地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)理論

oo第二章地波運(yùn)動(dòng)學(xué)理論一、名詞釋地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)：研究在地震波傳播過(guò)程中的地震波波前的空間位置與其傳播時(shí)間的關(guān)系，即研究波的傳播規(guī)律，以及這種時(shí)空關(guān)系與地下地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系。地波動(dòng)力學(xué)：研究地震波在傳播過(guò)程中波形、振幅、頻率、相位等特征的及其變化規(guī)律，以及這些變化規(guī)律與地下的地層結(jié)構(gòu)，巖石性質(zhì)及流體性質(zhì)之間存在的聯(lián)系。地波：是一種在巖層中傳播的，頻率較(與天然地震的頻率相)的波，彈性波在巖層中傳播的一種通俗說(shuō)法。地震波由一個(gè)震源激發(fā)。地子波：爆炸產(chǎn)生的是一個(gè)延續(xù)時(shí)間很短的尖脈沖，這一尖脈沖造成破壞圈、塑性帶，最后使離震源較遠(yuǎn)的介質(zhì)產(chǎn)生彈性形變成地震波地波向外傳播一定距離后波形逐漸穩(wěn)定成為一個(gè)具有個(gè)（值時(shí)毫的地震波稱為地震子波。地震子波看作組成一道地震記錄的基本元素。波前：動(dòng)剛開(kāi)始與靜止時(shí)的分界面，即剛要開(kāi)始振動(dòng)的那一時(shí)刻。射線：用來(lái)描述波的傳播路線的一種表示。在一定條件下，認(rèn)為波及其能量是沿著一條“路徑”從波源傳到所觀測(cè)的一點(diǎn)P這是一條假想的路徑，也叫波線。射線總是與波陣面垂直，波動(dòng)經(jīng)過(guò)每一點(diǎn)都可以設(shè)想有這么一條波線。振圖和波剖面：某點(diǎn)振動(dòng)隨時(shí)間的變化的曲線稱為振動(dòng)曲線，也稱振動(dòng)圖。地震勘探中，沿測(cè)線畫(huà)出的波形曲線，也稱波剖面。折射波：當(dāng)入射波大于臨界角時(shí)，出現(xiàn)滑行波和全反射。分界面上的滑行波有另一種特性，即會(huì)影響第一界面，并激發(fā)新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以臨界角大于臨界角入射高速介質(zhì)所產(chǎn)生的波滑行波由透射定律可，如果，θ2sinθ，θ>θ。當(dāng)還沒(méi)到90

時(shí)，θ2到90

o此時(shí)透射波在第二種介質(zhì)中沿界面滑行，產(chǎn)生的波為滑行波。同相軸和等相位面：同向軸是一組地震道上整齊排列的相位，表示一個(gè)新的地震波到達(dá)，由地震記錄上系統(tǒng)的相位或振幅變化表示。地視速度當(dāng)波的傳播方向與觀測(cè)方向不一(角θ時(shí)觀測(cè)到的速度并不是波前真速度V而是視速度。即波沿測(cè)線方向傳播速度。波抗指是介質(zhì)地層的密度和波的速度的乘(Zi=ρiVii為層在聲學(xué)中稱為聲阻抗，在地震學(xué)中稱波阻抗。波的反射和透射與分界面兩邊介質(zhì)的波阻抗有關(guān)。只有在≠Z2的件下，地震波才會(huì)發(fā)生反射，差別越大，反射也越強(qiáng)?？v波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致，傳播速度最快。又稱壓縮波、膨脹波、波或波橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直，速度比縱波慢，也稱剪切波、旋轉(zhuǎn)波、波或波速度小于縱波約0.7倍橫波為SV和SH兩種形式。體波：波在無(wú)窮大均勻介質(zhì)固體)中傳播時(shí)有兩種類型的波縱波和橫波們介質(zhì)的整個(gè)立體空間中傳播，合稱體波。共炮點(diǎn)反射道集：在同一點(diǎn)激發(fā)，不同接收點(diǎn)上接收的反射波記錄，稱為共炮點(diǎn)道集。在野外的數(shù)據(jù)采集原始記錄中，常以這種記錄形式?？煞謫芜叿排诤椭虚g放炮。面波：波在自由表面或巖體分界面上傳播的一種類型的波?？v測(cè)線和非縱測(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)距曲線發(fā)點(diǎn)不在測(cè)線上非縱測(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。/

