[发明专利]一种浮游式海底高精度瞬变电磁探测系统

说明书

本发明公开了一种浮游式海底高精度瞬变电磁探测系统，包括甲板控制平台、ROV近海底工作平台、水下信息采集控制系统以及脐带缆；ROV近海底工作平台通过脐带缆与甲板控制平台连接，水下信息采集控制系统设置在ROV近海底工作平台上，通过将电磁探测仪搭载在ROV上，给探测仪增加导航和定位系统，从而使得电磁探测仪可以到达指定测点按照指定的轨迹进行探测，并精确控制探测仪天线距离海底高度，从而实现深海瞬变电磁仪的有效、快速、便于实施，具有海底电性结构精细勘探能力，适用于海底多金属硫化物及富钴结壳矿床的快速勘探，为后续深海采矿车在海底行走和开采提供更为科学的指导。

技术领域

本发明属于海底电磁探测技术领域，具体涉及到一种浮游式海底高精度瞬变电磁探测系统。

背景技术

近年来矿产资源日趋短缺和枯竭，世界各国将注意力转向海洋，开发和利用海洋资源是人类社会发展需求新资源的必然趋势。

深海底多金属硫化物，因其水深较浅、矿区相对集中、冶炼工艺相对简单、冶炼成本较低而被认为是一种具有远景意义的海底多金属矿产资源。针对深海特殊勘查环境、海底热液硫化矿“富而浅”的特征以及首要是“发现异常”的地质任务要求，所需的深海探测系统必须是有效、快速、便于实施的。

目前国内外进行深海勘察的方法主要是大地电磁法(MT)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)。大地电磁法(MT)是长周期测量天然海底大地电磁信号，计算海底电阻率，仪器首先沉入海底，测完一个点后再用声控装置释放沉重，仪器利用浮力球浮出海面打捞上来，然后再到下一点继续测量。其工作流程非常繁琐，而且测量一个测点数据至少需要2天，不满足快速、便于实施的条件。

可控源音频大地电磁法(CSAMT)是在大地电磁法(MT)的基础上进行了改进，由发射和接收两部分组成，这两部分分离的距离要求为几公里，因此至少需要两艘勘探船；同时测量30个频点数据至少用1个小时，而且在测量期间要保持船体不动。因此可控源音频大地电磁法(CSAMT)在深海作业也不便于实施。

多金属硫化物及富钴结壳矿区快速探测的实质是快速地发现海底硫化物矿产异常，实践证明深海近海底拖曳式电磁系统可发现海底0-100米浅埋藏块状硫化物矿涡流异常，被美国、加拿大、俄罗斯等应用于海底多金属硫化物及热液系统的勘探。2006年，中南大学、北京先驱高技术开发公司和长沙五维地科勘察技术有限责任公司共同投资开发了MTEM-08拖曳式海洋瞬变电磁探测系统，这是国内首套用于深海热液硫化物勘查的瞬变电磁系统。2008年MTEM-08系统在洞庭湖开展试验，测试了仪器在水下拖曳状态、工作稳定性以及对低阻异常体的反映；2010年在南海某海域海底光缆和PVC输油管道探测试验；2010年该系统应用于“大洋一号”第22航次大洋科考，成功探测到了“贝利珠”热液区金属硫化物矿电磁异常；2012年，该系统在“大洋一号”第26航次大洋科考中有效探测到TAG热液区金属硫化物的瞬变电磁响应特征；2013年该系统完成在南海某海域海底高压输油管道探测试验；2013～2016年MTEM-08系统在西南印度洋参加金属硫化物矿的调查研究。多年的深海探测试验发现，当拖曳式探测系统离底高度大于50米时，异常响应极其微弱，在实际应用中将难以观测，因此必须将拖曳式瞬变电磁仪的拖曳高度控制在50米以内。然而，相对于千米级的拖曳深度，无法保证拖曳高度小于50米。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的深海近海底拖曳式电磁系统存在的定位精度存在的技术不足，提供一种浮游式海底高精度瞬变电磁探测系统，具有海底电性结构精细勘探能力，适用于海底多金属硫化物及富钴结壳矿床的快速勘探。

本发明采用如下技术方案实现：

一种浮游式海底高精度瞬变电磁探测系统，包括甲板控制平台1、ROV近海底工作平台2、水下信息采集控制系统3以及脐带缆4；