地震勘探第二章 幾何地震學(共11頁)

1、第二章 幾何(j h)地震學1、當炸藥在巖層中爆炸后，應(yīng)變(yngbin)形成三個區(qū)域:破壞圈、塑性帶、彈性形變區(qū)2、地震子波：由點源剛進入彈性區(qū)傳播的地震波,研究表明彈性波在近距離內(nèi)仍會發(fā)生較大變化，傳播一段距離（幾百米后）變的相對穩(wěn)定，形成(xngchng)地震子波，并被認為在以后的傳播中，地震子波的變化不大。3、視波長*：兩個相鄰波峰或波谷的距離，它表示波在一個視周期這傳播的距離。4、波前：把某一時刻tk，所有剛剛振動的質(zhì)點構(gòu)成的一個空間曲面，叫tk時刻的波前，它是地震波傳播的最前沿的空間位置。在波前位置前面的所有質(zhì)點的位移都為零，即波還未開始振動。波尾：由剛停止振動的所有質(zhì)點構(gòu)成的空間

2、曲面，叫tk時刻的波尾，在波尾以內(nèi)的各質(zhì)點都已停止了振動，恢復了平靜，其質(zhì)點位移也為零，即波已經(jīng)傳過去了。5、波面：波從震源出發(fā)向四周傳播，在某一時刻，把波到達時間各點所連成的面，稱波陣面，簡稱波面。波面特征：波前面是等時面，即波前面上各點時間相等。按波面的形狀對波分類，可分為球面、平面和柱面波等。在均勻各向同性介質(zhì)中，同一個震源，在近距離的波為球面波，在遠距離的地方可看成平面波。6、擾動帶：處于波前和波尾之間的范圍內(nèi)的質(zhì)點正處于振動狀態(tài)，其位移不為零，這一空間范圍內(nèi)稱擾動帶（振動帶），也是地震波行進的區(qū)域。所以，擾動帶是隨時間的改變而改變的。7、視速度(sd)：地震波傳播是沿波射線的方向(f

3、ngxing)進行-真速度惠更斯原理(yunl)：表述：波在傳播過程中，任一時刻的波前面上的每一點都可以看作是一個新的點震源，由它產(chǎn)生二次擾動，形成子波前，這些子波前的包絡(luò)面，就是新的波前面。反映了：波傳播的空間位置、形態(tài)。根據(jù)這個原理可以通過作圖的方法，由已知t時刻波前的位置去求出t+t時刻的波前。意義：可確定波傳播的方向（射線方向）12、惠更斯-菲涅爾原理：波傳播時，任一點處質(zhì)點的新擾動，相當于上一時刻波前面上全部新震源所產(chǎn)生的子波在該點處相互干涉疊加形成的合成波。13、費馬原理：表述：波在各種介質(zhì)中的傳播路線，滿足所用時間為最短的條件。由費馬原理可推出：地震波總是沿射線傳播，以保證波到達

4、時所用旅行時間最少準則； 地震波沿垂直于等時面的路線傳播所用旅行時間最少； 等時面與射線總是互相垂直；14、反射系數(shù)R：在垂直入射時，反射波和入射波振幅之比，用R 表示。即RA反/A入物理意義：地震波垂直入射到分界面后，被反射回去的能量的多少（占入射能量的多少）反射系數(shù)一般形式：15、反射波的形成條件：上、下介質(zhì)界面必須是一個波阻抗界面，即波阻抗差不為零。反射波的特點：反射波的強度取決于反射系數(shù)R的大小，R大反射波強；反射波極性的變化取決于R的正負，R0,反射波與入射波相位相同，正極性反射；R入射角=反射角,且在一個平面上，入射角、反射角、透射角都具有相同的射線參數(shù)p。19、折射波的形成：兩層

5、介質(zhì)，下伏層的速度大于上覆層的速度，即 V2V1；入射角是以臨界角I 入射20、地震波的干涉：當來自不同方向的兩個或兩個以上的地震波相遇時，按照疊加原理，發(fā)生能量增強或減弱的現(xiàn)象。21、波前擴散 ：在均勻介質(zhì)中，波為球面波，隨著傳播距離的增大，球面逐漸擴展，但總能量保持不變，而單位面積上的能量減少，這就稱為球面擴散(波前擴散)。其能量(振幅)衰減規(guī)律是振幅與傳播距離成反比。 吸收衰減 ：實際介質(zhì)并非是完全彈性介質(zhì)，故波在實際地層中傳播時，能量的衰減要比在彈性介質(zhì)中快，這種衰減稱為介質(zhì)對波的吸收衰減。介質(zhì)吸收的這部分能量主要用于克服質(zhì)點的內(nèi)摩擦，變成熱能損耗掉了。地震波的分類：按波前形狀：球面波

