基于叠前联合弹性阻抗反演的冷泉羽流中水柱速度连续表征

《Journal of Marine Science and Engineering》：Continuous Characterization of Water-Column Velocity in Cold Seep Plumes Using Pre-Stack Allied Elastic Impedance Inversion

　　

摘要

海底冷泉羽流中的气泡导致水柱地震响应出现强烈散射、衰减以及连续性差等问题，阻碍了对声学属性的连续二维表征。本研究利用南海北部神狐海域的多道地震数据，提出了一种由CTD（电导率—温度—深度）约束的逐层两角度联立弹性阻抗（AEI）反演方法，以重建水柱速度。基于散射等效AEI理论，推导了用于逐层估算水柱速度的两角度方程，从而为后续反演提供了理论依据。采用保相对振幅的工作流程来抑制气泡引起的衰减和随机散射，同时利用叠前时间偏移生成公共反射点（CRP）角度道集。成像后的相干散射能量通过局部散射半角进行参数化。根据有效角度覆盖范围选择小角度和大角度道集用于AEI反演。由CTD测得的 seawater 速度和密度为AEI提供约束条件，归一化的两角度AEI方程可获得连续的速度剖面。结果表明，速度范围为1460–1560 m/s，具有明显的垂向分层特征，横向变化相对较弱，且反演速度与CTD推导速度的趋势一致。在0–1800 ms水柱时间窗内，反演速度与CTD推导速度的均方根差为18.19 m/s。将多道地震数据的横向连续性特性与高精度CTD物理属性约束相结合，可实现气泡散射水柱中的连续二维速度重建，并为观测冷泉速度结构及地球物理表征气泡羽流活动提供了新方法。