中南大學淺層地震課程教案

1、中南大學淺層地震課程教案中南大學淺層地震課程教案編寫人：周竹生2005第一部分教學大綱一、本課程的適應層次、專業(yè)與參考學時淺層地震方法及應用是適用于地球探測與信息、礦產(chǎn)普查與勘探、油氣田開發(fā)工程及其它相關(guān)專業(yè)本科和研究生的一門選修課程。該課程參考學時74學時，其中實驗實習10學時。二、課程的性質(zhì)、目的和基本要求淺層地震方法及應用是適用于地球探測與信息、礦產(chǎn)普查與勘探、油氣田開發(fā)工程及其它相關(guān)專業(yè)的一門選修課程。它是根據(jù)地球物理學原理來解決礦產(chǎn)、工程、石油、環(huán)境及國防等領(lǐng)域中存在的地質(zhì)問題的一門學科，是地勘、工程、水文及環(huán)境勘查的重要方法之一。通過本課程的學習，要求學生了解本課程的基本原理和野外

2、工作方法技術(shù)，特別在解決工程與環(huán)境地質(zhì)問題時的抗干擾、提高分辨率的措施，提高學生應用地震新方法解決相應地質(zhì)問題的實際能力。這就必須加強實驗實習課的份量，跟上目前工程建設(shè)和環(huán)境地質(zhì)災害探測對人才的要求。三、本課程的基本及重點內(nèi)容根據(jù)教學計劃要求和課程性質(zhì)，本課程的教學內(nèi)容主要包括：物探分類、淺層地震特點及發(fā)展史；彈性波的基本理論；地震波的時距曲線；地震勘探野外數(shù)據(jù)采集技術(shù)及方法；地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)；地震資料的解釋與應用；工程地震新技術(shù)。本課程的重點是地震勘探野外數(shù)據(jù)采集技術(shù)、處理技術(shù)、解釋技術(shù)及工程地震新方法。地震勘探方法始于上世紀40年代處，經(jīng)過半個多世紀的深入研究和運用，地震勘探技術(shù)得到了長足

3、發(fā)展和進步。目前，它已成功應用于礦產(chǎn)資源勘探、石油勘察、工程地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等諸多領(lǐng)域。涉及到礦產(chǎn)、石油、交通、建筑、考古、國防等與國計民生密切相關(guān)的各個行業(yè)。通過本課程的系統(tǒng)學習，學生應掌握地震勘探的基本原理、數(shù)據(jù)處理技術(shù)及解釋方法，在此基礎(chǔ)上進一步拓寬，適當了解近年來發(fā)展起來的一些新的相關(guān)技術(shù)和方法，爭取做到學生走出校門后，可以獨立從事施工設(shè)計并帶隊從事野外勘探、資料處理和成果解釋的水平。為我國國民經(jīng)濟建設(shè)輸送短缺人才。本課程的難點在于該學科涉及的范圍很廣，學生需要有扎實的數(shù)理基礎(chǔ)和較好的計算機知識來理解和學習該課程。四、課程主要內(nèi)容及學時分配本課程總學時74學時，其中

4、理論教學64學時，實驗實習10學時，實驗、實習預計安排校內(nèi)進行。學時安排如下：淺層地震學時分配表早次內(nèi)容合計講授學時分配實驗教學實習機動緒論22一彈性波的基本理論1414二地震波的時距曲線44三地震勘探野外數(shù)據(jù)米集技術(shù)及方法16142四地震數(shù)據(jù)處理1010五地震資料的解釋與應用14104六地晨新技術(shù)14104合計746410注課外作業(yè)不計入教學時數(shù)，任課教師可酌情增減實驗課內(nèi)容初步擬定為：實驗課1:地震儀認識與操作實習，掌握地震儀器參數(shù)選擇，和各功能鍵的使用實驗課2:對折射波進行識別，繪制時距曲線，掌握從地震記錄圖上讀取初至時間的方法，并進行界面速度和厚度的計算。實驗課3:反射波測樁實驗或瑞雷

5、面波及折射波資料自動解五、考核辦法本課程采用期末考試和平時作業(yè)成績相結(jié)合的辦法評定學生的學習成績，其中期末考試占總成績的70%,平時作業(yè)成績占總成績的30%,平時作業(yè)將在每一節(jié)課程之后布置給學生。六、教材及參考用書.教材：工程與環(huán)境地震勘探技術(shù)王俊茹編著，地質(zhì)出版社，2002年。淺層地震勘探應用技術(shù)王振東編著，地質(zhì)出版社，1988年。.參考書目應用地球物理教程何樵登主編，地質(zhì)出版社，1991年?？碧降卣饘W美R.E.謝里夫加L.P.吉爾達特編，石油工業(yè)出版社，1999年總的來講，所選教材是針對“工程探測”的，這與我們的培養(yǎng)方案是緊密相扣的。目的是要讓大家對相應的、必須的、常用的方法技術(shù)有較深入的

6、了解。在方法原理、理論、數(shù)理方面，難度不是太大，比較淺顯，但希望大家認真對待?？荚噷才旁谡n表上安排的本門課程的最后兩個學時，采用開卷筆試形式進行。第二部分課程具體講授內(nèi)容緒論一、學習意義熱門課程：這是由國家經(jīng)濟建設(shè)的需要決定的。由于國家經(jīng)濟建設(shè)和社會持續(xù)發(fā)展的需要，蓬勃發(fā)展起來的工程與環(huán)境地震勘探技術(shù)與國民經(jīng)濟的方方面面密切相關(guān)，使之成為熱門研究課題致意。如：高層建筑、重型廠房、橋梁、隧道、機場、水壩、電站、港口、碼頭、高速公路、鐵路及其它巨型工程建設(shè)項目的地質(zhì)基礎(chǔ)資料的調(diào)查?？碧侥繕税ǎ簬r溶塌陷、表層軟泥層、地面沉降、地裂縫、巖體滑坡、泥石流等，甚至于煤層儲量、采礦及隧道掘進過程中的超前

7、探測等。另外，由于人們環(huán)保意識的加強及重視，如對地下隱蔽污染源、地質(zhì)災害、考古等方面的探測不能靠傳統(tǒng)的挖掘或鉆探取樣方法來解決，而應發(fā)展新型的無損探測技術(shù)，地震勘探就是其中的重要技術(shù)之一?？偟膩碚f，一門課程必須有需求，才有設(shè)計的必要，才有生源，才能有所為，才能有發(fā)展。二戰(zhàn)時，很多從事海軍聲納技術(shù)的專家，由于戰(zhàn)爭停止而轉(zhuǎn)向石油勘探，從而發(fā)展了地震勘探技術(shù)?，F(xiàn)在，它已發(fā)展為與國民經(jīng)濟的眾多領(lǐng)域密切相關(guān)的一門學科。是重要的物探方法之一：對于地質(zhì)或物探專業(yè)的學生來講，地震方法是常用的、也是行之有效的方法之一。近年來，高分辨率地震勘探、VSP（VerticalSeismicProfile,垂直地震剖面）

