噪声HVSR法在OBS探测中的应用——以珠江口外海OBS台阵为例.pdf

第6 6 卷第7 期2023年7 月熊成，叶秀薇，张严心等2 0 2 3.噪声HVSR法在OBS探测中的应用一以珠江口外海OBS台阵为例地球物理学报，6 6(7):2951-2960,doi:10.6038/cjg2022Q0465.Xiong C,Ye X W,Zhang Y X,et al.2023.Application of noise HVSR method in OBS detection:A case study of OBS array offthe Pearl River Estuary.Chinese J.Geophys.(in Chinese),66(7):2951-2960,doi:10.6038/cjg2022Q0465.地球物理学报CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICSVol.66,No.7Jul.,2023噪声HVSR法在OBS探测中的应用以珠江口外海OBS台阵为例熊成，叶秀薇*，张严心，吕作勇，王力伟广东省地震局，中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室，广州510 0 7 0摘要噪声谱比法（horizontal-to-vertical spectral ratio，H VSR)通常用于确定沉积层的厚度，而应用于海底地震仪(OBS)以获取海底沉积厚度的研究较少.本文将HVSR法应用于珠江口外海域OBS台阵中，验证了该方法用于OBS探测中的可靠性.通过对珠江口外海2 7 台OBS收集的三分量地震噪声记录进行处理，得到了所有台站的HVSR曲线.有2 3台OBS的HVSR曲线可获取与沉积层厚度相关的峰值频率，通过经验公式可以计算得到沉积层厚度.结果显示，珠江口外海域沉积层（新生代地层）厚度范围为10 0 350 0 m，研究区东南部沉积层远厚于西北部，且沉积厚度受到NEE向滨海断裂带控制.本文获得的结果与以往依靠反射地震剖面和钻井等获得的沉积层厚度结果基本一致.进一步分析发现研究区新生代地层具有多层结构，大部分HVSR曲线在512 Hz存在振幅最大的波峰，认为是与第四系厚度相关的峰值频率，继而确定第四系厚度为2 0 50 m.本研究拓展了HVSR法的应用领域，为获取海底沉积层厚度提供了一种新的可靠方法.关键词噪声谱比法；海底地震仪；沉积厚度；珠江口外海doi:10.6038/cjg2022Q0465中图分类号P738，P315Application of noise HVSR method in OBS detection:A case study of OBS array off the Pearl River Estuary收稿日期2 0 2 2-0 6-17，2 0 2 2-0 8-0 6 收修定稿XIONG Cheng,YE XiuWei*,ZHANG YanXin,LU ZuoYong,WANG LiWeiCEA Key Laboratory of Earthquake Monitoring and Disaster Mitigation Technology,Guangdong Earthquake Agency,Guangzhou 510070,ChinaAbstract The horizontal-to-vertical spectral ratio(HVSR)method,generally used to determinethe thickness of sedimentary strata,is rarely applied to estimate the marine sediment thickness byOcean Bottom Seismometer(OBS).In this paper,the HVSR method was applied to the OBSarray off the Pearl River Estuary(PRE)to verify the reliability of the method for OBS detection.The HVSR curves for 27 OBSs off the PRE were obtained by processing the three-componentseismic noise records.The peak frequency associated with the thickness of sedimentary strata canbe obtained from the HVSR curves of 23 OBSs,and the thickness of the sedimentary strata couldbe calculated using an empirical equation.The results show that the thickness of the sedimentarystrata(Cenozoic strata)off the PRE varies from about 100 m to about 3500 m,with sedimentary基金项目广东省科技计划项目（2 0 18 B020207011），广东省地震局青年地震科研基金（重点实验室开放基金）项目（GDDZY202302），中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室开放基金（OMG202008)联合资助.