19垂直地震剖面：把檢波器放入井中，在地面激發(fā)，即地面距井口一定距離激發(fā)，稱作地震測(cè)井觀方法得出剖面是垂直地震剖簡(jiǎn)稱VSP)的是地震波垂直時(shí)距曲線。平速度：就是用這組地層的總厚度去除以波在垂直層面的方向旅行的總時(shí)間。二、填空題物在外力作用下發(fā)生了形變,去掉外力以后,物體仍舊保持其受外力時(shí)的狀,樣的特性稱為塑性.種物體稱為_(kāi)塑性體。彈和塑性是物質(zhì)具有兩種互相換__的性,自界大多數(shù)物質(zhì)都時(shí)具這兩種特性在外力作用下既產(chǎn)生_性形也產(chǎn)生塑_形變.彈和塑性物體在外力作用下主要表現(xiàn)為_(kāi)_性__變或_性_變.取決于物質(zhì)本身的_理性質(zhì)_作其上的外力__小，用力延續(xù)時(shí)間的__短__,變快慢及物體所處溫度、壓力等外界條地波遇到巖層分界面時(shí)主要產(chǎn)生兩種波瑞利波、拉夫波三、選擇題連續(xù)介質(zhì)常見(jiàn)的地震波傳播速度與深度Z系是（A）βZ)B)V=Vo(1+β+Z)βZD)V=(1+2βZ)Vo連續(xù)介質(zhì)地震波射線(BA)直B)曲射線C)曲線費(fèi)馬原理認(rèn),地震波沿B)

D)拋線A)最路徑傳播B)最時(shí)間傳播物理地震學(xué)認(rèn),地震波(

二次拋物線徑傳播

D)雙線徑傳播A)一條射線B)沿線路徑介質(zhì)中傳播

C)一種波動(dòng)

D)面波的傳播方向,單位長(zhǎng)度內(nèi)的波長(zhǎng)數(shù)目叫(C)A)波B)周期波數(shù)四、簡(jiǎn)答題什是惠更斯原?前進(jìn)的波前成上每一點(diǎn)都可以看作一個(gè)二次的(源，且后一時(shí)刻的波前面就是基于前一時(shí)刻的波前面所激發(fā)的所有二次波的包絡(luò)面。什是費(fèi)瑪原理?由Snell定律可知，波在介質(zhì)中由一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)的可以沿許條不同路線傳播。費(fèi)馬原理指出波在各種介質(zhì)中的傳播路線，滿足所用時(shí)間為最短的條(旅行時(shí)為極小)。這條路徑正是垂直于波前面的路徑，即射線路徑。什是反射定律、透射定律、斯奈爾定?反射定律①反線、入射線分居法線兩側(cè)；反射位于入射面內(nèi)；③反角θ′/

