海洋沉积盆地作为海洋油气矿产资源的重要载体和海洋地质构造中最基本的构造单元, 其形成演化与地球深部过程、板块运动密切相关^[1]。要想弄清盆地的成因、构造特征和演化机制等动力学问题, 首先必须深入了解盆地深部地壳与岩石圈的结构与构造特征、岩浆活动的强度和发育特征以及盆地深浅部构造的耦合机制等关乎地球深部过程与作用的重要科学问题。从全球海洋油气盆地的分布来看(图1a), 它与全球张裂型大陆边缘的分布在空间上具有较好的一致性(图1b)^[2], 因此, 由大陆张裂所形成的伸展和裂陷型盆地为海洋沉积盆地的主要类型, 也是目前海洋沉积盆地动力学研究和油气勘探开发的重要对象。我们知道, 大陆的张裂、破裂以及海底扩张中心的形成, 是板块构造旋回一个重要的动力学过程和基本组成部分^{[3, 4]}。而裂陷型盆地的拉张、伸展作用被认为代表了从大陆张裂到海底扩张的中间阶段, 包含着大陆张裂和海底扩张的重要信息, 一直以来都是国际地球科学界研究的热点和前沿领域, 许多国际大型项目和组织都将其定位成主要研究内容^{[5, 6]}。张裂陆缘裂陷型盆地的伸展作用被认为是在特定的板块构造背景中深部地壳和岩石圈动力学变化过程在上地壳的构造表现^{[7, 8]}, 已有研究结果揭示了岩石圈流变结构^{[9, 10]}、应力场与初始构造带走向关系^[11]、先存软弱带的位置及走向^[12]、岩浆底侵及其对岩石圈的加热和软化作用^{[13, 14]}等是裂陷型盆地发育的主要控制因素, 因此从深部地壳和岩石圈角度对沉积盆地形成演化的动力学机制进行研究, 已成为沉积盆地动力学研究的主要发展方向之一。

图1

Fig.1

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	图1 全球被动陆缘(a)和海洋油气产区分布图(b)(据参考文献[2]修改)Fig.1 The distribution of global rift continental margin (a) and offshore oil-gas reserviors (b)(modified after reference[2])

海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer, OBS)是一种将检波器直接放置在海底的地震观测系统^[15], 它起源于20世纪60~70年代, 最初是为了美国军队更好地监测海底核试验。近些年来, 随着OBS技术的发展和制造成本的下降以及海洋地球科学发展的急切需求, 以OBS为技术手段的海洋地震观测系统被广泛应用于海底结构探测、海洋地震监测以及海洋资源勘探等方面^[16~21]。其中, 以大容量气枪阵作为震源、OBS作为记录系统的海洋广角地震探测(图2)在大陆边缘、洋中脊、海底高原与海山等重要构造单元开展了大量研究并取得了重要成果^[16~18], 极大地提高了我们对张裂大陆边缘岩浆活动与张裂机制、洋中脊深部构造特征、海山形成机制等板块构造理论所涉及的重要科学问题的认识和理解, 如揭示了张裂作用与岩浆作用之间的内在关系^{[22, 23]}, 发现了岩浆底侵对地壳拉张减薄的补偿作用及其对伸展因子估计的影响^[24], 地壳张裂的不对称性^[25], 并依据下地壳岩浆底侵的规模和反射特征将张裂大陆边缘分为“ 火山型” 大陆边缘^[26~28]和“ 非火山型” 大陆边缘^{[5, 14, 23, 28~30]}等。

