2017, Vol. 32
2. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院新能源研究所, 河北廊坊 065007
2. Langfang Branch, PetroChina Exploration and Development Research Institute, Hebei Langfang 065007, China
自20世纪60年代天然气水合物矿床理论提出，随后在地震剖面上发现似海底反射层(BSR)以来，地震方法一直是用于海洋天然气水合物勘探和评价最重要的地球物理方法.21世纪以来，随着地震勘探设备与勘探技术、岩石物理学理论和水合物研究的迅速发展，水合物地震识别方法研究也逐步深入.所使用的技术由利用地震成像剖面分析地层宏观反射特征和寻找BSR的“相面”技术发展到基于岩石物理学理论、描述地层微观特征的弹性参数反演.尤其是近些年，国内外学者已经开展了含水合物岩石的吸收衰减机制、理论和吸收特征研究，表明水合物地震识别方法研究已进入到黏弹介质的研究领域.本文回顾了海洋水合物地震识别方法的研究历程，概述了方法技术现状，展望了未来发展方向，以此来总结分析海洋水合物地震识别方法的研究进展.
1 水合物地震识别研究历程众所周知，海底天然气水合物的存在会改变岩石的微观结构和弹性特征，使其地震响应发生变化.因此，水合物的地震识别属于多相孔隙介质范畴，需结合岩石物理学和多相介质乃至黏弹介质地震波理论开展系统研究，以获知类型、赋存方式和分布特征各异的含水合物地层的地震响应和地震属性特点，建立有效的地震识别标志.进而依据实测地震数据，提取或反演地震识别标志和岩石物理参数，推断岩石微观结构，推断水合物赋存区域和分布特征，探索水合物成藏机制.岩石物理学和地震方法技术的发展水平对上述目标的实现起到了至关重要的作用.纵观海洋天然气水合物地震识别研究历程，其发展与地震方法的进展息息相关.参考宋海斌研究员(2002)的观点，依据不同时期所使用的主要方法技术将其发展过程分为四个阶段.
1.1 第一阶段：20世纪60年代—70年代末1966—1972年间，前苏联地质学家率先提出了天然气水合物矿床这一问题，并进行了理论探讨.Trofimuk等发现海底是天然气水合物矿床形成的最佳场所，指出海洋总面积的90%具有形成天然气水合物所需的温度和压力条件，而且当沉积物中的全部孔隙都被天然气水合物充填时，天然气水合物层可对其下聚集的游离态天然气起到封盖作用(朱岳年，1992).1970年，Markl等(1970)在地震剖面上发现一与海底平行、并与一些弱反射层斜交的异常反射层.在深海钻探第11航次后，Stoll等(1971)将其解释为水合物稳定带的底界，定名为似海底反射层(BSR)(宋海斌等，2003b).从此，地震方法成为研究海洋天然气水合物的主要手段.随后，在布莱克角外海岭、东墨西哥湾、北巴拿马、南巴拿马、西哥斯达黎加、西尼加拉瓜、西危地马拉和西墨西哥等海域、阿留申滨海、日本滨海的南海海沟等多处均发现了BSR(Stoll et al., 1971；Tucholke et al., 1977；Shipley et al., 1979).后来的深海钻探证实BSR是天然气水合物稳定带的底界(White, 1979；Dillon et al., 1980).其下是呈游离状态的天然气，它们的主要成分为甲烷和乙烷(朱岳年，1992).
这一阶段所利用的地震资料主要为单道地震剖面.但到了70年代末，研究人员已经开始利用少量多道地震剖面开展水合物识别研究.研究内容主要是在地震剖面上识别BSR，阐明其反射特征，了解其分布范围.对于BSR特征的研究重点集中在几何结构的描述，并根据BSR的反射特征识别水合物成藏区(宋海斌等，2002).限于当时的地震技术水平和海底钻探工作要求，尚无法获知含水合物地层的原位信息，所利用的主要为地震波的走时和振幅，BSR的成因及其与水合物的分布特征(水合物层厚度和水合物饱和度)之间的关联尚不清楚.
1.2 第二阶段：20世纪80年代进入20世纪80年代，天然气水合物研究规模进一步扩展、研究程度逐步深入，但是天然气水合物地震识别方法研究进展不大，即所谓的停顿期(宋海斌等，2002).与第一阶段相比较，这一时期多道地震资料的应用为由地震资料估算地下地层的速度创造了条件，人们开始利用地震资料对水合物的垂向分布特征进行研究.实验室研究和钻探表明地震波的纵波速度与水合物的饱和度成正比，随水合物饱和度增加而增高.当水合物层下部存在游离气时，高速的水合物层与低速的游离气层的界面会产生强反射，形成BSR.BSR代表天然气水合物带底界，其位置由随深度变化的地温梯度控制，以此可解释BSR的空间分布相似于海底、极性反转、反射振幅强，并出现穿层现象.到了80年代末90年代初，前苏联已总结了采用浅剖资料探测水合物层的配套方法，实现探查水合物层底界面、计算水合物层厚度和饱和度(史斗和尹相英，1992).同时，明确了水合物的地震识别标志：声波速度异常和似海底反射层(BSR).这一阶段在理论上分析了BSR的成因，速度信息的应用也为探索水合物在地层中的分布特征(主要为饱和度)创造了条件.但是，由于含水合物地层的原位岩石物理、化学性质与地球物理数据和有效岩石物理模型的缺失，地震资料以海面采集的纵波资料为主，层速度估计、岩性解释和储层反演技术尚不成熟，因此，水合物在储层中的赋存状态、饱和度变化以及它们对地层弹性参数、地震波纵、横波速度及其地震响应的影响尚无定论.
1.3 第三阶段：20世纪90年代—21世纪初进入20世纪90年代后，天然气水合物地震方法研究进入蓬勃发展阶段.
首先，多次覆盖地震资料的广泛应用促进了水合物垂向速度结构研究.所使用的层速度反演方法主要为走时反演(层析成像)和全波形反演.走时反演是80年代中期提出并于90年代逐步发展起来的层速度估算方法(Langan et al., 1985)，在水合物垂向速度研究中广泛应用(Bangs et al., 1993).全波形反演于80年代中期提出(Tarantola, 1984, 1986)，Singh等(Singh et al., 1993；Singh and Minshull, 1994)应用该方法研究了温哥华岸外BSR的速度结构，认为BSR下方存在30 m厚的低速游离气带，这一推断被ODP146航次证实.随后，这一方法被广泛应用于温哥华岸外的Cascadia大陆边缘、哥伦比亚西海岸、秘鲁岸外、布莱克海台、哥斯达黎加岸外、阿拉伯海的Makran增生楔、日本南海海槽等大陆边缘的天然气水合物研究中(Minshull et al., 1994；Pecher et al., 1996, 1998；Yuan et al., 1996, 1999；Korenaga et al., 1997；宋海斌等，2003a).层速度资料为估算水合物和游离气储层的厚度、饱和度与储量提供了依据，也进一步明确了水合物层的速度识别标志，即在垂向速度剖面上，含水合物层及其上、下地层的层速度呈现典型的三段式：上下低、中间高的异常特征.
其次，油气勘探岩性解释的需求促进了AVO(振幅随炮检距变化)技术的发展.Ostrander(1984)于1984年发表了关于AVO的重要文章，阐述了AVO与岩性之间的关系.但直到90年代初，AVO研究才真正迅猛发展，成为常规天然气勘探的主要手段，并应用于天然气水合物研究中.所使用的方法包括AVO正演与反演.理论研究与实验室测量表明高孔隙度沉积物含少量天然气，纵波速度就会明显降低，而横波速度基本不变，致使泊松比可降低到0.1，进而在共中心点道集和角道集上呈现反射振幅随炮检距或入射角增大而增强——正AVO异常现象(宋海斌等，2001).水合物的AVO研究是通过设计弹性参数变化的含水合物和游离气层模型，正演单个反射层的反射系数或合成地震记录以获取理论AVO响应，将其与实际AVO响应对比分析来探讨BSR的成因，判断是否存在游离气，进而对水合物层和游离气层的厚度、水合物的饱和度进行评价(宋海斌等，2001).多个地区研究表明BSR具有AVO异常，但异常特征与BSR上部的水合物层和下部的游离气层的饱和度及厚度都有关系，仅依据AVO异常无法准确反演水合物和游离气的饱和度(Minshull and White, 1989；Hyndman and Spence, 1992；Katzman et al., 1994；Lee et al., 1994；Andreassen et al., 1997；Ecker et al., 1998；Tinivella and Accaino, 2000).这些研究初步明确了BSR的AVO特征，为建立水合物与AVO属性之间的关系奠定了基础.