8、、瞬態(tài)瑞雷波法、反射波測樁技術(shù)、橫波勘探技術(shù)及常時微動觀測技術(shù)等迅猛發(fā)展，自會有它們發(fā)展的必然性。另外，從國家對物探工作的總體投入來看，地震占到了95%也可以說明問題。因此，希望在坐的各位有必要掌握好這們方法技術(shù)。、地震勘探方法概述.地球物理勘探（簡稱物探）方法是以物理學原理為基礎(chǔ)，利用電子學、計算機數(shù)字處理技術(shù)、信息論等科學領(lǐng)域中的新技術(shù)，所建立起來的一整套勘探地下礦產(chǎn)或結(jié)構(gòu)的方法。借助于各種物探儀器，根據(jù)地質(zhì)任務，采用相應的觀測方法（裝置或系統(tǒng)）來觀測地下巖石的各種物理響應，從而推斷和解釋地下巖石的構(gòu)造特點、巖石性質(zhì)等等，以達到勘察地下礦產(chǎn)或結(jié)構(gòu)的目的。物探方法主要有：重力勘探利用巖石的密

9、度差異；重法勘探利用巖石的磁性差異；電法勘探利用巖石的電性差異；放射性勘探利用巖石的放射性差異；地震勘探利用巖石的彈性差異?！咀⒁猓赫?%勺投入；占95%勺投入】.地震勘探是物探方法中的重要方法之一。它是以地質(zhì)介質(zhì)的彈性為基礎(chǔ)，利用地震儀器觀測地震波信號，結(jié)合測區(qū)的地質(zhì)、鉆探以及其它已知的物探資料，對觀測記錄進行處理、解釋，并作出地質(zhì)推斷的一門學科。應用范圍：在油氣、煤田勘探、工程地質(zhì)勘察等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，已成為最為有效的勘探方法。一般來講，地震勘探較其它物探方法的勘探精度高。缺點是:野外作業(yè)及室內(nèi)資料處理工作復雜,工作量大，因而成本高方法分類：天然地震人工地震tZ反射波法折射波法面波法C

10、T法（透射波法或跨孔層析成像） 觀測系統(tǒng)（以反射波法為例）激發(fā)方式：炸藥、錘擊、震源槍、電火花等。波型：縱波（P波、壓縮波、脹縮波）橫波（S波、剪切波，分為SH和SV波）面波（Rayleigh波、Love波）.淺層地震主要方法：反射波法：不受速度場限制；主要應用于中、深層；分辨能力高。折射波法：條件是下部地層波速大于上部地層波速；主要用于表層；分辨能力相對較低。面波法：條件是自由表面附近介質(zhì)非均勻；主要用于表層分層及計算表層介質(zhì)的橫波速度；分辨能力較強。應用：在工程地質(zhì)勘察中，工程地震勘探的工作量已占工程物探總量的65犯上，主要用于：地礦、能源、水利、鐵道、交通、城建、考古、環(huán)境、國防等。主要

11、解決的常見地質(zhì)問題：A.目的層埋深、厚度（包括風化層）；B.斷層、破碎帶、洞穴、地下埋設(shè)物（包括考古、城市地下管網(wǎng)等）；C.礦產(chǎn)資源（煤、砂體、石油、）；D.地質(zhì)災害（由波速一地壓或地應力的變化）；E.地基、樁基、壩體質(zhì)量評估（面波或頻率探測）。、地震勘探方法的發(fā)展歷程.地震勘探歷史A.采集記錄方面：模擬信號一數(shù)字信號（提高動態(tài)范圍，室內(nèi)可處理）B.儀器方面：單道一多道；信號有線傳輸一無線傳輸（采集站）；儀器功放一檢波器集成功放+儀器功放。C.數(shù)字處理方面：單道一水平疊加一疊前處理力度加大（多道濾波）（AVO（偏移技術(shù)）（疊前偏移）彈性介質(zhì)模型一雙向介質(zhì)一粘彈性介質(zhì)一各向異性介質(zhì)研究構(gòu)造功能一

12、構(gòu)造+巖性功能（油藏描述）.勘探方法A.針對應用領(lǐng)域：石油地震煤田地震（煤層儲量、斷層、瓦斯超前預報）工程地震（表層結(jié)構(gòu)、承載力）B.采集方面：單道一二維（2D）一三維（3D）一四維（4D）C.針對波型:面波、體波縱波橫波（P波）（SH及轉(zhuǎn)換SWQD.針對觀測系統(tǒng):地面觀測：反射、折射、面波 井中觀測：透射波法（CT射線法（初至）波形法（全波場）VSP:零偏一非零偏一WalkAway第一章彈性波理論基礎(chǔ)地震勘探是研究人工激發(fā)的彈性波在巖石中的傳播規(guī)律，以探測地下地質(zhì)構(gòu)造或地質(zhì)賦存狀態(tài)的地球物理勘探方法。震源因此，可將彈性力學的基本理論引入到地震勘探中來第一節(jié)彈性理論概述彈性：物體在外力作用下會

13、發(fā)生形變。當外力消失時，由于物體具有阻止形變的內(nèi)力，它會使物體恢復原狀，物體的這種屬性被稱為彈性。塑性：如果外力超過物體的彈性極限，或外力作用時間太長，當外力消失時，物體不能恢復原狀，物體的這種性質(zhì)被稱為塑性。觀點1:彈性與塑性是兩個極限概念，是為了解決或討論問題的方便常常要作的假設(shè)。多數(shù)情形下，介質(zhì)的性質(zhì)介于二者之間，沒有絕對的彈性和塑性。觀點2:一種材料或物體的彈、塑性與內(nèi)因和外因兩方面的因素有關(guān)。內(nèi)因：材料本身的性質(zhì)；外因：作用力的大小，作用時間的長短。彈性介質(zhì)：產(chǎn)生彈性形變的介質(zhì)。地震彈性波：在彈性介質(zhì)中傳播的地震波。彈性介質(zhì)的幾種類型：根據(jù)彈性性質(zhì)與空間方向的變化關(guān)系分：A.各向同性

14、介質(zhì)：彈性體的彈性性質(zhì)與空間方向無關(guān)。.各向異性介質(zhì)：彈性體的彈性性質(zhì)與空間方向相關(guān)。根據(jù)地震波速與空間位置的變化關(guān)系分：A.均勻介質(zhì)：地震波速不隨空間坐標變化而變化。.非均勻介質(zhì)：地震波速隨空間坐標變化而變化。C.連續(xù)介質(zhì)：地震波速在介質(zhì)中連續(xù)變化。D.層狀介質(zhì)：在非均勻介質(zhì)中，介質(zhì)的地震波速變化表現(xiàn)出成層性。（顯然，當層狀介質(zhì)的層厚趨于零時就是連續(xù)介質(zhì)）實際地下介質(zhì)多表現(xiàn)出各向異性，但當橫向變化非常緩慢時，可以忽略，同時，也是為了討論問題的方便，可將其假設(shè)為各向同性介質(zhì)。同樣，實際介質(zhì)多表現(xiàn)為非均勻介質(zhì)，對于沉積巖來講，同時，也為了討論問題的方便，我們可將介質(zhì)看成層狀介質(zhì)，且往往假設(shè)層內(nèi)為

