起伏海底界面上覆液相弹性介质的海底电缆数据正演模拟与波形分离方法（英文）

摘要

在海洋地震勘探中,海底电缆技术能够准确记录多分量地震波场。但地震波在海洋上覆液相弹性介质环境中的传播无法用单一的波动方程进行稳定地模拟,而且当海底界面为起伏构造时,常规有限差分格式无法准确地对声波波场传递到弹性波波场的过程进行模拟。因此,提出了一种曲坐标系下的声弹耦合方程正演模拟及纵横波矢量分解方法。该方法将起伏海底界面的上覆液相弹性介质剖分为正交曲网格,并采用坐标旋转将笛卡尔坐标系下的起伏海底界面映射为曲坐标系下的水平海底界面,在上覆液相介质和下伏固相介质中分别采用曲坐标系下的声波方程和弹性波方程进行模拟,在起伏海底界面处,提出了一种曲坐标系下的声-弹耦合控制方程将两种方程的声压和应力结合起来。在数值离散时,引入了一种全交错网格机制提高数值模拟的稳定性。基于上述研究,推导了一种曲坐标系下分离的纵波方程和横波方程,实现了曲坐标系下纵横波矢量分解。分别采用理论推导和数值测试证明了该方法的正确性。