基于Scholte波频散特性的深海海底横波速度反演

深海环境下海水的声波速度是非匀速的,变速的海水会影响海底Scholte波的频散特性,为了提高利用Scholte波频散特性反演海底横波速度的精度,需建立速度连续变化的水平分层海水-分层海底(HLSLS)模型。本文基于波动理论推导HLSLS模型Scholte波频散方程和振幅深度方程。然后,基于南海海水声速剖面和实际海底弹性介质参数,分析深海环境海水速度变化对Scholte波频散特性的影响。最后,将方法用于南海深水OBS地震数据反演得到一条二维海底横波速度剖面,反演结果很好的指示了海底天然气水合物储层的分布。结果表明:深海环境下,利用海底OBS数据中的Scholte波反演海底浅层横波速度结构是可行的,南海实际深水OBS数据应用进一步验证了方法的准确性和实用性。

水平层状海底Scholte波频散特性

海底Scholte波沿着海底流—固界面传播,具有典型的频散特性。Scholte波的频散特性可以反演海底浅层的横波速度,是海底横波速度建模的有效手段。建立准确的Scholte波频散理论模型至关重要。根据真实海水—海底环境建立水平层状海水—海底弹性模型,并利用边界应力和位移连续性条件推导了该模型的Scholte波频散方程及位移方程。分析了海水深度和海底物性参数对Scholte波频散特性的影响,6层海水—海底模型实验结果表明:①无论是硬海底还是软海底,Scholte波都具有明显的频散特性,硬海底Scholte波能量主要集中在海水中,基阶能量最弱,2阶能量最强,随着海水深度增加,Scholte波频散特性减弱;软海底模型固体海底的Scholte波能量明显增强,此时海水深度对Scholte波频散特性影响很小。②相比于深海环境,浅海Scholte波能量更强,频散特征更明显,因此在浅海环境利用Scholte波反演海底浅层横波速度的精度和可信度更高。最后,基于东海某工区的实际海底弹性地质模型模拟海底多分量地震数据并从中提取频散曲线,与理论计算的频散曲线进行对比分析,二者的频散曲线吻合很好,验证了所提理论方法的正确性。

考虑海水速度变化的深海海底Scholte波频散特性研究

深海环境下海水的声波速度是非匀速的,为此需建立速度连续变化的水平分层海水–海底(HLSS)模型以获得精确的反演解释。首先,本文基于波动理论进行HLSS模型建模,推导Scholte波频散方程。然后,利用南海真实的海水声速剖面和海底介质参数建立HLSS模型,研究该模型Scholte波的频散特征,并对其振幅深度分布进行了理论计算,分析了深海环境对Scholte波频散特性的影响。最后,基于中国南海东沙群岛海域实际地质物性参数,利用谱元法模拟地震波在海底流–固界面的传播,并采用多道面波分析(MASW)方法提取Scholte波频散曲线,将频散曲线的理论结果与提取结果进行对比,二者结果吻合较好,验证了本文方法的准确性。实验结果表明:深海Scholte波频散特征比浅海Scholte波频散特征弱,除海水深度和海底沉积物物性参数影响外,海水速度变化对海底Scholte波频散特征也有很大的影响。