第一作者简介熊成，男，工程师，主要从事地球内部结构探测相关工作E-mail：x io n g c h e n g 15 m a ils.u c a s.a c.c n*通讯作者叶秀薇，女，研究员，主要从事壳慢结构及震源构造研究。E-mail：142 42 0 156 2?q q.c o m2952strata in the northwest thinner than that in the southeast of the study area,and the sedimentthickness is controlled by the NEE trending Littoral Fault Zone.The results obtained in thispaper are generally consistent with those obtained from previous drillings and reflection seismicprofiles.Further analysis shows that Cenozoic strata in the study area have multi-layer structures,andmost HVSR curves have peaks with the largest amplitude at 512 Hz,which is considered to be thepeak frequency related to Quaternary strata,and then the thickness of Quaternary strata is determined tobe 20 to 50 m.This study expands the application fields of the HVSR method and provides a new andreliable approach to measure the thickness of sub-marine sedimentary strata.Keywords The horizontal-to-vertical spectral ratio(HVSR)method;Ocean Bottom Seismometer。引言海底地震仪（Ocean Bottom Seismometer，以下简称OBS)是近年来广受欢迎的海洋地球物理探测装备，可以有效地接收各种模式的地震波，因而被广泛用于主动源地震探测、背景噪声探测、慢地震和普通天然地震的监测等（Cai et al.，2 0 18；Ya m a s h itaetal.，2 0 2 1；Xia e t a l.，2 0 2 2），在海洋深部结构探测和油气资源勘探中发挥着重要作用.利用OBS构建海洋地下结构，首要的流程是建立初始速度模型，而初始模型中对沉积层的设定十分关键，沉积层模型越准确，反演得到的深部速度结构越合理.可见，获取准确的海底沉积层厚度对深部速度结构模型的构建尤为重要.此外，海洋沉积物是地质历史的良好记录，对认识海洋的形成和演变具有重要意义（高抒和李安春，2 0 0 0），海洋沉积物及其力学性质的研究还可为海底电缆和输油管道的铺设、石油钻井平台的设计和施工等海洋开发前期工程提供重要科学依据.因此，获取准确的海洋沉积层厚度具有重要的科学和工程意义.以往获取OBS下方的沉积层厚度主要依靠研究区附近的多道反射地震和钻井资料.然而反射地震资料的品质由诸多因素决定，低信噪比和杂乱反射的情况较为普遍，有时难以准确地解译，需要其他观测手段进行补充；而钻井资料受限于钻探深度和点位数量，往往只能得到研究区单点的一维模型，对研究区沉积层整体厚度的认识有限.因此，获取准确的沉积层厚度是海底构造探测的一大难题.近年来流行的噪声HVSR法为获取海底沉积层结构提供了一个新的方向.噪声HVSR方法由地球物理学报（Chinese J.Geophys.）(OBS);Sediment thickness;Pearl River Estuary(PRE)66卷Nogoshi 和 Igarashi(1971)提出,并由 Nakamura(1989)进一步推广.该方法利用噪声记录的水平分量和垂直分量的傅里叶谱之比可以得到与地下强阻抗比界面相关的峰值频率，进而通过峰值频率与沉积层厚度的经验关系来估计台站下方沉积层的厚度（vonSeht and Wohlenberg，19 9 9).H V SR法由于观测处理的便捷性和结果的可靠性使其在国内外都得到广泛的应用和发展，可适用于各种复杂环境.