空磁测,首次发现并圈出了北部湾坳陷区。1970~1974年,国家计委地质局第二海洋地质调查大队在北部湾进行了1:100万重力、磁力、地震及水深测深等综合物探方法的概查,而后又进行了1:20万地震普查及其他物探工作。1977年10月,石油工业部南海石油勘探指挥部根据第二海洋地质调查大队提出的建议孔位打出了工业油流。1979年后,多家外国公司进入北部湾工作,扩大了油气勘查成果。
1974年开始,国家计委地质局第二海洋地质调查大队在珠江口外陆架区开展了重力、磁力、地震及水深测深等项内容的概查,发现珠江口和琼东南两个盆地。1976年底至1977年初,国家地质总局航空物探大队在南海北部(包括北部湾)莺歌海西南海域、琼东南海域、珠江口海域进行了1:100万航空磁测,后在珠江口盆地进行了1:20万航空磁测,进一步圈定和证实了在这一海域沉积盆地的存在。1979年8月,国家地质总局南海地质调查指挥部在珠江口盆地打出工业油流,这是南海北部大陆架石油普查的重大突破。1979年起,石油工业部与国外公司合作在珠江口盆地合作勘探开发,陆续取得许多新的发现[2~4,7]。
(二)区域性综合调查
在围绕油气概查及普、详查工作所进行的调查同时,20世纪70年代末起,在东海东部、南海的中南部海域开展了一些区域性综合调查,其目的主要是对地质构造的全面了解,并兼顾重点区油气调查。
1)东海。1981年,中国科学院海洋研究所首次在东海大陆架和冲绳海槽进行地球物理调查。1983年,地矿部海洋地质调查局在东海大陆架、冲绳海槽、琉球海沟进行了重力、磁力、地震、水深测量等综合地球物理调查。1989年,中国科学院开展“中国东南海陆岩圈组成、结构与演化”的研究工作,进行了黄山—温州—钓鱼岛附近海域、冲绳海槽—琉球海沟的地质-地球物理综合调查。
1990~1991年,中国科学院海洋研究所在冲绳海槽北部进行热流观测,获取了测量热导率的样品,并进行了海底电磁测量。1995年,国家海洋局在冲绳海槽中部海域进行了重力、磁力调查,并进行了单道地震、浅层剖面测量,还在钓鱼岛附近海域进行地球物理调查。1998年7~8月,中国新星石油有限责任公司上海海洋石油局和国土资源部广州海洋地质调查局合作在东海执行国家“863”计划,进行双船地壳深部探测试验,并成功地开展了东海深部地壳结构的深反射探测[3,9,13]。
2)南海北及中、北部海域。20世纪70年代中后期,我国的海洋地质地球物理调查由南海北部陆架区及岛屿区向南展开。1975年,国家计委地质局第二海洋地质大队首次在南海北部大陆架进行了地质-地球物理综合概查,圈出了大型沉积盆地。1976年月9月,中国科学院南海海洋研究所在南海的海南岛—中沙群岛—西沙群岛海域进行了地球物理调查。1976年10月,国家海洋局南海分局、国家海洋局第一海洋研究所与中国科学院南海海洋研究所合作在南海北部海域进行了测深、重力、磁力等地球物理调查。1977~1979年,中国科学院南海海洋研究所陆续在南海北部、中北部及东部进行了综合地质-地球物理调查;1979年,该所又在南海东北部海域进行了工作。1979~1982年,地质部南海地质调查指挥部同美国哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地质观测所合作在南海北部进行了综合地质-地球物理调查,并首次开展了海底地热流和地震声纳浮标测量;1985年,又进行第二次合作,在南海中、北部开展了双船地震探测。1981年起,地质部南海地质调查指挥部的第二海洋地质大队在南海中、北部45万km2海域进行了重力、磁力、水深、单道地震等综合调查;1982年,该队又完成了珠江口—礼乐滩(巴拉望)区域地学断面的地震、磁力、测深等方法的综合调查;到1985年,该队完成了南海北部大陆坡多船次1:200万综合地球物理调查,面积约32万km2。1983年起,国家海洋局南海分局等单位在南海中部64万km2内进行了测深、重力、磁力调查,并编制了1:100万相关图件和报告;1985~1986年,国家海洋局第一海洋研究所与法国合作在南海中部进行了重力、磁力、单道地震测量;1987年,国家海洋局第二海洋研究所与联邦德国地球科学和自然资源研究所合作在南海中部进行了反射地震、重力、磁力、浅层剖面、地热流等综合调查剖面。1993年,中国科学院南海海洋研究所与日本东京大学合作,在南海北部进行“深地壳地震折射探测”。1999年起,中国地质调查局广州海洋地质调查局开始在西沙海槽开展天然气水合物前期调查,这是我国首次以天然气水合物为目标的海洋地质调查工作,使用了较先进的地震勘查技术[3,4,7]。
3)南海中、南部海域。1987年10~11月,地矿部南海地质调查指挥部首次前往南沙西南海域(曾母盆地)进行综合地质-地球物理调查,完成了多道地震、重力、磁力及水深测量,并在32个站位进行了地质取样。1989年4月该指挥部第二海洋地质调查大队在南沙海域南部、西部(万安滩西海域)进行多道地震、磁力、重力、水深测量等综合调查,并进行了表层沉积物取样。与此同时,中国科学院南海海洋研究所也于1987~1988年在南沙海域进行了重力、磁力、多道地震、测深等综合地球物理调查,并进行表层取样。1991年5月,中国科学院南海海洋研究所与中国海洋石油总公司南海东部石油公司合作执行了“南沙群岛附近海域油气物探和油气化探”科学考察任务[3,7]。