相比传统的多道地震探测, OBS广角地震探测具有3点明显优势:① OBS放置于海底, 记录的地震数据既有垂直分量也有2个方向的水平分量, 这为我们探测S波的速度提供了很好的数据基础, 从而可以获取沉积盆地的P波和S波速度结构, 进而获得沉积地层的泊松比结构, 为判断岩性物质参数提供直接证据; ②OBS广角地震探测穿透能力强, 对沉积盆地深部地层的研究和岩浆底辟或盐岩较为发育的地层具有更好的成像能力; ③OBS广角地震是获取精确速度结构的最有效手段之一, 并可以依据速度结构的异常特征来划定天然气水合物的厚度和孔隙含量以及沉积层内部超压状态等特征, 从而为更深入认识沉积盆地动力学特征提供约束。为了系统认识OBS广角地震探测在海洋沉积盆地研究中所发挥的重要作用, 从海洋沉积盆地发育的主要区域构造环境— 张裂大陆边缘、沉积盆地本身的结构和构造以及盆地孔隙流体体系等关系到盆地动力学研究的三大主体目标入手, 回顾和总结了OBS广角地震探测在上述三大主体目标中所开展的研究和取得的重要成果; 同时简述了OBS广角地震探测在南海所取得的主要成果; 并在此基础上分析了OBS广角地震探测在海洋沉积盆地中的发展方向和趋势。

图2

Fig.2

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	图2 OBS广角地震探测示意图Fig.2 Schematic diagram of wide angle OBS seismic exploration

张裂大陆边缘作为地球系统科学中两大主要的大陆边缘类型之一, 其在板块构造的演化过程中具有重要的意义, 也是国内外大型地球科学研究计划中的重要研究对象, 如美国自然科学基金的GeoPrisms计划, 在该计划2013年的修订实施方案中, 张裂大陆边缘就是重要的研究对象之一(http:∥geoprisms.org/), 所包括的科学问题涉及张裂的初始位置在哪, 为什么会在这个位置发生?岩浆活动的强度有多大, 这种强度对盆地沉降具有怎样的影响?深部动力过程是怎样控制浅部构造发育的?等一系列关乎海洋沉积盆地构造动力学方面的重要问题。目前对张裂陆缘的研究所取得的最主要的认识之一就是其可以分为2种典型的类型(图3), 即“ 火山型” ^{[25, 31~35]}和“ 非火山型” ^{[5, 31, 36~38]}。2种典型陆缘在张裂和破裂过程中, 由于岩浆和构造相互复杂作用的影响, 又会导致同一种类型张裂陆缘在构造体系上存在多种形式。

OBS广角地震探测能够获取张裂陆缘的地壳结构, 揭示张裂陆缘从正常陆壳到减薄陆壳到洋陆壳转换带以及洋壳的整个体系中地壳厚度的变化, 从而可以直接获取地壳不同构造段的拉张因子、发育宽度以及岩浆和构造作用的主导方式和强烈程度, 为研究张裂陆缘盆地的演化过程和动力学机制提供区域构造基础和约束条件。另外, OBS广角地震探测的一大优势是接收仪器放置于海底, 能够有效接收来自地下界面的转换横波, 用于研究S波的速度结构^{[39, 40]}, 这样结合P波速度结构可以获取张裂陆缘地壳的泊松比分布, 从而更好地揭示地壳物质属性, 为划分陆壳、洋壳以及玄武岩浆的底侵等提供更为直接和可靠的证据。

OBS广角地震探测为认识和理解2种典型张裂陆缘的深部构造提供了非常重要的地球物理证据, 也是研究这2种典型张裂陆缘的最为常见的地球物理手段。从“ 火山型” 张裂陆缘的地壳结构成像可以发现, 该类型陆缘的洋— 陆壳过渡带至洋壳底部均发育有较厚的下地壳高速层, 其速度值在7.0 km/s以上, 展示了强烈的岩浆底侵作用, 说明该类型陆缘的张裂演化机制主要受岩浆的控制作用。从不同空间位置上的岩浆支配型陆缘地壳结构的对比来看, 下地壳高速层的发育存在强烈的非均质性, 表明岩浆作用的强度具有明显的差异性, 而这种差异性又导致陆缘地壳拉张减薄的程度存在较大差异, 洋壳的生长速度和厚度存在不同, 从而造成“ 火山型” 陆缘所发育的张裂盆地的构造演化特征存在较大差异。“ 非火山型” 陆缘主要受构造作用的控制, OBS广角地震探测所揭示的地壳结构主要表现为极度拉张减薄的特征, 地壳厚度在100~200 km尺度上从约30 km拉张减薄至几千米, 且往往在一个很狭窄范围内发生强烈减薄, 其拉张因子为1.5~3; 在洋陆壳过渡带存在一个速度梯度约0.2 km/s的异常带, 从拖网和钻探结果来看, 该异常带处地壳拉张减薄很强烈, 地壳很薄, 且拉张过程中拆离断层极为发育, 海水通过断裂进入到上地幔, 导致了地幔的蛇纹岩化。根据OBS广角地震探测所获得的结果, Minshull 等^[41]揭示了Iberia边缘的地幔蛇纹岩化区域达到约70 km宽, 从速度的变化推测上地幔顶部的蛇纹岩化程度为75%左右, 往深处2 km约减少为25%。除了这2种典型张裂边缘之外, 还有一种过渡型边缘处于这2种典型边缘之间^{[31, 42]}, 其OBS广角地震探测结果显示其存在少量岩浆侵入, 但不具备典型“ 火山型” 陆缘所具有的较厚下地壳高速度层; 同时其地壳结构所反映的拉张减薄的模式又与典型“ 非火山型” 边缘存在较大差异。从综合地球物理的对比来看, 这种过渡型边缘的张裂演化过程受岩浆和构造的共同作用。

