地震波層析成像反演方法及其研究綜述

摘要:通過研究利用初至波走時的層析反演方法建立近地表速度模型，提供近地表地下介質的速度信息，進一步為靜校正或淺層工程勘探服務。

關鍵詞:速度建模;層析成像;初至波

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)13-0368-01

地震勘探是利用人工在地表激發和接收地震波，再對地震波作分析處理以及解釋而得到地下構造信息和巖性信息的一種方法。在整個地震勘探過程中，精確的求取地震波在地下介質中的傳播速度，一直是地震勘探的核心問題之一。尤其在地表條件較復雜的區域，地表速度的橫向劇烈變化會嚴重影響中深層目的層的成像效果。近地表速度不準確，將會直接影響到速度分析、偏移成像的質量以及靜校正的精度等地震勘探的各個環節和最終的勘探成果。

1 地震面波及波形反演

利用面波進行結構反演一直是了解地球介質結構的重要途徑。近幾年來，在面波理論和面波反演方面做了大量工作。陳蔚天和陳曉非(2001)提出了一種求解水平層狀海洋-地球模型中面波振型問題的新算法，它簡潔、高效，徹底消除了高頻情況下數值計算的精度失真問題。張碧星等(2000，2002)對瑞利波勘探中“之”字形頻散曲線形成的物理機理和多模性問題進行了理論分析，研究了諸波模的傳播特性及相互關系，以及地表下低速層介質的位置、厚度及其它參數對“之”字形頻散曲線的相互影響.在面波反演理論方面，朱良保等(2001)通過保角變換，把面波群速度的反演變成了球諧系數的線性化反演，使其計算速度快，等值線光滑，構造界限清晰。眾多研究者根據從面波資料求出的頻散曲線，對不同地區的地下速度結構作了反演，揭示了橫向結構差異的廣泛存在。

根據走時反演地下結構是獲取結構信息的經典做法。劉伊克等(2001)根據三維地震觀測的初至走時數據，利用最小平方與QR分解相結合的算法，在三維空間重建近地表低降速帶速度模型。同時，采用分形算法克服了初至波波形差異以及折射波相位反轉導致的拾取誤差，實現了三維初至拾取的大規模全自動化運算。李錄明等(2000)針對地震勘探中的復雜地表問題，提出了一套地震初至波表層模型層析反演方法.它利用地震直達波、回折波、折射波以及三者組合的初至波和層析反演方法具有的縱、橫向變速優勢，實現適應速度任意變化的復雜表層模型反演。

在利用遠震體波接收函數反演地下結構方面。錢輝等(2001)對接收函數反演地殼結構速度的算法作了分析，使之適應正演參數的變化，并利用天然地震接收函數揭示了青藏高原東部地殼結構。

近年來，非線性反演越來越受到重視，許多研究者把新的最優化理論引入地震學反演中。孟洪鷹和劉貴忠(1999)提出了多尺度地震波形反演的小波變換方法。對于一維非線性地震波形反演問題，此方法和已有的簡單迭代法及多重網格法比較表明，此方法更為有效。楊峰和聶在平(2000)提出了用于二維軸對稱非均勻介質結構的反演和成像的一種新的反演迭代方法變分玻恩迭代方法.與傳統的玻恩迭代方法相比，其收斂速度和成像質量均有較大改善。

2 地震勘探、測井問題中的地震波研究及其它

在地震勘探和測井方面，許多研究者針對實際問題，提出了新的方法。沈建國和張海瀾(2000)計算了井內靠近井壁的偏心聲源激發的聲場，得到了在井壁不同位置的接收波形，分析了直達波、井壁反射波、縱波、橫波和面波在這些波形中的反映。為了處理橫向強變速介質中的深度成像問題，程玖兵等(2001)提出一種基于共炮道集的優化系數的傍軸近似方程疊前深度偏移算子，在基于反射系數估算的成像條件下，可實現疊前深度偏移成像。陳生昌等(2001)實現了一種基于擬線性Born近似的疊張海明等:地震波研究前深度偏移方法，擴大了擬線性Born近似的應用范圍，使其能夠適應更強的橫向速度變化。張美根和王妙月(2001)利用有限元法和最小走時射線追蹤的界面點法，實現了各向異性彈性波的疊前逆時偏移.陳志德等(2002)利用疊前深度域地震成像對速度模型變化的敏感性，采用偏移迭代逐次逼近最佳成像速度，研究開發了一套快捷有效的三維疊前深度偏移深度域速度模型建立技術。顧漢明等(2002)在頻率-波數域中采用解析法，解出多層條件下海底實測的多分量地震數據分解成上行和下行P波和S波的算法，導出海底各層地震反射系數隨入射角變化(簡稱RVA)的遞推計算公式。金勝汶等(2002)給出了一種高效率、高精度的炮檢距域疊前深度偏移方法，并得到各個不同照射角下的成像結果。

3 討論和結論

地震波理論是固體地球物理學研究的重要基礎.地震波研究領域的任何實質性進展都會促進固體地球物理學的發展.在過去的4年里，中國地球物理學家在該領域做了很多有意義的研究工作，其中不乏創新性的理論工作.當前地震波研究領域的重要課題包括:

(1)復雜地球介質中地震波激發與傳播理論;

(2)高效計算三維介質中地震波傳播的數值方法;

(3)利用先進的地震波數值模擬方法，開展設定地震與強地面運動的數值模擬研究，為精細的地震危險分析與預測奠定基礎。

參考文獻

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[2]劉英祥.我國天然氣價格與天然氣發展問題研究[J].企業經濟，2009.

[3]牛建娣.我國天然氣市場供需狀況及發展對策分析[D].對外經濟貿易大學，2007.