前言

在海洋海底工程領域，如何通過海洋聲波探測數據獲取海洋淺層沉積物類型是海洋聲學探測的難題，同時也是海洋地球物理調查方面的普遍性問題。本書通過10kHz和20kHz主頻聲波在水泥、卵石、粗砂、細砂和淤泥5種底質中的物理模擬水槽實驗，彌補了實驗室樣本檢測的物理失真性和實際海洋實驗的低信噪比等缺點。通過對實驗數據進行分析計算，我們發現，綜合加權平均頻率、瞬時頻率屬性和甜點屬性可以很好地區分海底淺層沉積物的類型；其中，加權平均頻率屬性在5種底質上的數值呈階梯變化，細砂的加權平均頻率屬性與粗砂和淤泥底質的有很大交集；瞬時頻率屬性可以最有效區分水泥、卵石、粗砂和淤泥底質，而對粗砂、細砂和淤泥底質的識別能力有限；甜點屬性可以區分水泥、粗砂和淤泥3種底質，而對淤泥和細砂底質則無法進行精確劃分。本書研究填補了這一領域的空白，為利用海洋超聲和多波束方法直接對海底淺層沉積物物性探測劃分提供了直接的參考參數，并為用海洋地震數據識別海底淺層沉積物提供了物理模擬基礎。通過對海洋巖石物理聲波實驗的數據處理和系統分析，引出了在海洋數據處理中應該引起重視的兩個問題，即聲波在海水中的能量衰減和噪聲壓制問題。

海水中存在著聲波能量衰減現象，并且僅僅依靠海洋物理的聲學知識很難有針對性地解決相對大尺度且具有觀測系統參數的地震波衰減問題，尤其是在海洋OBC/OBS地震勘探的實際應用領域，需要對海水中的地震波衰減和能量不均衡現象進行深入分析，并提出有效的解決方法。此外，在海洋多分量地震數據中，存在大量噪聲，主要包括鬼波和多次波，這些規則噪聲在實際地震信號記錄上會嚴重干擾有效波的成像和分析。針對4COBC/OBS地震數據特點，必須建立一套行之有效的多分量地震數據壓制鬼波和微屈多次波的方法及工作流程。首先，通過研究海洋物理參數，建立一套利用海洋調查物理數據（溫度、鹽度、深度和緯度）計算海水中聲波速度場和密度分布的基本方法和流程；其次，結合實際地震數據道頭信息，研究解決測網布置和海水深度導致的OBC地震記錄不同道震源能量不一致現象，求取OBC地震道能量均衡補償辦法；最后，通過結合建立的海水速度場信息和OBC多分量地震數據，求取不同地震道的透射補償因子，等效地將震源和檢波器置于近似同一海底的平面之上，對OBC多分量地震信號進行有效補償。

在多分量地震數據壓制鬼波領域，首先，根據OBC壓力分量和垂直分量檢波器接收信號原理和轉換方法的不同，提出利用標準化后的相關系數方法自動掃描求取垂直分量的尺度轉換因子，使其在振幅尺度上不斷趨近壓力分量數據。利用相關分析對每個地震道進行掃描，使垂直分量和壓力分量地震道在相位上達到最優化一致，從而進行壓力分量和垂直分量的疊加，分離出鬼波和微屈多次波，得到最佳的縱波數據。其次，采用絕對振幅比掃描的方法，求出壓力分量和水平分量地震數據之間的尺度轉換因子，利用分離出的鬼波和微屈多次波，壓制其在水平地震數據上的干擾，突出PS波有效信號。

借助前期的研究成果，本書分別分析了全球8個潛在含油氣海區的海水物性信息，建立了一套適用于實際海洋地震調查分析的地震測網布置參數數據。此外，根據不同的海洋地震調查尺度和目標，建立了在不同分辨率下，達到不同速度分析精度的地震測網布置方法，并對幾大海區的海水透射損失情況進行研究。

本書第1章至第5章由王卿編寫，第6章由朱希安和郭師光編寫。本書出版得到國家自然科學基金青年科學基金項目“雙相薄（互）層介質背景上發育定向裂隙的OA介質視各向異性適用性和波場特征分析”（編號：41904117）和北京信息科技大學促進高校內涵發展（常規項目）的資助，特此感謝。