再次，大洋钻探，如针对天然气水合物开展研究的ODP112、141、146、164、182和204航次所获取的水合物样品、原位岩石物理、化学性质与地球物理数据，促进了水合物岩石物理研究的发展，为21世纪含水合物层的弹性特征研究、建立水合物的弹性参数标志以及由地震资料估算水合物饱和度研究做出了贡献.其中，164航次和204航次的成果尤为丰富(吴能友等，2003).164航次揭示了原地天然气水合物及其储层的特征和BSR的本质，获知了天然气水合物在沉积地层中的分布特点与原生组构，还得到了大陆边缘沉积物中水合物形成、分解过程中所伴随的岩石孔隙度、渗透率、纵波速度、热导率等物理性质的变化情况(吴能友等，2003).204航次运用三维地震资料获得地下成像，查明流体运移通道；利用测井资料和CT扫描技术获取了天然气水合物层的孔隙度、饱和度和水合物的分布与赋存方式等原位物理特性(吴能友等，2003).钻探结果揭示了含水合物与游离气岩石的密度、纵波速度、电阻率等岩石物性参数的变化特征以及水合物在岩层中的分布特点与赋存方式，证实了BSR的成因和水合物的速度识别标志，也证实BSR与水合物并非具有一一对应关系.这些结论及钻探数据还为后续的天然气水合物地震方法研究奠定了基础.
再次，Dvorkin等(Dvorkin and Nur, 1996; Dvorkin et al., 1999)提出了用于计算海底未固结岩石弹性参数的等效介质模型，应用ODP164航次的测井资料验证了该岩石物理模型的有效性.基于钻探数据，Ecker(2001)提出了水合物在沉积地层中的赋存方式包括悬浮模式、接触模式和胶结模式，并应用等效介质模型推导了各种模式含水合物岩石与含游离气岩石弹性参数的计算公式.Lee(2002a, b)对经典的Biot-Gassmann理论进行了修正，形成了用于计算海底未固结地层弹性参数的岩石物理理论，并应用于天然气水合物的饱和度估算.这些基于岩石物理理论，经严密推导的岩石物理模型考虑了天然气水合物在岩石中的赋存方式及其对岩石组构和孔隙度的改造作用，从其对岩石弹性性质影响的角度来推导并建立包含天然气水合物饱和度信息的纵、横波速度模型，为后来含水合物层的弹性特征研究、建立水合物的弹性参数标志提供了方法手段.
最后，到了20世纪末，三维地震和多波技术已经开始被应用于天然气水合物研究中，人们已经开始利用横波资料进行含水合物岩石的弹性特征研究(Asakawa，2007).
总之，多次覆盖地震资料的广泛应用、速度反演技术、AVO技术和多波技术的发展，特别是深海钻探计划(ODP)的实施是这一阶段水合物地震方法研究突飞猛进的主要推动力，促使了海底未固结岩石物理模型的提出和发展.这一阶段采用的地震资料主要为多道地震、深拖地震、广角地震和少量的三维地震资料.所研究的内容主要是针对BSR建立模型开展速度结构研究、AVO特征研究，结合岩石物理学，开展水合物和天然气饱和度地震反演方法研究，以期基于岩石物理性质求得水合物和游离气的分布特征，探求水合物成藏机制.这一阶段证实了BSR的成因，并首次将岩石物理学和地震波理论与技术结合起来，开始了真正意义上的水合物地震识别方法研究，尽管该阶段多以理论和方法技术基础研究为主，没有取得水合物地震识别技术的突破性进展，但却为第四阶段水合物地震识别技术的发展奠定了基础.
1.4 第四阶段：21世纪初至现今这是天然气水合物地震方法研究持续发展阶段，也是水合物地震识别技术取得飞跃的关键时期.海底水合物气泡羽流观测、多波多分量地震技术的发展、三维地震资料与海底地震仪(OBS)观测技术的广泛应用以及岩石物理学研究进展为水合物地震方法研究注入新的活力，使水合物地震识别技术取得了突破性进展.
首先，天然气水合物研究在岩石物理学领域逐步深入，建立了基于地层弹性参数的水合物识别方法与标志.在21世纪早期，Ecker(2001)基于钻探资料利用岩石物理模型对不同赋存模式的含水合物地层和游离气层的弹性特征进行了研究，发现接触和胶结模式的水合物会导致岩石的纵、横波速度随着水合物饱和度增加而增高、泊松比略微降低；悬浮模式的水合物会对纵波速度产生较大影响，但对横波速度影响较小，随着水合物饱和度增加，纵波速度明显增高，横波速度基本不变.Lu和McMechan(2002, 2004)利用钻探资料通过建立孔隙度与纵波阻抗之间的经验公式，应用地震资料进行叠后波阻抗反演和弹性波阻抗反演，在计算水合物和游离气的饱和度与分布的同时，分析含水合物层和游离气层的弹性特征，指出水合物层具有高弹性波阻抗、高纵波阻抗、高横波阻抗、高拉梅系数λρ、稍高横纵波速度比、稍低泊松比、稍低λ/μ值的特点；游离气层具有低弹性波阻抗、低纵波阻抗、无异常的背景横波阻抗、低拉梅系数λρ、高横纵波速度比、低泊松比、低λ/μ值的特点.由此，建立了水合物地震识别的地层弹性参数特征与AVO属性特征.在布莱克海台和我国南海神狐海区BSR分布区的AVO反演证实了岩石弹性参数标志和AVO属性特征的有效性(刘学伟等，2005).Liu等(2009)发现非水合物因素引起的地层纵横波速度增量比值集中度很好，数值变化范围很小；而水合物引起的地层纵横波速度增量比值变化范围很大.在低饱和度情况下，水合物引起的地层纵横波速度增量比值远大于非水合物因素引起的数值，二者分离度很好.由此提出了依据纵横波速度增量比识别水合物.这些方法形成了基于地层弹性参数的水合物识别技术.
其次，三维地震资料的广泛应用、多波多分量地震勘探技术的发展和OBS仪器制造与资料处理技术的逐步成熟和广泛应用促进了横波资料的应用，为水合物识别及水合物和游离气饱和度估算提供了横波速度信息(Bünz et al., 2005；Westbrook et al., 2008；Haines，2012).利用常规多道地震资料只能获得纵波信息，而且潜在的含气沉积层成像不好，难以精细刻画天然气水合物层内部结构和BSR上、下沉积层的速度关系.联合应用三维地震资料和OBS资料是解决这一问题的有效措施.利用三维地震资料可获得地下沉积层的准确成像，并可建立地层层位框架模型，在该模型的约束下，利用OBS记录的纵、横波信息进行联合速度反演就可获得纵、横波速度信息(张光学等，2014).水合物的弹性特征研究表明，胶结和接触模式条件下的纵、横波速度均增高；而水合物分布在孔隙中，没有与矿物颗粒边界接触时(悬浮模式)，纵波速度增高，横波速度则不变.因此，利用纵、横波速度不仅可了解水合物分布区的速度变化特征，推测水合物异常区，纵、横波速度的联合应用还在孔隙流体性质识别和推断水合物在岩石中的赋存模式方面具有重要意义(Bünz et al., 2005).此外，横波速度还可用于反演其他地层弹性参数和估算水合物与游离气的饱和度(Ecker et al., 1998, 2000).
