地震剖面上BSR与弱振幅带的识别
南海是西太平洋边缘海之一，面积为350×104km2，海底近似长轴为NE-SW向的菱形海盆，海底地势自边缘向中心呈阶梯状下降，平均水深1212m，最大水深5377m［8］。北部陆缘为张裂大陆边缘，分布有珠江口、琼东南、莺歌海与北部湾等含油气盆地，常规油气资源十分丰富。南海北部大陆坡NE向展布。在大陆坡上的地貌类型有海台、链状海山、海底谷和海底扇。东沙群岛就位于较缓的北部陆坡上。
1999年2～4月，“JOIDES·决心”号在南海实施了深海钻探。以“东亚季风史在南海的记录及其全球气候意义”为主题的ODP184航次历时两个月，在南海南北6个深水站位钻孔17口，从水深2000m到3300m的海底钻入地层，取得了丰富的科学资料［9］。我们收集了用于确定ODP184航次东沙海域5个站位的4条多道地震剖面。这些剖面是德国太阳号95航次采集的（图1）。对这些地震剖面进行包括切除、滤波、叠加、反褶积与偏移的处理，分析发现在剖面上有似海底反射层与弱振幅带等天然气水合物的存在标志。似海底反射层具有强振幅与海底大体平行的特征，并上覆弱振幅带。东沙海域东部BSR下伏强振幅带，而东沙海域西部BSR具有明显的负极性特征。测井资料分析表明，BSR上方沉积物速度比世界上对应深度的沉积物的速度高。
ODP184航次1144站位位于20°03′N，117°25′E的东沙海域，水深2037m，最大井深450m。图2是SO95-10剖面的一段，通过1144站位。该剖面上的BSR是弱振幅带与强振幅带的分界，在1144站位处距海底双程走时为0.72s，利用时深转换关系，深度为654m。BSR下方的强振幅带很明显，延伸较长，超过15km。强振幅带与上方弱振幅带的厚度均较稳定，双程走时约为0.2s。BSR上方的弱振幅带是由于天然气水合物胶结沉积物碎屑颗粒造成的，而强振幅带是沉积物含游离气引起的。弱振幅带顶界距海底0.52s，转换为深度447m。据中国地质科学院研究［10，11］，1144站位存在顶空气异常，1146站位存在顶空气与孔隙水氯离子浓度异常，估计含天然气水合物沉积层的顶深为400～450m左右，这与地震资料解释的弱振幅带顶深是吻合的。而在剖面的右端，存在上部反射层上拉而下部反射层下拉的现象，天然气可能在此处向上运移，在海底形成微小凸起地形。
图1 SO95航次地震剖面与ODP184航次站位位置
图2 通过ODP184航次1144站位的东沙海域地震反射剖面（SO95-10）(https://www.daowen.com)
图3是通过1144站位投影点的SO95-20剖面的一段，该地震剖面上的BSR是弱振幅带与强振幅的分界。弱振幅带横向上厚度有变化，双程走时变化为0.2～0.4s。在1144站位处弱振幅带较薄，钻探最大深度450m接近弱振幅带的顶界。而用双程走时表示的强振幅带厚度约0.2s。1144站位处BSR距海底的双程走时为0.79s，根据时深转换关系，得出BSR距海底730m。值得注意的是，在该地震剖面上距海底约0.1s处存在与海底平行的强反射，在一些部位还与其他反射层斜交。这样的反射在南海其他的地震剖面上也常有，容易被误解为似海底反射层。与文献［12］图16所示布莱克海岭（Blake Ridge）地震剖面对照，发现这样的近海底强反射也存在，而真正的BSR则是弱振幅带的底界。BSR并不与小尺度的海底起伏一一平行，只是宏观上近似与海底平行而已。此解释与1144站位根据海底温度、地温梯度及天然气水合物相图确定的稳定带的底界基本一致。
1148站位位于18°50′N，116°34′E的东沙海域，水深3294m，最大井深850m。图4是SO95-5剖面的一段，通过1148站位。这段剖面水深较大。该剖面上的弱振幅带厚度较大，双程走时超过0.4s，但弱振幅带振幅减弱幅度没有图2、图3所示剖面的那么大。这段剖面振幅虽然减弱，但并不能掩没其中的沉积层层理。BSR是弱振幅带的底界，除与海底平行外，明显地显示出负极性的特征。与通过1144站位的地震剖面不同，BSR下方并不存在厚厚的强振幅带。1148站位处，BSR距海底的双程走时约0.48s，利用声波测井得到的平均速度值1985km/s转换成深度为475m。
分析上述地震剖面表明，在南海北部，由于沉积层层理大体与海底平行，这给识别似海底反射层增加了难度。但弱振幅带的识别起了关键作用，而强振幅带、明显的负极性强反射则进一步加深了BSR的认识。
图3 通过ODP184航次1144站位投影点的东沙海域地震反射剖面（SO95-20）
图4 通过ODP184航次1148站位的东沙海域地震反射剖面（SO95-5）