陈棋福等（2 0 0 8)利用6 0 0 多个点位和HVSR法得到了北京城区高分辨率的沉积层厚度分布，与钻孔资料的结果基本一致.Agostini等（2 0 15）在意大利东部的一个温泉区开展了微动观测，验证了HVSR法对浅层结构探测的可靠性，认为该方法在地热资源开发中具有良好的前景.Napolitano等（2 0 18）将HVSR方法应用于意大利南部的山区，讨论了地形对HVSR结果的影响.Bao等（2 0 19)在唐山断裂带附近布设了密集台阵，利用HVSR方法得到了台阵下方的沉积层厚度，揭示了唐山断裂带对沉积的控制作用.冰雪盖层和沉积层都属于高速基岩上的低速层，具有明显的阻抗比界面，因此HVSR法也被发展用来测定冰雪盖层的厚度.Picotti等（2 0 17）采用HVSR法测定了阿尔卑斯山脉和南极洲西部数十米至8 0 0 m的冰川厚度.Yan等（2 0 18）首次将HVSR方法应用于测量南极洲冰层，不仅得到了可靠的冰层厚度而且揭示了南极冰盖的双层结构.虽然HVSR方法已经在陆地上不同构造背景区域都有了成功应用，但该方法用于海域OBS数据处理的案例较少.Farazi等（2 0 2 0)利用日本海沟的OBS台阵（3台宽频带OBS,18台短周期OBS)得到了各台站的HVSR,发现由OBS得到的HVSR曲线在时间和空间上都具有较好的稳定性。目前尚未有研究将HVSR方法应用于OBS来估算海底沉积层的厚度，对该方法测量OBS下方沉积层厚度的可靠性和7期稳定性有待进一步探索.早期地质资料表明，珠江口外海域的地层主要为第四系、第三系和前新生代花岗岩及火山喷发岩，其中第四系分布变化不大，以砂质泥岩为主（郭彬，198 4），而第三系受滨海断裂带的影响，地层厚度由陆向海变化巨大（Caoetal.，2 0 18；熊成112E24N熊成等：噪声HVSR法在OBS探测中的应用一一以珠江口外海OBS台阵为例113E116E24N2953等，2 0 18).珠江口外海域地形平坦，沉积环境稳定，沉积层成层性好，是研究HVSR方法应用可靠性的理想场所.本文将珠江口外海域的OBS台阵作为研究对象（图1），利用噪声HVSR方法来研究台阵下方的沉积层厚度，并探讨该方法应用于OBS的可行性.114E115E22N-22N44带断?阶4530部12北?坳49珠666MEMW1530OOBS钻孔地震测线20N112EFig.1 Locations of seismic survey lines and OBS stations off the PRE1噪声HVSR方法噪声HVSR方法需要利用三分量地震仪记录微动信号，HVSR为微动信号水平分量和垂直分量的傅里叶谱的比值，其中水平分量的振幅谱可以由东西分量（E)和南北分量（N)通过几何平均值计算得到：VU:(f)+U%(f)HVSR=1Uz(f)UE（f）、U （f)和Uz（f)分别为东西分量、南北分量和垂直分量的傅里叶谱.典型的HVSR曲线通常存在明显的峰值频率，前人研究表明HVSR曲线中的20N113E114E图1珠江口外海域OBS和地震测线位置峰值频率可以看作是沉积层的共振频率（Lunedei andAlbarello，2 0 10).沉积层的共振频率（f。）则与沉积层平均剪切波速（Vs）和厚度（h）有关（Picotti etal.，2 0 17),其关系式如下：Vsh=4f。如果能得到沉积层的f。，并对沉积层的Vs有合理的估计，就可以通过HVSR方法得到沉积层的厚度.(1)2珠江口OBS数据与处理2015年广东省地震局和中国科学院南海海洋115E116E(2)2954研究所合作，利用“海调6 号”科考船在珠江口地区开展了一次海陆联合地震探测实验，海域使用气枪作为震源，利用2 4道电缆开展了13条反射地震测线的调查（图1蓝色实线），同时布设OBS作为接收台阵（图1).此次实验使用的OBS记录时长约2 0天，采样率有10 0 Hz、2 0 0 H z 和2 50 Hz三种，水深259 0 m，共投放53台OBS，成功回收30 台，其中3台OBS数据故障.本研究以2 7 台数据有效的OBS为研究对象，包括10 台国产宽频带OBS（频带为6 0 s50 H z)、7 台便携式OBS（频带为12 0 0Hz)、10 台 GOBS(频带为12 0 0 Hz).利用Geopsy软件对OBS采集的三分量数据进行处理，流程包括：选取单台时长12 h的连续数据；使用长短时窗平均振幅比(STA/LTA)算法来剔除瞬时信号，长时窗取30 S，短时窗取1.0 s，ST A/LTA比最小值设为0.2，最大值设为2.5；预处理后的稳态地脉动数据以2 0 0 s窗长进行分段处理，分别计算0.0 52 0 Hz的垂直向和水平向傅里叶谱；采用Konno-Ohmachi平滑算法（取平滑系数为40）进行平滑（KonnoandOhmachi，19 9 8），计算该时窗的HVSR，然后对所有时窗的HVSR进行平均，得到观测点的单台HVSR曲线；最后分析得到HVSR的峰值频率。