基于谱元法的全波形反演及其在海底地震数据中的应用

作     者：刘玉柱 刘伟刚 吴世林 郑文怡 LIU YuZhu;LIU WeiGang;WU ShiLin;ZHENG WenYi

作者机构：同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 中交上海航道勘察设计研究院有限公司上海200120 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2020年第63卷第8期

页      面：3063-3077页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFC0310100,2019YFC0312004) 中国科学院战略性先导科技专项(XDA14010203) 国家科技重大专项(2017ZX05005-004) 国家自然科学基金(41930105,41774122,41630964)共同资助 

主　　题：全波形反演 谱元法 有限差分法 海底地震仪 散射积分算法 

摘      要：全波形反演已被广泛应用于获取地下速度结构.而反演问题与正演方法密切联系,针对特定反演问题,合适的正演方法能极大提高反演效率和精度.本文首先验证谱元法在含起伏界面模型数值模拟方面的优势,在此基础上将谱元法作为正演引擎应用于全波形反演,并为克服未知子波的影响,采用一种归一化的频率域目标泛函.结果表明,起伏地表情况下,基于谱元法的全波形反演相比于基于传统有限差分法反演,具有更高的反演精度.进一步,本文将基于谱元法的波形反演方法应用于OBS观测系统的理论合成数据和野外采集数据.谱元法非结构化网格剖分自然满足自由边界条件,能很好地适应不规则海床并模拟多次波.理论实验表明,即使在OBS观测系统很稀疏的情况下,基于谱元法的全波形反演仍能获得海底以下正确的高波数速度结构.在处理实际OBS数据时,本文采用分频策略以减少反演非线性,初始模型成功更新,其结果揭示了西沙海槽海底以下更多的细节信息.