VTI介质中波场分离算子特征研究

垂直轴对称横向各向同性(VTI)介质弹性波逆时偏移成像在每一步波场外推过程中都需要对纵、横波进行分离,以获得各自独立的qP波、qSV波成像剖面,因此纵、横波的分离效果决定了最终成像剖面的质量。本文针对纵横波波场分离过程中最为关键的分离算子进行了研究,分析了VTI介质中基于交错网格有限差分法波场外推过程中qP波、qSV波分离算法及波场分离算子的形态特征和影响因素。结果表明,VTI介质波场分离算子的中间部分取决于算子的阶数,两侧部分则体现了VTI介质的各向异性特征。

VTI介质中的波场分离

波场延拓得到的多分量波场中既包含纵波信息也包含横波信息。能否在全波场中实现横纵波的分离对于逆时偏移具有重要意义。利用散旋度的传统波场分离方法在各向同性介质中可以将纵横波场完全分开,但这种方法在各向异性介质的波场分离中不再有效。通过求解Christoffel方程,在波数域得到随波数变化的偏振方向,进行傅立叶反变换得到空间域的波场分离算子。该算子随空间域各点弹性参数的变化而变化,通过使用该算子来进行各向异性介质中的波场分离,从全波场中可得到分离完全的纵波与横波。为验证算法的有效性,分别使用均匀VTI介质模型和层状VTI介质模型进行试算。计算结果表明,波场分离方法能够有效实现VTI介质中的波场分离。