再次，天然气水合物气泡羽流研究为利用地震资料识别水合物提供了新的手段.大量观测结果表明海底的天然气水合物处在动态平衡中，当其所处的温度和压力稳定条件发生变化，水合物会不断地分解并释放出甲烷气体，这些气体通过断层、裂隙等运移通道进入海水，会以气泡的形式向上运移形成气泡羽流，或称甲烷羽流(Sassen et al., 2001；Matsumoto，2006；Sauter et al., 2006；栾锡武等，2010).这些气泡羽流同海底天然气水合物的分布密切相关.近年来挪威西Spitsbergen大陆边缘的一些研究还发现，海水中气泡羽流的分布对水合物稳定带的边界有较好的指示作用(Westbrook et al., 2009).李灿苹等研究表明水合物气泡羽流在海水弱反射背景中呈强反射特征(李灿苹等, 2013, Li et al., 2016).
近十几年，明确了含水合物层的速度特征后，人们对含水合物层的地震波吸收衰减特征越来越关注，并成为当前水合物研究的一个较热点的问题.尽管国内外学者相继开展了天然气水合物的吸收理论与特征研究，但截止到目前，关于水合物的吸收特征仍存在争议.由加拿大麦肯齐三角洲(Mackenzie delta)的Mallik 2L-38水合物研究井的全波列声波波形、VSP、井间时移地震数据获取的吸收参数均表明含天然气水合物地层具强吸收特征(Guerin and Goldberg, 2002；Bellefleur et al., 2007).由日本南海海槽的水合物探井的VSP和全波列测井资料提取的吸收参数表明含水合物地层的吸收特征不明显，但游离气具有强吸收特征(Matsushima, 2005, 2007).布莱克海台、Arabian海和我国南海神狐海区的地震资料分析结果显示含水合物地层具有弱吸收的特征(Wood et al., 2000；Sain and Singh, 2011；Li et al., 2013).印度Krishna-Godavari近岸盆地地震资料的分析结果也揭示含水合物地层呈弱吸收特征，而游离气和作为天然气运移通道的复杂断裂带则表现为高吸收特征(Dewangan et al., 2014).在理论研究方面, Priest等(2006)在实验室内应用含水合物砂岩进行了地震波吸收衰减特征研究，结果表明水合物的存在会严重影响砂岩的地震波吸收，认为是由于水合物致使孔隙中的水或天然气的黏性喷射流作用增强造成的.Huang等(2012)认为含水合物地层的非均匀性和零散分布的水合物引起的散射是引起含水合物层地震波吸收衰减的主要原因.但更普遍的观点是认为宏观的Biot流动和微观的喷射流(BISQ理论)是描述水合物吸收较为合理的岩石物理模型(Chand and Minshul, 2004；李传辉，2015).针对不同地质条件、不同类型的水合物开展吸收衰减理论及其特征研究是今后一段时期内水合物地震识别研究的主要研究方向与内容之一.
综上所述，海底水合物气泡羽流观测技术和多波多分量技术的发展、岩石物理学研究的不断深入、三维地震资料和OBS资料的应用是这一时期水合物地震方法研究持续发展的推动力.所采用的地震资料主要为多道地震、三维地震和OBS四分量地震资料.研究内容包括含水合物与游离气沉积物的弹性特征和AVO特征、吸收衰减特征研究，水合物气泡羽流的地震响应特征研究，利用纵波速度基于岩石物理理论模型的水合物和游离气饱和度地震反演方法、利用横波速度的水合物赋存方式以及与此相关的速度反演方法(如全波形反演)、地震处理技术(OBS资料处理)和岩石物理模型的研究等，以期进一步基于岩石物理理论求得水合物和游离气的分布.同时，明确了水合物的地层弹性参数标志，但水合物气泡羽流的地震响应特征和水合物的吸收衰减标志仍在研究中.这一阶段地震勘探技术和岩石物理学理论的迅速发展不仅明确了含水合物地层的弹性特征、地震响应及地震属性特点，确立了相应的弹性参数、速度和AVO属性等水合物地震识别标志，水合物地震识别研究还拓展到与水合物有关的海水层和黏弹介质领域，初步实现了水合物地震识别的预期研究目标.今后，将会继续沿着这个方向，针对水合物对岩石微观结构改变的作用机理、描述这种作用机理的最佳岩石物理模型及其地震响应或属性特征开展更为深入的系统研究.
2 水合物地震识别技术现状到目前为止，已经初步形成了海洋天然气水合物地震识别和评价技术系列.水合物地震识别技术主要是依据各种水合物地震识别标志，由地震资料直接、反演或提取与地震识别标志相关的地震属性实现预测水合物赋存区域的系列方法.水合物地震评价技术主要是应用岩石物理理论由地震资料反演水合物和游离气层的厚度及其饱和度、水合物在沉积物中的赋存模式来研究水合物的分布特征，估算水合物和游离气储量的系列方法.天然气水合物的识别技术系列具体包括：BSR特征分析与识别技术、速度结构反演与识别技术、地层弹性参数反演与识别技术.此外，目前国内外正在开展水合物地震波吸收衰减和气泡羽状流成像识别技术研究.
2.1 BSR特征分析与识别技术作为识别天然气水合物的重要标志，BSR有如下地震特征(Sign et al., 1993；宋海斌等，2003b)：
(1) 是近似平行于海底、与弱反射层斜交的强反射；
(2) 其极性与海底反射波的极性相反；
(3) 水合物成矿带通常是物性相对均匀的地质体，它在地震剖面上表现为一个平行于海底的弱反射带，称为空白带.BSR通常与空白带伴生；
(4) BSR之上是高速的水合物成矿带(空白带)，之下是含游离气的低速地层.
BSR的形成与天然气水合物成矿带及其下部游离气的存在有关.它在地震剖面上的特征明显，易于识别，是识别天然气水合物的重要标志.实际应用时，往往应用瞬时振幅、瞬时频率、瞬时相位和道积分等属性剖面来凸显BSR特征.其中，瞬时振幅剖面也称反射强度剖面，它反映的是振幅包络，更能突出BSR强反射以及天然气水合物发育部位的弱反射，有利于解释空白带的顶底界面.瞬时频率提取目的层固有频率，当游离气发育在一定厚度范围时，地震波穿过含游离气地层时，高频成分大量吸收，在瞬时频率剖面上表现为低频特征.因此，瞬时频率剖面能清楚地反映游离气富集区.瞬时相位剖面反映的是地震剖面上反射同相轴的连续性，能突出BSR斜穿地层的特征.当BSR不连续或振幅较弱时，在瞬时相位剖面上能清晰追踪BSR，提高解释精度.道积分剖面是相对的波阻抗剖面，能更清晰地反映海底和BSR的极性特征(张光学等，2011).
2.2 速度结构反演与识别技术钻探结果表明含水合物地层的地震波纵波速度明显高于其上部水饱和地层，当水合物成矿带之下的地层孔隙中充填了游离气时，地震波纵波速度降低，出现速度反转.因此，在垂向纵波层速度剖面上，含水合物地层及其上、下地层的层速度呈现典型的三段式，即上下低、中间高的特征，这种现象也称为速度反转，它已成为识别水合物的一个地球物理标志.
目前，纵波层速度反演所利用的地震资料包括二维多道地震和三维地震资料.由于地震资料提供了地震波的走时和波形两种主要信息，现有用于水合物纵波层速度反演的方法也主要为利用走时信息的层析成像层速度反演(走时反演)和利用波形信息的全波形反演.
2.2.1 走时反演技术走时层速度反演也称为层析成像层速度反演.层析成像一词最早应用于医学领域，是一种利用在探测目标表面观测到的信号来求取目标内部信息的反演方法.在水合物地震方法中，层析成像就是利用在海面或海底接收记录的地震波走时信息依据射线理论重建地下地层的速度的技术.
相干反演方法是常用的走时反演方法.它是一种使实测数据和模拟数据的叠前地震记录走时的相干性达到最佳为目标的非线性动力学方法.其基本原理是采用逐层反演方式，给定时间域地质模型和初始速度函数，利用零炮检距时间信息通过射线偏移确定深度域界面位置，通过射线追踪计算走时，并沿走时曲线计算实测道集数据的相似性，据其相似性最大确定最佳层速度.所涉及的过程大致可划分为四个步骤：(1)在偏移剖面上，追踪主要地层界面反射波，建立时间偏移域的地质模型，并应用均方根速度资料将时间偏移域地质模型反偏移到时间域，建立时间域地质模型.(2)给定试验速度范围和步长，采用射线追踪方法，计算层速度相干谱.(3)拾取层速度，将该层时间域界面转换到深度域，建立该层深度域模型.(4)对所有层重复上述工作直到完成(勾丽敏等，2007).
