[发明专利]一种虚拟震源反射波叠前反演方法

说明书

本发明公开了一种虚拟震源反射波叠前反演方法，首先建立虚拟反射波走时方程，然后根据虚拟反射波走时方程，把地层平均速度和间断面倾角当做变量，建立反演方程；通过反演方程的扫描，获得叠加后的虚拟震源反射波的能量随平均速度v和间断面倾角φ的变化规律；当叠加后的虚拟震源反射波的能量最大时，认定该平均速度v和间断面倾角φ是合适的，从而实现虚拟震源反射波的叠前反演。本方法利用叠前虚拟震源反射波反演岩石圈速度和结构，搜索出的平均速度和不连续面斜率可以使叠加反射波达到最大振幅，这对于提高叠加记录的信噪比也是有利的，进而提高后期对岩石圈不连续面的成像效果。

技术领域

本发明涉及一种岩石圈结构探测方法，具体说是一种虚拟震源反射波叠前反演方法。

背景技术

岩石圈结构探测对我们研究地质活动、预测地震灾害发生和矿产分布有重要意义。常用的岩石圈结构探测方法包括主动源地震法和被动源地震法。主动源地震法是在地表布设大当量的爆炸震源，采集岩石圈各速度间断面的反射波和折射波，进而对岩石圈结构探测的方法。该方法可以实现高分辨率的岩石圈结构探测。但是该方法成本高，对环境破坏大，因此只适合在特定区域探测。被动源地震法主要是从天然地震数据中提取能反映地下结构的波形，进而对地下结构探测。常见的方法包括接收函数、面波频散分析和前驱波法。接收函数法是利用地震波在地下速度间断面产生的转换波来对地下结构进行探测，但是这种方法利用的频率一般较低(小于0.5Hz)，垂向分辨率不高。利用面波频散曲线反演地下速度结构的方法同样也面临垂向分辨率不足的问题。而前驱波法主要用于上地幔410和660间断面的探测。近年来还有一种利用远震P震相尾波自相关提取虚拟震源反射波的方法。当远震P震相传播到台站下方的岩石圈时，可以视为平面波，然后被台站接收，经地表反射后在岩石圈中传播，并再次反射到地表被台站接收。这样P震相的尾波中就包含了P震相在岩石圈中的多次反射。因此岩石圈结构的虚拟震源反射波就可以从P震相尾波的自相关记录中提取出来。这种方法近年来已经有多次成功的应用，而且还有基于提取的虚拟震源反射波反演岩石圈速度结构的尝试。但是这些应用和尝试都是针对的叠加后的虚拟震源反射波。发明人在研究中发现虚拟震源反射波叠加之前也包含了岩石圈速度和结构信息。因此发明人提出了一种虚拟反射波叠前反演方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种虚拟震源反射波叠前反演方法，利用叠前虚拟震源反射波反演岩石圈速度和结构。

为实现发明目的，本发明提出的虚拟震源反射波叠前反演方法，其步骤如下：

步骤1.建立虚拟反射波走时方程

当远震P震相以近似平面波的形式入射到台站下方的岩石圈时，间断面的虚拟反射波可以从该P震相尾波的自相关提取出来。该虚拟反射波的走时方程为：

其中，H表示间断面深度，Ф表示间断面倾角，θ表示地表平面波入射角，t₀表示非物理的垂直双程旅行时，v_a表示间断面以上地层的p波平均速度。平面波入射角可以由全球平均速度模型计算出来，本发明采用水平慢度参数p

其中表示平面波在间断面的入射角，v₀表示间断面下方的p波平均速度。

步骤2.建立反演方程

根据虚拟反射波走时方程，把地层平均速度和间断面倾角当做变量，只有正确的平均速度和间断面倾角可以让叠加后的虚拟震源反射波的能量达到最大。反演方程如下：

其中I表示叠加后的虚拟反射波，N表示参与叠加的事件数量，R表示从单次事件P震相尾波提取出的虚拟震源反射波。v_i和Ф_i分别表示平均速度变量和间断面倾角变量，e_i表示第i个地震事件。