Cao等(2 0 18)对研究区的反射地震测线进行处理，得到了13条过OBS的反射地震剖面（图1蓝色实线），进一步通过时深转换获取了测线下方的沉积层厚度（hMSR），其结果可以作为本次研究的参考.hMsR结果表明研究区沉积层厚度变化剧烈（数十米到数千米）.通常沉积层越厚，平均剪切波速度越大，因此不能将公式（2)中Vs简单地设定为固定值.本文参考卫小冬等（2 0 12)在珠江口盆地的横波速度探测结果，设定了珠江口外海不同厚度的新生代沉积层平均剪切波速度（表1)，并根据公式（2)计算得到不同厚度的沉积层所对应的参考共振频率，表1不同厚度沉积层的Vs设定Table 1Vs settings to different sediment thickness沉积层厚度参考共振频率(m)(m:s-1)h15001500700h15001400300h7001200100h3001100h1001000地球物理学报(Chinese J.Geophys.)3.1HVSR 曲线通过前文所述处理流程，得到了2 7 台OBS的HVSR曲线.图2 展示了其中6 个代表性台站的HVSR曲线.图中可以清楚地看到，几乎所有HVSR曲线在0.0 52 0 Hz内有2 个以上清晰的波峰，频率从小到大可分为fi，2，f3，.第1个峰值（f1）一般出现在2.0 Hz以下,第2 个（f2)或第3个峰值（f:）一般出现在112 Hz之间.一般认为多峰值现象表明地下可能存在多个波阻抗界面（Siv a r a m e t a l.，2 0 12).推测fi对应着基底顶面的波阻抗界面，而后续峰值频率则对应着更浅的波阻抗界面.由公式（2)可知，f。是计算沉积层厚度的关键参数，本文采取以下步骤从OBS的HVSR曲线中选取fo：（1）优先选取各HVSR曲线的fi为f。；(2)以相邻OBS的。连续性和研究区反射地震剖面以及钻孔资料作为参考，人工判断fi作为f。的合理性，舍弃明显不合理的fi；（3)对于fi不合理的HVSR曲线，选取f为f。，并按照第2 步的方式分析判断f作为f。的合理性，若f也不合理，则舍去该HVSR曲线.依照这个选取方式，有18 台OBS选取了fi作为f。（如图2 a,b)；有5台OBS的fi处为异常的大振幅波峰，人工判断是与波阻抗界面无关的假波峰，假波峰可能与海底局部复杂环境有关，分析后选取更为合理的f2作为f。（如图2 c，d);有4台OBS没有发现合理的波峰作为f。（如图2e,f),可能是OBS与海底耦合不好造成的，因此舍弃这些台站(OBS21,OBS38,OBS40,OBS53).经筛选之后，共获取了2 3台OBS的沉积层共振频率，在0.112.10 Hz之间（表2).3.2沉积层厚度对选取的f。，应用表1中的平均剪切波速度和公式（2)计算了沉积层的厚度（hHVSR，表2），插值后得到研究区沉积层厚度分布（图3a）.可以看出，研平均剪切波速度Vs究区沉积层厚度范围为10 0 350 0 m，由西北向东(Hz)南显著增大，沉积层等厚线与滨海断裂带走向基本fo0.25一致，显示滨海断裂带对珠江口的沉积起主要控制0.25fo0.50作用，这与以往地质调查结果基本吻合（曹敬贺等，0.50fo1.002014；熊成等,2 0 18).1.002.75其中相对偏差h=hHVsR一hMSR.可以明显地发现，66卷3丝结果7期10熊成等：噪声HVSR法在OBS探测中的应用一(a)OBS08i一以珠江口外海OBS台阵为例(b)OBS10i1012955小OBS19101100100100！10-110-110-1100f/Hz101！10110-1(e)OBSOP10！10-1100101f/HzioBS2110-110100/HzOBS3810110010100！10-110-1选取第一个峰值频率作为f。的HVSR曲线（a，b），选取第二个峰值频率作为fo的HVSR曲线（c，d)，(a)and(b)are examples where the first peaks are related to the sedimentary strata resonance frequency fo.(c)and(d)are exampleswhere the second peaks are related to the fo.(e)and(f)are examples where no peaks related to the fo.Table 2Thickness of sedimentary strata and relative error obtained by the noise HVSR method共振频率沉积层厚度相对偏差台站仪器类型fo(Hz)OBSO2GOBSOBSO8GOBSOBS10GOBSOBS12GOBSOBS13宽频带OBS16宽频带OBS19GOBSOBS22宽频带OBS25便携式OBS30便携式OBS31宽频带OBS32宽频带大部分地区hHVsR与hMsR相近，偏差基本在30 0 m以内.h整体由西北向东南逐渐增大，在研究区东南部（OBS49附近），即研究区沉积层最厚的位置，！