地震時(shí)距曲線1

第三章地震波的時(shí)距曲線第一節(jié)直達(dá)波的時(shí)距曲線第二節(jié)反射波的時(shí)距曲線第三節(jié)折射波的時(shí)距曲線第四節(jié)特殊波的時(shí)距曲線本章主要內(nèi)容：不同類型波，時(shí)距曲線不同，包含著不同地下介質(zhì)的信息。重點(diǎn)掌握各種介質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下反射波、折射波及繞射波的時(shí)距曲線方程，曲線形狀，特點(diǎn)；掌握時(shí)距曲線；地震波傳播過程中的幾種速度。要求理解各種時(shí)距曲線的推導(dǎo)過程。地震波時(shí)距曲線概述幾何地震學(xué)—研究地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，研究波在介質(zhì)中傳播的空間位置與傳播時(shí)間的幾何關(guān)系。正演問題—已知地下界面的產(chǎn)狀和介質(zhì)速度參數(shù)等資料求取地震波的時(shí)距關(guān)系。反演問題—根據(jù)地震工作獲得的時(shí)距關(guān)系，求取地下界面的幾何形態(tài)。同相軸—

記錄中各條波動(dòng)曲線上波峰的規(guī)則排列，稱為同相軸。時(shí)—距關(guān)系:波從震源出發(fā)，經(jīng)過地下介質(zhì)傳播到測(cè)線上各觀測(cè)點(diǎn)的旅行時(shí)間，同觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于激發(fā)點(diǎn)的距離之間的關(guān)系。（不是波傳播的距離，而是炮檢距）不同種類的地震波，時(shí)距曲線形狀不同。如直達(dá)波、反射波、折射波、地滾波、聲波各有各自的形狀。

t=f（x）=f(x,v,h)時(shí)距曲線—表示地震波的傳播時(shí)間t和爆炸點(diǎn)與檢波點(diǎn)之間距離x的關(guān)系曲線，t—x曲線。地震波時(shí)距曲線概述

共炮點(diǎn)時(shí)距曲線—由一點(diǎn)激發(fā)，若干接收點(diǎn)接收所記錄的時(shí)距曲線。共中心點(diǎn)（共反射點(diǎn)）時(shí)距曲線：炮點(diǎn)與接收點(diǎn)以某一中心點(diǎn)對(duì)稱所記錄的時(shí)距曲線。地震勘探野外觀測(cè)方式簡(jiǎn)介單點(diǎn)探測(cè)共炮點(diǎn)探測(cè)共炮點(diǎn)道集一個(gè)界面共炮點(diǎn)地震記錄多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)波形波形+面積彩色顯示第一節(jié)直達(dá)波的時(shí)距曲線直達(dá)波—

從震源出發(fā)，不經(jīng)過反射和折射，直接傳播到各檢波點(diǎn)的地震波稱為直達(dá)波。O點(diǎn)放炮，在測(cè)線接收，在坐標(biāo)系中，將連起來得到一條曲線，形象地表達(dá)了直達(dá)波到達(dá)測(cè)線上某一觀測(cè)點(diǎn)時(shí)間同，觀測(cè)點(diǎn)與激發(fā)點(diǎn)之間的距離關(guān)系稱直達(dá)波時(shí)距曲線。直達(dá)波時(shí)距曲線：時(shí)距曲線特點(diǎn)

1、通過坐標(biāo)原點(diǎn)，斜率為的直線

2、當(dāng)表層介質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，可為折線或曲線。作用根據(jù)斜率m可以求取介質(zhì)的傳播速度，但不能研究地下構(gòu)造形態(tài)。第二節(jié)反射波的時(shí)距曲線縱測(cè)線：激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)在同一條直線上，這樣的測(cè)線稱為縱測(cè)線。用縱測(cè)線進(jìn)行觀測(cè)得到的時(shí)距曲線稱為縱時(shí)距曲線。非縱測(cè)線：激發(fā)點(diǎn)不在測(cè)線上，用非縱測(cè)線進(jìn)行觀測(cè)得到的時(shí)距曲線稱為非縱時(shí)距曲線。除非特別說明，一般都討論縱時(shí)距曲線。一、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程

