趙驚濤彭蘇萍陳宗南柳倩男

1. 煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院,北京 100083；3. 空軍研究院工程設(shè)計(jì)研究所,北京 100068

在煤礦開采過程中,隱蔽小尺度斷層和陷落柱等不連續(xù)地質(zhì)體破壞了煤層的連續(xù)性,易誘發(fā)透水與瓦斯突出等事故,嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)[1]。斷層易使頂板巖層破碎,支架失穩(wěn),陷落柱迫使采煤機(jī)械停產(chǎn)搬家,由此造成的儲(chǔ)量損失高達(dá)15% ～30%。

長(zhǎng)期以來,我國(guó)地質(zhì)、采礦界科技人員對(duì)此類問題十分重視,進(jìn)行了大量的研究工作,但由于小尺度斷層和陷落柱隱伏性強(qiáng)、分布規(guī)律性差,僅靠地質(zhì)和鉆井資料無法滿足煤礦生產(chǎn)需求,礦井設(shè)計(jì)存在盲目性,制約礦井安全高效生產(chǎn)。三維地震勘探方法廣泛應(yīng)用在斷層和陷落柱等不連續(xù)地質(zhì)體空間分布的研究上。但傳統(tǒng)三維地震勘探以反射波為主。在此基礎(chǔ)上開展的不連續(xù)地質(zhì)體檢測(cè)方法,如相干技術(shù)[2]、地震屬性分析方法[3]和螞蟻體追蹤算法[4]等,主要適用于大尺度斷層和陷落柱,分辨率難以滿足煤礦安全高效生產(chǎn)需求。一般地,煤礦隱蔽性小尺度地質(zhì)異常體主要指長(zhǎng)軸直徑小于20 m 的陷落柱和落差小于5 m 的斷層。據(jù)統(tǒng)計(jì),傳統(tǒng)三維地震勘探技術(shù),對(duì)于長(zhǎng)軸直徑20 m 以上陷落柱解釋的準(zhǔn)確率約為40% ～50% ,在探明落差小于5 m 斷層上仍存在極大挑戰(zhàn)[5]。因此,如何提高隱蔽小尺度斷層和陷落柱探測(cè)精度,一直都是地震勘探的難題。

從地震波場(chǎng)看,繞射波是地質(zhì)體尺度小于一個(gè)菲涅爾帶的地震響應(yīng),攜帶了關(guān)于斷層、尖滅點(diǎn)、陷落柱和巖溶洞穴等小尺度地質(zhì)體信息,因此有效利用地震數(shù)據(jù)中的繞射波,對(duì)提高三維地震成像分辨率至關(guān)重要。但由于繞射波能量較反射波弱1 ～2個(gè)數(shù)量級(jí),因此繞射波利用難度較大,需單獨(dú)分離繞射波。近年來,利用繞射波識(shí)別小尺度不連續(xù)地質(zhì)體(斷層、巖溶洞穴和陷落柱等)的研究日益增多,研究熱點(diǎn)集中在三維疊前繞射波分離與成像方法。繞射波為弱信號(hào),通常淹沒在強(qiáng)反射波背景中,因此分離繞射波是研究難點(diǎn),在方法上主要分為數(shù)據(jù)域和成像域兩類。

數(shù)據(jù)域分離方法研究較早,是指在地震數(shù)據(jù)偏移之前通過信號(hào)變換等方法分離繞射波,主要利用數(shù)據(jù)域反射波和繞射波幾何形態(tài)差異,通過壓制平滑連續(xù)的反射波,分離曲率大、動(dòng)力學(xué)特征連續(xù)性差的雙曲繞射波。Asgedom 等[6]研究基于相似度和多重信號(hào)分類準(zhǔn)則的繞射波分離方法,用于增強(qiáng)繞射波能量。Figueiredo 等[7]利用模式識(shí)別技術(shù)研究繞射波自動(dòng)成像方法,通過k最近鄰值技術(shù)區(qū)分反射波與繞射波。為克服地震采集數(shù)據(jù)有限孔徑和帶寬限制,Gelius 等[8]利用共反射面元疊加和多重信號(hào)分類方法,探討了窗口導(dǎo)向的高分辨率繞射波成像方法。朱生旺等[9]利用局部?jī)A角濾波和預(yù)測(cè)反演方法實(shí)現(xiàn)了炮集數(shù)據(jù)繞射波分離。蔣波等[10]利用反射層拉平方法研究了繞射波分離問題。劉太臣等[11]研究了基于奇異值分解的共偏移距繞射波分離方法。Zhao 等[12-13]利用一致漸近繞射理論和雙指數(shù)擬合最優(yōu)化方法,研究了炮集數(shù)據(jù)域繞射波分離與成像方法,以及基于馬氏距離和繞射波振幅衰減的繞射波自動(dòng)分離與成像方法。Yu等[14]通過正則化平面波破壞方法,研究了共偏移距數(shù)據(jù)繞射波分離方法,解決了在噪聲背景下反射波傾角估計(jì)穩(wěn)定性問題。

