复杂地表条件下弹性波数值模拟方法研究
消除地表地形对地震资料的影响一直都是地震勘探中的一个世界性的难以克服的问题,尤其是在中国。众所周知,中国的地形地势是非常复杂的,但是在当今对油气资源大力需求的形式下,地震勘探的前缘正在逐步向复杂地表地区转移,尤其是在西部的沙漠、高原、山地和丘陵地区,地震工作已经大面积的展开了。所以对这些地区的地表地形影响的研究就显得日益迫切。一般情况下,对地表地形影响的消除主要是用静校正方法。但是这里有两个问题需要解决:其一是静校正量的确定,对于复杂的地表条件,这是一个很难确定的问题,需要做大量的正演模拟和野外调查；另外一个致命的因素就是，目前的静校正方法是以几何地震学的假设前提(地表水平,表层介质均匀为前提的),显然复杂地表地形的影响是不在这个假设之内的。
近年来,地震勘探所涉及的复杂地表包括近地表的不均匀性(引起近地表散射)，起伏地表、厚的黄土覆盖层,地形起伏变化复杂,地表高差大(山地)。山地的特点是地形剧烈起伏,岩石出露,山间地表松软,低速层厚度变化大。山前戈壁砾石区近地表速度变化大,高速岩层直接出露地表(不存在低速带,速度横向变化大,近地表射线传播路径不垂直)复杂地表使速度的提取精度受到影响,另外复杂的地表地形散射也影响了深层信息的提取。例如世界上公认的地震勘探困难地区黄土高原,主要表现在两个方面:巨厚的黄土,干燥疏松,地震波吸收衰减严重,激发和接收条件差；表层结构复杂,地形高差大,黄土层厚度和低速带厚度、速度横向变化剧烈,静校正问题突出,测线布设以沿沟弯线为主。黄土塬地区,一方面是激发能量弱,另一方面是黄土对地震波的吸收衰减严重。相对于白垩系砂泥岩而言,黄土层对地震波的吸收是严重的。比较同一检波点,接收在基岩与黄土中激发折射波初至的能量,含膏砂泥岩是黄土的5～1倍,相差14～24dB，地震波在黄土层中的衰减是基岩的2～8倍。结论是在黄土上激发区无论什么埋置条件,资料总是很差,红土的激发能量比黄土强。
众所周知，在中国西部复杂地区实施地震勘探是一项集高难度、高技术、高投入和高风险于一身的极富挑战性的工作。要在复杂的地表起伏条件下获得较高品质的地震剖面，一方面要克服恶劣的地表条件给野外施工作业带来的影响；另一方面又必须较好地解决和攻克在地震勘探方法和技术上因复杂地表因素而诱发的各种难题，如地震资料的信噪比很低，干扰类型复杂，产生的散射和地滚波对地震记录的严重污染和畸变无法通过简单的静校正去消除，速度分析、叠加成像和偏移归位及构造成像困难等。随着油气勘探难度的加大(如复杂地表条件)，传统的基于平缓构造勘探的地震数据采集、处理和解释方法技术面临一系列挑战,许多技术在这类复杂地表地区已经不再适用。
地震数值模拟是地震勘探和地震学的重要基础。地震数值模拟就是在假定地下介质结构模型和相应物理参数已知的情况下，模拟研究地震波在地下各种介质中的传播规律，并计算在地面或地下各观测点所应观测到的数值地震记录的一种地震模拟方法。这种地震数值模拟方法已在地震勘探和天然地震领域中得到广泛的应用。它不但在石油、天然气、重金属和非金属等矿产资源及工程和环境地球物理中得到普遍的应用，而且在地震灾害预测、地震区带划分以及地壳构造和地球内部结构研究中，也得到相当广泛的应用。
通过地震波传播数值模拟分析,弄清地震波在复杂地表地形中的传播特征,可以根据不同地区的实际情况,采用更加合理的野外观测系统(如测线方向和排列长度)，使用更加合理的处理流程和处理参数,进行合理的地震解释，以及研究基于复杂地表的地震叠前深度偏移成像方法都有非常重要的意义。
在复杂地表条件下的地震波传播数值模拟方面，两个关键问题是如何选择适合不规则地表的数值计算方法以及如何更好地实现自由边界条件，实际模拟中两个问题也是有机联系在一起的。
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