(第九讲)地震层析成象概论.ppt

四、实例 四、实例 四、实例 四、实例 四、实例 四、实例 * 地震勘探新方法技术 第九讲：地震层析成像技术 一、地震层析成像研究发展概况 二、地震层析成像方法面临的主要问题 三、地震走时层析成像算法 四、实例 地震层析成像技术 一、地震层析成像研究发展概况 地震层析成像是地球物理学科的一个研究领域。在地球物理学研究中勘探地球物理是一个年青的学科，它起源于20世纪30年代。早期的地球物理勘探和地球物理方法从属于地质方法，即地质学家预测一个构造，地球物理学家用他们的原始的勘探技术去验证这一结构。60年代，地球物理学家获得了地下二维数据记录，使得地球物理学家从野外回到了室内，为从数据记录中获得地下结构的图像开始了精细的数据处理与解释研究。 一、地震层析成像研究发展概况 80年代，随着计算机工作站的发展，数据处理技术从二维向三维迅速发展，地球物理学家可以清晰的看清地下结构的图像。从而地球物理学完成了从受地质学驱使到驱动地质学发展的循环（Russell,1999），即地球物理学家通过使用地球物理的数据采集技术、数字处理技术和可视化技术看清三维地下结构。目前，勘探地球物理已经成为经济和生产领域的高技术之一。 一、地震层析成像研究发展概况 20世纪60年代初期，美国科学家Cormack从数学和实验结果证实了根据X射线的投影可以唯一地确定人体内部结构，从而奠定了医学诊断上图像重建的理论基础，即X射线CT(X Ray Computer Tomography). 60年代中期和70年代中期,随着数学图像重建方法在射电天文学和电子显微学方面的应用和发展，在数学方法上出现了本质上与奥地利数学家1917年提出的Rndon逆变换方法相同的褶积投影方法，Chapman，1981）。此后，地学界借助医学CT思想，利用地震波的传播对地壳乃至上地幔结构开始进行半定量研究。从此，低着层析成像成为地球物理学研究的一个新领域。 一、地震层析成像研究发展概况 地震层析成像的研究在70年代首先以井间速度结构调查为研究对象（Bois et al.1972）。1979年，Dines和Lytle首先对地震层析成像坐了大量数值模拟，并公布了利用弯曲的地震射线进行地下地震波速度成像的结果，并首先将层析成像（Computerized Geophysical Tomography）这一名词用于论文的标题。1984年，美国的Anderson利用天然地震数据着手全球构造研究，并公布了全球三维速度结构。从而使人们对重力场变化、密度结构、地幔物质流动有了新的认识。 一、地震层析成像研究发展概况 80年代，地震层析成像发展到勘探地球物理学界，自从在亚特兰大（Atlanta）召开的第54届地球物理勘探学家协会（SEG(Society Of Exploration Geophysicists)）年会上设置了地震层析成像研究内容的主题之后，以Daily（1984），Somersten(1984), Pratt and Worthington (1984),Bishop(1985)等人的研究为代表，利用人工地震发射与接收系统的地震层析成像理论、方法和技术以数值模拟的形式得到深入、广泛的研究。90年代，不论是利用天然地震数据还是人工地震数据的地震层析成像方法在认识地球的基础研究领域以及在资源勘探、工程勘探、环境保护、文物调查、防灾减灾等许多应用领域都得到实验性研究并取得有效的进展。 二、地震层析成像方法面临的主要问题 2.1　地震波走时自动拾取问题 在地震层析成像的研究中 ,可获得的观测数据是地震记录 .从地震记录中可以获得地震波的走时、振幅和频率 ,其中最关键的是地震波走时 .随着数字地震技术的发展 ,观测数据的数量迅速增加 ,准确地进行地震波走时的拾取越来越成为一项重要且繁重的工作 .为此 ,走时的自动拾取成为人们研究与关注的对象 . 二、地震层析成像方法面临的主要问题 2.1　地震波走时自动拾取问题 近年来 ,先后出现了相邻道互相关方法](Gelchinsky，1983)、能量比较方法(Coppens，1985)、改变褶积算子宽度的方法（Ramananant , 1 987）等等 .90年代之后 ,地震初至波走时拾取的方法有了新的进展 ,如基于分形理论的Divider方法和Hurst方法(Boschetti, 1 996) ,特别是中国科学家提出的基于Hausdorff分维算法的地震波走时全自动拾取方法(Chang, 1 999)也取得了良好的效果 . 二、地震层析成像方法面临的主要问题 2.1　地震波走时自动拾取问题 这些新方法以分形 (Fractal)理论为依据 ,通过对地震记录时间序列分数维 (Fractaldimension