本書對多年實踐積累的海底地震（OBS）勘測相關技術進行了總結，對教科書中的一些相關的地震波基礎理論作了解釋性推導。全書共分9章，介紹了海洋地殼的特點、彈性本構關系和彈性波基本解與廣義反射透射理論、地震波傳播和分界面上的反射及透射、OBS基本結構和信號特點、OBS海上作業實用技術和數據處理技術、2-D和3-D反演建模方法、橫波和多次波的應用、天然地震的OBS接收函數和各向異性反演方法等。在主要章節中以OBS技術應用的大量實例，展示了在南海、西南印度洋中脊等地取得的研究成果。
目錄
前言
第1章 海洋地殼結構的主要特點 1
1.1 標準洋殼 1
1.2 洋中脊 2
1.2.1 超快速和快速擴張洋中脊 3
1.2.2 中速擴張洋中脊 5
1.2.3 慢速擴張洋中脊 6
1.2.4 超慢速擴張洋中脊 9
1.3 深海盆地 11
1.3.1 正常洋殼 11
1.3.2 異常洋殼 13
1.4 大陸邊緣 15
1.4.1 主動大陸邊緣 15
1.4.2 被動大陸邊緣 16
參考文獻 18
第2章 彈性力學常用方程 24
2.1 彈性本構關系及常用方程 24
2.1.1 本構關系 24
2.1.2 各向同性線彈性常用方程 27
2.1.3 線彈性運動方程 28
2.2 彈性動力學方程的解 31
2.2.1 波動方程的基本解 31
2.2.2 標量亥姆霍茲方程的分解（柱坐標） 33
2.2.3 矢量亥姆霍茲方程的分解（柱坐標） 33
2.2.4 彈性動力學方程的本征矢量解（柱坐標） 36
2.3 水平層狀介質的傳輸矩陣 36
2.3.1 均勻介質中微分方程的建立 37
2.3.2 均勻介質中上下行波分解（只討論P-SV波） 40
2.3.3 邊界條件和震源影響 42
2.4 彈性波傳播矩陣 43
2.4.1 傳播矩陣 43
2.4.2 半空間的響應 43
2.5 廣義反射和透射矩陣 45
2.5.1 反射和透射 45
2.5.2 來自一個自由面下部區域的反射 47
2.5.3 層狀疊加介質的反射和透射系數 47
2.5.4 自由面反射系數的組合關系 48
2.5.5 層狀均勻介質的遞推 48
2.6 水平分層介質的反射透射系數遞推和地表位移 49
2.6.1 反射透射系數遞推公式 49
2.6.2 表面源矢量的響應 51
2.6.3 上覆一個流體層 52
2.6.4 表面源附近的表面反射 52
參考文獻 53
第3章 彈性波的傳播 54
3.1 層狀介質走時方程 54
3.1.1 反射震相 54
3.1.2 折射震相 55
3.1.3 OBS折合時間剖面實例 56
3.1.4 折射波出射點距離的估計 57
3.2 分界面上的反射與折射 58
3.2.1 波動方程的解 58
3.2.2 分界面上的反射和折射系數 64
3.2.3 與Aki和Richards（1980）公式的對比 66
3.3 分界面上P波入射時的能量分配 68
3.3.1 P波入射勢函數的能量分配（以張量形式推導） 68
3.3.2 P波入射位移的能量分配 72
3.3.3 數值計算 73
3.4 佐普里茲方程 75
3.4.1 佐普里茲方程推導 75
3.4.2 反射系數的近似線性表達 76
參考文獻 77
第4章 海底地震儀特性和海上作業技術 78
4.1 海底地震儀特性 78
4.1.1 設計原則 78
4.1.2 OBS結構和技術指標 78
4.2 德國GeoPro短周期OBS的主要性能 81
4.3 國產I-4C型寬頻帶OBS性能指標 83
4.4 OBS的海上作業技術 84
4.4.1 主要技術指標 85
4.4.2 調查設備 85
4.4.3 海上勘測 86
4.4.4 數據的初步整理 88
4.4.5 OBS資料的解釋 89
4.5 OBS信號特點 90
4.5.1 氣槍作業激發的信號 90
4.5.2 噪聲特征及影響 92
4.5.3 天然地震記錄 94