图3

Fig.3

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	图3 典型的“ 非火山型” (a)和“ 火山型” (b)张裂陆缘示意图(据参考文献[31]修改 )Fig.3 Schematic sketch of the end-member of magma-poor (a) and magma-dominated (b) passive continental margins based on OBS seismic data(modified after reference[31] )

大陆从张裂、破裂到最终海底洋壳发育的一系列过程中会形成共轭陆缘, 对于洋壳两侧共轭陆缘是否具有构造上的对称性、地壳拉张减薄的程度是否一致以及受岩浆侵入作用的相似性和差异性等科学问题的认识都直接影响我们对张裂陆缘构造演化过程和机制的认识和理解。从共轭陆缘Lions湾和西Sardinia岛的OBS广角地震探测结果^[43]来看, 这对共轭陆缘既存在结构上的一致性, 如减薄陆壳的厚度均在18~10 km, 且垂直方向的速度表现为低的速度梯度特征, 洋陆壳转换带存在下地壳高速层且与典型的陆壳和洋壳结构均存在差异, 发育有4~5 km厚的典型洋壳结构等; 但不同构造段的发育宽度、地壳拉张减薄的强烈程度等方面存在非对称性, 如在Lions湾边缘的洋陆壳过渡带约90 km宽, 表现为宽广、平滑的特征, 而在西Sardinia岛边缘则既窄又陡(约40 km), 这样的结构特征暗示了该张裂模式不可能为简单剪切模式(图4)。

图4

Fig.4

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图4 Lions和Sardinia 区域速度结构剖面图 (a)共轭陆缘Lions湾和西Sardinia岛区域测线AB和GH的最终速度剖面; (b)Lions湾— Sardinia岛在海底扩张初期的位置重建黑色虚线表示由地壳速度结构变化所限定的3个区域, 编号表示3个区域的位置Fig.4 The final velocity models of Lions-Sardinia area (a) Geological cross sections based on the final velocity models AB and GH; (b) Reconstruction of the Gulf of Lions-Sardinia area at the onset of seafloor spreading.Black dashed ticks: Limits of the 3 different regions determined from variations of the crustal velocity structures modelled and represented in Fig. 4a. Numbers indicate location of the 3 regions

