非线性地震波形反演技术及其应用

"非线性地震波形反演研究——邢文军，王永刚，谢万学，吕铁良" 地震波形反演是地球物理领域中一种重要的成像技术，它通过对地震记录的分析来重建地下介质的物理属性，如速度、密度等。非线性地震波形反演则是这一技术的一种高级形式，尤其受到研究人员的青睐，因为它能够充分利用地震数据中的丰富信息，并且能有效排除那些可能导致反演结果不准确的偶然因素。 传统的地震反演方法，如线性反演，通常假设地下介质的响应是线性的，即输入（地震波）和输出（观测到的地震记录）之间的关系是直接比例的。然而，地壳的复杂性使得这种假设在许多情况下并不成立，因为实际的地层结构和物理过程往往是非线性的。非线性地震波形反演则克服了这一限制，它允许反演过程中考虑更多的非线性效应，如多次反射、散射和频散等，从而能够恢复速度模型的全部波长分量，提供更精确的地下结构图像。 非线性地震波形反演的方法多种多样，其中包括基于梯度计算的离散化公式、多尺度反演以及基于波动方程的反演等。多尺度反演是一种有效的策略，它将复杂的反演问题分解为一系列逐步细化的子问题，从粗粒度的模型开始，逐渐细化到更精确的细节。这种方法有助于避免局部极小值的问题，提高反演的稳定性和可靠性。 在实际应用中，非线性地震波形反演通常需要通过数值模拟来解决波动方程，这涉及到大量的计算资源。为了验证反演算法的有效性，研究人员通常会进行模型测试，例如在本研究中，作者们进行了1维地震波形反演的模型实验。这样的测试可以帮助评估反演算法在理想和简化条件下的表现，为后续的实地应用提供参考。 关键词：地震波形反演，多尺度反演，波动方程，非线性反演 通过非线性地震波形反演，我们可以获得更全面、更精确的地下地质结构信息，这对于油气勘探、地质灾害评估以及对地壳结构的深入理解都具有重要意义。随着计算能力的不断提升和反演算法的不断优化，非线性地震波形反演在地球物理学领域的应用将更加广泛。