一10-1100101f/Hz不选取峰值频率作为fo的HVSR曲线（e，f).Fig.2HVSR curves of 6 representative stations表2 噪声HVSR方法得到的沉积层厚度及相对偏差仪器类型hHVsR(m)Ah(m)0.4338080.500700.0.6024980.27612820.15224670.12330490.3829160.12028840.30811360.23016300.12330490.123304910-110-1100f/Hz平均HVSR1std图2 6 个代表性台站的HVSR曲线台站66OBS33186OBS36-118OBS41-221OBS42-136OBS43336OBS4437OBS45291OBS4756OBS4917OBS50768OBS51100偏差达到最大，超过90 0 m.为了更直观地比较，选取MW和ME测线（图1)的反射地震剖面与本文结果进行对比.图4中基101峰值频率共振频率沉积层厚度相对偏差fo(Hz)hHVsR(m)宽频带0.250便携式0.228GOBS0.904GOBS0.661GOBS0.500GOBS0.271宽频带0.179宽频带0.107宽频带0.107便携式2.100便携式0.90110-1100F/Hz150016453324547001292209535053505131333101h(m)2504823053147-2597295592245-30295622.0N21.5N地球物理学报(Chinese J.Geophys.）(a)50414310004445330820001030021220001366卷(b)504D22.0N3453347084921.5N313647253031132221.0N(a),(b)represent MW profile and ME profile respectively(The location is shown in Fig.1).The depth of bedrock and sedimentary stratacomes from hMsR,the red inverted triangles denote the OBS location,and the red circles represent the sedimentary strata thicknesses hvsROOBS0100020003000沉积层厚度/m113.5E114.0E图3珠江口外海域沉积层厚度(a)及相对hMsR的偏差(b)滨海断裂带位置来自（Caoetal.，2 0 18)，h=h H VSRh M SR.Fig.3 Sediment thickness off the PRE(a)and deviation relative to hmsR(b)Location of the Littoral Fault Zone comes from Cao et al.(2018),h=hHvsR hMsR.INWOBS080-1000-2000-3000-(a)4000-0INW01000-wu/qdaa2000-3000-(b)40000（a)，（b)分别对应MW测线和ME测线（位置见图1)，基岩和沉积层深度来自于hMSR，红色倒三角为OBS位置，红色圆圈为HVSR法得到的OBS下方沉积层厚度hHVSR.Fig.4Comparison of the sedimentary strata thicknesses obtained by the HVSR method21.0N-等厚线滨海断裂带114.5E115.0E北部断阶带OBS10基岩20北部断阶带OBS41 OBS42 OBS43 OBS44_OBS45基岩2040图4HVSR法所得沉积层厚度与反射地震剖面对比and the reflection seismic profilesbeneath OBS obtained by HVSR method.-1000-500Ah/m113.5E114.0E珠一坳陷OBS12OBS134060Distance/kmOBS476080Distance/km05001000OBS16沉积层80100珠一坳陷OBS49沉积层100120OBS滨海断裂带114.5E115.0ESE120SE1407期岩和沉积层深度来自于hMSR，红色圆圈为本文得到的OBS下方hHvSR，可以看到，大部分OBS的hHvsR与hMsR可以很好的对应，尤其在沉积层较薄的北部断阶带内，两者基本吻合.而在沉积较厚的珠一坳陷内，hHvsR与hMsR偏差则比较大，尤其是OBS47和OBS49处，hHvsR达到了350 0 m，远大于hMsR（2 6 0 0m左右).造成这种偏差的主要原因，将在后文进行讨论。4讨论4.1HVSR方法应用于OBS探测中的可行性HVSR曲线的峰值频率通常被认为与强阻抗比界面有关，而沉积层和坚硬基岩之间的界面两侧存在强烈的波阻抗差异,因此HVSR法在工程地震领域广泛用于沉积层结构的探测，包括：利用HVSR峰值频率推断场地的沉积层厚度；利用HVSR峰值振幅获取研究区的场地放大因子；利用HVSR曲线反演沉积层近地表S波速度结构等.HVSR法的局限性在于台站容易受到风、近地表地形、瞬态震源等环境因素的影响，从而影响到HVSR曲线的稳定性（王伟君等，2 0 11).