用于沉积盆地地区的CCP成像方法、装置、设备和存储介质与流程

本发明涉及地壳结构分析领域，特别涉及用于沉积盆地地区的ccp成像方法、装置、设备和存储介质。

背景技术：

1、接收函数是常用的探测地下间断面和s波速度结构的方法之一。常用的接收函数成像方法包括h-κ叠加、共转换点ccp偏移成像、接收函数反演一维s波速度结构等。其中ccp偏移成像方法可以更直观地表征地下间断面深度变化情况，为区域地球动力学和大地构造成因提供重要证据。

2、发明人经过研究发现，现有技术中使用接收函数进行ccp成像至少还存在以下缺陷：

3、对于沉积盆地地区的接收函数，由于成像时使用的iasp91参考模型没有考虑地表低速沉积层的情况，因此，会造成p波和ps震相之间的时差对应更大的地壳厚度，造成成像结果的不够准确。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于可以提高沉积盆地地区的ccp成像的精确度。

2、本发明提供了一种用于沉积盆地地区的ccp成像方法，包括步骤：

3、s11将经预处理的沉积盆地地区的地震三分量数据水平分量旋转至径向和切向方向，利用频率域反褶积方法生成第一接收函数；

4、s12、通过时间域预测反褶积或频率域共振滤波器对所述第一接收函数进行滤波生成第二接收函数，以消除沉积层的多次波混响；

5、s13、利用沉积层底界面pds震相校正所述第二接收函数的相对时间，包括：使用ps震相对地壳结构进行ccp偏移成像时，将所述第二接收函数中相对0时刻由p波震相处校正至pds震相处；

6、s14、给定层状介质速度模型，设定所需的虚拟界面，通过正常地壳模型的p波和ps波之间的转换波时差公式将对应的所述第二接收函数振幅映射至所述虚拟界面上；

7、s15、在各所述虚拟界面上移动成像窗口，将所述成像窗口内的振幅值叠加，作为所述成像窗口中心点处的幅值，并将所述成像窗口中心点作为最终成像点；

8、s16、依次对剖面内所有成像点进行计算，利用二维剖面图显示沉积层下方地壳结构，完成ccp偏移成像。

9、优选的，在本发明中，预处理沉积盆地地区的地震三分量数据，包括：

10、制作在地震观测数据时间范围内的地震目录；对于p波接收函数，选取震中距在30～90°之间，震级大于5.5级的地震事件；

11、利用全球标准一维速度模型计算p波的基于参考模型的理论到时；根据所述理论到时截取地震事件数据；并在去除仪器响应之后对所述地震事件数据进行去尖刺、去均值和去倾斜处理生成所述地震三分量数据。

12、优选的，在本发明中，所述将预处理后的地震三分量数据水平分量旋转至径向和切向方向，包括：

13、所述水平分量是指水平上北向和东向的质点振动幅度，所述径向分量是指震源和观测台站大圆路径的方向，所述切向是指在水平上与径向正交的方向，地震观测数据水平分量旋转至径向切向坐标系公式包括：

14、

15、其中，r、t、e、n分别表示径向、切向、东向和北向分量，baz表示反方位角。

16、优选的，在本发明中，所述利用频率域反褶积方法生成第一接收函数，包括：

17、所述第一接收函数是指所述观测台站下方地下介质的响应，所述第一接收函数是以等效震源假设为前提，将地震的垂向分量等效于脉冲函数；所述第一接收函数包括径向接收函数和切向接收函数；其中，所述径向接收函数即利用旋转后的径向分量反褶积垂向分量；所述切向接收函数是指切向分量对垂向分量的反褶积；所述第一接收函数在频率域的计算公式包括：

18、

19、

20、式中，er(ω)和et(ω)为径向接收函数和切向接收函数的频谱；dr(ω)、dt(ω) 和dv(ω)分别为径向、切向和垂向的地震事件频谱；i(ω)和s(ω)分别为仪器响应谱和震源函数频谱；

21、求取径向和切向接收函数频谱后，经过反傅里叶变换到时间域，生成相应的所述第一接收函数。

22、优选的，在本发明中，所述通过时间域预测反褶积对所述第一接收函数进行滤波生成第二接收函数，以消除沉积层的多次波混响，包括：

23、所述沉积层的多次波混响是指在低速沉积层内多次反射传播形成的多次波；

24、时间域预测反褶积利用接收函数混响的周期性，消除周期性的多次波，保留一次波，计算公式包括：

25、

26、其中，rgg(t)为接收函数自相关函数序列，m为预测滤波因子长度，a为多次波周期，c为构建反褶积滤波器的滤波因子；其系数矩阵是一个托布里兹矩阵，所述托布里兹矩阵的方程使用莱文森递推算法快速求解；在求解该方程组过程中需进行预白噪化处理，在托布里兹矩阵中主对角线上用(1+b)rgg(0)代替rgg(0)，其中b为白噪系数，其取值区间包括0.01-0.1；