海洋盆地的全貌、基底深度和盆地内部结构的变化特征等是全面认识盆地演化过程和动力学机制的重要基础参数。在盆地沉积厚度较浅、地层发育规则且无岩浆侵入或盐岩构造的影响以及未受强烈构造破坏时, 盆地的内部结构和总体发育特征可以从常规多道地震中获得充足信息。但如果盆地沉积巨厚, 且岩浆底辟或盐岩构造较为发育时, 往往常规多道地震能量很难穿透整个盆地, 且遇到岩浆或盐岩体时衰减极为强烈, 导致穿透力急剧下降, 很难依靠多道地震数据来获取整个盆地的构造发育特征和内部详细结构。而以OBS为观测体系的广角地震探测能够弥补上述缺陷, 为认识盆地整体构造特征和内部速度结构等提供有效的地球物理证据。Mackenzie 等^[44]利用OBS 深地震探测获得了Rockall盆地南部的沉积地层详细的速度结构, 发现该盆地沉积地层厚度普遍在4.5 km左右, 局部地区达到7 km; 速度结构所揭示的盆地中央的地层近水平状, 而盆地两侧地层发育较为复杂且存在较大的断块; 盆地内部的地震速度从顶部的1.8 km/s增加到底部的5.2 km/s; 依据速度结构和地层发育特征, 将该盆地划分为上、中、下3套沉积序列, 其中上层为渐新世— 新第三纪的沉积, 厚度为1.5 km左右, 主要发育于盆地中央, 向两侧逐渐尖灭, 中层为白垩纪— 早第三纪沉积, 厚度约为1.5 km且构造复杂, 下层为晚古生代— 侏罗纪沉积, 厚度达到4 km左右。Morewood 等^[45]通过对比Rockall盆地高质量的多道地震与OBS广角地震探测结果, 发现两者所揭示的地层特征和盆地构造特征具有较好的一致性, 并结合二者的优势, 获得了Rockall盆地南部更为详细的沉积地层的发育信息和盆地构造特征。

沉积盆地孔隙流体压力的状态不仅对于认识沉积盆地的沉降速率和沉降历史具有重要意义, 而且可以避免超压带来的危险和破坏。前人的研究已经建立了地震波速度与盆地孔隙流体压力之间的对应关系, 因此通过OBS广角地震探测所获取的速度结构, 可以有效估算沉积盆地内部的压力分布。Scott 等^[46]基于黑海盆地东部的OBS广角地震探测数据, 揭示了该盆地5.5~8.5 km深度普遍发育一层低速度层, 且通过速度变化与压力变化之间的关系, 估算出该低速层内部的压力至少达到160 MPa, 为典型的超压盆地(图5)。实际上, 沉积盆地岩石物理学的研究已经建立了地震波速度与沉积岩密度之间的关系公式, 而沉积岩密度又与沉积地层孔隙度、孔隙流体填充状态等存在一定关系, 因此, OBS广角地震探测作为获取较厚沉积层速度结构成像最好的手段之一, 在未来沉积盆地内部结构和物质特征方面的研究将会更深入进行。

图5

Fig.5

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	图5 黑海盆地东部测线1的沉积层速度模型(a)、孔隙流体压力结构(b)和流体压力比λ * 值分布(c)(据参考文献[45]修改)Fig.5 Final sedimentary velocity model of Line 1 in the Eastern Black Sea Basin (a), pore fluid pressure result (b) and fluid pressure ratio values (c)(modified after reference[45])

不仅如此, 在巨厚沉积层盆地中, 多道地震探测往往受沉积层影响而无法获得地壳和上地幔结构。而OBS广角地震探测在获得盆地沉积地层详细速度结构的同时, 也揭示其下的地壳和上地幔结构, 为盆地构造演化的深部成因的探索和解释提供有力的条件。

海洋盆地流体体系是盆地动力学研究的重点对象之一。天然气水合物作为一种在高压、低温条件下由水和天然气形成的笼状固态物, 广泛分布于大陆边缘盆地中, 是目前研究的一种极具前景的替代能源^[47]。似海底反射界面(Bottom Simulating Reflector, BSR)作为从多道地震数据中最早间接指示存在天然气水合物的重要标志, 其在俯冲大陆边缘的增生楔沉积中发育的较为普遍, 但在被动陆缘的沉积地层中较少被识别。这就导致了一个重要的科学问题:在被动陆缘到底是因为天然气水合物较少而引起BSR的缺失还是因为BSR信号较弱引起的?已有的研究显示在一些地区存在天然气水合物, 但多道地震数据中无明显的BSR发育, 例如, Portions of the Blake Ridge^[48]和Gulf of Mexico^[49]。Xu等^[50]研究显示, 在天然气水合物发育地区所缺失的BSR标志可能是由于低甲烷含量所造成; 另外也可能由于温度、盐度等影响导致BSR特征的模糊^[51]。但也有学者认为, 在缺失BSR的地区, 不可能发育大规模的天然气水合物储集区^[52]。

