地震勘探原理

地震勘探原理第一章地震波的运动学第一章地震波的运动学一、地震波运动学、地震波动力学1、振动和波2、振动和波动的关系二、地震波的产生和传播1、地震波2、地震波的产生过程3、地震子波：定义、特征三、波的几个特征1、波阵面的概念、特点、类型2、射线的定义、特点3.振动和波形曲线4、地震波的特征主波长、主周期和主频率视速度、视波长•当涉及的波速和波长时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题。•视速度—当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。•同样，此时的波长为视波长λa。为沿着测线方向的视波长aBA)(sin)(sinaBABA如图:BABA波沿测线方向传播速度TVaaTV)(VVasin•Va=V/sinθ。•λa=λ/sinθ。•因为sinθ≤1，所以Va和λa一般大于它们的真实值V和λ。•地震波沿地表传播:θ=900Va=V•地震波垂直地表传播：θ=0Va=∞视速度与速度的关系三、波的几个特征波的干涉•两列波叠合在一起，会相互干涉，出现加强或相消现象。当波长和频率相同时，会形成一个新的波；当几个波长、频率和振幅不同的波干涉时，会形成一个更复杂的波。•地震勘探中有各种各样的波，有些波是有用的，称有效波，而大部分形成了各种干扰，对干扰波的识别和消除是地震勘探中的另一个重要任务。三、波的几个特征四、地震波的传播规律•不管什么时候，波只要入射到两种介质的分界面时：入射波、反射波，透射波(物理学称为折射波)物理学称折射波≠地震勘探中的折射波概念1、反射和透射波的反射和透射与介质的弹性性质有关，弹性性质突变时才会发生。用弹性理论可严格证明只有当介质的声(波)阻抗突变时才发生反射。•声阻抗指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。•波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。•只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。四、地震波的传播规律岩石名称速度(m/s)密度(g/cm3)波阻抗(g/s·cm2×104)土壤200～8001.1～2.02.2～16砂层300～13001.4～2.04.2～26粘土1800～24001.5～2.227～52.8砂岩2000～40002.1～2.842～112石灰岩3200～55002.3～3.073.6～165岩盐4500～55002.2～2.290～121结晶岩石4500～60002.4～3.4108～204四、地震波的传播规律2、反射和透射定律•法线—在界面上垂直界面且过入射点的直线。•入(反)射角—入(反)射线与界面法线间的夹角α、α′。•透射角—透射线与界面法线间的夹角β。•入射面—入射线法线确定的平面，垂直于界面。•射线平面—入射线、过入射点界面法线和反射线确定的平面。用射线来表示波的反射和透射反射和透射定律•①反射线、入射线分居法线的两侧；•②反射线位于入射面内；•③反射角θ′等于入射角θ；•④反射线、入射线和法线所构成的的平面为射线平面，垂直与界面。反射定律:反射路径的虚震源作图法•入射线OP在分界面P点入射，过P点的法线为NN′，从震源O向分界面作垂线OD并延长，与反射线的反方向延长线相交于O*，把此点作为一个虚震源。•这时反射线可以看成是由O*点射出来的。•虚震源是一个假设的震源，引入它可以简化波的入射和反射路径的计算。反射和透射定律•透射定律1）透射线也位于入射面内，2）入射角的正弦和透射角的正弦之比等于第一和第二两种介质的波速之比,即21sinsinVV21sinsinVV或sinsin21VV此式表示波在两种介质内传播的视速度是相等的。进一步写反射和透射定律反射和透射定律注意：•此透射定律只确定了透射线的方向，而没有涉及到透射线的强度，从而它也是几何地震学的一条定律。•条件：透射定律要求两种介质必须都是各同性的，也就是说当在同一种介质传播时，波的速度是一个不随方向而变的常数。反射和透射定律3、斯奈尔(Snell)定律•由透射定律可知，当波通过两个声阻抗不同的均匀介质界面时，波前进的方向就会发生改变：•当考虑纵波和横波时，这种变化可以表示为：式中：θP1是介质1中纵波的入射角，θs1是介质1中横波的入射角，VP1、VP2、VS1、VS2分别为介质1和2的纵、横波速度，其中P为常数，称射线路径参数。1122sinsinVVPVVVVSSPpSSPP22222211sinsinsinsin