地震层析成像,是在计算机层析成像(Computerized Tomography,简称CT)基础上发展起来的一种新方法,是调查和认知地下地质结构的有效手段,目前已广泛应用于工程与地质灾害等方面的地球物理勘探领域。地震层析成像是利用地震数据来反演地下结构的物质属性,可确定地球内部的精细结构和局部的不均匀性,成像过程包括模型参数化、正演计算、反演计算,其中反演是地震层析成像的关键部分。本文在广泛查阅国内外文献的基础上,介绍了地震层析成像技术的正反演理论基础,并对地震层析成像三种反演算法进行了对比。文中采用LSQR算法,对西安地裂缝理论地质模型进行反演模拟,确定了该方法的正确可行性。文章最后,将折射地震层析成像技术应用于西安地裂缝探测中,取得了成功。论文绪论部分叙述了CT技术的发展历史,简单介绍了地震层析成像的基本概念、分类及目前的研究现况;第二章,介绍了地震波传播的基本原理,对折射波走时曲线方程进行了论述;第三章,叙述了地震层析成像反演的理论基础,通过对理论模型正反演的结果,对三种反演方法进行了对比分析;第四章介绍了射线追踪的方法及理论基础,针对西安地裂缝的实际地质状况设计了理论模型,并进行了正反演计算;文章最后,对实际采集的西安地裂缝勘探地震资料进行了折射地震层析成像处理,得到了近地表地层速度场,地裂缝位置处速度异常明显,处理结果与实际吻合。本文首次将折射地震层析成像应用于西安地裂缝勘探中,通过上述研究工作,得出以下研究成果:1.通过对ART、SIRT、LSQR算法反演比较,证明LSQR算法具有反演速度快、稳定性好、反演精度高等优点;2.折射地震层析成像技术可成功探测西安地裂缝,在其速度剖面上能判断地裂缝的位置、倾向、倾角等参数;3.在不增加传统的反射波地震勘探外业工作量基础上,利用折射波信息,可给出近地表几十米内的地层剖面速度场,刚好弥补了西安地裂缝中反射波勘探在近地表的空白。