OBS广角地震探测所获取的地震数据能够获得天然气水合物储集区的速度结构, 进而通过地震波速度估算天然气水合物的发育厚度和含量, 还可推算天然气水合物和游离气体在沉积孔隙中所占的比分^[53](图6)。Schlesinger等^[54]使用OBS广角地震探测数据和单道地震数据获得了Nova Scotian边缘天然气水合物聚集区沉积地层的速度结构, 发现BSR界面以上发育一层厚约100 m、平均速度为1.9 km/s的高速层, 而在BSR界面以下速度发生急剧下降, 下降量约为130 m/s, 且这个低速层的厚度也为100 m左右。依据速度变化特征, 研究者认为BSR界面以上100 m的高速层为天然气水合物最为发育的地层, 而BSR界面以下的100 m低速层为游离气储集区; 并最终从速度值的变化上估算了天然气水合物的含量为2%~18%, 而游离气的比例为1%~2%。Dash等^[55]的研究更是充分利用了OBS广角地震数据能够获取S波速度的优势和特点, 通过Cascadia边缘北部的OBS广角地震探测和单道地震数据获取了该地区天然气水合物聚集区沉积地层的P波和S波速度结构, 揭示了海底以下120~230 m范围内天然气水合物的平均含量为13%左右, 且发现BSR界面以上的S波速度表现为高速状态, 暗示了天然气水合物的存在增强了沉积地层的刚性强度。近些年来, 我国科研工作者在利用OBS探测研究天然气水合物方面也开展了很多工作^[56]。沙志斌等^[57]对HF-OBS进行了优化设计后获得了天然气水合物层的纵横波速度、波阻抗等多种有效地震反射信息。伍忠良等^[58]通过改进地震震源系统, 改善了OBS纵波及转换横波的接收效果, 更好地揭示天然气水合物地层的速度结构异常。

图6

Fig.6

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	图6 站位N3(a)、N2(b)、S2(c)纵波和纵波速度曲线以及与HYDRATECH数据和挪威中部边缘(Storegga)的Vp与Vs速度对照图表(d)与泊松比(e)(据参考文献[53]修改)Fig.6 Compilation of the P and S-wave velocities for the Site N3(a), N2(b), S2(c), crossplot of P-and S-wave velocities of N3, N2 and S2 compared to HYDRATECH data and the central Norwegian margin (labeled “ Storegga” )(modified after reference[53] )

南海作为我国最大的边缘海, 其形成演化过程对于我们认识和理解南海大陆边缘沉积盆地的动力学特征具有重要作用。因此, 20世纪90年代以来, 随着OBS广角地震探测技术的日益成熟, 国内外相关单位通过合作相继在南海北部陆缘开展了以深部地壳结构为主要目的的OBS广角地震探测实验, 极大地提高了人们对南海地壳结构特征的认识和理解。根据已发表的地壳结构剖面的位置和速度变化特征, 并结合重磁异常特征, 综合分析并拟定了南海南、北陆缘洋陆壳的转换以及下地壳高速层的主要分布范围^[59~64](图7)。

南海北部陆缘已发表的6条深地壳结构剖面显示其地壳结构非均质性极为强烈, 地壳厚度总体表现为从陆到洋的拉张减薄特征, 东、西部地壳结构存在明显差异性。穿越西沙海槽、中西沙地块、西北次海盆、西南次海盆等构造体^[59~61]的地壳结构显示南海北部西段边缘未发育下地壳高速层。以西沙海槽中轴为对称轴, 两侧Moho面从约26 km抬升至海槽中轴的约16 km, 具有较为一致的拉张减薄特性, 且表现为低重力异常带, 意味着该海槽可能为一夭折裂谷。穿越南海北部陆缘、西北次海盆、中沙岛及西南次海盆等构造单元的地壳结构最为显著的特征是正常减薄陆壳分布较为宽广, 而洋陆壳过渡带极其狭窄, Moho面在约30 km范围内从21 km左右急剧抬升至12 km左右, 且西北次海盆两侧陆壳具有较好的对称性, 说明该区的南海北部陆缘与中沙岛在南海早期陆缘破裂和海底扩张中为一对共轭陆缘, 西北次海盆的Moho面埋深比西南次海盆深2~3 km。而通过西沙海槽的南翼到西北次海盆的地壳结构揭示的最主要特征是具有2个减薄的梯级带, 这可能与西北次海盆和西沙海槽在拉张期间的横向非均一性有关。

