第1章 地震波的運(yùn)動學(xué)

第一章地震波的運(yùn)動學(xué)彈性：介質(zhì)在外力作用下，除去外力，能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。塑性：介質(zhì)在外力作用下，出去外力，不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。彈性波：在彈性介質(zhì)中傳播的波。彈性區(qū)塑性區(qū)破碎區(qū)r爆炸半徑一、彈性波及其形成過程二、波的特征：1、波動是一個(gè)復(fù)雜的過程質(zhì)點(diǎn)的振動和波動的關(guān)系波動是以能量的形式傳播波動具有一定的速度二、波的特征：2、波前、波后、波面的概念波前：某一時(shí)刻介質(zhì)中剛開始振動的質(zhì)點(diǎn)。波后：某一時(shí)刻介質(zhì)中剛停止振動的質(zhì)點(diǎn)。波面：所有同相位的點(diǎn)—等相面。二、波的特征：3、波線（或射線）：在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，認(rèn)為波及其能量沿著某一條“路線”傳播，這條路線稱為射線。4、振動圖和波剖面（振動曲線和波動曲線）：振動曲線：某質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置關(guān)系波動曲線：在某一時(shí)刻不同質(zhì)點(diǎn)的位置關(guān)系二、波的特征：二、波的特征：5、描述波的幾個(gè)基本特征：頻率、（視）周期、（視）波長、（視）速度波長（）：波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離。視波長（）：振動狀態(tài)完全相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。二、波的特征：5、描述波的幾個(gè)基本特征：頻率、（視）周期、（視）波長、（視）速度頻率：質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動次數(shù)。周期：速度：三、地震波傳播規(guī)律1、反射與透射：

斯奈爾定律

廣義斯奈爾定律：假定：第i層縱波速度為：第i層橫波速度為：第i層橫波入射角：第i層橫波透射角：射線參數(shù)：P2、費(fèi)馬（Fermat）原理：波在介質(zhì)中的傳播時(shí)，沿著時(shí)間最短路徑傳播。三、地震波傳播規(guī)律３、惠更斯（Huygens）原理：波在介質(zhì)中傳播所到達(dá)的各點(diǎn)，都可以看作新的波源。三、地震波傳播規(guī)律四、與地震有關(guān)的各種地震波１、按質(zhì)點(diǎn)震動方向分：縱波（P）、橫波（SH、SV）

P波SH波SV波四、與地震有關(guān)的各種地震波２、按傳播形式：面波、體波面波：體波：四、與地震有關(guān)的各種地震波３、按傳播路徑：直達(dá)波、反射波、透射波、折射波、多次波及其干擾波等。五、反射系數(shù)與地震記錄子波：W(t)波阻抗：反射序列：R(t)地震記錄：子波W（t）反射序列R(t)R1R2RnR3第一節(jié)單一界面反射波時(shí)距曲線概念：時(shí)距曲線----地震波的傳播時(shí)間與距離的 關(guān)系曲線。正演：地質(zhì)模型－>物理模型－>數(shù)學(xué)模型－>分析波場特征、傳播規(guī)律（理論）反演：在理論的指導(dǎo)下由觀測數(shù)據(jù)作地質(zhì)分 析（構(gòu)造、物性參數(shù)）。地質(zhì)模型地震數(shù)據(jù)正演反演一、時(shí)距曲線的概念及直達(dá)波時(shí)距曲線１、直達(dá)波時(shí)距曲線方程：X：激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)之間的距離V：地震波速度二、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線1、研究時(shí)距曲線的意義：不同類型的地震波，包含了不同的地質(zhì)信息。采用自激自收方式，反射波同相軸形態(tài)與地下界面形態(tài)相對應(yīng)。一點(diǎn)激發(fā)，多道接收，時(shí)距曲線特點(diǎn)及意義？（思考）(a)自激自收同相軸與界面形態(tài)相對應(yīng)(b)多道接收同相軸形態(tài)與界面形態(tài)不對應(yīng)二、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線2、曲線方程：即：其中：

---自激自收時(shí)間s時(shí)距曲線方程：或者：

---雙曲線3、曲線特征：雙曲線（共炮點(diǎn)接收）極小點(diǎn)在炮點(diǎn)正上方，最小時(shí)間t=t0。

t0：自激自收時(shí)間s二、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線三、傾斜界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線１、曲線方程：三、傾斜界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線2、曲線特征：四、正常時(shí)差1、正常時(shí)差的引入：（目的--使地震空間能反映地質(zhì)空間）地震空間：數(shù)值空間（x-t）地質(zhì)空間：幾何空間（x-H）2、正常時(shí)差的定義和計(jì)算：定義：地震波的旅行時(shí)和自激自收時(shí)間的差別主要是由炮檢距x引起的，這種由炮檢距引起的時(shí)差定義為正常時(shí)差。四、正常時(shí)差正常計(jì)算：四、正常時(shí)差3、動校正：（a）自激自收同相軸與界面形態(tài)相對應(yīng)（b）多道接收同相軸與界面形態(tài)不對應(yīng)五、傾角時(shí)差1、傾角時(shí)差的概念五、傾角時(shí)差2、傾斜界面的動校正五、傾角時(shí)差2、傾斜界面的動校正結(jié)論：動校正與界面傾角無關(guān)六、時(shí)距曲面與時(shí)間場1、時(shí)距曲面：波到達(dá)的時(shí)間t是觀測坐標(biāo)（x,y）的二元函數(shù)：t=f(x,y)六、時(shí)距曲面與時(shí)間場2、時(shí)間“場”“場”：某一物理量的空間分布（空間響應(yīng)）。地球物理場：ⅰ、某一地球物理量響應(yīng)在空間任意一個(gè)點(diǎn)，都有某一確定的值與之對應(yīng)。