15、均勻介質(zhì)，當沉積旋退非常發(fā)育時，層數(shù)增多，層厚變薄，此時的層狀介質(zhì)就過渡到連續(xù)介質(zhì)。二、彈性系數(shù)彈性性質(zhì)用彈性系數(shù)（或彈性模量）來度量。對于各向同性介質(zhì)，彈性性質(zhì)可由、E、K等5個彈性系數(shù)來確定，而其中獨立的參數(shù)只有2個，即已知其中的2個，就可計算出另外3個,一般通常用拉梅（Lame）常數(shù)和剪切模量這兩個系數(shù)來表述。對于各向異性介質(zhì)，描述其彈性性質(zhì)的彈性常數(shù)有21個。（一）楊氏模量(E)L /E 應力 F/S定義:E表示物體抗拉伸或擠壓的力學參數(shù)。E越大，抗拉伸或擠壓的阻力越（二）剪切模量（定義:剪切力F/S剪切形變?yōu)榍凶兘鞘潜硎疚矬w阻止剪切應變的力學參數(shù)，單位與應力相同。越大，切應變越小。液

16、體中=0（三）泊松比（定義:橫向拉伸（或壓縮）縱向壓縮（或拉伸）d/dL/L反映的是物體的橫向拉伸（或壓縮）對縱向的壓縮（或拉伸）的影響,越大，影響越小。一般未膠結(jié)的砂土較高，而堅硬巖石的較小。自然界中，值的取值范圍0, 0.5,當=0.25時的介質(zhì)被稱為泊松固體。流體的=0.5。（四）體變模量或體積模量（K）K 靜壓力體積相對變化PV/V定義:K表示物體的抗壓性質(zhì)，所以又稱為抗壓縮系數(shù)。（五）拉梅常數(shù)（）定義:橫向應力縱向應變我們知道，在彈性力學中，對于彈性介質(zhì)，應力與應變e滿足虎克（HooR定律：（條件：均勻各向同性介質(zhì)）式中：exxeyyezz為體應變xx yy zz為應力此時，上述5個

17、彈性模量的數(shù)學意義可表示為:1 xy 1 xz1 yz2 exzyyzz2eyy2ezzeyyex（注意“”號的含義）E xxexx5個參數(shù)之間的關(guān)系:E (32 )2()E2(1 ) 323 EVs2(3Vp24V；)E22Vp2Vs2Vp22Vs22(VpVs2)Vs2K(Vp，s2)(V；2V；)三、波動方程波動是指彈性體內(nèi)相鄰質(zhì)點間存在應力梯度時產(chǎn)生質(zhì)點的相對位移。波動方程便是研究應力不平衡時的狀態(tài)方程。由固體彈性理論可知，在均勻各向同性介質(zhì)中，三維波動方程為:2d （該方程又被稱做Navier2 )grad2u F用后產(chǎn)生的位移向量;方程。式中：F為外力；u是介質(zhì)質(zhì)點受外力F作 統(tǒng)稱

18、為拉梅常數(shù)； 為介質(zhì)的密度；標量 是體變系數(shù)， divudivF基礎(chǔ)知識：梯度：gradei（ei為單位向重）Xi散度：divuuiuiXi旋度：rotuukueijkGXj1,當i,j,k是1,2,3的循環(huán)排列時排列符號,eijk1,當i,j,k是1,2,3的反循環(huán)排列時0,當i,j,k是非循環(huán)排列時22C11.22ui_2u2GXXi恒等式：0u00對于Navier方程兩邊分別取散度（div）和旋度（rot）,則可得：2t22rotF_wt2式中：wrotu；divF為標量，表示的是一種脹縮力（因為FJ為0,當ij時）；rotF為矢量，表小的是一種旋轉(zhuǎn)力（因為Fi/Xi0）。上式表明，介質(zhì)

19、在兩種不同得力得作用下，產(chǎn)生兩種不同性質(zhì)的擾動。在脹縮力的作用下，將產(chǎn)生僅由體變系數(shù)決定的介質(zhì)體積相對脹縮的擾動，稱為縱波；而在旋轉(zhuǎn)力作用下，則產(chǎn)生由w決定的角度轉(zhuǎn)動的擾動，稱為橫波縱波又稱脹縮波，橫波又稱剪切波。它們分別以速度Vp、Vs傳播。即：般地，位移矢量u和力矢量F既存在散度，也存在旋度。因此，可表示ugradrotFgradrot為:式中：、分別為位移場u的標量位和矢量位;、分別為力場F的標量位和矢量位。此時，用位函數(shù)表示的波動方程可表示位:2Vp22在遠離震源區(qū)，震源力已不復存在，此時，上述方程便變成以下齊次方2 22 t2 工程：【這表明：當我們今后用上述方程去描述波的傳播問題時

20、，所求解出來的并不是位移，而是位移的位函數(shù)】第二節(jié)彈性波的形成在外力F的作用下，彈性介質(zhì)中存在兩種擾動。脹縮力的擾動divF對應divu,即介質(zhì)中產(chǎn)生了體積形變，體積形變的傳播形成縱波；旋轉(zhuǎn)力rotF的擾動對應wrotu,介質(zhì)中質(zhì)點產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)形變（切應變），切應變的傳播形成橫波。它們都屬于體波。止匕外，還有沿自由表面?zhèn)鞑サ拿娌āＯ旅鎸⒂懻摳鞣N波的形成及傳播特點。為考慮問題方便，假設(shè)介質(zhì)為均勻各向同性介質(zhì)，則其彈性參數(shù)具有球形對稱性。因此，可用球面坐標系來討論問題。球面坐標系與直角坐標系的關(guān)系為：在圖中：r：球面上任意一點P到直角坐標原點。的距離；a:r所在圓面與X軸的夾角；B：OP與Z軸的夾角

21、。則有：xrsincosyrsinsinzrcos在球面坐標系（r,）中，縱波的波動方程可表小為:一、縱波（P波、脹縮波、疏密波、壓縮波） TOC o 1-5 h z 2222下Vp（一）0trrr令：ir,則得22Tv；To（也叫弦方程）tr其達朗貝爾解：rVp-r_Ci(t-)C2(tVp式中，Ci、C2為兩個任意常數(shù)，它們與震源得性質(zhì)有關(guān)。若令：t工常數(shù)t上常數(shù)VpVp則1表示了波動在某一個固定時刻得狀態(tài)，即波陣面上式中，第一項表示波動隨時間增加遠離震源方向傳播，第二項則相反。所以前者被稱為發(fā)散波，稱后者為會聚波。會聚波不符合實際情況，是物理不可實現(xiàn)得，因此，不予考慮。此時，其達朗貝爾解