27、

28、将带有多次波混响的所述第一接收函数褶积该反滤波因子d(t)，获取去除多次波混响后的所述第二接收函数。

29、优选的，在本发明中，所述通过频率域共振滤波器对所述第一接收函数进行滤波生成第二接收函数，以消除沉积层的多次波混响，包括：

30、通过频率域共振滤波器将带有混响的所述第一接收函数通过傅里叶变换转至频率域，在频率域中，将多次波的级数形式转化为衰减的e指数形式，再在频率域中通过除法消除多次波混响，计算公式包括：

31、f(iω)＝h(iω)(1+r0e-iωδt)

32、式中，f(iω)为第二接收函数的频谱，h(iω)为第一接收函数的频谱，1+r0e-iωδt为一共振滤波器，所述共振滤波器中的参数r0为反射强度，其定义为第一接收函数中第一个波谷幅度和第一个波峰幅度之比；参数δt为第一个波峰和第一个波谷之间的时差；利用第一接收函数的归一化自相关函数来确定这参数r0和参数δt，每一个第一接收函数对应一组(r0,δt)值。

33、优选的，在本发明中，所述通过正常地壳模型的p波和ps波之间的转换波时差公式将对应的所述第二接收函数振幅映射至所述虚拟界面上，包括：

34、正常地壳模型的ps波和远震直达p波之间的时间差计算公式包括：

35、

36、式中，所述的p波是指震中距在30°至90°之间的远震直达p波，ps转换波是指远震直达p波在moho面产生的转换s波，为p波和ps转换波之间时差， vs和vp是指s波和p波速度，h为层厚度，p为射线参数。

37、优选的，在本发明中，所述给定层状介质速度模型，设定所需的虚拟界面，包括：

38、所述层状介质速度模型参考iasp91一维参考速度模型的p波和s波速度；设定所述虚拟界面的成像深度范围，包括：针对moho面的偏移成像研究虚拟界面最大深度设置为100km，每间隔0.5km深度设置一个虚拟间断面，各个虚拟间断面处的p波和s波速度值由iasp91模型插值获得。

39、在本发明的另一面，还提供了用于沉积盆地地区的ccp成像装置，包括：

40、第一接收函数生成单元，用于将经预处理的沉积盆地地区的地震三分量数据水平分量旋转至径向和切向方向，利用频率域反褶积方法生成第一接收函数；

41、第二接收函数生成单元，用于通过时间域预测反褶积或频率域共振滤波器对所述第一接收函数进行滤波生成第二接收函数，以消除沉积层多次波混响；

42、相对时间校正单元，用于利用沉积层底界面pds震相校正所述第二接收函数的相对时间，包括：使用ps震相对地壳结构进行ccp偏移成像时，将所述第二接收函数中相对0时刻由p波震相处校正至pds震相处；

43、接收函数振幅映射单元，用于给定层状介质速度模型，设定所需的虚拟界面，通过正常地壳模型的p波和ps波之间的转换波时差公式将对应的所述第二接收函数振幅映射至所述虚拟界面上；

44、成像点确定单元，用于在各所述虚拟界面上移动成像窗口，将所述成像窗口内的振幅值叠加，作为所述成像窗口中心点处的幅值，并将所述成像窗口中心点作为最终成像点；

45、成像点计算单元，用于依次对剖面内所有成像点进行计算，利用二维剖面图显示沉积层下方地壳结构，完成ccp偏移成像。

46、在本发明实施例的另一面，还提供了一种用于沉积盆地地区的ccp成像设备，包括：

47、存储器，用于存储计算机程序；

48、处理器，用于调用并执行所述计算机程序，以实现如上任一项所述的用于沉积盆地地区的ccp成像方法的各个步骤。

49、在本发明实施例的另一面，还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的用于沉积盆地地区的ccp成像方法的各个步骤。

50、所述用于沉积盆地地区的ccp成像设备包括存储在介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。

51、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

52、发明人经过研究发现，现有技术中的ccp偏移成像方法在应用于沉积盆地地区的接收函数时，成像结果不够准确，其原因是没有考虑地表低速沉积层的情况；为此，在本发明中，在利用频率域反褶积方法计算生成接收函数后，还采用时间域预测反褶积或者频率域共振滤波器对该接收函数进行滤波，从而消除沉积层的多次波混响；接着，再利用沉积层底界面pds震相校正滤波后的接收函数(即，第二接收函数)的相对时间；这样，可以在通过正常地壳模型的p波和ps波之间的转换波时差公式将对应的接收函数振幅映射至虚拟界面上后，通过对剖面内所有成像点进行计算，完成ccp偏移成像。

53、由于本发明中，消除了沉积盆地多次波混响，并利用沉积层下底界面的 pds震相校正接收函数的相对时间，从而可以用于正常地壳模型的ccp偏移成像方法来获得精确的ccp偏移成像。

54、上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。