6、、柱面波、平面波質(zhì)點振動（極化）方向：橫波、縱波、線性極化波、橢圓極化波按傳播空間：面波、體波按傳播路徑：直達波、反射波等地震勘探中的波：直達波、反射波、折射波、透射波、滑行波、轉(zhuǎn)換波、有效波、干擾波、特殊波時距曲線：波從震源出發(fā)，傳播到測線上各觀測點的傳播時間t，同觀測點相對于激發(fā)點（坐標原點）的距離x，之間的關(guān)系。24、水平界面的共炮點反射波時距曲線方程：正常(zhngchng)時差：對界面上某點以炮檢距x進行觀測得到的反射波旅行時與以零炮檢距（自激自收）進行觀測得到的反射波旅行時之差，這純粹是由炮檢距不為零引起的，這種由炮檢距引起的時差定義(dngy)為正常時差。（t=tORS-tMR）

7、正常時差(shch)特點：（1）各點正常時差不同； （2）正常時差與x成正比，對同一個反射界面來說，隨x增大，正常時差增大；（3）正常時差與t0、v2、h成反比，t0增大，時差減??；對地面同一檢波器來說，接收到的深層反射界面的正常時差比淺層的??；所以，淺層時距曲線陡，深層時距曲線緩。26、動校正（NMO）：在水平界面情況下，從觀測到的波的旅行時中減去正常時差t，得到x/2處的t0時間。t0 = t- t目的：使得共炮點道集的反射波同相軸能反映地下界面的實際產(chǎn)狀。傾斜界面動校正與水平界面動校正相等，即動校正與界面傾角關(guān)系不大傾斜界面的共炮點反射波時距曲線(qxin)方程：界面(jimin)上傾方

8、向與x軸正方向一致，界面上傾方向與X軸正方向相反。反射波時距曲線(qxin)的特點：雙曲線：極小點總是相對于激發(fā)點偏向界面上傾方向，極小點實際上是虛震源在測線上的投影。直達波時距曲線是反射波時距曲線的漸近線。傾角時差：由激發(fā)點兩側(cè)對稱位置觀測到的來自同一界面的反射波的時差。29、在一個炮檢距不為0的點觀測到的傾斜界面反射波旅行時包括三部分：to+正常時差+傾角時差S點與S點的反射波旅行時相減時，因為他們的炮檢距是相同的，所以相減后，正常時差抵消了，剩下的就是這兩點之間的傾角時差。傾斜界面的動校正：當界面傾角不大，界面h較深，炮檢距x較小時，RR偏移很小，可忽略。對傾斜界面的反射波進行動校正，不

9、是把t校正成t0，而是把t校正成炮檢中點M處的自激自收時間(shjin)tOM，也就是R點。動校正(jiozhng)的誤差：大排列觀測時，常常(chngchng)不能把雙曲線拉成直線；傾斜地層的動校正值總是小于水平地層，因為傾斜地層的時距曲線比較平緩。若用此求取動校正值，則完全可把傾斜地層的時距曲線拉直；傾斜地層時，地下并不是共反射點，各反射點偏離中心點，偏離距越大，則意味著多次疊加仍是一段界面的平均效應(yīng)，從而降低了勘探精度。31、時矩曲面：若觀測面為平面，在直角坐標系中，某一波到達觀測面的時間可表示為t=f(x,y)，其圖形是一個曲面，稱為時矩曲面。反射波的時矩曲面是雙曲面。32、幾個基本概

10、念：炮檢距：炮點到地面各觀測點的距離初至時間：所有波中最先到達檢波器地震波的第一波峰時間。同相軸：各接收點屬于同一相位振動的連線。共炮點：所有接收點具有共同的炮點縱測線：激發(fā)點和觀測點在同一直線上非縱測線：激發(fā)點不在測線上33、均勻介質(zhì)：反射界面R以上的介質(zhì)是均勻的，即地震波速度是常數(shù)v，界面R是平面，或水平或傾斜。層狀介質(zhì)：地層是層狀結(jié)構(gòu)，每一層內(nèi)速度相同，層與層之間速度不同。連續(xù)介質(zhì)：介質(zhì)1和介質(zhì)2的速度不相等，介質(zhì)1的速度不是常數(shù)，連續(xù)變化34、多層水平層狀介質(zhì)的反射波時距曲線：多層水平介質(zhì)的時距曲線：多層傾斜介質(zhì)時距曲線:35、平均速度：層狀介質(zhì)中地層的總厚度除以波在垂直層面的方向旅行