22、可進一步修改為:Ci(trV?相應的位移為:式中：1(t)為震源強度函數(shù)；1(t)1(t)/t； r/r為單位向量1 r 1 八、Up grad -r 1(t)4 Vp r1rVpr i(t)-r(D根據(jù)縱波位移表達式，可以總結(jié)出縱波具有以下特點：質(zhì)點位移方向與r的方向一致，即質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致。因此，縱波又稱為線性極化波。由于1。b1(t)有正有負，因此在縱波(2)(3)Vp:E(1),(1)(1 2 )當Vp 一定時，質(zhì)點位移Up決定于r、 定于離震源的距離r、震源強度函數(shù)l(t)、i(t),即質(zhì)點位移的大小決i (t)及其變化率 i (t);(4)振動強度隨傳播距離增大而減小

23、，這一現(xiàn)象被稱為球面擴散。二、橫波(剪切波、橫波由旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生。2S波，包括SH波和SV波)位移位函數(shù)所表達的波動方程為：t2在球面坐標系Vs2 2(t)r,)中,其解為:UsUsU sr11H 二(4 Vs rJ(4 Vs r1 ( X cos rVs0sincoscoscosy cos)rV s siny cos cosy cos cossinxsinsin )y COs )擾動帶內(nèi)將會間隔出現(xiàn)膨脹帶和壓縮帶，所以又稱為疏密波或壓縮波;縱波的傳播速度：因此，橫波具有以下特點:(1)傳播速度：2-(E-)(2)橫波在傳播方向上的質(zhì)點位移Usr0,而在垂直于傳播方向的和方向上具有位移Us、Us,

24、說明橫波質(zhì)點振動方向與傳播方向正交。橫波力巨面垂直切也是線性極化波。振動方向為水平時稱SH波，振動方向為垂直時稱SV波。 TOC o 1-5 h z （3）振動強度決定于旋轉(zhuǎn)激發(fā)力的強度函數(shù)及其變化率。（4）橫波同樣具有球面擴散特征。（5）在液體和氣體中，由于0,所以不存在橫波。（6）根據(jù)Vp、Vs可以求泊松比：2（1）Vs12由此可見，的取值范圍為（0,0.5）。一般巖石可看作泊松固體，即0.25,此時，Vp/Vs1.73,可見橫波速度Vs（縱波速度Vp,即橫波傳播得比縱波慢一些，這就是為什么當?shù)卣鸢l(fā)生后，往往會感覺到兩次強烈震動得原因。只要測出Vp、Vs,便可計算其它彈性摸量值:Vs2 (

25、此 4V；)Vp_222(Vp Vs )(Vp2 4Vs2)(Vp2 2Vs2)Vs2Vp22V；（楊氏摸量）（泊松比）（剪切摸量）（體變摸量）（拉梅常數(shù)）用這種方法測得的彈性摸量稱為動態(tài)彈性摸量，二實驗室內(nèi)測得的則稱為靜態(tài)彈性摸量。三、面波（Rayleigh波、Love波）除體波外，還有另一類波，從能量上講，它們只分布在彈性分界面附近，因此，統(tǒng)稱為面波，如Rayleigh波和Love波。Rayleigh波（又稱地滾波）這是一種在自由表面（空氣與地球表面形成得彈性分界面）附近大約一個波長范圍內(nèi)傳播的波。這種波是英國學者Rayleigh于1887年在理論上首先證明出來而得名。它具有以下特點：（1

26、）質(zhì)點振動軌跡沿與波傳播方向成反方向的橢圓軌道運動，即沿逆時針方向的橢圓軌跡運動，因此它是橢圓極化波；（2）這種橢圓軌跡是由相位相差/2的兩個相互垂直的振動分量合成而得；（3）振動能量沿垂直方向衰減快，而沿水平方向（近似于傳播方向）衰減慢。因此只在地表附近一個波長范圍內(nèi)傳播。由于體波球面擴散時A1/r,而Rayleigh波A1/&,所以，在遠離震源時，面波能量往往強于體波能量，這就是稱之為地滾波得由來；傳播速度：由Rayleigh方程 TOC o 1-5 h z 1M、6叢、42Vro一()()()8VsVs1Vs求解該方程得：Vr0.871.12Vs10.5,VR1,即VrVs例如:0.25

27、0.330.400.50Vr0.92Vs0.933Vs0.943VS0.956Vs一般土的泊松比0.450.49,因此，可以近似看作VrVs,即可通過計算面波速度Vr而近似獲得橫波速度Vs。（5）存在頻散現(xiàn)象，即波速Vr是頻率的函數(shù)VrVR（f）o利用這一特征，可以從事工程勘察，即面波勘探。Love波是一種類似于SH型的面波，質(zhì)點在水平方向振動并垂直于波的傳播方向，存在于表層和地下層界面附近。其形成條件是：上部地層VS下部地層Vs這種波的能量往往比較弱（當用垂直檢波器檢測時），因此很少討論。于之相反，而Rayleigh波的振動橢圓軌跡的長軸在垂直方向，所以，垂直檢波器很容易檢測到它的存在。四、

28、有效波和干擾波有效波工作時用來解決測區(qū)地質(zhì)任務的波；干擾波有礙于提取并識別有效波的其它波。有效波與干擾波的概念是相對的。但有些干擾波（如隨機干擾、工業(yè)電干擾等）絕對屬于干擾波，是必須去除或壓制的，從而發(fā)展了很多相應的數(shù)字處理技術(shù)去壓制它們。信噪比(S/N)定義為：有效信號強度/干擾信號強度。第三節(jié)彈性波的描述一、地震波場的基本特征地震波場的基本特征包括：運動學特針地震波傳播的時間(旅行時或走時)與空間位置之間所展現(xiàn)出的特征。主要與波速及地下構(gòu)造因素有關(guān)。動力學特征地震波傳播時，其波形、頻率、振幅隨空間和時間變化而變化所展現(xiàn)出的特征。主要與激發(fā)源、介質(zhì)吸收及構(gòu)造形態(tài)等有關(guān)。假設(shè)地下介質(zhì)是彈性介質(zhì)

29、，地震波場即可視為彈性波場。因此，下面從更廣義的角度來表述彈性波場描述所需的幾個基本概念。二、振動圖和波剖面圖波在彈性介質(zhì)中傳播時，既是時間t,又是空間r的函數(shù)，即位移uu(r,t)。.振動圖對于固定的r,即只觀察某一固定的質(zhì)點，其振動隨時間t的變化關(guān)系，即uu(t),該函數(shù)的圖象就稱為振動圖。對于簡諧振動來說，如uu(t)Asin(2ft)我們知道：A表示振幅；T稱為周期；f1/T表示頻率等。對于一般意義的彈性波，由于介質(zhì)的粘滯性等原因，其頻率常表現(xiàn)為:由于它不是精確的周期振動，所以：*、，、，-A視振幅，它描述振動的強弱Ti*視周期，它描述振動的快慢；_*、一一、，fi1/1視頻率ti初至

