广州海洋局首次揭示深水环境下P导波频散特征

　　近日，勘探地球物理学权威期刊《Geophysics》（中科院二区）发表了广州海洋局在深海浅层结构探测研究领域的重要成果——“Deep Water Guided P Waves”（深水P导波）。该文章首次报道了深水环境下P导波的观测与反演研究。

　　地球表面约70%面积被海洋所覆盖，其中水深超过1 km 的深海区占海洋总面积的近90%。深海蕴藏着丰富的油气和矿产资源，近年来全球重大油气发现的70%来自水深超过1 km 的海域，未来重要的清洁能源天然气水合物（可燃冰）大部分赋存于深海浅层沉积物中。因此，深海浅层精细速度结构成像十分重要。

　　P导波由浅层多次反射波与折射波干涉叠加形成，具有频散特征，广泛应用于陆地与浅水环境（水深小于100 m）的浅层纵波速度结构反演。然而，在深水环境下（水深大于1 km），地震拖缆记录的P 导波到时晚于海底反射波，导致近偏移距P 导波被深部反射波所掩盖，无法直接观测到深水P 导波并识别其频散能量（图1）。

图1采集自南海不同水深条件下拖缆地震数据及对应频散谱。

　　研究发现，深水环境下气枪震源同样能激发在海底浅层结构中传播的P 导波。利用波场向下延拓方法可以从深海拖缆地震数据中提取出高质量的P 导波信号（图2）。

图2 深水P导波形成及提取示意图

　　本研究深入分析了深水P导波的频散特性，并提出伪模式频散理论实现其频散曲线的近似计算。研究海域西南次海盆和天然气水合物矿区深水拖缆地震数据反演结果表明，深水P 导波可为深海浅层速度成像提供除折射波和反射波之外的约束信息，其频散曲线反演有助于提高深海浅层地震成像分辨率（图3）。

图3 研究海域深水区域采集的多道地震数据中提取的深水P 导波、频散曲线和一维随机初始模型反演结果

　　论文第一作者为广州海洋局江文彬高级工程师，通讯作者为南方科技大学研究助理教授李正波，合作作者为南方科技大学陈晓非院士、史才旺博士后以及广州海洋局正高级工程师张如伟、张宝金和高级工程师陈玺。该项研究由国家自然科学基金（42374062）、广东省基础与应用基础研究项目（2023A1515010898）和广州市基础研究计划（2023A04J0240）等联合资助。

　　文章信息：Jiang, W. B., Z. B. Li, C. W. Shi, B. J. Zhang, X. F. Chen, R. W. Zhang, and X. Chen, 2025, Deep Water Guided P Waves: GEOPHYSICS,90(4),1-52.http://dx.doi.org/10.1190/geo2024-0920.1.