南海位于欧亚板块东南缘，北邻华南大陆，西接中南半岛，东部和南部由吕宋岛、民都洛岛、巴拉望岛、加里曼丹岛组成的一系列岛弧所围绕.在区域构造背景上，南海处于欧亚板块、太平洋板块与印度洋板块之间，受到特提斯域和太平洋域的双重制约，其地质构造和演化过程极其复杂，是研究边缘海演化的重要区域之一.

近年来，通过地震勘探对南海新生代地层有了一定的了解，但对于中生代地层及演化规律在认识上还存在着诸多争议，其关键问题是目前还无法得到关于中生代地层比较清晰的结构特征，极大地制约了对南海构造演化的认识.为此，国家基础研究计划973项目《南海大陆边缘动力学及油气资源潜力》(2007CB411701)在北纬8°～14°、东经112°～118°的南海海域开展了以深部探测为目的的二维地震勘探，测线穿越了多个构造带，地层具有很大的倾角和横向岩性变化.测线总长838.95 km，共分为NH973-1和NH973-2两条测线，采取了480道接收、道间距12.5m、炮间距37.5m、偏移距250 m、80 次覆盖、电缆沉放深度10 m、枪深9 m 的勘探设计方案，以期能够获得深部目地层的良好成像.但是由于测线NH973-1的南部海底崎岖、多次波非常发育、构造复杂等因素，使得采集的数据难以获得清晰的地层反射特征与构造细节，因此必须使用具有针对性的地震数据处理方法，以提高成像质量，从而获取清晰的深部结构特征.

目前海洋地震数据的处理方法大多集中在多次波消除和偏移上，在去除多次波方面有波动方程、F-K 域滤波、Radon变换等方法^[1～8]，每种方法都有其各自的优点与缺陷.波动方程法可以很好地去除长程多次波^[9]，但要求海底变化平缓；F-K 域滤波法可以比较有效地去除多次波，算法简单且计算量较小，但在频率-波数域中，当不能清楚地分辨一次波与多次波时，多次波的去除效果较差，并在近偏移距的一些道上存在明显的多次波残余；Radon变换法也可以较好地区分反射波和多次波，但求取准确的多次波去除速度比较困难，在处理后的近炮检距道集上仍有剩余的多次波.任何一种去多次波的方法在去除多次波的同时会不同程度伤害有效波，因此要根据具体情况来选择合适的多次波去除方法.在偏移成像方面，主要有叠前偏移和叠后偏移，而叠前偏移又可分为直射线叠前偏移和弯曲射线叠前偏移^[10].叠后偏移计算量小、耗时少，但成像准确性不高；而叠前偏移要对大量的叠前道集进行计算，非常耗时，但可以精确成像^[11]，其中弯曲射线叠前偏移要比直射线叠前偏移成像更准确^[12].

由于不同的区域其地质情况不尽相同，所采集的地震数据也具有不同的特点，因此为了获得良好的成像质量，需要有针对性地选择、对比不同方法的效果，从而确定有效的处理方案.由于测线NH973-1的南部中生界比较发育，是富含油气资源的有利勘探目标之一^[13～15]，为此本文主要针对此区域进行地震数据处理方面的研究.

由于测线NH973-1 的南部涵盖了部分西南次海盆和南部陆坡，存在着平缓和变化陡峭的海底，在所采集的地震数据中含有严重的多次波，尤其是海底所引起的长程多次波具有很强的能量；同时由于海底存在着崎岖变化并且陡倾角断层很多，造成了地震数据空间采样率不足；另外，勘探区域构造复杂也给数据处理带来了很大困难.图 1 给出了测线的位置，其中红线所示的位置为本次研究的重点区域.针对以上问题，在处理中先使用F-K 域滤波对预测反褶积后的数据进行多次波消除，然后在叠前时间偏移之后再用Radon变换法去除多次波；对于空间采样率不足所引起的崎岖海底与陡倾角断层成像不准的问题，则使用了速度分析点加密的方法来解决；使用百分比扫描的弯曲射线叠前时间偏移对复杂构造进行了成像，据此建立了以多次波消除和叠前时间偏移为主的处理方案，以获取清晰的深部构造特征，处理流程如图 2所示.