2.2.2 全波形反演技术全波形反演(FWI)自20世纪80年代提出已来一直是地震勘探领域较为热门的研究方向之一.其基本原理是利用叠前地震数据的全部信息，包括走时和振幅，去估算地下模型参数(一般为速度)，通过求取地震数据与模拟数据之间的误差函数最小的方法来确定模型参数.其中，通常采用声波或弹性波波动方程通过正演和反演迭代计算模拟数据的正演算子，并采用L2范数计算误差函数，需要多次迭代对误差函数求取最小化，最终反演出与实际接近的模型.
Singh等(1993)首次应用全波形反演研究了温哥华岸外BSR的速度结构，他所提出的全波形反演思路可认为是一种尺度分解法.反演分为两步.其一是走时反演，非线性程度较高，应用全局搜索最优的方法求取速度结构的长波长分量，并作为下一步速度模型的初始模型.其二属于波形反演，非线性程度较低，应用局部搜索最优的方法，求取速度结构的短波长分量.最终速度模型包含了长波长分量和短波长分量(宋海斌等，2001).这也是水合物研究中具代表性的早期全波形反演方法(张尧声等，2015).
Xia等(1998)提出了一种分步的一维弹性波形反演方法，并应用于美国东海岸Carolina海槽的水合物研究(Xia et al., 2000).该方法主要步骤分为三步：(1)在τ-p域拾取主要反射层的垂直走时，以速度扫描方式计算各反射层的能量函数，依据能量函数峰值求得叠加速度.然后利用叠加速度计算层速度，并根据层速度计算的不确定性与信噪比估计各层速度的可能变化范围，综合成第2步所需模型空间各层的速度与厚度.(2)根据第1步确定的模型空间，随机地产生多个模型，利用Monte-Carlo方法在模型空间中搜索，以迭代方式求解长波长速度模型.(3)基于长波长速度模型，采用Kormendi和Dietrich(1991)提出的水平层状弹性介质频率-水平慢度域的共轭梯度法，假设横波速度和密度不变的条件下，以迭代方式求得含短波长信息的纵波速度结构(宋海斌等，2001).
在理论上，全波形反演是获得地下速度结构的理想方法.但由于地震波波场与反演参数之间的严重非线性关系，误差函数存在非常多的局部极值点，全波形反演方法需要很好的初始模型来降低误差函数的非线性性.同时，需要合适的正演模拟算子来模拟复杂的地震波场和大炮检距地震数据提供的低频信息，加之其巨大的计算量，使该方法的实际应用受到制约(杨勤勇等，2014).为了改进方法实用性，国内外学者进行了不懈的努力，相继提出了时间域反演、频率域反演、时间频率域的联合反演以及拉普拉斯域的波形反演方法(杨勤勇等，2014).在水合物研究中，Mallick等(2000)提出了将叠前遗传算法全波形反演与叠后反演相结合的混合反演方法；Dai等(2004, 2008)采用类似的方法研究了墨西哥湾水合物层的速度结构；Barnes和Noble(2007)采用二维时间域全波形反演方法在南海海槽得到了可靠的纵波速度；Pratt等(2003)采用频率域全波形反演方法得到了加拿大麦肯齐三角洲地区水合物层的详细速度和品质因子信息.目前，全波形反演方法仍然是国际范围内的一个研究热点和前沿课题.
2.3 地层弹性参数反演与识别技术现有用于反演地层弹性参数的方法包括AVO反演、波阻抗反演、纵、横波速度增量比、地震瞬时属性等多种技术.
2.3.1 AVO反演AVO分析是通过分析振幅随炮检距的变化特征来研究岩性的地震勘探技术.其物理意义是：在两种不同岩层的分界面上，当它们的纵、横波速度比Vp/Vs或者泊松比存在明显差异时，界面的反射系数随入射角(炮检距)而变化.由于纵、横波速度和密度等介质参数取决于岩性、孔隙度、孔隙流体成分和饱和度等岩性参数，因此通过分析纵、横波反射系数或振幅随入射角的变化与岩层弹性参数的关系，采用一定的数学算法，可从叠前地震数据中估算岩石的密度、纵、横波速度、泊松比等反映地层弹性的参数，也可以得到纵、横波反射系数、λ*ρ变化率、流体因子等多种AVO属性.
AVO正演研究表明水合物层和游离气层能产生明显的AVO异常，可以采用叠前AVO反演由地震数据估算和提取纵、横波速度、AVO属性和其他地层弹性参数.由于海水中不能传播横波，常规地震数据无法提供横波信息和横波速度.现有水合物AVO反演方法通常是在假设入射角较小(< 30°)的条件下，通过线性最小平方法拟合截距剖面和梯度剖面，进而由这两种剖面的运算得到其他各种属性剖面.在有井资料的条件下，可利用井孔资料提供的纵、横波速度或者利用岩石物理模型，以地震资料反演的纵波速度作为约束反演孔隙度、并计算横波速度建立初始纵、横波速度场进行AVO反演，得到短波长纵、横波速度信息.由地震资料获取长波长纵、横波速度信息.二者结合获得包含全波长信息的纵、横波速度，进而计算泊松比等其他地层弹性参数.
2.3.2 波阻抗反演波阻抗反演是利用地震资料反演地层波阻抗，把常规地质界面型剖面转换成地层岩性型剖面的处理技术.由于含天然气水合物层具有高波阻抗特征，而其下部的含游离气层则为低波阻抗地层，因此在有利的条件下，波阻抗反演能更加突出含水合物层和含游离气层的波阻抗差异，划分水合物成矿带的顶底界面，确定水合物富集区(张光学等，2011).
现有波阻抗反演包括叠后波阻抗反演和叠前弹性波组抗反演两大类方法，所采用的主要反演方法为约束稀疏脉冲反演.
叠前弹性波阻抗反演是利用角道集数据，叠后波阻抗反演是利用偏移叠加剖面，即一个角度(入射角θ=0°)的数据.Lu和McMechan(2004)提出的弹性波阻抗反演方法是现有水合物研究中的主要方法.该方法中，将弹性波阻抗EI定义为角度加权的纵波速度、横波速度和密度的乘积，公式为
|
(1) |
式中，K为界面上、下地层的平均VS2/VP2，θ为入射角.该式是在PP反射系数等式条件下的推导出的佐普瑞兹方程的二阶线性近似，即反射系数R(θ)可表示成与垂直入射反射系数相同的形式，公式为
|
(2) |
采用约束稀疏脉冲反演(CSSI)方法进行EI反演.以目标函数最小为约束条件在所有时间i中寻找EI.公式为
|
(3) |
式中，ri是反射系数，它是EI的函数；λ为数据残差权重因子；di是角道集中的数据道；si是相应的合成地震记录道；通常情况下p=0.9，q=2对于大多数地震数据是适宜的.式(3)中的前一项为反射系数之和，后一项为实际数据与合成数据的残差，这两项不能同时达到最小，λ用于平衡它们的贡献.如果λ值太小，则强调反射系数之和最小，即强调稀疏性，反演剖面的细节就少，分辨率低、残差大；如果λ值太大，则过分强调地震残差最小，一味地使合成记录和井旁地震道吻合，其结果是使一些噪声也加人到反演剖面中，同时也忽略了反射系数的稀疏，即忽略了波阻抗变化的低频背景.λ值通过合成记录与井旁地震道的吻合程度来确定.获得弹性波阻抗EI后，可由它反演纵横波阻抗.Lu和McMechan(2004)提出了三种算法：
(1) 直接根据EI的定义，对式(1)两端取自然对数.这种方法需要至少三个独立的角度数据建立方程估算三个未知量VP、VS和ρ.
