[发明专利]深海可视化地球化学多参量原位综合探测系统

说明书

技术领域

本发明属于物质或物体的探测领域，具体涉及深海可视化地球化学多参量原位综合探测系统。

背景技术

天然气水合物，俗称“可燃冰”，是目前地球上尚未开发的储量最大的潜在能源，被誉为“21世纪最理想的、具有商业开发前景的新能源”。

在国内外对天然气水合物的勘查中，传统上较为侧重的是地球物理手段，尤其是地震反射波显示的“底部模拟反射层(即BSR)”。一般认为BSR是水合物胶结沉积物造成的速度差异而成，可作为水合物存在的直接标志。但随着对天然气水合物深入研究得知，在某些场合BSR与沉积物内部的层面构造难以区分，因此存在多解性。

作为更为科学有效的方法是发展综合勘察技术，即研发地质、地貌、地球物理、地球化学多学科、多参量的综合探测技术，用多参量的探测技术获得的综合探测数据互相印证，从而建立多种技术手段的找矿标志，可克服单一技术手段的片面性，提高可信度。

地球化学勘探方法是地球物理方法的重要补充。和水合物水有关的海底甲烷渗漏可以在海底表层形成特殊的沉淀物，呈现特有的海底微地形、地貌及生物聚集区，这些特征可由可视化(光学摄像、照相)技术手段获得。作为水合物最直接的地球化学标志是气体溶解组分在海底的异常，而异常也不仅仅局限于近海底底水中，与水合物渗漏有关的甲烷等气体随着海底冷泉喷溢自海底向海面形成羽状扩散流，因此，在原位地球化学探测中，除了近海底观测外，进行不同水深的梯度测量也是不可忽视的。

海水中溶解甲烷主要来自水合物的分解和扩散。此外，来自水合物的甲烷还可以消耗海水中的溶解氧，发生有氧氧化。因此水合物产区可能被观测到的地球化学异常不是单一的，而是经过化学反应后产生的多种气体组分异常，主要包括有CH₄、H₂S、CO₂、pH、溶解氧以及氧化还原电位Eh等，除此之外，还应探测随水深变化而形成的温度、盐度等异常变化，从多参量综合角度对水合物可能存在进行判别。

与水合物有关的地球化学异常难以被传统的采样分析方法所发现，传统采用分析方法是指将海水采样后上提到甲板或在实验室进行化学分析，原因是气体在海水中的溶解度与压力有关。当海水的水样在到达海面时，因为压力的降低导致溶解气体组分损失，pH值和Eh值也随之发生不可逆变化。因此，研发具有不同水深的多种参量的原位地球化学探测技术，是海域天然气水合物勘查的重要手段，也是地球化学探测技术的发展方向。

本申请人于2004年申请了一个专利号为ZL200410087093.2的名称为“底水原位地球化学探测系统”的发明，披露了一种底水原位地球化学探测系统，该探测系统包括：具有水泵的测试仓、传感器组和使用铠装铜芯同轴电缆进行通信的宽带传输子系统；测试水样由水泵从近海底(1米内)抽到测试仓中，达到近海底底水原位探测的目的。因该系统设计重点在于探测底水异常，因此不具备探测不同深度海水梯度异常的能力。同时限于当时的技术，可提供探测的传感器少，只能探测甲烷和硫化氢两种参量，测量数据少，不能满足多参量综合探测的要求，限制了地质专家对工作海域中的地球化学找矿标志的判别和认定。随着天然气水合物勘查研究的不断深入，研发具有适合不同水深作业且多参量的综合原位探测技术具有重要意义。

国内外近年来发展的ROV、AUV以及载人潜器(可均称水下机器人)，设备庞大(自身体积、重量大)，技术复杂，虽然可以进行多参量的综合探测，但受自身设计以及安全等因素影像，只在工作母船周围小范围内自主移动，一次探测范围小，不适合大范围拖曳作业且作业成本极高，一般只用于重点工作点的高精度测量和机械手取样。

因此有必要开发一种适合拖曳作业的深海多参量原位综合探测技术。

发明内容

本发明的目的在于，提出深海可视化地球化学多参量原位综合探测系统，可在大范围工作区实现侧线快速勘查。

为实现上述目的，本发明提供深海可视化地球化学多参量原位综合探测系统，所述探测系统包括船载甲板监控系统和水下探测系统；其改进之处在于，所述船载甲板监控系统和所述水下探测系统用深海万米铠装光电复合缆连接。

本发明提供的优选技术方案中，所述船载甲板监控系统包括控制单元、数据显示单元、数据记录单元、通讯模块、供电模块和船载外设接口单元。

本发明提供的第二优选技术方案中，所述水下探测系统包括水下辅助单元和原位探测单元。