1991~1999年,地矿部广州海洋地质调查局多次进入南沙群岛西南海域、南沙万安盆地、南沙南部海域、东南海域、中部海域进行了大量以油气概查为主要目标的多道地震、重力、磁力、测深等综合地球物理调查。1994年6月开始,地矿部航空物探遥感中心在南海中南部海域完成了1:100万近100万km2的航空磁测。1996~1997年,地矿部航空物探遥感中心等单位利用海洋卫星的海面测高数据计算求得了南海全部海域1:100万重力异常,面积逾200万km2[3,17]。
20世纪90年代中后期,中国科学院南海海洋研究所在南海东部、西北部、南沙海域、马尼拉海沟北部海域进行了多次综合地质-地球物理调查;1994年,在南海东北部开展了重力、磁力、单道地震和海底地震等综合地球物理调查。1996~1997年,地矿部广州海洋地质调查局赴南沙群岛中部海域执行95-1和95-2科学考察任务,进行多道地震、重力、磁力、测深等地球物理调查。1998年,中国科学院南海海洋研究所也在南沙群岛中部海域开展了类似方法的综合地球物理调查[3]。
(三)大洋科学考察与深海矿产资源调查
自1983年起,我国国家海洋局及地矿部广州海洋地质调查局各进行了九次大洋考察,国家大洋协会办公室直接组织有关方面进行了两次考察,这些考察中大多进行了地球物理(磁力、重力、单道或多道地震、浅层剖面、多频探测、水深测量、多波束测深等方法)调查,每个航次均采集了多金属结核、沉积物样品。1983年和1985年,国家海洋局首次在北太平洋海域进行了工作;1986年,地矿部开始在同一海域进一步开展了更多的地球物理方法测量。1988年,地矿部第二海洋地质大队在东太平洋进行第三次综合考察的返航途中在马里亚纳海沟两侧和菲律宾海进行了地质-地球物理剖面调查。1991年,地矿部广州海洋地质调查局首航南极,在布兰斯菲尔德海峡、德雷克海峡进行了地球物理多条剖面测量和岛架区、南极陆地的调查。1999年7~8月,国家海洋局首次对北冰洋进行科学考察,并取得第一个绝对重力值[3,17~20]。
(四)滨海砂矿调查及煤炭勘查
1983年4~7月,地质部第二海洋地质调查大队与CCOP(亚洲近海矿产资源联合勘探协调委员会)合作在广东汕尾红海湾开展了海底砂锡矿1:10万物探普查,首次将浅层剖面、浅层地震、磁法和水深测量等方法用于找砂锡矿,完成面积2630km2。根据浅层地震等资料圈出了砂锡矿有利地段[8]。
1988年4月,地矿部南海地质调查指挥部与CCOP再次合作,在广东阳江一电白近岸开展了以独居石、磷钇矿为主的稀土砂矿普查,采用了多极电火花震源进行浅层地震测量,获得砂质海底反射,圈出二个工级远景区和二个Ⅱ级远景区[8]。
1991年,山东煤田地质局用地震勘查方法在山东龙口北皂海域进行过找煤,圈出了煤系的范围、查出了多条断层(详见本章第二节煤炭勘查)。
(五)海洋工程地质勘查
1972年,国家海洋局第二海洋研究所首次参与国际海底电缆路由勘察,完成了“中日海底电缆路由调查”,采用了浅层剖面测量。
自20世纪70年代起,海上油气钻探、采油、输油管线等工程地质的勘察中广泛采用了海上工程物探方法(声测深、旁侧声纳、浅层剖面、浅层地震等方法),以了解海底地形、地貌、海底障碍物、海水底面以下200m内的地层土质物性变化、断层、古河道分布,海底浅层气、海底滑坡等。为此,海上石油有关部门自1976年组建了专门的海洋工程勘察队伍,陆续引进了一系列专门的技术设备。其他部门虽也开展这类工作,但规模及设备的专业化方面均不如海上石油部门[3,4]。
1985年8月,中国科学院海洋研究所与力学研究所合作承担“南海西部石油开发区区域性工程地质调查与评价”项目,完成工程物探测线6800km。1987年以来,地矿部第二海洋地质调查大队在南海承担了国内外石油公司六个井位的工程地质调查项目。1992年7~11月,冀东油田与地矿部海洋地质研究所合作,在该油田南堡近岸极浅海泥滩区进行了以浅层剖面为主的调查。1995年,国家海洋局的有关单位在南海北部海域、南沙群岛美济礁海域进行岛礁测绘和工程地质调查,采用测深、浅地震、旁侧声纳等方法。1995~1996年国家海洋局有关单位还参与了环球光缆系统中国上海段海底路由勘察。1997年国家海洋局有关单位完成了欧亚光缆工程地质调查[2,3]。
(六)滨海1:100万区域地质调查
1999~2001年,国土资源部广州海洋地局调查局进行了汕头幅(国际标准分幅)1:100万区域补充调查,采用了浅地层剖面测量。自2000年开始,国土资源部青岛海洋地质研究所进行了南通幅1:100万区域补充调查,采用了浅地层剖面和测深测量[3]。
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