(2) 在小角度假设条件下，tan2θ≈sin2θ，此时有：
|
(4) |
式中，当K小于0.25时，系数a=8.0，b=0.5；当K大于0.25时，a=3.0，b=3.0；算法2需要至少两个独立的角度数据估算ρVP和ρVS.
(3) 如果由θ≈0°时反演的声波阻抗或测井曲线已知ρVP剖面，可应用式(5)利用一个角道集数据估算ρVS, 公式为
|
(5) |
一旦获知纵、横波速度、纵、横波阻抗后，就可以计算含水合物层和含游离气层的其他弹性参数，进而对水合物异常区进行识别和划分.
2.3.3 纵、横波速度增量比刘学伟等(2005)研究发现在低饱和度情况下，水合物引起的地层的纵、横波速度增量比值很大，远大于非水合物因素引起的地层的纵、横波速度增量比值，二者分离度很好.因此，利用纵、横波速度增量比值识别水合物，可以大大提高水合物识别结果的可信度.
该方法实现时需要获知区分含水合物层和非水合物层的纵、横波速度增量比界限值与纵、横波速度资料.其中，可采用双相介质模型根据研究区的具体地层参数进行正演确定界限值.纵、横波速度可通过AVO反演、弹性波阻抗反演、层速度反演以及下文所介绍的横波速度反演来获得.
2.3.4 地震瞬时属性由地震数据提取反映数据特点的三瞬属性是非常成熟的方法.所提取的属性包括瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率.常常结合地震剖面特征利用它们对BSR特征进行识别和研究.
2.3.5 横波速度反演无论是AVO反演、纵、横波速度增量比的计算，还是水合物和游离气的饱和度估算均需要横波速度资料.现有横波速度反演方法根据所利用资料的不同可包括以下三种.
(1) 无井区，仅有多道地震资料的条件下，可利用纵波速度应用岩石物理模型估算横波速度.具体实现时，通常应用等效介质或双相介质岩石物理模型，在给定岩石组分、体积百分比及其弹性参数的前提下，以由地震资料获取的纵波速度为约束条件反演地层的孔隙度，确定孔隙度基线；然后在已知地层孔隙度的条件下，再次应用岩石物理模型计算横波速度，建立低频(长波长)横波速度模型，作为上述其他反演方法的初始模型，经反演得到高频(短波长)横波速度，二者的合成即为最终横波速度.
(2) 有井区，仅有多道地震资料的条件下，可利用井孔横波速度内插建立低频横波(长波长)速度模型，也可利用井孔横波速度作为约束条件，结合无井区估算低频横波速度模型的方法建立低频速度模型.进而通过上述其他反演方法获得最终横波速度.
(3) 当工区内有多道地震数据和OBC或OBS四分量数据时，可采用纵、横波联合反演估算横波速度.
当今，纵波速度反演多采用走时反演和全波形反演方法，具体原理如本节上文所述.实现过程中，往往利用多道地震数据建立地下层位模型，针对每个OBS，应用纵波的共接收点道集数据进行纵波速度反演，获得单个OBS处的纵波速度.然后，在纵波速度约束下，利用横波资料通过横波速度扫描制作纵、横波速度比谱，根据横波叠加能量最大拾取最佳的纵、横波速度比γ，得到纵、横波层位对应关系，进而可采用走时反演等方法估算横波速度.
2.4 气泡羽状流地震成像识别技术近年来，刘学伟等发现我国南海某天然气水合物发育区的地震剖面不仅揭示了气烟囱、断裂构造、典型的BSR及空白带等现象，在其上覆海水中还存在呈垂直条状分布的气泡羽状流地震响应，预示地震方法在区域气泡羽状流检测方面具有潜力.目前，该领域的研究刚刚起步.由于气泡尺度远小于地震波波长，且气泡在水体中的运移机制尚不明了，因此当前该领域的主要研究目标是明确地震频带范围内的气泡羽状流的地震响应特征，描述地震响应与气泡羽状流参数(主要为体积含量)之间的关系，确定相关的有效属性.所涉及的研究内容包括两个方面.其一是通过建模与地震波场正演开展气泡羽状流地震响应特征以及可揭示地震波与气泡羽状流参数的相互关系的有效属性研究.李灿苹等(2013)通过推导含气泡水体的速度计算公式，设计了气泡体积含量和气泡尺度变化的气泡羽状流模型，You等(2015)应用等效介质理论计算和建立气泡羽状流模型，他们均采用有限差分求解波动方程正演得到地震波场，经研究发现地震波振幅随气泡含量增高而增强.其二是实测地震数据的含气泡水体成像处理技术研究，但研究成果尚未公开发表.
2.5 地震波吸收衰减识别技术当前，水合物地震波吸收衰减特征研究包括正演和反演研究两方面.正演研究旨在探究描述水合物地震波吸收衰减机制的最佳理论，并针对实测区岩石的组构及其物性应用地震波吸收衰减理论开展水合物地震吸收衰减特征研究.Chand和Minshull(2004)分析了已有吸收衰减理论，认为宏观的Biot流动和微观的喷射流，即BISQ理论是描述水合物吸收较为合理的岩石物理模型.李传辉(2015)利用这一理论针对我国神狐水合物发育区开展了正演研究，指出在超声波频段下，地震波衰减会随着水合物饱和度的增加而增加，但在地震勘探频率范围，地震波衰减会随着水合物饱和度的增加而减小.反演研究则是利用实测的常规地震资料、VSP以及全波列测井资料通过提取地层的吸收参数(如品质因子)分析含水合物和游离气层的地震波吸收衰减规律与特征.其中所使用的吸收参数反演的主要方法为频谱比法和频移法(Matsushima, 2005, 2007；Suzuki and Matsushima, 2013；Dewangan et al., 2014).由于岩石的地震波吸收衰减与岩石骨架的弹性、在其中传播的地震波的频率、所受压力、所含流体性质及其饱和度、孔隙结构等多种因素有关，因此截止到目前，关于水合物的吸收特征仍存在争议，有待于开展进一步的深入研究.
3 展望 3.1水合物地震研究方法和水合物地震识别方法的发展历程揭示，随着研究程度的不断深入，水合物地震研究由最初的地震反射几何结构研究逐步走向含水合物地层的物理性质研究，所利用的技术也由描述地层宏观特征、获取BSR反射特征的地震资料成像发展到基于岩石物理理论、描述地层微观特征的弹性参数反演.尤其是近些年，人们已经针对孔隙中的流体对岩石物理性质的改变作用，研究含水合物地层和含游离气地层的地震波吸收衰减特征，实质上已进入了黏弹介质的研究领域，预示了水合物地震识别技术近期应以纵、横波资料联合应用的弹性参数反演、基于黏弹介质的吸收特征研究为主要方向.
3.2此外，水合物地震方法和水合物地震识别方法研究进展与地震勘探技术的发展息息相关.地震勘探理论与技术的发展方向也可预示水合物地震方法和水合物地震识别方法的未来宏观发展方向.近几年，SEG年会的报告数量及其研究内容表明了未来一段时间内地震勘探理论与技术发展的主要方向.主要包括：研究含不同饱和流体时地层的品质因子和反射系数与频率的变化关系及其AVO特征的黏弹介质的AVO反演、多分量数据的和黏弹性波动方程的全波形反演、以各向异性分析与研究为主的多波多分量地震技术以及开展岩石微观孔隙结构与弹性速度关系研究的岩石物理研究.它们揭示了未来水合物地震方法研究将会以水合物对岩石微观结构改变的作用机理、描述这种作用机理的最佳岩石物理模型及其地震响应或属性特征研究为主要方向，在识别水合物异常的同时，实现对水合物分布特征、成藏机理的深入研究.期望地震勘探技术的不断进步能为人们寻找和识别水合物矿藏提供更有辨识度的标志.