成像域分離方法需要提供偏移速度模型,利用反射波和繞射波在成像域的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征差異來分離繞射波。孫贊東和白英哲[15]提出了一種基于傾角域反射波廣義拉東譜的繞射波分離方法。Zhang 等[16]通過在角度域壓制菲涅爾帶,實(shí)現(xiàn)了疊前時(shí)間域繞射波成像。劉斌等[17]在傾角域研究了基于局部?jī)A角估計(jì)的繞射波分離與成像方法。徐輝[18]利用張角和地層傾角成像道集中反射波和繞射波特征差異,通過傾角信息分離了繞射波。Silvestrov 等[19]利用逆時(shí)偏移方法產(chǎn)生共成像點(diǎn)道集,并采用Radon 變換分離繞射波,但由于逆時(shí)偏移對(duì)速度模型依賴性極強(qiáng),該方法應(yīng)用難度較大。

綜上所述,數(shù)據(jù)域分離方法難以有效處理復(fù)雜波場(chǎng)情況下繞射波分離問題,當(dāng)?shù)卣鸩ㄏ嘟缓拖嗲袝r(shí),很難保證繞射波極性和振幅特征完整性,致使在后續(xù)繞射波成像過程中小尺度地質(zhì)信息極易缺失；成像域分離方法雖能夠利用偏移算子處理地震波場(chǎng)相交情況下繞射波分離問題,但對(duì)速度模型依賴性強(qiáng),復(fù)雜地質(zhì)條件適用性不強(qiáng)。

本文基于曲波稀疏變換和平面波分解,研究三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法,解決在地震波場(chǎng)相交和相切情況下繞射波分離的難題,使得分離的繞射波具有波形一致性和完整性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繞射波單獨(dú)成像,提高不連續(xù)地質(zhì)體成像分辨率。該研究一定程度上解決了煤礦小尺度斷層和陷落柱等隱蔽致災(zāi)地質(zhì)體探測(cè)難題,為我國(guó)煤礦安全高效開采提供技術(shù)支撐。

1 繞射波弱信號(hào)提取方法

傳統(tǒng)繞射波分離方法一般利用平面波破壞濾波器,在共偏移距數(shù)據(jù)分離繞射波。該方法要求觀測(cè)系統(tǒng)規(guī)則化,但一般近偏移距和遠(yuǎn)偏移距中地震數(shù)據(jù)分布不規(guī)則,繞射波難以有效分離,且在地震波場(chǎng)交叉或相切情況下,該方法也不能保證繞射波分離的完整性。

本研究以曲波變換表示繞射波,結(jié)合平面波分解,構(gòu)建三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法,解決在地震波場(chǎng)相交和相切情況下繞射波分離難題。首先,對(duì)三維疊前炮集數(shù)據(jù)動(dòng)校正,消除偏移距造成的時(shí)差,使得反射波表現(xiàn)為線性特性,而繞射波為雙曲線特征；其次,利用曲波變換和平面波分解,構(gòu)建多參數(shù)稀疏最小二乘目標(biāo)函數(shù),其中曲波變換系數(shù)為稀疏約束,對(duì)應(yīng)于繞射波,而平面波分解算子對(duì)應(yīng)的傾角場(chǎng)為平滑約束,對(duì)應(yīng)于反射波；最后,通過反動(dòng)校正算子,完成三維疊前炮域繞射波分離。

1.1 多尺度多方向曲波變換方法

基于Wrapping 算法的曲波變換,在每個(gè)象限每個(gè)角度的網(wǎng)格是一樣的,每個(gè)曲波變換都有正確的方向,定義笛卡爾坐標(biāo)下的曲波系數(shù)為