30、時間，它表示某質(zhì)點剛剛開始振動的時間延續(xù)度，它表示質(zhì)點從開始振動到停止振動的時間問隔。它直接影響到地震勘探的分辨能力(因此，要壓縮它，即發(fā)展了所謂的反褶積技術(shù)或去子波技術(shù))。.波剖面圖對于固定的時間t,各質(zhì)點的位移uu(r)的圖象就稱為波剖面圖。它是表示在某一時刻各質(zhì)點之間振動強弱關(guān)系的圖象。*視波長即相鄰兩個波峰之間的距離；*.K1/視波數(shù)，即單位距離內(nèi)視波長的數(shù)目。為表示方便，以后取消“視”或“*”號。關(guān)系式：VT,V表示視速度，T表示視周期。11fK-VTV地震傳播既表現(xiàn)出運動學特征，又表現(xiàn)出動力學特征。我們知道:A.運動學特征即描述波在傳播過程中,波前、射線、等時面、視速度等參數(shù)隨空間

31、變化而變化的關(guān)系。即用波剖面圖來表述；B.動力學特征即描述波在傳播過程中,波形、波幅或波譜（頻率）、能量等參數(shù)隨時間變化而變化的關(guān)系。即用振動圖來表述。.波前面與等相位面以均勻各向同性介質(zhì)中的點震源為例，其球面波傳播示意圖為：對于某個時刻，介質(zhì)振動將形成三個區(qū)域：振動結(jié)束區(qū)域、擾動區(qū)域、振動未到區(qū)域。波前面（波前）某一時刻介質(zhì)中剛剛開始振動的質(zhì)點所連成的面。波尾面（波尾）某一時刻介質(zhì)中剛剛停止振動的質(zhì)點所連成的面。振動帶波前與波尾之間的介質(zhì)區(qū)域。此時，其中所有質(zhì)點正處于振動狀態(tài)。等相位面在某一時刻，具有相同相位狀態(tài)的質(zhì)點所連成的面。顯然，波前面和波尾面都是等相位面。隨著球面波前的進一步擴大，當

32、擴大到非常大時，可以把球面上的局部近似看成平面。這就是到以后可將遠離點震源的波作為平面波來研究的原因。執(zhí)置傳怖學上國.時間場與等時面波前面上的每一點M(x,y,z)都有與之對應的旅行時間3因此，旅行時間t也是空間M(x,y,z)的函數(shù)。這種反映波場面時空關(guān)系的物理場稱為時間場，即tt(x,y,z)。在地震波傳播區(qū)域內(nèi)，若將旅行時間相同的各點連成曲面，就構(gòu)成時間等值面(簡稱等時面)。等時面與波前面形狀是相似的，都表示在某一時刻剛剛Jal-Jm-i-J，fJ-開始振動的點所連成的面，但二者的含義不同。等時面為時間量綱，而波前面為空間量綱。射線是用來表示波的傳播路徑與方向的幾何線。射線原理(費馬原理

33、)波沿射線路徑傳播的時間要比沿其它路徑傳播的時間小，即射線肯定是垂直波前面的。因此，射線原理也稱為最小時間原理。由于波前面的形狀與等時面的形狀相一致，因此，射線也垂直于等時面。思考：在均勻和非均勻介質(zhì)中，射線和等時面的形狀分別是什么樣？.地震波的頻譜振動圖是地震信號隨時間t而變化的圖象，可用“時域”函數(shù)f表示。有時，為了討論問題的方便，在地震資料處理中，需要在“頻率域”來研究地震信號的特點。如反射波、面波、工業(yè)電干擾等，雖然在時域內(nèi)它們是交織在一起的，但在頻率域內(nèi)，它們便可以較好地區(qū)分。因此，我們有必要在此討論一下地震波的頻譜。設(shè)f(t)所對應的頻譜為F(f),則F(f)為一復數(shù)函數(shù)。由付氏變

34、換的單一對應關(guān)系我們知道，二者是可以互換的，即：FTf(t)FT1F(f)FT:F(f)f(t)ei2ftdtFT1:f(t)F(f)ei2ftdf由付氏逆變換可見：地震信號f是由一系列頻率的簡諧振動復合而成的。換句話說，不同頻率的簡諧振動可以復合成非常復雜的地震信號。F(f)可用復變函數(shù)F(f)A(f)ei來表示。式中：A(f)振幅譜(f)相位譜所以，f(t)A(f)ei2ftdf該式可以更清楚地表明：信號f（t）可以看作由無限個不同頻率、不同初始相位的簡諧振動的疊加。各個頻率的簡諧振動的振幅就構(gòu)成了振幅譜A（f）；各個頻率的簡諧振動的相位就構(gòu)成了相位譜（f）。如：振幅譜和相位譜合起來，統(tǒng)稱

35、為“頻譜”。胃Jf）八pIJIIIIjiiiiiihr強幅避相位諧“頻譜分析”將時域地震信f（t）通過付氏變換得到其頻譜曲線，進而進行分析的過程。通過頻譜分析，我們可以看出各種頻率成分對地震波能量的貢獻的大小。在地震勘探過程種，我們所記錄到的各種類型的波，其主頻及頻帶是有所區(qū)分的。如：因此，通過設(shè)計合適的濾波器，就可達到壓制不期望的波（干擾波），保留期望保留的波（有效波），從而提高地震信號的信噪比的目的。這也是頻譜分析的出發(fā)點之一。以下是一些典型（或理想）波形函數(shù)的頻譜。f(t)Atf(t)川 F(f) A(f)A否Acf(t)sin(bt)f(t)A(f)以(f)0d二：aY/b/29b/2

36、J_二一/從上圖可以看出，只要時域信號具有軸對稱性，即f(t)f(t),則其相位譜恒等于0,即(f)00證明如下：F(f)A(f)eia(f)ib(f)式中：a(f)A(f)cos(f)b(f)A(f)sin(f)A(f)Ja2(f)b2(f)(振幅譜)(f)arctgb(f)/a(f)(相位譜)又因：F(f)f(t)ei2ftdtf (t)cos(2 ft)dt if(t) sin(2 ft)dt由于f(t)為偶函數(shù)，而sin為奇函數(shù)，可見：b(f)0,從而(f)0第四節(jié)彈性波的傳播質(zhì)點振動是產(chǎn)生波動的根源，是基礎(chǔ)，而波動是振動的傳播過程。其形成機理：cab一、V1根據(jù)斯奈爾定律：若V2V1

37、,則一定有一個入射角sin sinvT -vT90 ,使得 90。令 90 ,則:V1M1Vlsinsinsin()V2V2V2此時的入射角稱為臨界角。當入射角達到臨界角時，透射波將沿界面滑行，產(chǎn)生滑行波。當入射角i（臨界角）時，透射波轉(zhuǎn)化為滑行波?；胁ㄑ亟缑婊袝r，界面上的每個質(zhì)點都相當于新的擾動源（根據(jù)惠更斯原理），新的擾動源產(chǎn)生的波再到達地面，被布置在地面上的檢波器檢測到，此時記錄下的波即為折射披。由于折射波沿界面滑行時，是以下伏介質(zhì)中的波速傳播的，當炮檢距比較大時，它可能先于直達波到達檢波器，所以有時又叫“初至”。2.折射波的接收條件：xxm只有當XXm時，才能接收到折射波。對于水平

