[發明專利]一種虛擬震源反射波疊前反演方法

有效

• 申請號: 202110382627.8
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113267811B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 周進舉;張偉;胡明順;胡勇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種虛擬震源反射波疊前反演方法，首先建立虛擬反射波走時方程，然后根據虛擬反射波走時方程，把地層平均速度和間斷面傾角當做變量，建立反演方程；通過反演方程的掃描，獲得疊加后的虛擬震源反射波的能量隨平均速度v和間斷面傾角φ的變化規律；當疊加后的虛擬震源反射波的能量最大時，認定該平均速度v和間斷面傾角φ是合適的，從而實現虛擬震源反射波的疊前反演。本方法利用疊前虛擬震源反射波反演巖石圈速度和結構，搜索出的平均速度和不連續面斜率可以使疊加反射波達到最大振幅，這對于提高疊加記錄的信噪比也是有利的，進而提高后期對巖石圈不連續面的成像效果。

技術領域

本發明涉及一種巖石圈結構探測方法，具體說是一種虛擬震源反射波疊前反演方法。

背景技術

巖石圈結構探測對我們研究地質活動、預測地震災害發生和礦產分布有重要意義。常用的巖石圈結構探測方法包括主動源地震法和被動源地震法。主動源地震法是在地表布設大當量的爆炸震源，采集巖石圈各速度間斷面的反射波和折射波，進而對巖石圈結構探測的方法。該方法可以實現高分辨率的巖石圈結構探測。但是該方法成本高，對環境破壞大，因此只適合在特定區域探測。被動源地震法主要是從天然地震數據中提取能反映地下結構的波形，進而對地下結構探測。常見的方法包括接收函數、面波頻散分析和前驅波法。接收函數法是利用地震波在地下速度間斷面產生的轉換波來對地下結構進行探測，但是這種方法利用的頻率一般較低(小于0.5Hz)，垂向分辨率不高。利用面波頻散曲線反演地下速度結構的方法同樣也面臨垂向分辨率不足的問題。而前驅波法主要用于上地幔410和660間斷面的探測。近年來還有一種利用遠震P震相尾波自相關提取虛擬震源反射波的方法。當遠震P震相傳播到臺站下方的巖石圈時，可以視為平面波，然后被臺站接收，經地表反射后在巖石圈中傳播，并再次反射到地表被臺站接收。這樣P震相的尾波中就包含了P震相在巖石圈中的多次反射。因此巖石圈結構的虛擬震源反射波就可以從P震相尾波的自相關記錄中提取出來。這種方法近年來已經有多次成功的應用，而且還有基于提取的虛擬震源反射波反演巖石圈速度結構的嘗試。但是這些應用和嘗試都是針對的疊加后的虛擬震源反射波。發明人在研究中發現虛擬震源反射波疊加之前也包含了巖石圈速度和結構信息。因此發明人提出了一種虛擬反射波疊前反演方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，在于克服現有技術存在的缺陷，提出了一種虛擬震源反射波疊前反演方法，利用疊前虛擬震源反射波反演巖石圈速度和結構。

為實現發明目的，本發明提出的虛擬震源反射波疊前反演方法，其步驟如下：

步驟1.建立虛擬反射波走時方程

當遠震P震相以近似平面波的形式入射到臺站下方的巖石圈時，間斷面的虛擬反射波可以從該P震相尾波的自相關提取出來。該虛擬反射波的走時方程為：

其中，H表示間斷面深度，Ф表示間斷面傾角，θ表示地表平面波入射角，t₀表示非物理的垂直雙程旅行時，v_a表示間斷面以上地層的p波平均速度。平面波入射角可以由全球平均速度模型計算出來，本發明采用水平慢度參數p

其中表示平面波在間斷面的入射角，v₀表示間斷面下方的p波平均速度。

步驟2.建立反演方程

根據虛擬反射波走時方程，把地層平均速度和間斷面傾角當做變量，只有正確的平均速度和間斷面傾角可以讓疊加后的虛擬震源反射波的能量達到最大。反演方程如下：

其中I表示疊加后的虛擬反射波，N表示參與疊加的事件數量，R表示從單次事件P震相尾波提取出的虛擬震源反射波。v_i和Ф_i分別表示平均速度變量和間斷面傾角變量，e_i表示第i個地震事件。