式中,?(ω)為信號(hào)f的傅里葉變換；為剪切矩陣Sθl的逆矩陣；j、l、k分別為尺度、角度和角度平移量；ω為角頻率。

定義原點(diǎn)周圍L1,j×L2,j的區(qū)域:

基于Wrapping 算法的curvelet 變換方法,改變了數(shù)據(jù)的符號(hào),數(shù)據(jù)d[n1,n2]的Wrapping 可以簡(jiǎn)化為Wd[n1modL1,j,n2modL2,j]=d[n1,n2],(n1,n2)∈Pj,l。

這種表示將原來的點(diǎn)(n1,n2)映射到原點(diǎn)附近新的位置。對(duì)于角度θ∈(π/4,3π/4),Wrapping算法是類似的,需要交換兩個(gè)坐標(biāo)的位置。

基于Wrapping 算法的快速曲波變換如下:

第一步:對(duì)f[t1,t2]∈L2(R)采用二維快速傅里葉變換得到?[n1,n2],其中t1,t2為空間變量；n1,n2為頻率變量,-n/2＜n1,n2＜n/2。

第二步:對(duì)每個(gè)尺度j和方向參數(shù)l,構(gòu)造乘積,從而實(shí)現(xiàn)局部化。

這個(gè)算法的計(jì)算復(fù)雜度為O(n2logn)。在實(shí)際計(jì)算中,計(jì)算量不會(huì)超出二維快速傅里葉變換的6 ～10 倍。該變換的逆變換為其轉(zhuǎn)置,屬于一種連續(xù)變換。

1.2 平面波分解方法

平面波分解利用局部平面波方程表征地震數(shù)據(jù)構(gòu)造特征,是一種基于地震局部?jī)A角估計(jì)的預(yù)測(cè)方法。該算法依次從相鄰地震道預(yù)測(cè)當(dāng)前地震道,預(yù)測(cè)算子按照局部?jī)A角模式對(duì)原始輸入地震數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑估計(jì),因此可以預(yù)測(cè)地震反射波。平面波分解方法可定義為線性算子,表達(dá)式如下:

式中,r為預(yù)測(cè)的地震反射波數(shù)據(jù)；s為動(dòng)校正后的炮集地震道；L2(σ)為線性平面波算子；σ為地震傾角斜率。

式中,I為單位矢量；σ為局部?jī)A角斜率矢量；Pi,j(σi)表示由第i道地震數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)第j道數(shù)據(jù)。

1.3 多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法

基于曲波稀疏變換和平面波分解構(gòu)建的多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離模型如下:

式中,‖·‖1為l1稀疏約束范數(shù)；d為三維疊前炮集動(dòng)校正數(shù)據(jù)；L1為曲波變換算子；m1為其變換系數(shù)；m2為其傾角場(chǎng)；α為正則化參數(shù)。

雖然基于l1范數(shù)誤差函數(shù)具有非平滑性質(zhì),但數(shù)值極小值難以計(jì)算,并且l1范數(shù)誤差函數(shù)在小誤差處也會(huì)按照大誤差處進(jìn)行“嚴(yán)重對(duì)待”,因此適用性有限。Huber 范數(shù)收斂更快,且由于與較少參數(shù)有關(guān)而更容易操作,可用于近似表示l1范數(shù):

式中,ξ為可調(diào)節(jié)的正則化參數(shù)；hξ為分段函數(shù),稀疏約束項(xiàng)。

引入拉格朗日算子后,多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離模型等價(jià)于求解如下無約束問題:

式中,β為正則化因子。

該模型可通過交替方向迭代法求解,步驟如下:

由于三維疊前炮集地震數(shù)據(jù)規(guī)模較大,因此采用擬牛頓法求解子問題,擬牛頓法只需計(jì)算一階偏導(dǎo)數(shù),計(jì)算簡(jiǎn)單且運(yùn)算量小,比解析求得Hessian矩陣更加高效穩(wěn)定。

基于curvelet 稀疏變換的三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法的流程如圖1 所示。

圖1 三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離流程Fig.1 Flow chart of three-dimensional pre-stack diffraction separation with multi-parameter sparse optimization

