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1、XX大学题 目:学生姓名: 院（系）: 专业班级: 指导教师: 完成时间:1.课题的意义多年来，电磁法、激发极化法、重力等非地震地球物理方法是金属矿勘探的主 要方法。当矿体埋藏较浅（500m）时，这些方法的勘探效果较好，但其勘探能力和 精度随着勘探深度的增加急剧下降。与之相比，地震方法具有精度高、探测深度大、 分辨率高和探测结果准确可靠等特点，可以弥补重、磁、电方法在寻找深部隐伏矿 方面的不足。在地质找矿难度日益增大，以寻找盲矿和深部隐伏矿为中心的勘探形 势下，地震方法再次引起人们的重视。实际的地质问题往往很复杂，如金属矿勘探、山地石油勘探、岩性复杂区工程 勘察等，不同尺度的非均匀地质体共生，
2、会形成极为复杂的、多种波相互干涉的地 震波场，单一波场（如反射波、折射波等）不能正确描述复杂地震波场，这就要求用 广义的地震波散射理论去解决复杂地质问题。因此，研究散射波地震勘探技术，在 复杂地质构造或非均匀地质体的勘探中具有广泛的实用价值11。金属矿地震勘探方法技术研究是一个十分复杂的课题。主要原因在于，相对于 油气等能源资源，金属矿所处的地质背景及其勘探所涉及的地震地质条件更为复 杂，无论在理论上还是方法技术上，经过几十年发展已趋于成熟的、用于油气等能 源勘探的反射波地震勘探技术，都不能直接套用于金属矿勘探。若要有效地解决金 属矿勘探问题，必须发展新的方法和理论。近些年来，地震波散射，即地
3、球三维非 均匀性引起的地震波场变化的研究取得了很大的进展，其理论和方法已被用于地 壳、地幔及核幔边界处的非均匀性分布研究，地震前兆研究，矿产资源（如石油、 金属和煤田等）勘探，工程勘察，地下核爆监测中的路径研究，强地面运动幅度预 测及台站场地效应研究，区分非弹性衰减和散射衰减研究，以及由微小尺度非均匀 性引起的介质等效总体特征变化（包括等效频散和衰减及等效各向异性、无损探测 等）的研究等等。虽然地震波散射在某些领域的研究已卓有成效，但在总体上，它 还是一个较新的研究领域，在许多方面的应用才刚刚开始，仍处于研究试验阶段。 属矿勘探中，不同尺度的非均匀地质体共生，形成极为复杂且多种波相互干涉的地
4、震波场，采用单一波场理论不能正确地描述复杂地震波场，要求使用广义的地震波 散射理论去解决问题，所以系统地研究基于地震波散射理论的金属矿地震勘探方法 技术，具有重要的现实意义和广泛的实用价值。地震波散射包括的领域很广，广义而言，任何由地球三维非均匀性引起的地震 波的变化都称为地震波散射。但传统上把那种能用几何光学理论（射线理论）处理 的由大尺度非均匀性引起的走时和振幅变化摒除于散射领域之外，只研究狭义的地 震波散射现象，即由地球三维非均匀性引起的、超越几何光学领域的地震波场畸变 现象。地震波散射所涉及的领域非常广泛且具有十分可观的应用前景，因为地球已被 证明具有多级次的、尺度的横向非均匀性，非均
5、匀性往往意味着更多的地质构造运 动或矿产资源的存在。不同尺度和不同组成的非均匀性会引起不同形式的地震波散 射，反过来我们可以从这些散射现象来推断这些非均匀性的分布和性质，因此能够 通过研究散射波来推断地下介质的不均匀性情况，地震波散射是探测三维非均匀性 的有力工具。2.国内外研究现状有关地震波散射的观测研究始于上世纪60年代末，1969年Aki3提出尾波是岩 石层非均匀性引起的背向散射波，1972年Haddon】4提出PKIKP波(穿过地幔及地核 的波)的前驱波PKP波(穿越地幔的波)是核幔边界附近非均匀性引起的散射波。上世 纪80年代，地震波散射已成为一个非常活跃的研究领域，每年在各种学术刊
6、物上 发表有大量的关于地震波散射的文章，关于该方面的研究也举行了多次国际讨论 会，如第25届IASPEI(国际地震和地球内部物理协会)的关于“地震波的散射与衰 减”讨论会就共有53篇报告。从上世纪80年化起，就出现了大量关于天然地震散射波的研究，但大多关于 地震散射理论方面。Aki and Richards P.(1980)【5就讨论过由于速度扰动产生的散射 现象。Wu R.S. and Aki K.(1985a)6用微扰法研究过弹性波在弹性非均匀体的散射特 征，用不同点力和力矩的等效点源表述Rayleigh散射，将一般的弹性波散射划分为 “速度型”和“阻抗型”，并指出其不同的散射特征。散射方
7、法早已广泛应用于线 性反演，在做波场反演时，多用Born或Rytov方法，用背景场代替总场把方程线 性似(只适用弱散射场，传播距离短的情况)来求解速度异常分布(e.g Clayton and Stolt， 1981； Beylin and Burridge， 1990； etc)。进入 90 年代，有关散射波场的正 反演研究方面的文献大量增加，其中吴如山和安艺敬一 (l993)比较系统地收集和总 结了国际上研究散射波的最新成果，将其编成了一本专辑地震波的散射衰减7， 用传播态式对地震波散射进行分类，第一次根据无量纲数k：=2-M. (k为波数，.为 波长，为非均匀性的尺度)将散射归为四类：准均
8、匀，RayLeigh散射，广角散射， 小角散射。加拿大、澳大利亚等国学者进行了大量基于地质模型的散射波场正演模 拟研究：Wu and Huang (1992)8曾用相位屏算子计算过二维垂直变背景情况下的散 射场；Wu，Huang and Xie (1995)9利用De Wolf近似用相位屏算子计算过三维常背 景情况下的后向散射场；David W.Eaton (1999) U。采用Born近似以及用射线理论近 似计算背景场和格林函数计算过三维情况的弹性波弱散射场并讨论了 Born近似的 有效性和影响散射场的因素。近几年，俄罗斯在基岩油气勘探中，提出并运用地震 波场的散射分量来识别结品岩中的裂缝带