获取OBS的HVSR则存在更多的限制.第一,海水的影响,陆上台站通常采用埋藏的方式布设，可以减少风等外界环境干扰，但是OBS处于海底，受海水动力影响较大，尤其浅水区波浪作用更强，对HVSR结果可能造成较大影响.由于目前没有相关的实验和理论研究报道海水对HVSR结果能造成多大影响，因此这里无法进行深人探讨.第二，OBS与海底的耦合影响，OBS一般装在沉耦架上投放人海，不能与海底直接接触，且无法保证OBS处于水平状态，这可能也会影响HVSR结果的准确性.本文有部分OBS的HVSR曲线形态不够理想，可能是受到海水和OBS耦合不佳的影响，出现假峰值、峰值不明显、波峰较宽等现象，因此无法利用HVSR曲线获取研究区的场地放大因子和浅表S波速度结构，且对峰值频率的拾取造成了一定困难.而HVSR法获取沉积层厚度主要依赖于峰值频率的选取，因此在分析OBS的HVSR曲线时，需要人工对峰值频率进行合理判断，比如结合研究区地质背景对相邻OBS共振频率的连续性进行分析，并借助反射地震剖面或者钻孔资料作为约束，对峰值频率进行取舍.通常延长观测时间可以提高计算结果的稳定性（王伟君等，2 0 1l；Ya n e t a l.，2 0 18），已有研究表熊成等：噪声HVSR法在OBS探测中的应用一一以珠江口外海OBS台阵为例方法应用于OBS具备可行性.4.2与反射地震剖面对比本文得到的沉积层厚度与Cao等（2 0 18）的反射地震剖面结果总体一致，但在研究区沉积层最厚的东南部，本文结果远大于反射地震剖面结果（图3b).分析认为造成这种差异的主要原因有两个：第一，反射地震剖面进行时深转换时需要估计不同深度的P波速度，同时HVSR方法也要估计沉积层平均S波速度.通常深度越深，波速估值误差也越大，因此波速估值的误差是导致两种结果有较大差异的原因之一；第二，Cao等（2 0 18)采集的反射地震剖面信噪比较低，在沉积层较薄的区域可大致勾画出基底埋深，但在沉积层较厚的区域基底已难以识别，因此会造成较大误差.根据郭彬（19 8 4）和李伍志等(2011)利用多条地震测线和钻孔等资料得到的结果（测线和钻孔位置见图1灰色细线和灰色圆点），研究区东南角（OBS49附近）基底深度为40 0 0 m左右，与本文的结果接近，均大于Cao等（2 0 18)的结果，表明本文获得的沉积层厚度结果具有一定的可靠性.以S3测线（图1)为例，将本文结果插值得到的2957明，利用陆地台站数十分钟的连续背景噪声波形数据，即可获得比较可靠的HVSR曲线（Bao et al.，2018；熊成等，2 0 2 0）.本文对OBS08进行了测试（图5a），测试结果表明，1h到48 h的背景噪声数据获得的HVSR曲线基本一致.考虑到海底环境的复杂性，本文选取12 h的波形数据进行计算.由于地震背景噪声源的时空变化，不同时间段得到的HVSR曲线也可能存在一定差异.本文对OBS08的HVSR曲线进行了日变化分析，得到了OBSO8连续20天的HVSR曲线.从图5b中可以看出，HVSR曲线中2 个波峰的振幅会随日期而波动，尤其在6月2 2 一2 5日台风期间，振幅会明显增大，而峰值的频率几乎没有变化，表明OBS的HVSR峰值频率在时间上有较好的稳定性。此外，Vs对计算沉积层厚度也很重要，由于海上钻孔少且浅，在沉积层厚度变化剧烈的区域，往往难以准确地估计沉积层Vs，导致得到的结果误差较大，因此对Vs的设置需要谨慎.本文根据研究区地质构造，对不同厚度沉积层设置不同的Vs，可以在一定程度上减小误差，本文经过合理地筛选和细致地分析后，从2 7 台OBS中成功拾取到2 3台OBS的场地共振频率，并计算得到了研究区的沉积层厚度分布.表明HVSR2958地球物理学报(Chinese J.Geophys.）1 h(10 windows)12 h(101 windows)3h(25 windows)24 h(222 windows)1016h(50windows)66卷48 h(467windows)(a)10010-110-1101100f/Hz1012100台风鲸鱼，(b)10-106-10图5OBSO8不同时长数据得到的HVSR曲线（a)和不同日期得到的归一化HVSR曲线（b)Fig.5HVSR curves using different time lengths(a)and normalized HVSR curves沉积层厚度与S3反射地震测线（Caoetal.，2 0 18)OBS250及其附近的1530 反射地震测线（赵中贤等，2 0 10，图5001)进行对比，发现三者结果总体相近（图6).表明HVSR法通过插值得到的区域三维沉积层分布，即使在OBS较少的区域，也有较好的准确度.虽然与反射地震结果存在一定偏差，但若以深部结构探测为目的,HVSR法获取的沉积层厚度已经能够满足需求.4.3珠江口海域沉积层结构前人根据珠江口盆地内的钻井资料，一般将新生代地层划分为第四系、第三系.