38、層狀介質(zhì)，Xm2htgi,式中：isin1（V1/V2）。在X（0,Xm）區(qū)域內(nèi)，無法接收到折射波，因此該區(qū)域被稱為“折射波盲區(qū)”影響折射波盲區(qū)大小的因素：A.界面上、下介質(zhì)的速度比，V1/V2越大，盲區(qū)越大；B.折射面的埋深h,h越大，盲區(qū)越大；C.折射面的傾角（如下圖），顯然，XmhXm下。即在折射面的上傾方向接收折射波比在折射面的下傾方向接收折射波，其盲區(qū)范圍要小。當折射面傾角增大到90i時，Xm下，即在下傾方向就J、 0 生?鼻F下K木3- 4吟金出leqfyc獸 R再也無法接收到折射波了。tABBCVABh2x2BCh2x2繞射現(xiàn)象同樣可用惠更斯原理來解釋。事實上，界面上的每個點都可

39、看作是新震源，在地面上觀測到的一個連續(xù)界面上的反射波是由所有這些新震源產(chǎn)生的繞射波的疊加。此時，我們稱之為“廣義繞射”，由于地質(zhì)體不連續(xù)造成的間斷點而引起的繞射波被稱為“狹義繞射”。如不特殊中明，一般所說的繞射是指“狹義繞射”。有時，地層由于侵蝕，造成層面不光滑，粗糙不平，當?shù)卣鸩▊鞑サ竭@種凹凸不平的界面時會產(chǎn)生散射現(xiàn)象。散射也稱為漫射，將造成地震剖面中反射第五節(jié)彈性波的衰減概念：能逋量密度一（波的強度）單位時間通過垂直于波動傳播方向（即波前面）單位面積的能量。用I表示。一般，IA2,即I與振幅A的平方成正比。地震波在傳播過程中，其能量的變化由多種因素引起。主要有：波前擴散、介質(zhì)吸收造成能量衰

40、減、分界面造成反射、透射及層間多次反射。一、波前擴散（球面擴散、以球面波為例，隨著波前面的不斷擴大，通過單位面積的能量將逐漸變小。設(shè)激發(fā)總能量為E,則：E-2r。2r0_r考慮到IAA2,所以，A的r這表明，球面波的強度與傳播距離的平方成反比，振幅與傳播距離成反比。同樣，可以推導出柱面波、平面波所對應的通式：式中，m0,1,2分別對應平面波、柱面波、球面波的擴散。二、吸收衰減介質(zhì)對地震波的吸收實際地質(zhì)介質(zhì)并非完全彈性介質(zhì)，彈性波在非完全彈性介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中質(zhì)點振動的能量因質(zhì)點之間相互摩擦，有一部分能量要轉(zhuǎn)化為熱能而損失掉，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)對地震波的吸收。粘滯介質(zhì)具有吸收性能的非理想彈性介質(zhì)

41、。或叫“粘彈性介質(zhì)”。吸收衰減可用以下方程表示：AAoer式中，A。為rr。處的振幅；為吸收系數(shù)，表示單位距離內(nèi)振幅的衰減率。吸收系數(shù)是頻率f的函數(shù)，即當頻率很低時，滿足。,則:121/22(2)3/2VVp式中4/3,為粘滯系數(shù)當頻率教高時，滿足2，則:(2小/2)1/2由此可見，f越高，越大。所以，大地具有低通濾波作用。同時，波的傳播速度在頻率比較高時，亦會隨f變化，這種現(xiàn)象稱為“波的頻散特征”。一般在地震勘探所能記錄到的有效地震信號的頻帶內(nèi)，體波的頻散現(xiàn)象很弱，可以忽略。吸收的強弱隨巖石的性質(zhì)變化而變化。一般地，疏松巖石（如風化層）比硬巖石的吸收要大。因此，地震波在通過表層風化層時，會大

42、大地被吸收掉，尤其是高頻成分，很快被吸收掉，導致地震勘探的分辨能力下降。為盡量避免這一現(xiàn)象發(fā)生，人們往往將激發(fā)點置于風化層以下，并將檢波器挖坑埋置。最后，綜合球面擴散和地層吸收：A0rAer三、透射損失為考慮問題簡單，只考慮一次反射，未考慮多次反射。式中，Ti表示由R2界面反射回來的波經(jīng)過由V2到V,介質(zhì)中的Ri界面時的透射 TOC o 1-5 h z 系數(shù)。若假設(shè)入射角0,則依次類推：這表明，彈性波每透過一個彈性分界面時，必使入射波的振幅Ao乘以一個_2_2_2-AnAo(1Ri)(1R2)(1Rn1)Rnn1_2ARn(1R)i1因子(1R2),這個因子稱為透射損失因子。由于(1R2)1,

43、所以，入射波的能量由于透射損失會耗損一部分。但由于R1,所以這部分損失往往被忽略。第六節(jié)地震反射波記錄道的形成設(shè)Ao表示入射波的振幅，表示吸收系數(shù)，r表示波的傳播距離，(t r/V)表示地震子波(它由震源函數(shù)和介質(zhì)性質(zhì)決定)，則由地下某一反 射界面反射到地面的波的位移為：_2 _ r rR2) R (t -)-V rR2) R匚 r若令upAnA0erA0e r(t(1(111.地震記錄g(t)的形成：就是將地下所有反射界面所獲得的各位移量相加形成的振動圖。g(t)繪圖表示如下：對應各界面的波形受多種因素影響，如：、(tr/V)等；振幅受r、An的影響；極性受反射系數(shù)R的影響。若各界面反射項的

44、子波長度ti(i為相鄰兩層之間的雙程旅行時)，則疊加后，互不干涉，可以分開，即可以分辨各層的存在。反之，則無法分開，從而無法分辨各層的存在。在地震勘探中，將分辨率定義為T/4,即由相鄰層之間的厚度所引起的雙程旅行時i至少應大于或等于T/4,最好是T/2,便可分辨。即：其中f為地震波的主頻。優(yōu)勢波由強反射系數(shù)界面所引起的反射記錄中較強的波，一般用作標志層。優(yōu)勢波由微弱反射系數(shù)界面所產(chǎn)生的反射記錄中較弱的波。2.地震道褶積模型(Robinson時不變褶積模型)設(shè)地震子波為b(t),反射系數(shù)為R(t),則ngR(t)*b(t)RibtiRbt1R2n2R3bt3Rnbtni1可見，式中bti相當于：