2 數(shù)值模型實(shí)驗(yàn)

三維地質(zhì)模型由水平反射界面、斷層和散射點(diǎn)組成,如圖2 所示,圖中A 和B 標(biāo)記為散射點(diǎn),通常描述地質(zhì)上的巖溶洞穴或小尺度陷落柱。水平反射界面將產(chǎn)生較強(qiáng)能量的反射波,而斷層邊界和散射點(diǎn)產(chǎn)生的地震響應(yīng)分別為邊緣繞射波與散射波。采用三維Kirchhoff 正演算法合成地震記錄,射線追蹤路徑如圖3 所示,用于模擬地震波傳播規(guī)律。激發(fā)震源采用主頻為30 Hz 的Ricker 子波,其中全波場(chǎng)(反射波與繞射波)單炮記錄的一條接收線如圖4(a)所示,在該圖中強(qiáng)反射波對(duì)應(yīng)于水平反射界面,1 和2 為斷層上下邊界產(chǎn)生的邊緣繞射波。通常,斷層產(chǎn)生的繞射波能量較弱于反射波,但強(qiáng)于散射點(diǎn),因此在圖4(a)中,更為微弱的散射波幾乎不可見。利用本文提出的三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法去除強(qiáng)反射后,得到的繞射波炮集記錄如圖4(b)所示,該圖中強(qiáng)反射波去除干凈,1 和2 對(duì)應(yīng)的繞射波特征清晰,A 和B對(duì)應(yīng)的散射波弱信號(hào)突顯。在反射波與繞射波相切或交叉情況下,傳統(tǒng)平面波濾波器的繞射波分離方法[9]由于波場(chǎng)估計(jì)不準(zhǔn),使得分離的繞射波不完整,出現(xiàn)繞射波頂部殘缺或者交叉位置波場(chǎng)不連續(xù)等問題。本文提出的方法在繞射波分離結(jié)果圖4(b)中較好地解決了此類問題。利用三維疊前時(shí)間偏移算法分別處理全波場(chǎng)和繞射波地震數(shù)據(jù),獲得成像結(jié)果如圖5 所示。圖5(a)能夠清晰刻畫水平反射界面和斷層邊界,但散射點(diǎn)無法表征；圖5(b)強(qiáng)反射去除干凈,散射點(diǎn)和斷層斷點(diǎn)成像清楚。由于圖5(b)中的斷層斷點(diǎn)成像存在左右極性反轉(zhuǎn),而散射點(diǎn)無此特征,因此該現(xiàn)象可作為區(qū)分?jǐn)鄬雍拖萋渲鶅深愋〕叨入[蔽地質(zhì)體的關(guān)鍵因素。

圖2 三維地質(zhì)模型Fig.2 3D geological model

圖3 三維模型單炮射線追蹤路徑Fig.3 3D ray tracing path exciated by one shot

圖4 模擬數(shù)據(jù)炮集Fig.4 Synthetic shot gather

圖5 模擬數(shù)據(jù)偏移剖面Fig.5 Profile of synthetic migation result

數(shù)值模型測(cè)試表明,本文提出的基于曲波和平面波分解的三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法,能夠有效去除反射波,突顯弱繞射信息,有助于實(shí)現(xiàn)小尺度不連續(xù)地質(zhì)體的高精度探測(cè)。

3 實(shí)際資料應(yīng)用

3.1 研究區(qū)基本地震地質(zhì)條件

在煤炭生產(chǎn)中,斷層、陷落柱及采空區(qū)等不良地質(zhì)體,是導(dǎo)致煤礦事故發(fā)生的主要災(zāi)害源。因此,在礦井采掘活動(dòng)前,需要查明開采區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況,以確保礦井安全生產(chǎn)。研究區(qū)為山西陽泉煤業(yè)二礦九采擴(kuò)區(qū),含煤地層從老到新依次為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組；下伏地層為石炭系中統(tǒng)本溪組,上覆地層為二疊系下統(tǒng)下石盒子組。構(gòu)造基本形態(tài)為一走向北西、向南西傾伏的單斜構(gòu)造,以褶皺構(gòu)造為主,斷裂構(gòu)造次之。陷落柱剖面形狀多為上小下大的不規(guī)則柱體,局部呈葫蘆狀,柱體內(nèi)巖性雜亂。在陷落柱邊緣,煤層及頂板裂隙密集,有時(shí)伴有小斷層或煤層底板牽引下彎現(xiàn)象。本次主要勘探目的層為8 號(hào)和15 號(hào)煤層,煤層發(fā)育較穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,與圍巖物性差異大,煤巖之間能構(gòu)成較好的波阻抗界面,可形成能量較強(qiáng)、連續(xù)性較好的反射波,具有較好的地震地質(zhì)條件。

