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地震散射波理论与数值模拟

刘铁华  
【摘要】: 随着石油、煤炭等资源勘探的发展,在资源开发中,需要解决的地质问题的复杂程度和精细程度都在不断提升。在生产和实践中,多次覆盖反射地震勘探技术暴露出的某些弊端和问题逐渐增多,因为在复杂构造情况下(山前断裂带、盆地边缘破碎带、岩浆侵入后形成的岩墙以及地表不均匀情况),反射波多次叠加方法难以得到理想的结果。从跟本上来看,主要由于传统的反射波地震勘探的理论基础(水平层状介质)限定了其不可能精确的表达地质特征。另外,在传统处理技术中,一次处理往往只采用单一的波场(反射波、折射波、面波等)进行处理,但从本质上来看这些波场各自从不同方面反映了地下的信息。如果只考虑单一的波场,必然会忽略部分有用的信息,这样必然在成像和地质信息提取的时候受到限制,这种问题在地质构造复杂时尤其明显。从而要求进行更为精确尺度理论的讨论,这样散射理论就被提到一个新的研究层面。 散射波是由地下不均匀体的扰动引起的波场的变化,任何形式的波都可以归到散射波的范畴,换句话说,传统认识中的各种波场是散射波在不同约束情况下的体现。国内外对散射波的研究目前还处于探索阶段,应用于工业生产还有很长的路要走。本论文主要研究内容有: 1)介绍了散射波的理论和最新进展,比较系统地总结了近十年的散射波研究环境、主要成果和热门课题; 2)从数学和数值两个角度,分析了散射波的形态变化过程,给出了不同散射波形态之间的关系; 3)在对比了现阶段国内外主要的散射波数值模拟方法的优劣后,基于基本的理论公式提出了一种新的散射波数值模拟方法。在该方法中,引入了多个修正参数对波场进行改进并编写了相应的计算程序,此程序可以进行任意非均匀介质的总场和散射波场的模拟。 4)利用论文设计的程序对从简到繁的模型(点、层、不整合面、断层等)进行了散射波的模拟,分析了总场与散射场之间的异同。


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