發(fā)布時間：2020-04-02 06:46

【摘要】：地下結(jié)構(gòu)的揭示(包括全球尺度和區(qū)域尺度)是地震學(xué)研究的重點和熱點問題。接收函數(shù)因其簡單實用的特性一直是研究的熱點,但由于其原理是基于遠(yuǎn)震平面波近垂直出射和水平層假設(shè),所以并不適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)成像;而勘探地震學(xué)中的疊前深度波動方程偏移可用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)成像,但疊前深度偏移要求速度場比較準(zhǔn)確才可以得到準(zhǔn)確的地下結(jié)構(gòu)的像,勘探上通常采用偏移速度分析(MVA)來進(jìn)行速度場的構(gòu)建,進(jìn)而得到準(zhǔn)確的地下結(jié)構(gòu)的像。本文實現(xiàn)了被動源轉(zhuǎn)換波逆時偏移(PS-RTM),對比了其在兩種成像條件對透射轉(zhuǎn)換波數(shù)據(jù)的成像差異;采用極性矯正的標(biāo)量成像條件進(jìn)行偏移,實現(xiàn)臺站下方結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)刻畫。但疊前深度偏移對速度場要求較高,因此我們發(fā)展了被動源轉(zhuǎn)換波角度域共成像點道集(CIG)的提取方法(包括波前矢量法,局部平面波法和局部移位法)用來實現(xiàn)被動源轉(zhuǎn)換波偏移速度分析。為了探究基于道集拉平的被動源轉(zhuǎn)換波速度分析可行性,我們測試了被動源轉(zhuǎn)換波共成像點道集對不同縱橫波速誤差的響應(yīng):當(dāng)P波或S波速度偏大時,CIG上翹,速度偏小時,CIG下彎,其變化趨勢與主動源轉(zhuǎn)換波情況相反。而當(dāng)P波和S波一個速度偏大,另外一個速度偏小時,CIG也有可能呈現(xiàn)平的狀態(tài)。因此基于道集拉平的被動源轉(zhuǎn)換波速度分析同時反演縱橫波速度并不可靠,故本文引入縱橫波速度比作為先驗信息來約束反演。在求解反問題時,利用互相關(guān)自動拾取共成像點道集上的深度殘差,定義共成像點道集上的深度殘差的最小二范數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)。為方便目標(biāo)函數(shù)對速度的梯度推導(dǎo),建立中間函數(shù)將共成像點道集上的殘差與偏移速度聯(lián)系起來,然后利用伴隨狀態(tài)法求解反問題。其中利用彈性波散射公式分別計算得到目標(biāo)函數(shù)對縱橫波偏移速度的梯度,然后將對應(yīng)位置處拾取的深度殘差通過梯度反投影到偏移速度上,利用線性搜索中拋物線擬合得到的最優(yōu)步長,利用最速下降法迭代更新偏移速度。本文的方法實現(xiàn)不需要震源信息,可利用天然地震、微地震、誘發(fā)地震或人工震源進(jìn)行速度建模,速度模型可用于偏移成像(莫霍面和強(qiáng)速度間斷面)或震源定位(天然地震、微地震和誘發(fā)地震)。經(jīng)過被動源偏移速度分析得到的縱橫波速度場也可以作為彈性波全波形反演的初始速度模型,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的精細(xì)刻畫。
【圖文】：

Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｐｒｅ－ｓｔａｃｋ邋ｄｅｐｔｈ邋ｍｉｇｒａｔｉｏｎ邋ＶＳ邋ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ逡逑在接收函數(shù)方法中，假設(shè)界面是水平層狀，所以來自于同一臺站的直達(dá)波和逡逑轉(zhuǎn)換波的到時差被用來計算得到界面的深度，如圖２．１所示，所以當(dāng)時地下模型逡逑出現(xiàn)起伏時，尤其是地形復(fù)雜時，成像效果無法得到保證。逡逑彈性波成像原理可用圖２．２來表示。地面地震時，ｉＰ為一次反射ＰＰ，邋ｉＳ為逡逑轉(zhuǎn)換波ＰＳ；遠(yuǎn)震平面Ｐ波從界面下方入射時，ｉＰ為直達(dá)Ｐ波ｐＰ，ｉＳ為轉(zhuǎn)換Ｓ波逡逑ｐＳ。在被動源轉(zhuǎn)換波逆時偏移中，我們將檢波器端的波場記錄的縱橫波進(jìn)行反傳，逡逑重構(gòu)縱橫波場，并利用成像條件使其在發(fā)生波轉(zhuǎn)換的位置處成像。逡逑４逡逑

邐▲逡逑ｉ＾ＱＦ＾ｎ逡逑圖２－１疊前深度偏移ＶＳ接收函數(shù)（Ｓｈａｎｇｅｔａｌ．，２０１７）逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｐｒｅ－ｓｔａｃｋ邋ｄｅｐｔｈ邋ｍｉｇｒａｔｉｏｎ邋ＶＳ邋ｒｅｃｅｉｖｅｒ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ逡逑在接收函數(shù)方法中，假設(shè)界面是水平層狀，所以來自于同一臺站的直達(dá)波和逡逑轉(zhuǎn)換波的到時差被用來計算得到界面的深度，如圖２．１所示，所以當(dāng)時地下模型逡逑出現(xiàn)起伏時，尤其是地形復(fù)雜時，成像效果無法得到保證。逡逑彈性波成像原理可用圖２．２來表示。地面地震時，ｉＰ為一次反射ＰＰ，邋ｉＳ為逡逑轉(zhuǎn)換波ＰＳ；遠(yuǎn)震平面Ｐ波從界面下方入射時，，ｉＰ為直達(dá)Ｐ波ｐＰ，ｉＳ為轉(zhuǎn)換Ｓ波逡逑ｐＳ。在被動源轉(zhuǎn)換波逆時偏移中，我們將檢波器端的波場記錄的縱橫波進(jìn)行反傳，逡逑重構(gòu)縱橫波場，并利用成像條件使其在發(fā)生波轉(zhuǎn)換的位置處成像。逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P631.4

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本文編號：2611610