11、的總時間。36、三層水平層狀介質(zhì)的簡化：兩種情況下反射(fnsh)波時距曲線的比較：結(jié)論(jiln)：（1）在炮檢距不大的情況(qngkung)下，可以把反射波時距曲線近似看作雙曲線，引入平均速度，把多層層狀介質(zhì)假想為單層均勻介質(zhì)；（2）在激發(fā)點附近，兩條時距曲線基本重合；（3）隨著遠離激發(fā)點，它們逐漸分開，三層介質(zhì)的時距曲線在下方，說明地震波在三層介質(zhì)傳播時真正速度比平均速度大；（4）將多層介質(zhì)理想化為單層均勻介質(zhì)的誤差，隨x和h的增大而增大，且隨x增大，平均速度三層介質(zhì)的真正速度。38、連續(xù)介質(zhì)中的地震波運動學：39、常用的連續(xù)介質(zhì)模型：V(z)=v0(1+z)V(z)=v0(1+z)1/

12、2速度規(guī)律為v(z)=v0(1+z)時，射線方程及其特點：40、連續(xù)介質(zhì)的直達波-回折波：地震波從震源出發(fā)，向地下傳播到某一深度，還來不及到達分界面，就沿著一條圓弧返回到地面，把這種波叫做回折波。最大穿透深度：回折波時距曲線方程:特點：是一條下彎的曲線，在x不太大時，它同速度等于V0的均勻介質(zhì)中的直達波時距曲線（直線）基本重合。覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)時的反射(fnsh)波反射(fnsh)波形成條件:時距曲線(qxin)：結(jié)論：在x較小的條件下，覆蓋層為線性連續(xù)介質(zhì)時的反射波時距曲線也很接近于雙曲線。它以t軸為對稱，在x=0處有極小值。42、折射波的特點：（1）臨界角外滑行波先于入射波到達界面上任何一

13、點； （2）折射波射線相互平行，與法線成臨界角，同相軸為直線；（3）折射波存在一定“盲區(qū)”：從空間看，盲區(qū)為圓錐，在震源所在的水平面上可看為圓，半徑為：2htgc。（4）折射波的“屏蔽效應(yīng)”?！捌帘涡?yīng)”：由于剖面中有速度很高的厚層存在，引起不能在地面接收到來自深層的反射波，這種現(xiàn)象叫做“屏蔽效應(yīng)”。（如果高速層厚度小于地震波波長，則無屏蔽作用）折射波在實際地震勘探中的應(yīng)用：“折射層”數(shù)目少于“反射層”、“屏蔽效應(yīng)”、淺層折射法測定低速帶厚度和速度43、一個分界面情況下折射波的時距曲線：折射波時距曲線的特點：44、反射波、直達波、折射波時距曲線的關(guān)系：直達(zhd)波TDC是反射波TDC的漸近

14、線；反射(fnsh)波TDC與折射波TDC相切,切線斜率tg=1/v1；直達(zhd)波TDC與折射波TDC相交，相交處為超前時間，當xOR時，折射波是初至波交叉時：ti在數(shù)值上等于沿實際路徑傳播時間從激發(fā)點直接沿地面以速度vi傳到接收點的時間差。多層水平界面折射波時距曲線：傾斜界面的折射波時距曲線：多次波：波向下傳播時，遇到波阻抗界面反射到地表(如自由面，海面)-因為，他們是良好的反射界面該波又向下傳播遇到強反射界面又向上傳播又向下，形成多次波(多次反射波)。 多次波類型：全程(qunchng)多次波、部分多次波(短程多次波、微屈多次波）、虛反射全程(qunchng)多次反射波時距曲線公式：水平界面(jimin)共反射點時距曲線（CRP）：傾斜界面共中心點反射波時距曲線：反射點分散的規(guī)律：(1) 傾角越大，分散程度越大；(2) X越大，分散程度越大；(3) 深度越大，分散程度越小。53、全程多次反射波時距曲線特點極小點的坐標-仍為雙曲線，其極小點坐標xm ,tm ，且極小點仍位于界面上傾方向，但偏移距比一次波偏移距大垂直反射時間視速度-全程多次波具較低的視速度54、共炮點、共反射點時距曲線(qxin)物理意義上的差別共反射點時距曲線只反映界面(jimin)上一個點R的情況，而共炮點反射波時距曲線反映的是一段反射界面的情況。共炮點反射波時距曲線上，t0反映激發(fā)(jf)點處反射