JGR:拉東域共成像點道集波動方程偏移速度分析

2021-01-08 中科院地質地球所

何彬等-JGR：拉東域共成像點道集波動方程偏移速度分析

估計速度模型對於精確獲取地下結構信息和地質解釋至關重要。在勘探和地震學領域，速度模型影響到成像的質量和地震學的解釋。為了獲取速度模型，最常用的方法是基於動校正（NMO）速度拾取的方法和基於射線類的方法。然而，前者無法解決橫向速度的變化，後者在速度模型複雜的情況下存在不穩定的問題。為了避免以上方法的缺陷，獲取更加精確的速度模型，基于波動方程的偏移速度分析近年來在地震學和工業界得到廣泛的發展。經典的偏移速度分析方法是基於共成像點道集（CIGs）的特性來估計速度的誤差，然而該方法主要是基於剩餘時差的拾取，而拾取剩餘時差比較複雜且不穩定。

為了避免拾取的過程，同時確保CIGs產生的高效性，中國科學院地質與地球物理研究所博士研究生何彬與導師劉伊克研究員提出了一種使用拉東域共成像點道集（RCIGs）進行基于波動方程的偏移速度分析的新方法。該方法與經典的偏移速度分析方法不同處在於：（1）採用拉東域共成像點道集的聚焦特性，建立了全新的目標函數，從而使得反演過程為全自動的，不需要任何的人為拾取等幹預。如圖1所示，當速度準確時，RCIGs是聚焦的，而速度不準確時，RCIGs不聚焦；（2）根據全走時反演推導了目標函數的梯度；（3）由於CIGs是在成像過程中產生的，而且將其變換到拉東域效率極高，所以該方法具有高效性；（4）將提出的方法應用到模擬數據和一套海洋實際資料，反演結果驗證了方法的有效性。實際資料的應用效果如圖2和圖3所示。對比圖3a和圖3b，反演後的共成像點道集更加平坦，對應的在拉東域（圖3c和圖3d），共成像點道集更加聚焦，表明反演得到的速度模型更加準確。

圖1 速度模型準確，偏小和偏大時的傳統共成像點道集（左）與拉東域共成像點道集（右）

圖2 初始速度模型（a）與反演得到速度模型（b）

圖3 （a）初始速度模型對應的共成像點道集；（b）反演得到速度模型對應的共成像點道集；（c）初始速度模型對應的拉東域共成像點道集；（d）反演得到速度模型對應的拉東域共成像點道集

在工業界，勘探的深入對速度建模一要高效二要高精度。在地震學界，近年來大量的海洋長拖纜反射波數據被用來研究高精度的地殼結構，數據量很大，經典的偏移速度分析在拾取剩餘時差時出現困難，特別是當數據質量不佳時。本研究提出的全自動、高效率的速度建模方法，對於勘探地震學和天然地震學領域均有著重要意義。

研究成果發表於Journal of Geophysical Research: Solid Earth（He B, Liu Y*. Wave-equation migration velocityanalysis using Radon-domain common-image gathers[J]. Journal of GeophysicalResearch: Solid Earth, 2020, 125(2): e2019JB018938. DOI: 10.1029/2019JB018938）。

校對：張騰飛

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