致谢 感谢审稿专家提出的修改意见和编辑部的大力支持！| [] | Andreassen K, Hart P E, MacKay M. 1997. Amplitude versus offset modeling of the bottom simulating reflection associated with submarine gas hydrates[J]. Marine Geology, 137(1-2): 25–40. DOI:10.1016/S0025-3227(96)00076-X |
| [] | Asakawa E. 2007. Ocean bottom seismometer wide-angle reflection study of gas hydrate accumulations in Nankai Trough, Offshore TOKAI, Japan[J]. Xu H N Trans.Marine Geology(4): 64–74. |
| [] | Bangs N L B, Sawyer D S, Golovchenko X. 1993. Free gas at the base of the gas hydrate zone in the vicinity of the Chile triple junction[J]. Geology, 21(10): 905–908. DOI:10.1130/0091-7613(1993)021<0905:FGATBO>2.3.CO;2 |
| [] | Barnes C, Noble M. 2007. Feasibility study to quantify gas hydrates using an anisotropic full-waveform inversion in the time domain[C].//77th Annual SEG Meeting and Exposition, Society of Exploration Geophysicists. Expanded Abstracts, 1825-1829. |
| [] | Bellefleur G, Riedel M, Brent T, et al. 2007. Implication of seismic attenuation for gas hydrate resource characterization, Mallik, Mackenzie Delta, Canada[J]. Journal of Geophysical Research, 112(B10): B10311. DOI:10.1029/2007JB004976 |
| [] | Bünz S, Mienert J, Vanneste M, et al. 2005. Gas hydrates at the Storegga Slide:Constraints from an analysis of multicomponent, wide-angle seismic data[J]. Geophysics, 70(5): B19–B34. DOI:10.1190/1.2073887 |
| [] | Chand S, Minshull T A. 2004. The effect of hydrate content on seismic attenuation:A case study for Mallik 2L-38 well data, Mackenzie delta, Canada[J]. Geophysical Research Letters, 31(14): L14609. DOI:10.1029/2004GL020292 |
| [] | Dai J C, Snyder F, Gillespie D, et al. 2008. Exploration for gas hydrates in the deepwater, northern Gulf of Mexico:Part Ⅰ. A seismic approach based on geologic model, inversion, and rock physics principles[J]. Marine and Petroleum Geology, 25(9): 830–844. DOI:10.1016/j.marpetgeo.2008.02.006 |
| [] | Dai J C, Xu H B, Snyder F, et al. 2004. Detection and estimation of gas hydrates using rock physics and seismic inversion:Examples from the northern deepwater Gulf of Mexico[J]. The Leading Edge, 23(1): 60–66. DOI:10.1190/1.1645456 |
| [] | Dewangan P, Mandal R, Jaiswal P, et al. 2014. Estimation of seismic attenuation of gas hydrate bearing sediments from multi-channel seismic data:A case study from Krishna-Godavari offshore basin[J]. Marine and Petroleum Geology, 58: 356–367. DOI:10.1016/j.marpetgeo.2014.05.015 |
| [] | Dillon W P, Grow J A, Paull C K. 1980. Unconventional gas hydrate seals may trap gas off southeast U.S.[J]. Oil and Gas Journal, 78(1): 124–130. |
| [] | Dvorkin J, Nur A. 1996. Elasticity of high-porosity sandstones:Theory for two North Sea data sets[J]. Geophysics, 61(5): 1363–1370. DOI:10.1190/1.1444059 |
| [] | Dvorkin J, Prasad M, Sakai A, et al. 1999. Elasticity of marine sediments:Rock physics modeling[J]. Geophysical Research Letters, 26(12): 1781–1784. DOI:10.1029/1999GL900332 |
| [] | Ecker C. 2001. Seismic characterization of methane hydrate structures[Ph. D. thesis]. San Francisco, CA:Stanford University. |
| [] | Ecker C, Dvorkin J, Nur A. 1998. Sediments with gas hydrates:Internal structure from seismic AVO[J]. Geophysics, 63(5): 1659–1669. DOI:10.1190/1.1444462 |
| [] | Ecker C, Dvorkin J, Nur A M. 2000. Estimating the amount of gas hydrate and free gas from marine seismic data[J]. Geophysics, 65(2): 565–573. DOI:10.1190/1.1444752 |
| [] | Gou L M, Cai X L, Liu X W, et al. 2007. Influence analysis of noise on precision of prestack depth migration interval velocity[J]. Oil Geophysical Prospecting, 42(2): 156–163. |
| [] | Guerin G, Goldberg D. 2002. Sonic waveform attenuation in gas hydrate-bearing sediments from the Mallik 2L-38 research well, Mackenzie Delta, Canada[J]. Journal of Geophysical Research, 107(B5): EPM 1-1–EPM 1-11. DOI:10.1029/2001JB000556 |
| [] | Haines S S. 2012. Characteristics and quantitative research in deepwater gas hydrate-bearing zones of the Gulf of Mexico using multicomponent seismic data[J]. Han B Trans. Marine Geology (in Chinese), (2):71-80, 23. |
| [] | Huang J W, Bellefleur G, Milkereit B. 2012. Application of conditional simulation of heterogeneous rock properties to seismic scattering and attenuation analysis in gas hydrate reservoirs[J]. Journal of Applied Geophysics, 77: 83–96. DOI:10.1016/j.jappgeo.2011.12.002 |
| [] | Hyndman R D, Spence G D. 1992. A seismic study of methane hydrate marine bottom simulating reflectors[J]. Journal of Geophysical Research, 97(B5): 6683–6698. DOI:10.1029/92JB00234 |
| [] | Katzman R, Holbrook W S, Paull C K. 1994. Combined vertical-incidence and wide-angle seismic study of a gas hydrate zone, Blake Ridge[J]. Journal of Geophysical Research, 99(B9): 17975–17995. DOI:10.1029/94JB00662 |
| [] | Korenaga J, Holbrook W S, Singh S C, et al. 1997. Natural gas hydrates on the southeast U.S. margin:Constraints from full waveform and travel time inversions of wide-angle seismic data[J]. Journal of Geophysical Research, 102(B7): 15345–15365. DOI:10.1029/97JB00725 |
| [] | Kormendi F, Dietrich M. 1991. Nonlinear waveform inversion of plane-wave seismograms in stratified elastic media[J]. Geophysics, 56(5): 664–674. DOI:10.1190/1.1443083 |
| [] | Langan R T, Lerche I, Cutler R T. 1985. Tracing of rays through heterogeneous media:An accurate and efficient procedure[J]. Geophysics, 50(9): 1456–1465. DOI:10.1190/1.1442013 |
| [] | Lee M W. 2002a. Biot-Gassmann theory for velocities of gas hydrate-bearing sediments[J]. Geophysics, 67(6): 1711–1719. DOI:10.1190/1.1527072 |
| [] | Lee M W. 2002b. Modified Biot-Gassmann theory for calculating elastic velocities for unconsolidated and consolidated sediments[J]. Marine Geophysical Researches, 23(5-6): 403–412. DOI:10.1023/B:MARI.0000018195.75858.12 |
| [] | Lee M W, Hutchinson D R, Agena W F, et al. 1994. Seismic character of gas hydrates on the Southeastern U.S. continental margin[J]. Marine Geophysical Researches, 16(3): 163–184. DOI:10.1007/BF01237512 |
| [] | Li C H. 2015. Seismic wave attenuation in hydrate-bearing sediments and the estimates of attenuation coefficient (in Chinese)[Ph. D. thesis]. Beijing:China University of Geosciences (Beijing). |
| [] | Li C H, Feng K, Liu X W. 2013. Study on p-wave attenuation in hydrate-bearing sediments based on BISQ model[J]. Journal of Geological Research, 2013: 176579. DOI:10.1155/2013/176579 |