如圖，在O點(diǎn)激發(fā)，在S點(diǎn)接收，OS＝x，根據(jù)反射定律確定虛震源O*波由O入射到A再反射回S點(diǎn)所走過的路程就好象由點(diǎn)直接傳播到S點(diǎn)一樣，在地震勘探中，把這種討論地震波反射路徑的簡(jiǎn)便作圖方法稱為虛震源原理。①

①

可寫成：

②

③

：自激自收時(shí)間

二、傾斜界面的反射波時(shí)距曲線波由O入射到A再反射回S點(diǎn)。AA傾斜界面反射波時(shí)距曲線方程（上傾方向與x正向一致）。如上傾方向與x正向相反：由曲線方程可知：t與存在明確的內(nèi)在聯(lián)系。如果通過觀測(cè)，得到一個(gè)界面反射波時(shí)距曲線，由時(shí)距曲線方程給出關(guān)系，可求出界面深度，這就是利用反射波發(fā)現(xiàn)研究地下地質(zhì)構(gòu)造的基本依據(jù)。無論界面傾斜與否，反射波的時(shí)距曲線都是雙曲線形狀。當(dāng)ψ角為0時(shí)，時(shí)距曲線對(duì)稱于t軸；當(dāng)界面傾斜時(shí)，雙曲線的極小點(diǎn)總是偏向界面的上傾方向。三、多層水平反射波時(shí)距曲線地震介質(zhì)分類：均勻介質(zhì)：界面以上介質(zhì)均勻，常數(shù)，界面是平面（水平或傾斜）層狀介質(zhì)：認(rèn)為地層剖面是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)速度是均勻的，層與層之間速度不相同，分界面可以是傾斜的，也可以是水平的（水平層狀介質(zhì)），在沉積巖地區(qū)，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單時(shí)，把地層剖面看成層狀介質(zhì)是比較合理的。連續(xù)介質(zhì)：界面R兩側(cè)介質(zhì)1與介質(zhì)2速度不相等，有突變，界面R上覆地層波速不是常數(shù)，而是連續(xù)變化的，最常見是,是深度(z)的函數(shù)：均勻介質(zhì)層狀介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)把R2界面以上的介質(zhì)設(shè)法用一種均勻的介質(zhì)代替，并令這種假想的均勻介質(zhì)的波速取某個(gè)值使得R2界面以上的介質(zhì)同化為均勻介質(zhì)。同樣，可以把R3，R4以上的3層，4層介質(zhì)用具有某種速度的假想的均勻介質(zhì)來代替。把多層介質(zhì)轉(zhuǎn)化為均勻介質(zhì)。關(guān)于一個(gè)分界面的理論可以應(yīng)用了。

思路不能用虛震源原理推導(dǎo)曲線方程。通過具體計(jì)算O點(diǎn)激發(fā)，

C點(diǎn)接收。R1R2R3R4計(jì)算沿著不同入射角α入射到R1，再透射到R2，再反射回地面的各條射線路程。計(jì)算出一系列（t,x）后，就可具體畫出R2界面上反射波時(shí)距曲線了。

計(jì)算傳播的總時(shí)間及相應(yīng)的激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)距離Ⅹ。某一射線O→A→B→C

取α=α1、,α2…計(jì)算一組（ti,xi）,把一組（ti,xi）值標(biāo)出來，就得到R2界面的反射波時(shí)距曲線。對(duì)于n層水平層狀介質(zhì)：由透射定律：將層狀介質(zhì)同化為均勻介質(zhì)的思路，辦法：均方根速度的引入化簡(jiǎn)：③④展開：而⑤由⑤式兩邊平方：⑥⑦將⑦式代回t2的表達(dá)式：令為均方根速度：各小層的速度：各層的垂直時(shí)間：稱為n層水平層狀介質(zhì)的均方根速度四、時(shí)距曲線特點(diǎn)

