多类型地震波射线CT的数学物理模型同化研究

复杂构造的地震层析成像是地球物理学的前沿课题。本项目针对复杂条件下地震联合射线CT的数据拾取困难问题，提出了一种基于统一数学物理模型的多类型地震射线CT的新思路，把多类型地震射线CT的数学物理模型的同化作为待解决的关键科学问题。旨在提高地震联合射线CT方法对复杂构造成像的适应性。本项目拟从复杂构造的叠前地震波属性特征分析入手，依据地震波传播的基本理论，采用理论分析、正演模拟和实际资料试验等方法，研究复杂条件下地震属性参数的基本特征，确定稳定的地震射线参数。利用定解问题可解性判定的基本方法，通过地震射线参数的有效组合，探讨数据空间、地球物理模型空间的构成及匹配，建立适用于多类型地震射线正演的适定性定解问题，并通过试验结果的评价完成数学物理模型的优化。从而实现多类型地震波射线CT的数学物理模型的同化。本项目的研究对丰富地震层析成像基本理论方法和我国的资源勘查具有重要意义。

复杂地质构造常常富集着大量的矿产和油气资源，它一直是矿产和能源工业的重要勘探目标，它的正确成像是地球物理学的前沿课题。目前层析成像已经成为复杂地质构造勘探的主要工具。本项目提出了一种基于统一数学物理模型的多类型地震射线CT新思路，把多类型地震射线CT的数学物理模型的同化作为待解决的关键科学问题。旨在提高地震联合射线CT方法对复杂构造成像的适应性。本项目拟从复杂构造的叠前地震波属性特征分析入手，依据地震波传播的基本理论，采用理论分析、正演模拟等方法，研究复杂条件下地震属性的基本特征，确定稳定的地震射线参数，通过地震射线参数的有效组合，探讨数据空间、地球物理模型空间的构成，实现多类型地震射线CT的数学物理模型的同化.本项目组在国家自然科学基金的支持下，在多类型地震波射线层析的数学物理模型的构造及成像方法方面取得了一些创新性成果。基于地震波传播理论，导出了地震射线偏振方向参数与地震速度梯度的定量数学关系式，创新性提出了利用地震射线偏振方向参数对地震速度梯度场成像的方法，提供了对地震速度界面或地震地质界面直接成像的途径。通过对地震波运动学的两个基本参数（地震波走时、偏振方向）的研究，建立了多类型地震波（反射波、折射波以及散射波）层析成像的数学物理模型。这些成果丰富了地震层析成像方法，特别是该项目的研究使地震速度界面的直接层析成像成为可能。