| [] | Li C P, Gou L M, You J C, et al. 2016. Further studies on the numerical simulation of bubble plumes in the cold seepage active region[J]. Acta Oceanologica Sinica, 35(1): 118–124. DOI:10.1007/s13131-016-0803-3 |
| [] | Li C P, Liu X W, Gou L M, et al. 2013. Numerical simulation of bubble plumes in overlying water of gas hydrate in the cold seepage active region[J]. Science China:Earth Sciences, 56(4): 579–587. DOI:10.1007/s11430-012-4508-y |
| [] | Liu X W, He J, Sun Q L. 2009. Gas hydrate identification from △Vp/△Vs[C].//CPS/SEG Beijing 2009 International Geophysical Conference & Exposition, 1166. |
| [] | Liu X W, Li M F, Zhang Y W, et al. 2005. Studies of seismic characteristics about gas hydrate:A case study of line HD152 in the South China Sea[J]. Geoscience, 19(1): 33–38. |
| [] | Lu S M, McMechan G A. 2002. Estimation of gas hydrate and free gas saturation, concentration, and distribution from seismic data[J]. Geophysics, 67(2): 582–593. DOI:10.1190/1.1468619 |
| [] | Lu S M, McMechan G A. 2004. Elastic impedance inversion of multichannel seismic data from unconsolidated sediments containing gas hydrate and free gas[J]. Geophysics, 69(1): 164–179. DOI:10.1190/1.1649385 |
| [] | Luan X W, Liu H, Yue B J, et al. 2010. Characteristics of cold seepage on side scan sonar sonogram[J]. Geoscience, 24(3): 474–480. |
| [] | Mallick S, Huang X R, Lauve J, et al. 2000. Hybrid seismic inversion:A reconnaissance tool for deepwater exploration[J]. The Leading Edge, 19(11): 1230–1237. DOI:10.1190/1.1438512 |
| [] | Markl R G, Bryan G M, Ewing J I. 1970. Structure of the Blake-Bahama outer ridge[J]. Journal of Geophysical Research, 75(24): 4539–4555. DOI:10.1029/JC075i024p04539 |
| [] | Matsumoto R. 2006. Methane plumes over a marine gas hydrate system in the eastern margin of Japan Sea[J]. Gong J M Trans. Marine Geology Letters (in Chinese), 22(5):33. |
| [] | Matsushima J. 2005. Attenuation measurements from sonic waveform logs in methane hydrate-bearing sediments at the Nankai Trough exploratory well off Tokai, central Japan[J]. Geophysical Research Letters, 33(2): L03306. DOI:10.1029/2004GL021786 |
| [] | Matsushima J. 2007. Seismic attenuation from VSP data in methane hydrate-bearing sediments[J]. Exploration Geophysics, 38(1): 29–36. DOI:10.1071/EG07001 |
| [] | Minshull T A, Singh S C, Westbrook G K. 1994. Seismic velocity structure at a gas hydrate reflector, offshore western Colombia, from full waveform inversion[J]. Journal of Geophysical Research, 99(B3): 4715–4734. DOI:10.1029/93JB03282 |
| [] | Minshull T A, White R. 1989. Sediment compaction and fluid migration in the Makran Accretionary Prism[J]. Journal of Geophysical Research, 94(B6): 7387–7402. DOI:10.1029/JB094iB06p07387 |
| [] | Ostrander W J. 1984. Plane wave reflection coefficients for gas sands at nonnormal angles of incidence[J]. Geophysics, 49(10): 1637–1648. DOI:10.1190/1.1441571 |
| [] | Pecher I A, Minshull T A, Singh S C, et al. 1996. Velocity structure of a bottom simulating reflector offshore Peru:Results from full waveform inversion[J]. Earth and Planetary Science Letters, 139(3-4): 459–469. DOI:10.1016/0012-821X(95)00242-5 |
| [] | Pecher I A, Ranero C R, von Huene R, et al. 1998. The nature and distribution of bottom simulating reflectors at the Costa Rican convergent margin[J]. Geophysical Journal International, 133(2): 219–229. DOI:10.1046/j.1365-246X.1998.00472.x |
| [] | Pratt R G, Bauer K, Weber M. 2003. Crosshole waveform tomography velocity and attenuation images of arctic gas hydrates[C].//73rd Annual Meeting, Society of Exploration Geophysicists. Expanded Abstracts, 2255-2258. |
| [] | Priest J A, Best A I, Clayton C R I. 2006. Attenuation of seismic waves in methane gas hydrate-bearing sand[J]. Geophysical Journal International, 164(1): 149–159. DOI:10.1111/j.1365-246X.2005.02831.x |
| [] | Sain K, Singh A K. 2011. Seismic quality factors across a bottom simulating reflector in the Makran Accretionary Prism, Arabian Sea[J]. Marine and Petroleum Geology, 28(10): 1838–1843. DOI:10.1016/j.marpetgeo.2011.03.013 |
| [] | Sassen R, Losh S L, Cathles Ⅲ L, et al. 2001. Massive vein-filling gas hydrate:Relation to ongoing gas migration from the deep subsurface in the Gulf of Mexico[J]. Marine and Petroleum Geology, 18(5): 551–560. DOI:10.1016/S0264-8172(01)00014-9 |
| [] | Sauter E J, Muyakshin S I, Charlou J L, et al. 2006. Methane discharge from a deep-sea submarine mud volcano into the upper water column by gas hydrate-coated methane bubbles[J]. Earth and Planetary Science Letters, 243(3-4): 354–365. DOI:10.1016/j.epsl.2006.01.041 |
| [] | Shi D, Yin X Y. 1992. The prior target and methods of former Soviet Union offshore gas hydrate reservoir prospecting[A].//Shi D, Sun C Q, Zhu Y N eds. Progress of Natural Gas Hydrate Research in Foreign Countries[M].Lanzhou:Lanzhou University Press, 96-101. |
| [] | Shipley T H, Houston M H, Buffler R T, et al. 1979. Seismic evidence for widespread possible gas hydrate horizons on continental slopes and rises[J]. AAPG Bull., 63(12): 2204–2213. |
| [] | Singh S C, Minshull T A. 1994. Velocity structure of a gas hydrate reflector at Ocean Drilling Program site 889 from a global seismic waveform inversion[J]. Journal of Geophysical Research, 99(B12): 24221–24233. DOI:10.1029/94JB02168 |
| [] | Singh S C, Minshull T A, Spence G D. 1993. Velocity structure of a gas hydrate reflector[J]. Science, 260(5105): 204–207. DOI:10.1126/science.260.5105.204 |
| [] | Song H B, Jiang W W, Zhang W S, et al. 2002. Progress on marine geophysical studies of gas hydrates[J]. Progress in Geophysics, 17(2): 224–229. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2002.02.006 |
| [] | Song H B, Matsubayashi O, Kuramoto S. 2003a. Full waveform inversion of gas hydrate-related-bottom simulating reflectors[J]. Chinese Journal of Geophysics, 46(1): 42–46. DOI:10.3321/j.issn:0001-5733.2003.01.007 |
| [] | Song H B, Matsubayashi O, Yang S X, et al. 2001. Geophysical researches on marine gas hydrates (Ⅱ):Seismic methods[J]. Progress in Geophysics, 16(3): 110–118. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2001.03.015 |
| [] | Song H B, Zhang L, Jiang W W, et al. 2003b. Geophysical researches on marine gas hydrates(Ⅲ):Bottom simulating reflections[J]. Progress in Geophysics, 18(2): 182–187. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2003.02.002 |