①它是一條雙曲線，以過虛震源的縱軸為對(duì)稱，極小點(diǎn)坐標(biāo)（），極小點(diǎn)坐標(biāo)是相對(duì)激發(fā)點(diǎn)偏向界面上傾一側(cè)，在極小點(diǎn)上，反射波返回地面所需時(shí)間最短。

②界面越深，雙曲線越緩：③炮檢距越大，時(shí)距曲線斜率越大，其漸近線為直達(dá)波時(shí)距曲線：

五、斷層反射波時(shí)距曲線第三節(jié)折射波的時(shí)距曲線一、視速度

在地震勘探中沿測(cè)線觀測(cè)時(shí)，得到的是地震波的視速度而不是真速度。在討論折射波運(yùn)動(dòng)學(xué)之前，先補(bǔ)一些關(guān)于視速度內(nèi)容，如何利用視速度概念來說明地震波傳播的某些特點(diǎn)，即：波出射到地面的射線的角度、地震剖面同相軸形態(tài)、波的視速度三者之間關(guān)系。a.射線平行，垂直地面入射，同向軸是一條水平直線；如圖：b.射線平行，（常數(shù)）同向軸是一條傾斜直線；C.波的射出角變化，不平行，同相軸為一曲線，視速度變化。結(jié)論：二、折射波的形成，傳播規(guī)律

傳播規(guī)律：對(duì)于兩層介質(zhì)，如透射波變成沿界面以速度傳播的滑行波，滑行波的傳播又引起新的效應(yīng)，在第一種介質(zhì)中激發(fā)小的波動(dòng)，即地震折射波。存在盲區(qū)，盲區(qū)是一個(gè)圓，半徑。在OA范圍內(nèi)接收不到折射波，折射線相互平行。界面下覆地層波速大于所有上覆地層的波速，則實(shí)際地層剖面中，往往只有某些層能滿足這個(gè)條件，所以“折射層”數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于“反射層”數(shù)目。多層介質(zhì)折射波形成條件：如果地層剖面中有速度很高的厚層存在，就不能用折射波法研究更深處的速度比它低的地層，這種現(xiàn)象叫屏蔽效應(yīng)。如高速層厚度小于地震波波長，實(shí)際上并不發(fā)生屏蔽作用。折射波只在盲區(qū)以外才能觀測(cè)到，當(dāng)界面很深，盲區(qū)很大，要在離開激發(fā)點(diǎn)足夠遠(yuǎn)處才能接收到折射波。著是折射波法缺點(diǎn)之一。三、傾斜界面折射波時(shí)距曲線

界面傾角中，上、下介質(zhì)波速V1，V2，且V1<V2，O點(diǎn)激發(fā)，折射波到達(dá)測(cè)線上傾方向和下傾方向的時(shí)距曲線方程是不一樣的。首先求出折射波時(shí)距曲線的起點(diǎn)坐標(biāo)，再求它的斜率，可以寫出曲線方程。推導(dǎo)過程：1.求始點(diǎn)2.求斜率作出虛震源作出在中，

在中，

①②

盲區(qū)半徑再求：

折射波射線在上傾方向的出射角是

曲線方程：

①同理下傾接收

②上傾方向：

大，時(shí)距曲線緩，折射界面變淺。

下傾方向：小，時(shí)距曲線陡。

1.單個(gè)直立界面

如圖示，直立界面W，分隔速度V2、V3，上為V1覆蓋層，厚h，V1＜V2＜V3。

O1激發(fā)：在R界面產(chǎn)生滑行波，出射角i12=sin-1V1/V2，沿測(cè)線觀測(cè)到P121（解釋P121折射波）,斜率m12=1/V2；當(dāng)波滑行至A點(diǎn)，過A點(diǎn)后，在界面R上轉(zhuǎn)換成新的折射波，出射角i13=sin-1V1/V3，時(shí)距曲線為P1231，斜率m13=1/V3。P121和P1231在CD段相互垂疊交叉，且m12＞m13，因此，在A點(diǎn)后，時(shí)距曲線斜率由陡變緩，但轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置并不在A點(diǎn)的正上方。O2激發(fā)：折射波分別為P131、P1321，斜率分別為m13=1/V3、m12=1/V2，在A點(diǎn)后，斜率由緩變陡。在FG段，繞射波，雙曲線。把兩支相遇曲線聯(lián)系看，CG或DF位置中心就是直立界面W的投影位置。四、垂直構(gòu)造折射波時(shí)距曲線特點(diǎn)

