Theory of Seismic Imaging pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Scales, John A.

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:Pap

isbn号码:9783540590514

丛书系列:

图书标签:

地震成像
地球物理学
勘探地球物理
地震波
反演
成像算法
地球结构
数值模拟
数据处理
地球物理勘探

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具体描述

Seismic imaging methods are currently used to produce images of the Earth's subsurface properties at diverse length scales, from high-resolution, near-surface environmental studies for oil and gas exploration to long-period images of the entire planet. This book presents the physical and mathematical basis of imaging algorithms in the context of controlled-source reflection seismology. The approach taken is motivated by physical optics and theoretical seismology. The theory is constantly put into practice via a graded sequence of computer exercises using the widely available SU (Seismic Unix) software package.

地球深部结构探测：从传统地震学到现代成像技术图书名称：地球深部结构探测：从传统地震学到现代成像技术内容提要：本书旨在全面、深入地探讨地球内部结构的探测与成像技术，内容涵盖了从经典地震学原理到最前沿的地球物理反演方法。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在为地球物理、地质学、资源勘探等领域的专业人士和高年级学生提供一份详尽的参考指南。第一部分：地球物理勘探基础与地震波传播理论本书的开篇部分首先奠定了地球物理勘探的理论基础，重点聚焦于地震波的产生、传播、接收与初步分析。第一章：地球物理勘探概论本章概述了地球物理勘探在地球科学研究中的核心地位，特别是其在大陆动力学、板块构造研究以及油气、矿产资源勘查中的不可替代性。我们详细讨论了地震勘探与其他地球物理方法（如重力、磁法、电磁法）的异同，并阐述了地球内部结构的复杂性如何直接影响地震波的观测与解释。第二章：弹性波理论基础深入讲解了弹性介质中的波传播数学模型。这包括对P波（纵波）和S波（横波）的运动学和动力学特征的详细分析。我们引入了拉梅常数、杨氏模量等弹性参数，并推导了在均匀、各向同性介质中，二维和三维弹性波方程的解析解。重点讨论了界面处的反射与透射理论，应用斯内尔定律和Zoeppritz方程来描述波场在不同岩性接触面上的行为。第三章：地震记录与数据预处理本章关注原始地震数据的获取与质量控制。介绍了各种地震勘探系统，包括二维（2D）、三维（3D）以及四维（4D，时间序列监测）采集的设计原理、检波器和震源的选择标准。随后，详细阐述了地震数据处理流程中的关键步骤：静校正（包括近地表速度建模）、去噪（如F-K滤波、Radon变换去散射波）、以及数据重排（如CMP、CDP道集的构建）。强调了数据质量对于后续成像效果的决定性影响。第二部分：传统地震成像方法与速度分析本部分是全书的核心，专注于经典地震成像算法的原理、应用局限性以及速度模型的构建。第四章：叠前时间偏移（Pre-Stack Time Migration, PSTM） PSTM是目前应用最广泛的成像技术之一。本章详细剖析了诸如有限差分法、频率-波数域（FK）偏移、以及程函算子（WKBJ）等经典偏移算法的数学基础和计算过程。着重讨论了不同偏移算法在处理复杂构造（如断层、盐丘遮挡）时的优缺点，并指导读者如何根据数据特点选择最优的偏移算法。第五章：地层层析成像与速度分析准确的速度模型是实现高精度成像的前提。本章系统介绍了构建地下速度模型的各种技术。重点介绍了叠后时间速度分析（T-X分析）和叠前时间速度分析（STAB）。随后，深入讲解了地层层析成像（Tomography）的原理，包括射线追踪技术、目标函数构建以及最优化求解方法。阐释了如何将层析成像结果迭代地应用于偏移处理，以解决速度非均匀性带来的成像误差。第六章：声波反演与AVO分析针对油气勘探中对岩性、流体敏感的地球物理参数提取需求，本章聚焦于声波（P波）成像与反演。详细解释了Acoustic Impedance（声阻抗）的概念，以及如何通过地震数据反演得到层位的声阻抗结构。同时，深入探讨了地震波振幅随偏移距变化的规律（AVO/AVA）理论，包括Shuey近似、Low-Frequency Approximation（LFA）等，并展示了如何利用AVO反演来预测储层中的流体性质（如油、气、水）。第三部分：现代深度成像技术与全波形反演随着计算能力的提升，基于物理建模的深度成像技术成为了解决复杂介质问题的关键，本部分着重介绍这些前沿技术。第七章：叠前深度偏移（Pre-Stack Depth Migration, PSDM） PSDM是处理复杂构造，特别是存在巨大速度差异和强非均匀性的区域（如深水区、盐下构造）的首选方法。本章系统梳理了PSDM的理论基础，重点介绍了：高阶有限差分偏移（HODFM）：如何通过增加差分阶数来提高掠射波和深部结构的成像精度。逆时偏移（Reverse Time Migration, RTM）：详细阐述了其基于波动方程的时间反向传播原理，以及其在处理强散射和复杂断层成像方面的卓越性能。讨论了RTM在计算效率和内存需求上的挑战及并行计算解决方案。第八章：全波形反演（Full Waveform Inversion, FWI） FWI代表了当代地球物理成像技术的最高水平，它试图利用地震记录的全部信息（包括振幅、相位和波形细节）来构建高分辨率的速度模型。本章详细讲解了FWI的数学框架：目标函数与梯度计算：介绍如何定义拟合误差函数，并利用伴随状态法（Adjoint State Method）高效计算目标函数的梯度。优化算法：讨论了梯度下降法、牛顿法及其拟牛顿近似（如L-BFGS）在FWI中的应用。多尺度和隐式正则化：阐述如何通过多尺度方法克服FWI早收敛和尺度依赖性问题，以及如何引入外部约束信息以稳定反演过程。第四部分：应用与展望本部分将理论与实际工程应用相结合，并展望了未来的发展方向。第九章：地下构造的精细刻画与解释讨论了如何将先进的成像结果转化为地质可解释的模型。涵盖了自动解释技术、构造地震学特征的提取、以及如何结合测井数据（Well Data）和地质先验信息对成像结果进行约束和校正。特别关注了断裂带、岩相变化带的识别与刻画。第十章：地球深部结构探测的新范式本章展望了下一代地球物理成像技术的发展方向。探讨了利用天然地震（Ambient Noise Seismology）进行被动源成像的潜力，以及机器学习和深度学习技术在地震数据去噪、自动识别和速度模型构建中的新兴应用。讨论了如何构建更具物理意义的参数反演框架，以期更精确地揭示地幔和地核的动态过程。总结：《地球深部结构探测：从传统地震学到现代成像技术》系统地梳理了地球物理成像领域的核心理论与工程实践。本书内容翔实，覆盖面广，特别强调了从经典叠前偏移到尖端全波形反演的技术演进脉络，旨在为读者提供坚实的理论基础和应用指导，以应对日益复杂的地球深部结构探测挑战。