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地球介质的复杂性研究对于提升人们对地球内部结构、构造等地震探测能力，提高资源和能源地震勘探精度等的认识均具有重要的科学意义和实际指导作用。目前，对于地震勘探而言，地球介质的复杂性主要体现在介质的纵横向非均匀性、各向异性和非线性。针对非均匀性介质，本文进行了自组织介质中的有限差分正演模拟。
本论文基于二维自组织介质模型和声波方程，利用有限差分法对不同模式的自组织介质和同一模式不同参数的自组织介质进行地震波模拟，并对地震记录图进行复杂性波场特征分析。研究结果表明：
(1)自组织介质中，地震波波形变得崎岖不平；
(2)不同模式自组织介质对地震波波形，能量，振幅等的响应不同；
(3)同一种自组织介质中，不同的参数如横向相关长度、纵向相关长度、方差和背景速度梯度对反射地震波的振幅、能量等信息的均有影响；
(4)当多层自组织介质共存，特征层位的波场特征仍以各自的自组织特性为主，因此利用实际资料中不同层位的地震反射特征可推测地下介质的自组织性质。