2.垂直低速帶

如圖示，垂直低速帶，寬a，速度V3，V1＜V2＞V3。O1激發(fā)（O2激發(fā)一樣）：波旅行路程O1ABBˊCO2。AB段時(shí)距曲線為P121，CD段時(shí)距曲線P12321，斜率相等，兩線平行。在BC段，如V1＞V3，不會(huì)產(chǎn)生折射波；如V1＜V3，產(chǎn)生折射波。延長P121，可見，P121、P12321的時(shí)差為△t

那么

上式即為求垂直低速帶寬度的公式。3.垂直斷層

假設(shè)：斷距△h，上升、下降盤深h1、h2，波速V1、V2。

O1激發(fā)：AB段P121，CD段P12C21，斜率相等，彼此平行，時(shí)差△t

因此

垂直斷層上折射波時(shí)距曲線

上式為計(jì)算斷層斷距公式。

此外，據(jù)兩支相遇曲線上P121各自與繞射波的切點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)E、G的中點(diǎn)，即可確定斷層臺(tái)階在地面投影點(diǎn)的位置。

上傾和下傾方向，曲線交叉時(shí)不變，與水平界面一樣。

特點(diǎn)：是直線，起點(diǎn)坐標(biāo)（）斜界面，較小,折射波時(shí)距曲線與同界面反射波時(shí)距曲線在始點(diǎn)相切。平界面：五、折射波時(shí)距曲線特點(diǎn)

界面下傾方向折射波的射線與地面平行或折向水平線的下方，不能返回地面，而沿界面上傾方向一邊，則由于投射到地面的直達(dá)波沒有可能達(dá)到臨界角，根本不能產(chǎn)生折射波。也就是說：界面傾角超出一定限度，就不能進(jìn)行折射波法勘探了。

當(dāng)時(shí)：五、一個(gè)水平界面情況下折射波時(shí)距曲線

兩層水平介質(zhì)V1>V0，O點(diǎn)激發(fā)，由折射波傳播特點(diǎn)，折射波從F1、F2開始收到，m1、m2為折射波時(shí)距曲線的起始點(diǎn)。O點(diǎn)激發(fā)，S點(diǎn)接收，折射波所走路徑：所需時(shí)間：

令

則

水平界面折射波時(shí)距曲線方程

當(dāng)

x=0時(shí)

習(xí)慣上

：

：與時(shí)間軸相交時(shí)，折射波時(shí)距曲線延長后與時(shí)間軸交點(diǎn)。

則有：折射波與直達(dá)波、反射波的時(shí)距關(guān)系A(chǔ)反射波與直達(dá)波當(dāng)x無窮大時(shí)，反射波時(shí)距曲線與直達(dá)波時(shí)距曲線呈漸進(jìn)線。B反射波與折射波C折射波與直達(dá)波折射波直達(dá)波根據(jù)折射波和直達(dá)波時(shí)距曲線一定相交的性質(zhì)，設(shè)交點(diǎn)橫坐標(biāo)為xc。當(dāng)?shù)们蠼缑媛裆畹姆椒ㄓ袃煞N，前提條件是界面水平，根據(jù)時(shí)距曲線特征，改變測(cè)線方向，時(shí)距曲線對(duì)稱，則說明界面是水平的。折射波直達(dá)波面波聲波六、多個(gè)水平界面情況下折射波時(shí)距曲線

路徑：

3層水平層狀介質(zhì),O點(diǎn)激發(fā)，P點(diǎn)接收o由折射定律：

類似可推出n層水平界面的折射波時(shí)距曲線方程：

彎曲界面