45、它本身是隨時間變化而變化的，但為了討論問題方便，我們常常假設(shè)在某個時間段內(nèi)是不變的，因此，又稱為時不變褶積模型。利用Robinson時不變褶積模型，可以用來制作正演的理論地震記錄。第七節(jié)地震波速度及其影響因素分析一、巖性不同巖性的地層常表現(xiàn)出不同的波速。因此，波速將地質(zhì)模型與物理模型聯(lián)系起來的。一般地，A.變質(zhì)巖、花崗巖、玄武巖的波速較大；B.沉積巖波速變化范圍大。如石灰?guī)r、大理巖(統(tǒng)稱為碳酸巖)的波速較大，而泥質(zhì)巖及未成巖的第四紀地層的波速相對較小。詳見教材中P.22中的表1.7-1及P.23中的表1.7-2。因各種巖性的波速存在一定差異，所以，結(jié)合鉆探標定，就可以利用測得的地震波速來區(qū)分巖

46、性。二、孔隙度、裂隙、密度及孔隙充填物孔隙度孔隙總體積占整個體積的百分數(shù)。一般致密巖石的孔隙度小，松散巖石的孔隙度大?？紫吨幸话愕某涮钗镉校嚎諝?、水、淤泥、雜質(zhì)等。地震波在巖石中傳播時，是在這種雙向介質(zhì)中傳播的，具速度是具體積加權(quán)平均餓結(jié)果。設(shè)Vm、V分別表示骨架和充填物的波速，為孔隙度，則測得的波速應為VV（1）Vm。同樣地，密度（1）m。由于VmV,所以，隨著孔隙度的增大，測得的波速V將下降。充填物不同，使得V不同，所以測得的波速V也不同。另：一般來講，與V基本呈正比例關(guān)系，V。也就是說，若巖石的密度增大，則速度V也將相應地增大。經(jīng)驗公式（Gardner,伽納公式）：aVb,其中a0.31

47、,b0.25,V的單位為Km/s。三、風化、破碎程度風化使巖體礦物變異，原生結(jié)構(gòu)遭到破壞。一般風化和破碎將導致速度降低。四、其它因素影響地震波速度的因素很多，是綜合影響。這其中還有：地質(zhì)年代、埋深、靜壓力等。埋深使靜壓力增大，從而使得巖石的壓實程度提高，波速增大。第一章思考題.什么叫地震勘探？其應用范圍主要有哪幾個方面？.什么叫體波、面波？它們分別由哪幾種波組成？并給出相應的定義。.什么叫有效波、干擾波、信噪比？.波前、波尾、等時面、射線四個概念之間有什么區(qū)別和聯(lián)系？.簡述費馬原理、惠更斯原理、斯奈爾定律。.什么叫振動信號的頻譜？對測區(qū)有效波和干擾波進行頻譜分析有和意義？.什么叫振動圖、波剖面

48、圖？地震勘探過程中所記錄到的地震記錄是什么圖？.描述振動圖和波剖面圖各有哪些參數(shù)？利用其中的哪些參數(shù)可以求出視速度V,請寫出其表達式。.引起地震波能量衰減的因素主要有哪些？吸收系數(shù)主要與哪些因素有.反射波、折射波、轉(zhuǎn)換波、繞射波各自的形成條件是什么？.對于各向同性彈性介質(zhì)，已知P、S波的速度VVS,請寫出楊氏模量E、泊松比、剪切模量、體變模量K及拉梅常數(shù)與M、M的關(guān)系表達試。.縱波、橫波、瑞雷面波各有哪些特點？.分別寫出用位移及位移位函數(shù)表示的波動方程。.寫出垂直入射時的反射系數(shù)和透射系數(shù)的表達式。.振幅隨炮檢距變化而變化被稱為AVO根據(jù)以下AVO線回答上、下層介質(zhì)的波速誰大？為什么？.寫出R

49、obinson時不變褶積模型的表達式。已知地震子波b(t)1,2,1、反射系數(shù)序列R(t)0,0,0.1,0,020,0,請計算理論合成記錄。.影響地震波傳播速度的主要因素有哪些？.什么叫頻散現(xiàn)象？.弄清彈性、塑性、各向同性、各向異性、均勻介質(zhì)、非均勻介質(zhì)、連續(xù)介質(zhì)、層狀介質(zhì)等概念。第二章地震波的時距曲線一些概念炮檢距x炮到任意才波點R的距離。道間距&相鄰檢波點之間的距離。偏移距(Offset)炮到最近檢波點R的距離。地震記錄道以激發(fā)瞬間作為記時零點，在檢波點處所記錄到的該點的振動圖。地震記錄多個地震記錄道按炮檢距順序排列起來所構(gòu)成的圖形。地相軸地震記錄中，反射波、折射波等規(guī)則波所呈現(xiàn)出的振動

50、峰值的規(guī)則排列。時距曲線同相軸在旅行時t與炮檢距x直角坐標系（tx）中所表示出的函數(shù)關(guān)系。地演問題根據(jù)物理觀測場反算物理模型參數(shù)。正演問題根據(jù)物理模型計算相應的觀測物理場。本章是假設(shè)已知地下介質(zhì)的構(gòu)造形態(tài)和相應的巖性參數(shù)來計算各種規(guī)則波的時距曲線，屬正演問題。第一節(jié)反射波（Reflection）時距曲線、兩層介質(zhì)的直達波和反射波時距曲線假設(shè)：界面上、下介質(zhì)都是均勻、各向同性介質(zhì)，其波速分別為M、20為經(jīng)過坐標原點，斜率為1/V1（一）直達波時距曲線的兩條直線。因此，如果我們能從地震記錄上讀取直達波的斜率，便可求得第一層（表層）介質(zhì)的波速。（二）水平界面反射波時距曲線與正常時差虛震源地一炮,幻關(guān)

51、于地震界面的鏡像點O*。ORRSORS12ViV1V1t.4h2x2記：to2h/Vi,稱為回聲時間（或自激自收時間），則得：上式為典型的雙曲線方程。這說明水平界面的反射波時距曲線在tx域內(nèi)為雙曲線。若在t2t2to2 x2 x V2域內(nèi)則為直線雙曲線在各點的斜率為:t2t?2-1 4h2dtdxVi 4 4hx 12 x2 -V1*式中V為視速度。當 x o時，dt/dx當 x 時，dt/dx_ *o, V1*1/V1, V1Vi ，說明該雙曲線的漸近線為直達波時距曲線。對反射波時距曲線方程進行泰勞展開:tto1（注）21,2Vto正常時差（1 X 21 八toC 5（VT）8（VT）2 V

52、to 8 Vtoto2 x上方（當2hx時）2toV2t）一旅行時t與來自同一反射界面的雙程垂直時間（回聲時間）to之差t tto2x2toV由于to、V為常數(shù)（各向同性,均勻介質(zhì)），所以 t只與x有關(guān)。正常時設(shè)界面傾角為，則OM 2hsinO M 2hcos差（t）與以后資料處理時將要講的動校正（NMO,NornalMoveout）有必然聯(lián)系。（三）傾斜界面反射波時距曲線和正常時差-_*-,ORRSORS1*2tOM（xOM）V1V1V1Jx24h24hxsinV1，式中：“土為當x軸與傾向方向一致時取+，反之取-。寫成雙曲線形式：22-2V1t（x2hsin）2.21（2hcos）（2hc