ⅱ、某一地球物理量（標(biāo)量、矢量）的空間分布。時(shí)間場：在地震勘探中，截止中的任何一點(diǎn)（x,y,z），都可以確定波前到達(dá)該點(diǎn)的時(shí)間t(x,y,z)，這時(shí)間與空間的關(guān)系稱為時(shí)間場。時(shí)間場特點(diǎn)：t確定的曲面與射線正交。形成條件：Ｚ2>Ｚ1；

。2.傳播特點(diǎn)：臨界角外滑行波先于入射波到達(dá)界面上任何一點(diǎn)；折射波射線相互平行，同相軸為直線；折射波存在一定“盲區(qū)”；折射波的“屏蔽效應(yīng)”。第二節(jié)地震折射波一、折射波的形成和傳播特點(diǎn)：v1,z1v2,z2θcθ證明：滑行波先于入射波到達(dá)截面上任何一點(diǎn)二、一個(gè)水平界面折射波時(shí)距曲線：二、一個(gè)水平界面折射波時(shí)距曲線：直達(dá)波反射波折射波直達(dá)波，反射波，折射波的實(shí)際記錄三、多界面水平層狀介質(zhì)折射波時(shí)距曲線：三、多界面水平層狀介質(zhì)折射波時(shí)距曲線：第三節(jié)多層界面反射波時(shí)距曲線一、問題：常見介質(zhì)地震模型：均勻介質(zhì)、層狀介質(zhì)、連續(xù)介質(zhì)。

(a)(b)(c)

均勻介質(zhì)層狀介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)二、三層水平介質(zhì)反射波時(shí)距曲線：二、三層水平介質(zhì)反射波時(shí)距曲線：三、引入平均速度，把層狀介質(zhì)簡化為均勻介質(zhì)：h=1100mVav=2750m/sh=700mV2=3500m/sh=400mV1=2000m/s

(a)(b)

三層介質(zhì)均勻介質(zhì)四、兩種情況下反射波時(shí)距曲線的比較：四、兩種情況下反射波時(shí)距曲線的比較：第四節(jié)連續(xù)介質(zhì)中地震波的運(yùn)動學(xué)一、連續(xù)介質(zhì)中地震波的射線和等時(shí)線方程：（a）把連續(xù)介質(zhì)看成有許多薄層組成（b）連續(xù)介質(zhì)中一射線單元z一、連續(xù)介質(zhì)中地震波的射線和等時(shí)線方程：（a）把連續(xù)介質(zhì)看成有許多薄層組成（b）連續(xù)介質(zhì)中一射線單元z二、連續(xù)介質(zhì)中射線和等時(shí)線方程：二、連續(xù)介質(zhì)中射線和等時(shí)線方程：x三、連續(xù)介質(zhì)的“直達(dá)波”－－回折波：三、連續(xù)介質(zhì)的“直達(dá)波”－－回折波：四、覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)的反射波：四、覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)的反射波：上覆層分別為連續(xù)介質(zhì)和均勻介質(zhì)反射波時(shí)距曲線對比圖第五節(jié)透射波與反射波垂直時(shí)距曲線VSP(垂直地震剖面)VSP：VerticalSeismicProfile常規(guī)地震：2D非常規(guī)地震：3D、VSP、4D、地震CT等。O1O2O3O4O5O1o2o3O1O2O3O4O5R1R2R3R4R5R6R1R2R3R4R5R6R1R2R3第五節(jié)透射波與反射波垂直時(shí)距曲線VSP(垂直地震剖面)VSP：VerticalSeismicProfile常規(guī)地震：2D非常規(guī)地震：3D、4D、VSP、地震CT等。

(VSP)(反VSP)(井間地震)一、水平層狀介質(zhì)透射波時(shí)距曲線：二、有偏依距的均勻介質(zhì)直達(dá)波時(shí)距曲線。偏移距：炮點(diǎn)到井口的距離d。三、兩層介質(zhì)，水平界面含偏移距d，向上反射波時(shí)距曲線。 時(shí)距曲線方程：四、兩層介質(zhì)，傾斜界面，含偏移距，上傾方向激發(fā)的上行波時(shí)距曲線。上行波：反射波從界面向上反射直接到達(dá)接收點(diǎn)的波

----雙曲線五、兩層介質(zhì)，傾斜界面，含偏移距，上傾方向激發(fā)的下行波時(shí)距曲