第四系厚约55125m，为泥岩或泥质粉砂岩，与下伏上第三系为不整合接触；第三系厚约3350 m，与下伏花岗岩或火山喷发岩呈不整合接触（郭彬，198 4；秦国权，2000).本文结果发现几乎所有OBS的HVSR曲线在0.12 0 Hz范围都有2 个或3个清晰的波峰（图2)，同样表明珠江口外海沉积层具有多层结构.以ME测线为例，最小的峰值频率在0.11.0 Hz范围内（图7 黄线），对应深度为30 0 350 0 m，为第三系与下伏花岗岩或火山喷发岩的分界面.第三系厚度变化剧烈，总体变化趋势与区域构造吻合，厚度最大的2 个OBS(47和49 号)均在珠江口盆地中沉06-15Date(MM-DD)at different dates(b)of OBS08NW1500一HVSR法2000.S3反射地震测线-1530反射地震测线25000图6HVSR法插值所得沉积层厚度与反射地震剖面对比测线位置见图1，黑色倒三角为OBS位置，黑色圆圈为HVSR法得到的沉积层厚度.Fig.6 Comparison of the sedimentary strata thicknessesobtained from the HVSR results of interpolation andThe location of the survey lines is shown in Fig.l,the blackinverted triangle denotes the OBS location,and the blackcircle represents the sedimentary strata thickness obtained积厚度较大的珠一坳陷内.ME测线上OBS最大的峰值频率出现在510 Hz(图7 蓝线），一般振幅最大，对应深度为2 0 50 m，界面平坦，可能为第四系和第三系分界面.由于第四系的沉积物较松散，与下伏底层的波阻抗较大，因此波峰振幅表现突出.珠一06-2006-251020Distance/kmthe reflection seismic profilesbyHVSR method.SE304050607期坳陷内2 个OBS（47 和49号）的HVSR曲线在上述2 个波峰之间还存在第3个波峰（图7 紫线），频率约1.0 Hz,对应深度为30 0 m，可能对应第三系NWOBS41OBS4210110010-120Fig.7Correspondence between the normalized profile of the HVSR curves of the survey line ME andthe stratigraphic sequence(stratigraphic sequence from Guo,1984)5结论本文将HVSR方法应用到珠江口外海域OBS台阵中，取得了以下几点认识：（1）H V SR法是一种获取OBS下方沉积层厚度可靠、有效的方法，为揭示海域沉积层结构提供了新的可行途径，是利用反射地震或钻井获取海域沉积层厚度的有效补充，可为获取海底速度结构提供可靠的初始模型，为海洋工程建设等提供基础科学数据.（2）珠江口外海域新生代沉积层共振频率范围为0.10 2.10 Hz，沉积层厚度为10 0 350 0 m，由西北向东南显著增厚，沉积层等厚线与滨海断裂带走向基本一致，显示滨海断裂带对珠江口的沉积过程起主要控制作用.（3）H VSR方法还可以为揭示沉积层的内部结构提供重要依据.珠江口外海域的新生代沉积层具有多层结构.上层为松散的第四系沉积,厚2 0 50 m，整体分布均匀；下层为第三系地层，厚10 0 350 0 m，厚度变化剧烈；部分沉积较厚区域的第三系内部可能存在强波阻抗界面.致谢感谢“海调6 号”全体船员及科考队员辛苦的海上作业，感谢审稿人提出的建设性意见。ReferencesAgostini L,Boaga J,Galgaro A,et al.2015.HVSR technique in熊成等：噪声HVSR法在OBS探测中的应用一一以珠江口外海OBS台阵为例北部断阶带OBS43OBS44OBS454060Distance/km图7 ME测线HVSR曲线归一化剖面与地层层序（郭彬，198 4)的对应关系doi:10.1016/j.jseaes.2019.104045.Cai C,Wiens D A,Shen W S,et al.2018.Water input into the Marianasubduction zone estimated from ocean-bottom seismic data.Nature,563(7731)：38 9-392，d o i 10.10 38/s 4158 6-0 18-0 6 55-4.Cao J H,Sun J L,Xu H L,et al.2014.Seismological features of thelittoral fault zone in the Pearl River Estuary.Chinese Jourmal ofGe