地形“平化”策略下的地震波传播与弹性波逆时偏移

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1、囵中国科学院大学博士学位论文密级地理!壬丝：筮坚工鳆垫羼邀佳攫皇登筐遮霆吐值整作者姓名：兰盘强指导教师：韭宣盎硒冠茵主亘型堂瞳丝厦皇丝堡塑壅班塞压学位类别：垄堂墟±学科专业：固焦垫蔓塑堡培养单位：生国整芏隧垫厦生垫韭翅堡受塞匮2013年5月ByLanHaiqiangSupervisor：Prof．ZhangZhongjieADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofSolidGeophy

2、sicsInstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciencesMay,2013中国科学院地质与地球物理研究所研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在张忠杰导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得主国抖学院地透与地球物理砑塞压或其丝数直扭构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示谢意。论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。学位论文作者签名：豸

3、概签字日期：矽侈年√月哆日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国科堂院地质与地球物理硒塞压有关知识产权的规定，研究所有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文及论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；中国科学院地厦与地球物理研塞所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文(保密的学位论文在解密后适用本授权书)。保密论文注释：本学位论文属于保密范畴，保密期限年，解密后适用本授权书。‘’一k．，、学位论文作者签名：豹编导师签名：矽陉眵毒签字日期：伊仍年彩月彦日。签字日期：沙1％月中文摘要摘要在地震

4、数据的采集、处理和解释中，起伏地表问题越来越引起人们的关注。针对“模型扩展”的起伏地表处理方案会在地震波传播与成像中诱发系列问题。本论文旨在研究和发展一套对起伏地表观测的地震资料进行处理和解释的方法。地形“平化”是一种与复杂地形完全匹配的无损的处理起伏地形的方法，已在流体力学中得到有效应用。论文中，我们通过引入地形“平化”的思想，构造了“平化”策略下的与地形有关的地震波波动方程和程函方程，发展了复杂地表条件下的地震波场和地震波初至走时场模拟方法与弹性波逆时偏移成像技术。所获得的地形“平化”策略下的与地形有关的波动方程与程函方程是适于规则模型的相关方程的扩展，而经典的波动方程与

5、程函方程是与地形有关的相关方程的特例与简化。发展的方法技术在系列理论模型与实际资料处理中取得了显著效果。构造的地形“平化”策略下的与地形有关的地震波波动方程巧妙地解决了经典波动方程处理起伏边界的困难。对起伏地表观测的地震数据进行合成中的关键问题(自由边界和吸收边界)进行了有效处理。通过引入振幅和相位匹配函数从振幅和相位两方面对二阶弹性波方程中六种不同的自由边界条件数值处理方法(单边近似法，中心差分近似法，合成近似法，新的合成近似法，隐式近似法及边界修正法1进行了定量评判。集成地形“平化”策略下的与地形有关的地震波波动方程、边界修正法自由边界条件处理方法与起伏地表的完全匹配层吸

6、收边界条件，对复杂地形下的二维及三维横向各向同性介质、流体填充裂缝介质等进行了数值模拟。获得的与地形有关的地震波程函方程避免了经典的程函方程在复杂地形地震探测中的局限性，为地震波走时计算中复杂地形的处理提供了一个可供考虑的全新方案。有针对性地引入fLax—Friedrichs快速扫描法来求解与地形有关的程函方程以获取地震波初至走时场。引入数学上用于求解守恒率方程的高阶加权本质非振荡格式，发展了求解与地形有关程函方程的高阶Lax—Friedrichs快速扫描法。地震波逆时偏移是现行偏移方法中最精确的一种成像方法。在对“平化”策略下与地形有关的地震波波动方程和程函方程研究基础上，

7、利用与地形有关的程函方程进行近地表速度分析，采用与地形有关的波动方程进行波场延拓，最后应地形“平化”策略下的地震波传播与弹性波逆时偏移用上下行波场互相关成像条件，发展了一种直接对起伏地表观测的地震数据进行处理的的叠前逆时偏移方法。该方法有效地处理了地表起伏造成的偏移成像畸变，实现了对复杂地表下复杂结构的精确成像。关键词：地形“平化”，波动方程，程函方程，Lax．Friedrichs快速扫描法，逆时偏移II英文摘要AbstractRoughtopographiescausemoleandmoreconce