53、os）這表明：傾斜層的反射波時距曲線也是雙曲線，但其對稱軸不再是t軸，而在x2hsin,時距曲線極小點在上傾方向偏離原點2hsin處，據(jù)此可以判斷反射界面的傾向。 TOC o 1-5 h z 同樣地，假設(shè)2hx,則其對應的二項泰勞展開式為：22,2hx4hxsin1/2,一x4hxsin、t(12)to(17-2)V4h8h下面討論如何利用對稱排列來計算傾o斜層的傾角o如左圖所示，在記錄上讀出偏離。點同樣距離x的兩個點的反射波時間值tl、t2,則:tito(1t2to(12x 4h xsin8p)x2 4h xsin8h2td t2tit0sin -V2xsinhxX 一 sinV稱乜為傾角時

54、差) x式中平均速度：將多層介質(zhì)等效為一層看待，同時只考慮入射角0 (垂直入射)Vitititihi/Vi為地震波垂直穿越第i層的傾角時差是由界面傾斜引起的單位距離的旅行時間差o為了克服隨機性，實際應用時，可取n對對稱道的時差，然后求平均，即:1/1ntd TOC o 1-5 h z sin-V-2ni1x(i)二、水平多層介質(zhì)的反射波時距曲線_hiVti單程旅行時間；Vi為第i層的層速度。射線速度：波沿實際射線傳播所用旅行時除實際射線長度。Vr精i品好a/cos有功權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除hi/(Vicosi)式中i為波在第i層界面處的入射角。說，它是x的函數(shù)。當時距曲線：0時，V可見射線速度與入射

55、角有關(guān)，也就是 V ，否則，Vr V。2h-i1Vicosi根據(jù)斯奈爾定律:sinVi sinsin 2V/Ti VPsin i PVi式中P稱為射線參數(shù)。因此Vi1P2Vi2h/M,以及to并用泰勞展開得:n2 ti (1i 1nti(11n1 2 2-P2Vi222P2Vi2)3P4Vi44(When P2Vi21)又因:t022tiP2V21hitghiPV(1P2Vi2)1/2n_222tiP Vi1n _44tiPVii 1nt2 t2Where VtiVi2匕1/2tii1將t、x表達式兩邊各自平方，略去PVi的高次項，消去參數(shù)P,整理后得：V稱為均方根速度,一般VV。由此可見：多

56、層水平介質(zhì)的時距曲線方程與單層水平介質(zhì)中的時距曲線方程的形式完全一致，也是雙曲線。只不過此時需要用均方根速度來替代第一層的速度。這說明，可將多層水平層狀介質(zhì)當作一層看待，而用均方根速度替代第一層的速度，效果是完全一樣的。此時，我們又稱此均方根速度為替代速度或等效速度。平均速度V、均方根速度V、射線速度Vr三者之間的關(guān)系：VrV,當x=0時，VrVvVV、V與x無關(guān)，Vr與x有關(guān)x適中時，VVr,x較大時VV三、傾斜多層介質(zhì)的反射波時距曲線同樣地，如果將多層傾斜介質(zhì)等效為單層傾斜介質(zhì)，并用替代速度V進行替換：VV/cos,式中為第n層界面的傾角；V稱為等效速度。可見VV。此時可得：時距方程t-1

57、v；x24h24xhsinV時距曲線對于R界面為雙曲線，對于R(i1)界面只有當x較小時才近似為雙曲線，且雙曲線極小點與傾角和埋深h有關(guān)，其規(guī)律與單一傾斜介質(zhì)的雷同。四、彎曲界面反射波時距曲線視速度：VV/cos(e),e為出射線與x軸的夾角(第一早已餅過)彎曲界面變化多端，難以用一個時距方程來表示。一般是利用它與水平界面的對比，以其視速度的變化，定性繪出彎曲界面的反射波時距曲線。時距曲線斜率：dt1cos(e)P-7dxVV下面我們舉例說明如何根據(jù)由彎曲界面所產(chǎn)生的射線的出射角的變化來定性繪制反射波時距曲線：精品好資料-如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除一由用.面從左圖中可以看出，對于任意一個接收點S,

58、來自凹界面的出射角來自凸界面的出射角，即的地，所以PjP凸。這說明，由凹界面產(chǎn)生的時距曲線比凸界面的時距曲線要平緩。因地面上多個觀測點都具有上述特征，將這些點連起來，便得到左圖所示的定性時距曲線?；剞D(zhuǎn)波：當彎曲界面的曲率半徑界面埋深時,會產(chǎn)生時距曲線的疊合現(xiàn)象，即產(chǎn)生所謂的回轉(zhuǎn)波(見右圖)。五、繞射波(Defraction)時距曲線如左圖所示，考慮地面上任意一點S,繞射點D的時距曲線方程為：.ODDStDF-.h2d2.h2(xd)2可見，它也是一條雙曲線方程，且tD在xd時達到極小值，也就是說，時距曲線的極小點在繞射點D的正上方。止匕外，若激發(fā)點發(fā)生變化，如由。1點移到。2點，則對于地面上的

59、同一點來說，繞射波路徑是相同的，只有入射路徑差異，即由原來的OD變?yōu)镺D,它們之差是一個常量，因此，所得繞射波時距曲線是相互平行的。如果將原點移動到繞射點D的正上方，即令d0,則時距曲線方程變?yōu)?tDV1(hh2x2) TOC o 1-5 h z 22(當xh時)2hxxt02V2Vht0V2將其與反射波的時距曲線方程相比可以發(fā)現(xiàn)，繞射波的正常時差是反射波的正常時差的兩倍，因此，繞射波時距曲線的曲率比反射波時距曲線要大，換句話說，繞射波時距曲線比反射波時距曲線要陡。總結(jié)起來：繞射波時距曲線是雙曲線，雙曲線的極小點在繞射源的正上方;對同一繞射點，不同激發(fā)點產(chǎn)生的雙曲線相互平行；繞射波時距曲線比相

60、同深度的反射波時距曲線陡。六、多次波(Multiple)時距曲線多次波是實際存在的，它與一次反射(或主反射)波相伴隨，嚴重干涉一次反射波。多次反射波種類很多，如短程多次波、長程多次波等。航限等次反射慣程里次反朝1次度時腹虛反無短地表 芥次反射能層區(qū)次反果密次反射屋司界中阮對二其它反射度地面主反射層式中:1 1 t (OA AB BC CD)(OB BD)V1V11 122x 4hxsin 4h1 *OV12 , h 2hcos ,所以,1222t.x8hxsin2cos16hcosV1sin2cos2 sin2 2.2 sin2sint1x24hxsin24hV1sin推廣到n次全程多次反射情