众所周知，各向异性是地下介质广泛发育的特征之一。准确描述各向异性介质中的地震波传播行为有利于明晰地下介质中的地震传播机理。传统弹性各向异性波动方程虽然可以准确描述复杂各向异性介质中的地震传播机制，但其需要进行纵横波分解，计算成本高。为了解决这一问题，基于声学假设的各向异性声波方程被提出用于波场模拟。然而基于声学近似的耦合拟声波方程具有参数限制，基于声学近似的纯qP波方程又需要计算成本高的傅里叶变换进行求解。本文提出了一种基于有限差分求解策略的各向异性纯qP波方程及其数值模拟方法，并实现了逆时偏移成像方法。
图1. 不同方法数值模拟结果对比：（a）参考解；（b）Xu等2015方法；（c）本文方法。
通过数值算例测试，本文提出的有限差分求解策略可较好保证各向异性介质中波场传播的运动学精度，提出的逆时偏移成像方法可有效校正各向异性效应，较好恢复了实际介质的真实结构。图1和2分别展示了本文数值模拟方法与之前方法的对比逆时偏移偏移成像结果。图1显示，与参考解相比，本文方法模拟的波场比前人方法模拟的波场具有更为均衡的振幅，可以更好模拟各向异性介质下地震波传播的运动学特征。图2展示了Marmousi各向异性模型的偏移结果，图2a和2b分别表示各向同性逆时偏移和忽略倾角影响的横向各向同性逆时偏移成像结果。由图2可知，逆时偏移成像同时考虑倾角和各向异性参数的影响，可显著提高成像质量。
图2. 逆时偏移成像结果：（a）各向同性逆时偏移；（b）横向各向同性逆时偏移；（c）倾斜横向各向同性逆时偏移。
研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊Geophysics。获得中国石油大学（华东）深部油气全国重点实验室资助。论文第一作者是中国石油大学（华东）地球科学与技术学院地震波传播与成像课题组博士生毛强，通讯作者为黄建平教授。
论文信息：Mao, Q, Huang, J, Mu, X, & Zhang, Y, 2024, Efficient pure qP-wave modeling and reverse time migration in tilted transversely isotropic media calculated by a finite-difference approach[J]. Geophysics, 89(6), 1-64, https://library.seg.org/doi/10.1190/geo2023-0631.1.
