深拖曳多道地震勘探系统(DTAGS:Deep-towed Acoustics and Geophysics System)由声学和地球物理阵列组成,具有220～820 Hz的激发震源,一般拖曳于海底之上300 m左右的高度。DTAGS系统具有低于6 m的勘探波长,比传统地震勘探更小的第一菲涅尔带半径和更大的波数采样空间,因此能够提供高分辨率的海底沉积和构造信息。由于高频扫描和深海拖曳的特殊性,DTAGS震源和水听器相对位置的精确定位是后续地震成像和速度分析的基础,因此DTAGS勘探数据处理质量的关键在于其阵列几何形态的反演。　　在北Cascadia边缘陆坡天然气水合物勘探的实际应用中,本论文在前人研究的基础上进一步针对DTAGS数据处理和解释开展工作,获得了了以下几个方面的成果:(1)发展了一套获取DTAGS地震系统阵列几何形态的高精度反演技术。该技术通过拾取的直达波与海面反射波走时共同对反演进行约束,同时考虑了阵列节点深度系统误差以及海水速度波动的影响,采用遗传算法对阵列几何形态控制参数进行同步反演,获得了全局优化的DTAGS阵列几何形态;(2)完善了DTAGS地震系统的成像处理流程。该流程在前述DTAGS系统震源和检波器的精确定位的基础上,通过阵列几何形态校正、基准面时差校正和动校正、水听器和炮点剩余静校正、相邻炮点声学阵列道集拼合等关键步骤的处理,满足了高分辨率地震成像的要求,获得了更高的DTAGS地震成像质量,显示了更为详实的跟天然气水合物相关的海底沉积和构造细节;(3)选取“水合物亮点”层位对DTAGS地球物理阵列数据进行了动校正拉伸速度分析。该分析在相邻炮点道集精确拼合所提供的更为可靠的共反射点(CRP)位置信息的基础上,抽取4个CRP道集组成一个超CRP道集,速度分析也在每一个超CRP道集内进行以提高数据处理的信噪比,获得了高分辨率的海底沉积层速度结构,揭示了高速水合物富集层的横向变化;(4)基于高分辨率的DTAGS地震成像及速度分析结果所提供的丰富信息,通过与其他海面拖曳地震勘探资料的对比分析,对天然气水合物富集的Cucumber碳酸盐丘和Bullseye冷泉在横向和纵向上(海底300-400 m深度范围内)的构造和沉积特征,做出了地质解释,并总结了海底低温热液的运移和汇聚模式,及其对天然气水合物形成和分布的控制机制;(5)通过地震正演分析,以及不同频率(波长)、不同厚度下的储层调谐效应的研究,对“水合物亮点层位”的水合物地质储量作出了尝试性的定量计算。