9、与油气藏。3 .毕业设计(论文)的主要内容本设计(论文)通过对散射波速度分析研究，掌握基于等效偏移距道集的地震 散射波速度分析技术，深入认识地震散射波速度信息与传统地震反射波速度信息获 取的区别。研究内容包括以下几方面：（1）地震散射波传播与速度信息获取理论基础；（2）基于等效偏移距道集的地震散射波速度分析技术；（3）地震散射波模型和实际资料速度信息提取与分析。4 .所采用的方法、手段以及步骤等目前，地震勘探领域内最成熟的速度分析方法就是常规的反射波速度分析方 法。该方法是基于多次覆盖原理，并假设共中心点道集中的地震波旅行时轨迹为双 曲线而提出的。同样，对于散射波，如果能构建这样一种道集，道集
10、中包含所有来 自同一散射点的散射信号，这些散射信号按照某种衡量散射波传播距离的参数有序 排列，且其时距关系为双曲线。那么，就可以采用反射波速度分析方法的思路实现 散射波速度分析。Bancrofts等（1994，1998）提出了等效偏移距偏移方法（EOM）。该方法的基 本原理是依据地震波旅行时的双平方根方程，采用叠前克希霍夫积分偏移原理，假 设地下由若干散射点构成，将地震道按产生的散射点在给定的偏移距范围内抽道 集，称之为共散射点道集。形成共散射点道集的过程等效于叠前偏移的过程。然后， 对已形成的道集进行速度分析、动校正和叠加，就得到偏移剖面，与克希霍夫叠前 偏移方法相比，这种方法效率高，且的抗
11、噪性能。该方法的具体实现过程中，引入了等效偏移距的概念，即用炮点和检波点到散 射点的距离来替代常规的炮检点距离，巧妙地利用数学变换将双平方根方程转化成 单平方根方程，并保持旅行时间不变，从而将（t，x，h）域中的Cheops金字塔曲面 变换到（t，x，he）域中的双曲线，形成共散射点道集。在共散射点道集中，所有位 于偏移孔径内来自同一散射点的信息按双曲线排列。这种共散射点道集恰恰就是散 射波速度分析所需要的道集。因此，散射波速度分析方法包含两个步骤：第一，根 据等效偏移距定义，对原始数据进行变换，形成共散射点道集；第二，按照反射波 速度分析方法原理，基于共散射点道集数据进行散射波速度分析。本次
12、论文基于等效偏移距道集的散射波速度分析研究，主要分为以下步骤：（1）熟悉相关内容，认真阅读所借阅的相关书籍，掌握地震散射波的有关知 识；（2）在导师的指导和帮助下采集实验所需的数据，对该数据进行整理并做初 步的分析；（3）依据所采用的分析方法，使用编程语言进行编程，进行编程运算；（4）查漏补缺，依据导师的建议，对所进行工作之中的不足之处做进一步的 修改，以便使本次研究的结论能更好地应用到实际工作之中；(5) 总结所做工作，得出相应的研究结论，并完成最终的毕业设计论文的编 写工作。6 .参考文献1 勾丽敏.散射波成像处理技术研究D.北京：中国地质大学，2007.2 尹军杰，刘学伟，李文慧.地震波
13、散射理论及应用研究综述J.地球物理学进展，2005, 20(1): 123 134.3 Aki K. Analysis of the seismic coda of local earthquakes as scattered wavesJ . Geophysics，1969，74(4):615631.4 Haddon R A W . Corrugations on the CMB or transition layers between inner and outer coresA. In: American Geophysical Union. Transactions of Americ
14、an Geophysical UnionC. Washington: American Geophysical Union 1972， 600.5 AkiK.RichardsP.Quantitative seismologyM.New York:W.H.Freeman,San Francisco，1980， 728738.6 Wu R. S， Aki K. Scattering characteristics of elastic waves by an elastic heterogeityJ.Geophysics， 1985， 50(4): 582595.7 吴如山，安艺敬一.地震波的散射
15、与衰减M.李裕澈，卢寿德译.北京:地震出版社，1993,1 50.8 Wu. R S， Huang Li. Scattered field calculation in heterogenous media using a phase-screen propagator: Expanded Abstracts of the Technical ProgramC SEG 62nd Annual Meeting， 1992: 12891292 .9 Wu. R S， Huang Li， Xie X B. Back scattered wave calculation using the D E w
16、olf a pproximation and a phase-screen propagator: Expanded Abstracts of the Technical Programc. SEG 65th Annual Meeting，1995: 12931296.10 David W. Eaton. Weak elastic-wave scattering from massive sulfide orebodisJ Geophysics， 1999， 64(1): 289299.11 Bancroft J C， Geiger H D， The Equivalent offset CRP gathersJ.Expand