图7

Fig.7

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	图7 南海部分OBS深地震探测地壳结构(据参考文献[59, 61~64]修改)Fig.7 Crustal structures of South China Sea from wide angle seismic experiments using OBS (modified after references[59, 61~64] )

穿越东沙隆起带、发育巨厚中生代沉积地层的潮汕坳陷、磁静区、东部次海盆等构造体^{[19, 62, 63]}的3条地壳结构剖面均探测到了下地壳高速层, 高速层的速度为7.0~7.5 km/s, 厚度最大达8 km左右, 但不同位置下地壳高速层的发育范围存在较大差异, 有些地区下地壳高速层的分布从陆架到陆坡直到洋壳发育处为止, 而有些地区下地壳高速层仅在陆坡处发育, 且厚度要薄很多, 最厚处只有3~4 km。穿越东沙隆起和潮汕坳陷的地壳结构剖面所揭示的下地壳高速层最厚处约有10 km, 暗示东沙隆起的成因可能与底部岩浆作用具有紧密的联系; 潮汕坳陷虽然发育很厚的中生代地层, 但其底下的Moho面抬升较为正常, 不存在急剧抬升或下沉, 意味着该坳陷可能保留了较好的前新生代构造的信息。南海最东北部的一条地壳结构剖面除了存在一明显的地壳减薄梯级带外, 整个地壳的减薄程度不是很剧烈, 下地壳高速层的发育范围也很小, 洋陆壳的分布还存在较大争议, 一个观点是发育下地壳高速层的部分为洋陆壳过渡带, 而另一个观点认为该处地壳应属于异常增厚的洋壳^[65]。

近些年来, 南海西南次海盆和东部次海盆关于OBS深地震研究也越来越成熟。2009年获得的2条OBS广角地震探测剖面^{[16, 17]}, 穿越了南沙块体、西南次海盆、礼乐滩等构造区。从2条深地壳结构剖面上, 发现南沙块体的Moho面埋深起伏较大, 从24 km到17 km不等, 暗示该块体在张裂演化过程中地壳拉张的差异性较大, 块体内部撕裂程度强烈。南沙块体的上地壳速度从5.5~5.7 km/s增加到6.3 km/s, 地壳中部存在速度间断面, 为上、下地壳的分界面, 速度从6.3 km/s跳跃到6.4~6.6 km/s, 下地壳底部的速度为6.8~7.0 km/s。洋壳的速度为上地壳5.9~6.1 km/s, 下地壳为6.6~6.9 km/s, 洋壳的Moho面埋深为8~12 km。南部陆缘的2条剖面均未发现下地壳高速层的存在, 与北部陆缘西部的3条剖面较为一致。最新获得的西南次海盆OBS深地震剖面^[66]揭示了典型的洋壳结构, 但在洋中脊位置只有极少的岩浆供应。低角度拆离断层穿透洋壳到达上地幔, 并在上地幔存在低速体(7.6~7.9 km/s), 认为是地幔蛇纹石化和部分熔融共同作用的结果。跨越西南次海盆延伸到两侧大陆边缘的长剖面OBS深地震探测对研究南海共轭陆缘特征有着重要的作用。2011年在南海西南部获得的长达1 000 km的深地震剖面^[67]揭示了南海西南次海盆两侧大陆边缘的拉张特征, 北侧洋陆转换带约60 km, 而南侧小于30 km, 为南海共轭陆缘提供了深部的有力证据。南海东部次海盆三维和二维OBS深地震剖面^{[68, 69]}显示, 在珍贝— 黄岩海山链下方存在比正常洋壳厚的地壳结构特征并以此揭示了南海扩张之后东部次海盆的岩浆活动特征。南海中央海盆OBS探测相对薄弱, 但OBS2013-ZN和OBS2014-ZN 2条OBS深地震最新研究结果^[70]表明南海中央盆地具有典型的洋壳结构, 上覆1~2 km厚的沉积层, 速度为2.0~3.5 km/s; 洋壳第2层和第3层厚度分别为1.8~3 km和 3~5 km, 速度由4.3 km/s 逐渐增加到7.0 km/s, 并在上地幔发现低速层(7.6 km/s), 推测与中南断裂有关。