图 1

Fig. 1

图 1 测线位置图 Fig. 1 Survey line location

图 2

Fig. 2

图 2 处理流程 Fig. 2 Process flow

F-K 域滤波是使用最为广泛的一种多次波压制技术，它是利用多次波与一次波的视速度差异在波数域中滤除线性噪音.为了克服仅在频域中切除多次波会对有效波造成过大损伤的缺点，另外增加了一个波数域加以限制，以减小切除过程中的有效波损失.F-K 域多次波消除的基本原理是利用一个介于反射波和多次波之间的速度函数，对含有多次波的CMP 道集进行NMO 校正，此时多次波校正不足，反射波过校正，然后把数据变换到F-K 域，从而实现多次波和反射波的分离，多次波被映射到正象限，反射波映射到负象限，再将多次波象限充零，从而得到消除多次波的CMP道集.

F-K 域多次波消除可衰减大部分多次波能量，然而速度函数的拾取是关键，如果此速度过于接近反射波速度，那么进行F-K 域滤波时能够消除更多的多次波能量，但是同时也伤害更多的有效信号，相反如果速度接近多次波速度则不能有效衰减多次波能量.在本次处理中选择了几个具有不同速度值的速度函数分别进行多次波衰减，然后把所得结果映射到F-K 域进行比较，从而确定了最佳的速度函数，保证了F-K 域滤波在有效衰减多次波的同时，又保证了有效信号不受到较多损害.图 3(a，b)分别为预测反褶积、F-K 域滤波的叠加剖面.

图 3

Fig. 3

图 3 预测反褶积后(a)和F-K域滤波后的叠加剖面(b) Fig. 3 Stack profile after predictive deconvolution (a) and filtering in F-K domain(b)

从图 3a中明显可以看到在剖面中存在着非常强的长程多次波(如红圈中所示)，而在经过F-K 域多次波衰减后的剖面图 4 中，大部分多次波能量被消除，这说明本文所采用的F-K 域多次波衰减方法能有效地去除长程多次反射.

图 4

Fig. 4

图 4 先Radon变换后叠前时间偏移(a)和先叠前时间偏移后Radon变换(b)的叠加剖面 Fig. 4 (a)Pre-stack time migration profile after Radon transformationand；(b) Radon transformation profile after pre-stack time migration

Radon 变换也是多次波压制常规技术手段之一，基本思想是把数据从t-x域经过Radon 变换到τ-p域，得到速度叠加道集，然后通过在叠加道集上设置通放带和压制带来重建仅包含多次波的CMP道集，并从原始数据中减去多次波，从而达到衰减多次波的目的.Radon变换是通过多次波和一次波速度的差异来压制多次波的^[16～18]，因此获取去多次波速度非常关键，同时也是难点，而去多次波速度的求取过程也是对地质构造和多次波形成机制的认识过程.经过Radon变换的速度叠加道集上振幅模糊减弱并且速度分辨率得到加强^[19]，反射波和多次波可以较好的区分.

在本文的多次波去除方案中，除了反褶积后的F-K 域多次波衰减外，还在叠前时间偏移后的道集上使用了Radon变换法进一步消除多次波.图 4(a，b)分别为先Radon 变换后叠前时间偏移的剖面和先叠前时间偏移后Radon变换的剖面.通过对比可以看到后者的结果明显优于前者(如图红圈中所示).通过以上的剖面对比分析，说明了本文所采用的预测反褶积后F-K 域滤波及叠前时间偏移后Radon变换去除多次波的组合方案行之有效，达到了提高成像质量的目的.

