南海北部陆架底质声学原位测量及中频声速特征

本文首先简要介绍了基于高频微振动贯入技术的底质声学原位测量系统，该系统由机械液压、声学换能器、声波发射采集、总体控制和辅助测量等单元组成，可以用于海底沉积物的中频声速和声衰减系数的原位测量。2025年4月，该系统搭载“向阳红01”号科考船在我国南海北部陆架开展了9个站的底质声学原位测量，其中8个站的最大贯入深度超过3m，频率覆盖范围1.6～10.0kHz。计算表明，9个站的声速特征差别明显：第1组3个站的声速比在1.01～1.03之间变化，第2组4个站的声速比明显小于1.0，介于0.97～0.98之间，第3组的两个站的声速比介于前面两组之间，声速比在1.0附近。与同步获得的沉积物柱状样对比发现，声速特征与沉积物的物理性质参数有高度的相关性：当含砂量较高和含水率较低时沉积物的声速大于近底海水的声速，当含砂量较低和含水率较高时沉积物的声速则低于近底海水的声速。含砂量和含水率可能是决定沉积物声速是大于还是小于近底海水声速的主要因素。9个站中，粒径较大（Φ = 4.6～4.7）的沉积物中声速频散约为2%，而粒径较小（Φ = 5.8～5.9）的沉积物中频散不到1%。另外，利用Hamilton模型预测的各站的声速比原位测量结果高出3.5%～8%，并且预测值均大于近底海水的声速。