Kinematic Approximation of Partial Derivative Seismogram with respect to Velocity and Density

편미분 파동장을 이용한 탄성파 주시 곡선의 평가

In exploration seismology, the Kirchhoff hyperbola has been successfully used to migrate reflection seismo-grams. The mathematical basis of Kirchhoff hyperbola has not been clearly defined and understood for the application of prestack or poststack migration. The travel time from the scatterer in the subsurface to the receivers (exploding reflector model) on the surface can be a kinematic approximation of Green's function when the source is excited at position of the scatterer. If we add the travel time from the source to the scatterer in the subsurface to the travel time of exploding reflector model, we can view this travel time as a kinematic approximation of the partial derivative wavefield with respect to the velocity or the density in the subsurface. The summation of reflection seismogram along the Kirchhoff hyperbola can be evaluated as an inner product between the partial derivative wavefield and the field reflection seismogram. In addition to this kinematic interpretation of Kirchhoff hyperbola, when we extend this concept to shallow refraction seismic data, the stacking of refraction data along the straight line can be interpreted as a measurement of an inner product between the first arrival waveform of the partial derivative wavefield and the field refraction data. We evaluated the Kirchhoff hyperbola and the straight line for stacking the refraction data in terms of the first arrival waveform of the partial derivative wavefield with respect to the velocity or the density in the subsurface. This evaluation provides a firm and solid basis for the conventional Kirchhoff migration and the straight line stacking of the refraction data.

키르히호프 주시 쌍곡선은 탄성파 탐사에서 반사파 자료를 구조보정 하는데 널리 쓰여져 왔다. 그러나 이는 중합전 혹은 중합후 구조보정을 위한 적용에 있어 그 수학적인 기반이 그다지 명확하게 이해되어 오지 않아왔다. Exploding reflector 모델을 생각할 때 지하 산란체로부터 지표 수신기까지의 주시는 지하 산란체 위치에 송신원을 둔 경우 Green함수를 이용한 주시와 동일하다. 따라서 송신원에서 exploding reflector, 또 여기서 수신기까지의 주시의 합은 관측자료에 속도 및 밀도에 대한 편미분을 취함으로써 얻어지는 편미분 파동장의 주시와 개념적으로 일치한다. 키르히호프의 주시 쌍곡선을 따라 반사파 탄성파자료의 합은 편미분장과 관측된 자료의 내적과 동일한 것으로 간주될 수 있다. 또한 굴절 주시 직선을 이용한 굴절자료의 중합은 편미분장의 초동과 현장자료의 내적과 개념적으로 같음을 알 수 있다. 지하의 구조내의 속도나 밀도에 대한 편미분장의 관점에서 보면 굴절파자료에 대해서는 직선에 대한 중합, 반사파자료에 대해서는 키르히호프 쌍곡선으로 지하의 구조를 영상화 할 수 있는 연산자임을 확인하였다. 이러한 타당성 검증은 일반적인 키르히호프 구조보정에 대한 기본 이론을 구성할 수 있었고 또한굴절 주시 직선을 굴절파자료의 영상화에 있어서 연산자의 기본 지식을 확보할 수 있었다.