二維地震正演模擬方法技術(shù)研究.pdf

1、地震正演模擬是地震數(shù)據(jù)采集、處理、解釋三大環(huán)節(jié)的分析基礎(chǔ)，可為地震數(shù)據(jù)采集、處理、解釋提供理論依據(jù)以及科學(xué)的評(píng)估方法。通過(guò)地震正演模擬，可以檢驗(yàn)采集設(shè)計(jì)的合理性，處理和解釋成果的可靠性以及反演方法和結(jié)果的正確性。 正演模擬的主要研究方法分為射線追蹤法和波動(dòng)方程法。射線追蹤法主要理論基礎(chǔ)是幾何光學(xué)，在高頻近似條件下，地震波的主能量沿射線軌跡傳播，主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算速度快，所得地震波的傳播時(shí)間比較準(zhǔn)確。 采用波動(dòng)方程理論模擬地震

2、波的傳播，不僅能保持地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，還能保持動(dòng)力學(xué)特征。有限差分法是基于差分原理的一種數(shù)值計(jì)算法。有限差分法是一種求解波動(dòng)方程的快速有效方法，可以很好地適應(yīng)劇烈變化的地下介質(zhì)情況，而且地質(zhì)模型的復(fù)雜程度并不影響運(yùn)算速度。 本文在詳細(xì)分析了地震數(shù)值模擬基本理論和方法技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)二維正演模擬進(jìn)行了研究，詳細(xì)論述了射線追蹤方法和波動(dòng)方程方法的基本原理，并分別論述了其基本算法。其中在二維波動(dòng)方程的正演模擬中，對(duì)不同階精度有限差

3、分算子進(jìn)行了推導(dǎo)，對(duì)差分格式的穩(wěn)定性及邊界條件進(jìn)行了討論。最終在Windows平臺(tái)上，利用C++和Fortran語(yǔ)言，并在前人工作的基礎(chǔ)上，完成了兩點(diǎn)射線追蹤試射法和時(shí)間方向四階精度有限差分正演算法功能模塊，經(jīng)多種模型的測(cè)試，計(jì)算結(jié)果正確，算法穩(wěn)定，適應(yīng)性較好。 文中結(jié)合能源勘探和工程勘查中可能存在的地質(zhì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了多種地質(zhì)模型，包括斷層模型、透鏡體模型、薄層模型以及空洞模型等，分別進(jìn)行了射線和有限差分法正演模擬，并對(duì)其效果進(jìn)行