上述南海南、北陆缘深地壳结构剖面所揭示出的总体信息是整个南海陆缘地壳的构造属性存在较大的差异性^{[16, 17, 71]}。南北陆缘的深地壳结构剖面均从陆缘区穿越到了洋壳区, 揭示出了清晰的洋陆壳转换边界的位置, 该位置刚好对应重力异常梯级带, 为从重力异常的变化特征上拟定南海洋、陆壳的转换边界提供了地震学证据。南海东部、西南以及中央次海盆的研究为南海后期的打开方式和演化阶段的探究提供了可靠的线索。

OBS广角地震探测作为海洋地球科学研究中的一种有效的地球物理学手段, 在海洋沉积盆地的区域构造、内部地层速度结构、孔隙流体含量和压力状态等关系到盆地演化动力学方面的研究中均发挥了重要的作用, 为认识板块的张裂过程和动力学机制、盆地地层速度结构和构造特征、盆地孔隙流体压力和超压状态、天然气水合物和游离气的储集厚度和含量以及天然气水合物纵横波速度异常等提供了直接的地震学证据, 弥补了其他地球物理学手段所存在的缺陷和不足。我国的OBS探测在以南海为主体的环境下快速发展, 短短的十几年间经历了从南海陆缘到南海盆地到大洋, 从单独的海上探测到海陆联合探测, 从二维探测到大范围的三维探测的阶段。一步步实现了OBS探测的广泛化和多元化, 对南海的研究做出了巨大的贡献。当然, 作为一门还处于发展和进步中的探测手段, 如果想在未来的海洋沉积盆地研究中发挥更大更广泛的作用, 还必须从以下3个方面加以改进和完善:一是OBS数据处理和分析方面, 现有的OBS广角地震探测主要利用的是广角反射和折射震相的走时数据, 对于包含信息度更为丰富的地震波形和振幅能量信息以及多次波信息还未给予充分开发, 而这些信息将来在沉积盆地物质属性变化、异常孔隙流体发育以及沉积盆地复杂构造特征的认识等方面均能发挥更好的作用。最新的OBS二次反射Pg震相研究表明, 沉积层之间的反射对沉积层成像精度大有裨益^[72]。二是海上探测工作的流程化和系统化方面, 由于沉积盆地动力学的研究所涉及的主体目标有大有小、有深有浅, 需要根据地震波的传播特性有效地设计海上地震数据采集方案, 如针对盆地区域构造的壳幔层面的结构研究, 就需要使用主频较低的大容量气枪阵为震源, OBS的布设间距可以很大, 这样穿透深度大、震相丰富; 而如果针对盆地构造级别的研究, 其气枪频带的使用、OBS布设间距的大小就会相应变化, 但如果针对天然气水合物等类似更小目标的研究, 其技术条件又会发生很大变化。因此, 必须通过系统的研究, 将海上探测工作进行有效分类, 并根据不同类型设计出海上探测的主要流程和技术参数指标。三是多种地球物理手段相结合方面, OBS广角地震探测作为一种地球物理的探测手段, 既有其自身的优势, 但也存在相应的缺陷, 因此在未来的研究中, 需要针对研究区系统地开展包括OBS广角地震探测在内的综合地球物理探测实验。如多道地震-OBS联合探测, OBS-重磁联合探测等多种物理手段相结合的方法, 这样不仅可以弥补各自的缺陷、更准确地揭示盆地的构造和动力学特征, 而且可以更好地利用OBS广角地震数据在揭示海洋沉积盆地主要物性参数方面的作用。另外, 目前出现的OBS全波形反演方法正在慢慢成熟, 其在未来的应用必将为OBS的发展带来巨大的进步。希望在寻求地球科学自己的理论道路上^[73], OBS探测能发挥独特的优势, 越走越远。为我国地球科学的转型贡献一份力量^[74]。