基于波動方程差分和Kirchhoff積分的被動源彈性波逆時成像對比研究

作者：丁超,張偉,楊輝

摘要：對地殼和上地幔地下結構成像是地震學研究的重點問題,傳統上接收函數法的原理是基于水平層狀介質和遠震平面波近垂直出射假設的疊加方法,難以適用于復雜地下結構的成像。勘探地震學中的疊前深度偏移類方法(如被動源逆時偏移(PS-RTM)),可以用于復雜結構成像,與傳統接收函數的共轉換點疊加方法相比有更高的成像精度。基于雙程彈性波動方程差分法的PS-RTM必需滿足計算的穩定性,對模型網格尺寸和時間步長有較高要求,其巨大的計算量導致成像效率太低。而Kirchhoff類疊前深度偏移具有很高的計算效率,并且對觀測方式和時空采樣間隔的要求更加靈活,在勘探地震的三維偏移和速度分析中得以廣泛應用。首先介紹被動源PS-RTM實現中的波場分離和成像條件,進一步提出適用于單分量和多分量被動源彈性波的疊前Kirchhoff逆時偏移方法,利用Kirchhoff積分方法重構縱波和橫波的波場,通過應用被動源成像條件獲得地下結構的圖像。利用西藏某區的深部構造模型合成理論數據進行測試,對莫霍面成像與PS-RTM方法的成像效果相近,表明所提出方法的有效性。為了討論觀測臺站疏密程度對被動源彈性波逆時偏移的影響,用幾組不同臺站間距合成測試檢驗,對比被動源彈性波波動方程和Kirchhoff偏移的適應性差異。

發文機構：中國科學技術大學地球和空間科學學院 南方科技大學地球和空間科學系

關鍵詞：被動源地震彈性波逆時成像波動方程彈性波Kirchhoff疊前深度偏移passive seismicelastictime-reversal imagingwave equationelastic Kirchhoffpre-stack depth migration

分類號： P631.4[天文地球—地質礦產勘探]