起伏地表弹性波不等距有限差分法数值模拟——以复杂黄土塬区为例
伴随着地震勘探从近水平地区向复杂地区过渡，给地震勘探工作带来了极大的困难。目标地区近地表构造的复杂程度使获得的地震数据信噪比低，且缺少针对性的地震数据处理方法和去噪技术。最重要的是，复杂地区地震波传播规律和波场特征的认识还不够，这直接影响到地震勘探的各个环节。因此在复杂地区进行地震勘探正演模拟是必要的。 基于此，本文在不等距差分法计算标量波和处理起伏海面的基础上，将其推广至弹性波，给出了起伏地表交错网格中的不等距差分格式。对于弹性波不等距差分法：在计算起伏地表时，速度和应力分量应该根据地形选取不同的差分格式；在处理起伏地表时，给出了一种局部的自由地表边界条件的实现过程。为验证算法的正确，通过模拟简单山峰模型和倾斜模型，得到波场快照与地震记录，经与特征变量法对比，证明了该方法模拟波场的正确性；经与阶梯状离散起伏地表的参数修改法对比，证明了该方法在地表处具有较好的精度。 为研究弹性波不等距有限差分法在具有起伏地形和复杂近地表地区的适用性，本文以复杂黄土塬区为例，分析了不同特征对地震波传播和波场特征的影响。最后本文根据实际复杂黄土塬区建模，分析了模拟结果，通过某黄土塬区实际地震数据与模拟地震记录对比，可以发现在某些波场上具有一定的相似性：地震波能量聚集在近地表处，只有少量能量可以向下及向两侧传播；塬内对能量有很强的聚焦性是由于塬内地形散射波异常发育引起；记录两侧存在发育薄互且平行的同相轴是由于近地表连续变化的浅薄低速层产生的多次反射折射造成。 本文取得的研究成果可以为后续数据处理提供正演工具；对模拟结果的分析有助于认识复杂黄土塬的数据特征，进而为该区域低信噪比数据形成机制的研究打下基础。
复杂黄土塬区;数值模拟;起伏地表;弹性波;不等距有限差分法
吉林大学
硕士
固体地球物理学
孙章庆
2022
中文
P631.4
2022-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）