4.5.4 小結 96
參考文獻 96
第5章 OBS數據處理 98
5.1 數據格式轉換 98
5.1.1 操作系統及預備工作 98
5.1.2 將原始數據轉換成sac格式 98
5.1.3 將sac格式轉為segy格式 98
5.1.4 將segy格式轉為su格式 99
5.2 時間和位置校正 99
5.2.1 放炮時間和位置校正 99
5.2.2 OBS位置校正 100
5.2.3 OBS時鐘漂移校正 102
5.2.4 增益恢復、濾波及預測反褶積處理 102
5.2.5 水深靜校正 103
5.3 OBS天然地震的數據處理 103
5.3.1 OBS水平分量方位校正 103
5.3.2 其他處理 104
參考文獻 104
第6章 OBS的2-D剖面反演建模 106
6.1 震相識別與拾取 106
6.2 初始模型的建立 108
6.2.1 一般原則 108
6.2.2 利用已有反射地震剖面和水深測量數據 108
6.3 使用WARRPI進行初至波層析成像 110
6.4 使用RAYINVR進行速度結構成像 112
6.5 海底廣角地震反演實例——南海禮樂灘OBS剖面 112
6.5.1 正演迭代算法獲取的地殼模型 114
6.5.2 自動反演方法獲取的模型 116
6.5.3 由反演模型對多道地震剖面進行時深轉換獲得的地殼結構 118
6.5.4 地殼模型對比分析 120
6.5.5 禮樂灘地殼結構特征及意義 121
參考文獻 123
第7章 OBS的3-D地震層析成像 125
7.1 方法原理 125
7.2 西南印度洋中脊3-D層析成像 126
7.2.1 初始模型 126
7.2.2 層析成像結果 127
7.2.3 模型評估 137
7.3 討論 143
7.3.1 與全球超慢速擴張洋中脊地殼結構對比 143
7.3.2 關于洋殼厚度 145
7.3.3 熱液噴口與構造關系 149
參考文獻 150
第8章 橫波與多次波的應用 154
8.1 轉換橫波的識別 154
8.1.1 兩種轉換模式 154
8.1.2 震相拾取 155
8.2 S 波的反演建模 157
8.2.1 走時模擬及反演 157
8.2.2 模型不確定性分析 157
8.3 由S波結構討論南海共軛問題 160
8.3.1 禮樂灘及附近海盆的地殼結構特征 160
8.3.2 禮樂灘與中沙塊體互為共軛 160
8.4 多次波的應用 161
8.4.1 多次波概念 161
8.4.2 多次波應用實例 161
參考文獻 167
第9章 海底天然地震的觀測與研究方法 169
9.1 接收函數 169
9.1.1 基本概念 169
9.1.2 基本原理 171
9.1.3 幾種典型地殼模型的接收函數數值模擬 174
9.2 OBS接收函數：地殼-巖石圈結構反演 181
9.2.1 數據處理方法 181
9.2.2 OBS實測接收函數的求取 182
9.2.3 S波速度結構反演 184
9.2.4 結果和討論 185
9.2.5 模型評估及H-K疊加檢驗 186
9.3 OBS接收函數：MTZ厚度反演 187
9.3.1 求取MTZ厚度的速度譜疊加方法 188
9.3.2 西南印度洋中脊實例 190
9.4 地殼和地幔的各向異性 191
9.4.1 基本認識 191
9.4.2 主要利用的震相 192
9.5 弱各向異性理論 194
9.5.1 本征值及本征矢量 194
9.5.2 各向異性界面上Pn的速度 195
9.5.3 各向異性界面上Sn的速度 196
9.5.4 Pn各向異性分析方法 198
9.5.5 SKS各向異性分析方法 200
9.5.6 ScS的分裂參數計算 202
9.6 OBS各向異性研究實例 203
參考文獻 209
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