由于测线南部海底存在着强烈的崎岖变化及众多的陡倾角构造，因此用等间隔的速度点分析会造成严重的速度分析误差，从而使海底及其深部构造不能准确成像.测线所采集的地震数据道间距为12.5m，CMP间距为6.25m，通常如果海底及深部构造不存在大的陡倾角变化，那么间隔625m 进行一次速度点分析，然后对所有CMP 点进行插值，就可以保证地震数据的准确叠加和偏移，即相隔100个CMP点分析一次速度.而此区域海底及深部在某些位置上有非常大的陡倾角，通过以上的采集方案在这些位置上会造成空间采样率不足，如果再采用相隔100个CMP点分析一次速度的方法就会引起严重的叠加和偏移成像误差，因此在处理中针对这些有陡倾角变化的位置进行了局部速度点加密，获得了更为准确的速度，保证了成像质量.图 5(a，b)分别为使用等间隔速度点分析与加密速度点分析获取的速度进行叠加的剖面.

图 5

Fig. 5

图 5 使用等间隔速度点(a)和加密速度点(b)分析的叠加剖面 Fig. 5 Stack protile by uniformly-spaced velocity point analysis (a) and tncreasing velocity point densities

通过对比，可以看到速度分析点加密法能够获取更为准确的速度，可对具有陡倾角的构造与海山进行准确的成像(如图红圈所示)，并且能够减少空间假频(如图蓝圈所示).

在本文的处理中，采用了弯曲射线克希霍夫叠前时间偏移^[20～22]，该方法相对于直射线时间偏移具有更高的走时计算精度，可使偏移成像的结果更加准确.在偏移速度的获取上，采用了速度百分比扫描法，即先确立一个基准速度，再对其乘以不同的百分比，然后使用这些具有不同百分比的速度对地震数据进行克希霍夫叠前时间偏移，最后对各个成像结果进行对比，选择成像结果较好的偏移速度来更新基准速度，然后使用这个速度再进行速度百分比扫描，通过多次速度调整，最终获得具有最佳成像质量的偏移速度，保证了偏移成像的准确性和有效性.图 6(a，b，c)分别为具有速度百分比98%、100% 和102%的克希霍夫叠前时间偏移剖面，其中100%的速度为基准速度.

图 6

Fig. 6

图 6 速度为98%(a)，100%(b)和102%(c)的叠前时间偏移剖面 Fig. 6 Prestack time migration profile with 98 % (a), 100 % ( b) and 102 % (c) velocity

从图 6可以看到，偏移速度对于偏移结果具有非常严重的影响，即使偏移速度存在非常微小的变化，也可能会改变偏移结果中构造的形态.通过图 6(a，b，c)的对比分析(图中红圈所示)，经过多次调整的速度为100%的偏移剖面相对于其他两个剖面具有更加准确的成像，从而证明了本方法的优越性和有效性.

通过以上方法对数据的处理，极大地衰减了多次波能量，实现了陡倾角海山、复杂构造的准确成像，获得了比较清晰的中生界反射特征，岛礁北侧大陆斜坡向西南次海盆的过渡地带，残留中生界厚度巨大，以发育向海倾斜的不对称箕状断陷为特点，并为众多近等间距的向海倾斜的相互平行阶梯状正断层所切割，岛礁以南除局部的小型断陷内残留中生界厚度较大外，其他地带厚度总体较小，这说明本文所采用的处理流程及方法对该地区的构造具有良好的应用效果，为分析中生代南海的构造演化创造了条件.

通过对测线NH973-1 南部地震数据多种常规处理方法的综合应用，获得了清晰的地震成像，形成了具有很强针对性和实用性的处理流程，获得了清晰的中生界地震反射，为探讨中生界地层结构及中生代南海构造演化奠定了良好的基础.

(1) 在处理流程中，预测反褶积后F-K 域滤波及叠前时间偏移后Radon 变换去除多次波的组合方案可有效衰减多次波，突出有效信号能量.

(2) 速度分析点加密法可获取更为准确的速度，能够对具有陡倾角的构造与海山准确成像.

(3) 百分比扫描的弯曲射线克希霍夫叠前时间偏移，可使偏移成像结果更加准确，保证了处理结果的准确性和有效性.

在项目的研究过程中，得到了中国海洋局李家彪教授的大力支持，同时对于丁巍伟教授及姚永坚教授所给予的帮助表示感谢.