3.2 實(shí)際資料繞射成像結(jié)果

野外三維地震采集為中點(diǎn)激發(fā)12 線16 炮線束狀觀測(cè)系統(tǒng),接收道數(shù)840,道間距10 m,接收線距40 m,最小炮檢距5 m,最大炮檢距458 m。經(jīng)過觀測(cè)系統(tǒng)加載、靜校正、噪聲去除和反褶積等一系列常規(guī)處理后,得到的全波場(chǎng)炮集記錄的部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖6(a)所示,其中強(qiáng)振幅連續(xù)好的雙曲線同相軸對(duì)應(yīng)于較為平緩的強(qiáng)波阻抗反射界面,如煤層,而斷層和陷落柱則表現(xiàn)為弱繞射波信號(hào),通常在炮集中很難被直接觀察到。利用本文提出的三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法,消除強(qiáng)反射信號(hào)屏蔽作用后,得到的繞射波炮集記錄部分如圖6(b)所示,該記錄去除了雙曲形態(tài)的強(qiáng)反射信號(hào)。為進(jìn)一步對(duì)分離的繞射波信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量控制,將繞射波疊加剖面圖與常規(guī)全波場(chǎng)疊加剖面對(duì)比(圖7),繞射波疊加剖面中呈現(xiàn)為線性的反射波同相軸去除較好,而雙曲形態(tài)的繞射波弱信號(hào)得到了突顯。分別對(duì)全波場(chǎng)和繞射波炮集記錄進(jìn)行三維疊前偏移處理,成像結(jié)果如圖8 所示。

圖6 繞射和全波場(chǎng)炮集Fig.6 Diffraction and full-wave shot gather

圖7 繞射和全波場(chǎng)疊加Fig.7 Diffraction and full-wave stacked section

圖8 繞射和全波場(chǎng)疊前偏移Fig.8 Diffraction and full-wave migration

陷落柱塌陷引起地層不連續(xù)性,在三維地震數(shù)據(jù)體上通常表現(xiàn)為同相軸扭曲和分叉、能量變?nèi)?、連續(xù)性變差。常規(guī)三維疊前偏移剖面解釋出的DX6、DX7 和DX8 三個(gè)陷落柱,發(fā)育在8 號(hào)和15 號(hào)煤層中,形狀近橢圓狀,但陷落柱邊界形態(tài)不清楚,尤其是DX7 陷落柱。在繞射波三維疊前偏移剖面中,3 個(gè)陷落柱邊界形態(tài)斷點(diǎn)清晰,且陷落柱內(nèi)部特征豐富,陷落柱邊緣伴有小斷裂,說明隱蔽地質(zhì)體探測(cè)精度得以提高。三維疊前繞射波偏移剖面顯示DX6 陷落柱在8 號(hào)煤相交位置處存在短弱同相軸錯(cuò)斷,在8 號(hào)煤層以下還存在短反射同相軸；在15 號(hào)煤層以下發(fā)現(xiàn)了斷裂。常規(guī)三維疊前偏移剖面解釋出的DX7 陷落柱頂點(diǎn)位置在繞射波成像剖面中存在一段弱同相軸。繞射波成像剖面中給出的DX8 陷落柱與8 號(hào)和15 號(hào)煤的相交位置更為清晰,內(nèi)部的同相軸下彎變形嚴(yán)重,一定程度上反映了內(nèi)部的塌陷情況。

