[发明专利]一种海底柱状取样技术的磁补偿测试装置及其磁补偿方法

说明书

本发明涉及海洋磁学研究的技术领域，公开了一种海底柱状取样技术的磁补偿测试装置及其磁补偿方法，装置包括旋转台，所述旋转台的顶部可放置有海底沉积物柱状取样器，所述取样器上安装有磁方位仪，所述旋转台能够带动取样器在水平面上绕自身转动，并调节取样器在竖直面上的放置角度；本发明针对垂直式旋转搭台体积大重量大，制作成本高，运维难度大等缺点，基于磁方位仪的工作原理和实验数据，提出了将海底沉积物柱状取样器倾斜放置以进行磁补偿校正的创新性技术，并相应改良出有效可行的磁补偿测试方案；本发明制作成本低、运维简单，安全可靠、具有重要的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及海洋磁学研究的技术领域，更具体地说，是涉及一种海底柱状取样技术的磁补偿测试装置及其磁补偿方法。

背景技术

在海洋磁学研究中，通过对海底沉积物样品采集，以及对沉积物剩余磁性进行测量和数据整理，可以有效地揭示沉积过程中所记录的古地磁场变化过程信息。一般程序是：首先，在野外采集古地磁样品，并对样品定向；其次，在室内测量剩磁信息；最后，通过换算还原样品中古地磁场的记录信息。在陆域，因样品采集所配套的定向技术门槛低，易实现，目前的陆地古地磁定向采样成为常规技术。然而，在海域，受海底定向技术限制，在深海沉积物古地磁采样中，很难在取样器上配备定向方位仪。因此，现今的深海沉积物古地磁采样只有上下定向信息，海洋沉积物磁学研究中只有磁倾角随深度不同的变化信息。此外，中低纬度海域的磁倾角较小，分辨率低，若无磁偏角信息，会严重影响海洋沉积物古地磁研究成果的质量，使得研究工作具有区域局限性。因此，在海底沉积物定向采样之前进行磁补偿校正，对于推动该学科的发展、解决更多的科学问题至关重要。

传统定向设备通常分“光纤惯导”和“磁罗盘定向”两大类。其中，光纤陀螺(也称寻北仪)技术不受海底设备的磁性与电磁干扰，系统定向精度高，但结构复杂、价格昂贵、功耗大和时间累积误差大，难以满足工程应用中快速定向的需求。矢量磁力仪，也称为磁方位仪，其简易便捷，可快速连续采集姿态测量信息；但磁方位仪易受设备周围的环境磁场影响，尤其是海底设备大多数为铁磁性材料加工制作的，设备所产生的附加磁场会导致测量误差(常称之为罗差)，需要罗差改正(磁补偿)来压制附加磁场的干扰。

用于海底沉积物古地磁学研究的地质取样设备通常为海底沉积物重力柱状取样器。受到海底取样装备与技术等限制，柱状取样器的取样长度一般在几米到几十米范围内，通常为十米范围内。倘若要获取更长的岩芯，对于柱状取样器的尺寸和重量，地质绞车与缆绳破断力等技术性能都会特殊的要求。如果要获得海底取样过程的姿态的信息，就需要在柱状取样器的取样管或承重头上安装一个磁方位仪。采样前或后，需要对装有磁方位仪的取样设备做罗差测试，然后再做磁补偿改正。

对安装有磁方位仪的海底沉积物柱状取样器进行磁补偿改正，需做以下几项工作：1)选择一个弱磁或梯度小的磁环境；2)搭建一个台子，具备对安装有磁方位仪的柱状取样器在开阔地带能旋转；3)随高精度的定向设备一起顺时针和逆时针各旋转数圈，同步记录两者的定向测量信息。若对安装有磁方位仪的重力取样器在垂直姿态下进行罗差改正，再顺时针或者逆时针旋转数圈的话，以6米的柱状取样管为例，就需要搭建一个超过7.5米高的无磁性塔台(取样管长度与塔台高度之比为0.8)。

鉴于柱状取样器自身重量和工程塑料材料强度等因素限制，塔建旋转高台，要考虑制作难度、运维难度、成本，还有安全隐患等问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的首要目的是提供一种安全可靠、制作简单、成本低廉、用于海底柱状取样技术的磁补偿测试装置，以克服现有技术中旋转高台成本消耗大、运维难度高的问题。

本发明上述目的通过以下装置的技术方案实现：

一种海底沉积物柱状取样技术的磁补偿测试装置，该装置包括旋转台，所述旋转台的顶部放置有海底沉积物柱状取样器，所述海底沉积物柱状取样器沿长度延伸方向依次包括取样管、承重头和取样口，所述取样管前端安装有磁方位仪，所述旋转台能够带动所述海底沉积物柱状取样器在水平面上绕自身转动，并调节所述海底沉积物柱状取样器在竖直面上的放置角度。