| [] | Stoll R D, Ewing J, Bryan G M. 1971. Anomalous wave velocities in sediments containing gas hydrates[J]. Journal of Geophysical Research, 76(8): 2090–2094. DOI:10.1029/JB076i008p02090 |
| [] | Suzuki H, Matsushima J. 2013. Quantifying uncertainties in attenuation estimation at methane-hydrate-bearing zones using sonic waveform logs[J]. Geophysics, 78(5): D339–D353. DOI:10.1190/geo2012-0495.1 |
| [] | Tarantola A. 1984. Inversion of seismic reflection data in the acoustic approximation[J]. Geophysics, 49(8): 1259–1266. DOI:10.1190/1.1441754 |
| [] | Tarantola A. 1986. A strategy for nonlinear elastic inversion of seismic reflection data[J]. Geophysics, 51(10): 1893–1903. DOI:10.1190/1.1442046 |
| [] | Tinivella U, Accaino F. 2000. Compressional velocity structure and Poisson's ratio in marine sediments with gas hydrate and free gas by inversion of reflected and refracted seismic data(South Shetland Islands, Antarctica)[J]. Marine Geology, 164(1-2): 13–27. DOI:10.1016/S0025-3227(99)00123-1 |
| [] | Tucholke B E, Bryan G M, Ewing J I. 1977. Gas-hydrate horizons detected in seismic-profiler data from the western North Atlantic[J]. AAPG Bull., 61(5): 698–707. |
| [] | Westbrook G K, Chand S, Rossi G, et al. 2008. Estimation of gas hydrate concentration from multi-component seismic data at sites on the continental margins of NW Svalbard and the Storegga region of Norway[J]. Marine and Petroleum Geology, 25(8): 744–758. DOI:10.1016/j.marpetgeo.2008.02.003 |
| [] | Westbrook G K, Thatcher K E, Rohling E J, et al. 2009. Escape of methane gas from the seabed along the West Spitsbergen continental margin[J]. Geophysical Research Letters, 36(15): L15608. DOI:10.1029/2009GL03919 |
| [] | White R S. 1979. Gas hydrate layers trapping free gas in the Gulf of Oman[J]. Earth and Planetary Science Letters, 42(1): 114–120. DOI:10.1016/0012-821X(79)90196-1 |
| [] | Wood W T, Holbrook W S, Hoskins H. 2000. In situ measurements of P-wave attenuation in the Methane hydrate-and gas-bearing sediments of the Blake Ridge[A].//Paull C K, Matsumoto R, Wallace P J, et al. eds. Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results, Volume 164[M]. College Station, TX:ODP, 265-272. |
| [] | Wu N Y, Chen H, Cai Q R, et al. 2003. Scientific ocean drilling and gas-hydrates[J]. Advance in Earth Sciences, 18(5): 753–758. |
| [] | Xia G Y, Sen M K, Stoffa P L. 1998. 1-D elastic waveform inversion:A divide-and-conquer approach[J]. Geophysics, 63(5): 1670–1684. DOI:10.1190/1.1444463 |
| [] | Xia G Y, Sen M K, Stoffa P L. 2000. Mapping of elastic properties of gas hydrates in the Carolina trough by waveform inversion[J]. Geophysics, 65(3): 735–744. DOI:10.1190/1.1444772 |
| [] | Yang Q Y, Hu G H, Wang L X. 2014. Research status and development trend of full waveform inversion[J]. Geophysical Prospecting for Petroleum, 53(1): 77–83. |
| [] | You J C, Li C P, Cheng L F, et al. 2015. Numerical simulation of methane plumes based on effective medium theory[J]. Arabian Journal of Geosciences, 8(11): 9089–9100. DOI:10.1007/s12517-015-1916-2 |
| [] | Yuan T, Hyndman R D, Spence G D, et al. 1996. Seismic velocity increase and deep-sea gas hydrate concentration above a bottom-simulating reflector on the northern Cascadia continental slope[J]. Journal of Geophysical Research, 101(B6): 13655–13671. DOI:10.1029/96JB00102 |
| [] | Yuan T, Spence G D, Hyndman R D, et al. 1999. Seismic velocity studies of a gas hydrate bottom-simulating reflector on the northern Cascadia continental margin:Amplitude modeling and full waveform inversion[J]. Journal of Geophysical Research, 104(B1): 1179–1191. DOI:10.1029/1998JB900020 |
| [] | Zhang G X, Xu H N, Liu X W, et al. 2014. The acoustic velocity characteristics of sediment with gas hydrate revealed by integrated exploration of 3D seismic and OBS data in Shenhu area[J]. Chinese Journal of Geophysics, 57(4): 1169–1176. DOI:10.6038/cjg20140414 |
| [] | Zhang G X, Zhang M, Yang S X, et al. 2011. Application of seismic detecting technique to marine gas hydrate survey[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 31(4): 51–58. |
| [] | Zhang Y S, Zhang S H, Bian A F. 2015. Progress in the full waveform inversion of marine natural gas hydrate[J]. Progress in Geophysics, 30(5): 2404–2411. DOI:10.6038/pg20150558 |
| [] | Zhu Y N. 1992. Gas hydrate in the Oceans[A].//Shi D, Sun C Q, Zhu Y N. Progress of Natural Gas Hydrate Research in Foreign Countries[M]. Lanzhou:Lanzhou University Press, 38-44. |
| [] | Asakawa E. 2007. 利用海底地震检波器广角反射数据研究日本TOKAI离岸Nankai海槽气体水合物聚集[J]. 徐华宁译. 海洋地质, (4): 64-74. |
| [] | 勾丽敏, 蔡希玲, 刘学伟, 等. 2007. 噪声对叠前深度偏移层速度精度的影响分析[J]. 石油地球物理勘探, 42(2): 156–163. |
| [] | Haines S S. 2012. 多分量地震技术在墨西哥湾深水天然气水合物赋存区特征及定量研究中的应用[J]. 韩冰译. 海洋地质, (2): 71-80, 23. |
| [] | 李传辉. 2015. 含水合物地层地震波衰减特性及衰减系数估计方法研究[博士论文]. 北京: 中国地质大学(北京). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11415-1015385690.htm |
| [] | 李灿苹, 刘学伟, 勾丽敏, 等. 2013. 冷泉活动区天然气水合物上覆水体中气泡羽状流的数值模拟[J]. 中国科学:地球科学, 43(3): 391–399. |
| [] | 刘学伟, 李敏锋, 张聿文, 等. 2005. 天然气水合物地震响应研究——中国南海HD152测线应用实例[J]. 现代地质, 19(1): 33–38. |
| [] | 栾锡武, 刘鸿, 岳保静, 等. 2010. 海底冷泉在旁扫声纳图像上的识别[J]. 现代地质, 24(3): 474–480. |
| [] | Matsumoto R. 2006. 日本海东缘海洋天然气水合物矿藏之上的甲烷羽状流——地下甲烷运移到浅水的可能机制[J]. 龚建明译. 海洋地质动态, 22(5): 33. |
| [] | 史斗, 尹相英. 1992. 原苏联近海气水合物藏普查的首要目标和方法[A]. //史斗, 孙成权, 朱岳年. 国外天然气水合物研究进展[M]. 兰州: 兰州大学出版社, 96-101. |
| [] | 宋海斌, 江为为, 张文生, 等. 2002. 天然气水合物的海洋地球物理研究进展[J]. 地球物理学进展, 17(2): 224–229. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2002.02.006 |
| [] | 宋海斌, MatsubayashiO, KuramotoS. 2003a. 天然气水合物似海底反射层的全波形反演[J]. 地球物理学报, 46(1): 42–46. DOI:10.3321/j.issn:0001-5733.2003.01.007 |
| [] | 宋海斌, 松林修, 杨胜雄, 等. 2001. 海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅱ):地震方法[J]. 地球物理学进展, 16(3): 110–118. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2001.03.015 |
| [] | 宋海斌, 张岭, 江为为, 等. 2003b. 海洋天然气水合物的地球物理研究(Ⅲ):似海底反射[J]. 地球物理学进展, 18(2): 182–187. DOI:10.3969/j.issn.1004-2903.2003.02.002 |
| [] | 吴能友, 陈弘, 蔡秋蓉, 等. 2003. 科学大洋钻探与天然气水合物[J]. 地球科学进展, 18(5): 753–758. |
| [] | 杨勤勇, 胡光辉, 王立歆. 2014. 全波形反演研究现状及发展趋势[J]. 石油物探, 53(1): 77–83. |
| [] | 张光学, 徐华宁, 刘学伟, 等. 2014. 三维地震与OBS联合勘探揭示的神狐海域含水合物地层声波速度特征[J]. 地球物理学报, 57(4): 1169–1176. DOI:10.6038/cjg20140414 |
| [] | 张光学, 张明, 杨胜雄, 等. 2011. 海洋天然气水合物地震检测技术及其应用[J]. 海洋地质与第四纪地质, 31(4): 51–58. |
| [] | 张尧声, 张世晖, 卞爱飞. 2015. 海域天然气水合物全波形反演研究进展[J]. 地球物理学进展, 30(5): 2404–2411. DOI:10.6038/pg20150558 |
| [] | 朱岳年. 1992. 海洋中的天然气水合物[A]. //史斗, 孙成权, 朱岳年. 国外天然气水合物研究进展[M]. 兰州: 兰州大学出版社, 38-44. |