3.3 繞射波沿層屬性分析

地震數(shù)據(jù)體中包含大量的地質(zhì)信息,不同的地震屬性可能與地質(zhì)情況存在關(guān)聯(lián),能夠增加對(duì)斷層、陷落柱和撓曲等地質(zhì)構(gòu)造的識(shí)別精度。沿著15 號(hào)煤層,對(duì)常規(guī)三維疊前偏移數(shù)據(jù)進(jìn)行方差屬性分析,計(jì)算參數(shù)選取為3 道×3 道乘法模式,時(shí)窗長(zhǎng)度為15 ms,方差屬性平面如圖9 所示。圖9 中斷層和陷落柱等構(gòu)造引起的地層出現(xiàn)不連續(xù),大斷裂形態(tài)清晰,但隱蔽陷落柱和斷裂刻畫精度不夠。三維疊前繞射波偏移數(shù)據(jù)方差屬性平面如圖10 所示。圖中隱蔽斷裂清晰,小尺度陷落柱刻畫精度提高；主測(cè)線201 和聯(lián)絡(luò)線251 交叉位置顯示出若干環(huán)形區(qū)帶,該特征符合陷落柱平面展布規(guī)律,而附近存在的小尺度線性斷裂,在常規(guī)偏移數(shù)據(jù)方差平面圖上并無顯示。同時(shí),還出現(xiàn)了一系列與主斷層具有相同走向的線性小尺度斷裂,呈現(xiàn)北東向間斷分布特征。這種線性斷裂進(jìn)一步揭示了巖溶發(fā)育與斷層活動(dòng)的伴生關(guān)系。煤礦應(yīng)用效果表明,本文提出的三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法,能夠有效去除煤層強(qiáng)反射信息屏蔽作用,分離出完整的繞射弱信號(hào),疊加剖面中繞射波的雙曲形態(tài)進(jìn)一步表明分離出繞射波的可靠性。在繞射波地震解釋上,通常需要全波場(chǎng)成像結(jié)果提供宏觀的地質(zhì)背景,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用繞射波成像結(jié)果揭示隱蔽地質(zhì)體,如陷落柱和斷層等。從成像剖面上看,繞射波成像結(jié)果對(duì)陷落柱的邊界形態(tài)刻畫更為清晰,內(nèi)部細(xì)節(jié)描述更為豐富。從沿層屬性上看,繞射波成像數(shù)據(jù)對(duì)隱蔽斷裂的揭示更為細(xì)膩,對(duì)陷落柱的探測(cè)能力有很大提升。

圖9 15 號(hào)煤常規(guī)偏移數(shù)據(jù)方差平面Fig .9 Variance map of conventional migration data of No.15 coal

圖10 15 號(hào)煤三維疊前繞射波偏移數(shù)據(jù)方差平面Fig.10 Variance map of 3d pre-stack diffraction migration data of Coal No.15

4 結(jié) 論

(1) 常規(guī)疊前地震繞射波分離方法利用平面波破壞濾波器在共偏移距進(jìn)行,該方法要求觀測(cè)系統(tǒng)規(guī)則化,并且在地震波場(chǎng)交叉或相切情況下很難保證繞射波分離的完整性?；谇ㄗ儞Q和平面波分解,本文構(gòu)建了三維疊前炮域多參數(shù)稀疏優(yōu)化繞射波分離方法,解決了地震波場(chǎng)相交和相切情況下繞射波分離問題。

(2) 在地震高分辨率探測(cè)上,本文提出的方法能夠有效消除強(qiáng)反射波,分離出完整的繞射波/散射波弱信號(hào),提高斷層斷點(diǎn)和散射點(diǎn)成像精度,有助于實(shí)現(xiàn)小尺度不連續(xù)地質(zhì)體的高精度探測(cè)。

(3) 在繞射波成像結(jié)果解釋上,需要結(jié)合全波場(chǎng)成像結(jié)果的宏觀地質(zhì)背景,進(jìn)一步揭示隱蔽致災(zāi)地質(zhì)體,其中極性反轉(zhuǎn)特征可用于區(qū)分?jǐn)鄬訑帱c(diǎn)和散射點(diǎn)。

(4) 繞射波成像雖然具有高分辨率探測(cè)能力,但在地質(zhì)認(rèn)識(shí)上還存在很多研究難點(diǎn),如繞射波高分辨率成像結(jié)果的地質(zhì)可靠性分析、繞射波成像智能解釋等。利用繞射波多方位性波場(chǎng)特征,結(jié)合人工智能技術(shù)建立多屬性模型是未來的研究方向,將有助于進(jìn)一步提升煤礦小尺度不連續(xù)隱蔽致災(zāi)體探測(cè)能力。