tt等于入射角；④反射線、入射線和法線所構(gòu)成的的平面為射平面，垂直與界面。透射定律：①透射線也位于入面內(nèi)，②入角的正弦和透射角的正弦之比等于第一和第二兩種介質(zhì)的波速之比。綜合反射定律和透射定律，擴(kuò)展到多層水平層狀介質(zhì)的情況，可以得到斯奈定律：x什么是折射波的由于折射波的產(chǎn)生需要一定的條件地表某個(gè)區(qū)段觀測(cè)不到折射波個(gè)段稱為折射波的盲區(qū)。試敘述縱波和橫波的傳播特點(diǎn)?？v波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致，傳播速度最快。橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直，速度比縱波慢。波前和射線兩者之間的關(guān)系如何？均勻介質(zhì)地震波的波前射線的特?射線的特征總是與波陣面垂直，即與波前垂直。在勻介質(zhì)中（V一定）認(rèn)為地震波以直線形式向外傳播，射線垂直于波面。、根據(jù)波前面的形狀，可以把地震波分為幾大類？波陣面的形狀決定波的類型，可分為球面、平面和柱面波等。平面波波前是平面(無(wú)曲率，象是一種在極遠(yuǎn)的震源產(chǎn)生的。這是地震波解析中一種常用的假設(shè)。球面波由點(diǎn)源產(chǎn)生的波，向四周傳播，波面是球面．地震波的波前的形狀取決于哪些因素？波面的形狀取決于波源的形狀和介質(zhì)的性質(zhì)均勻各向同性介質(zhì)中同一個(gè)震源在距離的波為球面波，在遠(yuǎn)距離的地方可看成平面波。．從反射和折射波形成的機(jī)制，折射波形成的條件是什么？）當(dāng)波從介質(zhì)到介質(zhì)，兩種介質(zhì)的阻不同時(shí)，在分界面上會(huì)產(chǎn)生透射和反射，且滿足斯奈爾定律2當(dāng)V2﹥時(shí)，透射角大于入射角。當(dāng)入射角到臨界θ時(shí)透射角達(dá)到90度這時(shí)波沿界面滑行，稱滑行波。3滑行波是以下層的介質(zhì)速度傳。）由于兩種介質(zhì)是密接的，為了滿足邊界條件，滑行波的傳播引起了上層介質(zhì)的擾，在第一種介質(zhì)中要激發(fā)出新的波動(dòng)，即地震折射波。10在縱測(cè)線，一個(gè)水平分界面均勻介質(zhì)情況下共炮點(diǎn)的直達(dá)波時(shí)距曲線有何特點(diǎn)？直達(dá)波時(shí)距曲線方程：

xv

是一直線。/

x1mint4h直達(dá)波反射波：當(dāng)x→x1mint4h直達(dá)波反射波：當(dāng)x→，V11在縱測(cè)線，一個(gè)水平分界面，均勻介質(zhì)情況下共炮點(diǎn)的反射波時(shí)距曲線有何特點(diǎn)？反射波時(shí)距曲線t()V

是一條雙曲線，最小值為x=0，t=12在縱測(cè)線個(gè)傾斜分界面勻介質(zhì)情況下共炮點(diǎn)的反射波時(shí)距曲線有何特點(diǎn)？和水平界面條件下有和異同？反射波時(shí)距曲線是一條雙曲線程的極小坐標(biāo)為：cosV

xh據(jù)曲線的特點(diǎn)知該。都是雙曲線，但極小點(diǎn)位置不同。13直達(dá)波的時(shí)距曲線一定是直線嗎？不一定，只有在均勻各向同性介質(zhì)中才為直線，當(dāng)速度與其他因素有關(guān)時(shí)就不是直線。14縱測(cè)線一水平分界面均介質(zhì)情況下共炮的反射波時(shí)距曲線和直達(dá)波時(shí)距曲線以及折射波時(shí)距曲線之間有怎樣的關(guān)系？直達(dá)波時(shí)距曲線是反射波時(shí)距曲線的漸近線，xtV0折射波時(shí)距曲線與反射波時(shí)距曲線在M1點(diǎn)切，切點(diǎn)坐標(biāo)：xhtg

2tVcos

直達(dá)波時(shí)距曲線與折射波時(shí)距曲線相交，相交處為超前時(shí)間。tc

xh0cv0xtVV

i

x

2v01cv10

t

2h01v()010

0

x(v)10vcos115在縱測(cè)線，一個(gè)水平分界面，均勻介質(zhì)情況下共炮點(diǎn)的折射波時(shí)距曲線有何特點(diǎn)？水平界面折射波的時(shí)距曲線這一條標(biāo)準(zhǔn)的直線方程斜率k=1/V1直線的截距ti，是層質(zhì)的速度；根據(jù)視速度的定義，折射波的視速度應(yīng)為，為第二種介質(zhì)中的傳播速度，有時(shí)把這種速度稱為“界面速度”，因?yàn)榛胁ㄕ且赃@個(gè)速度沿界面滑行的。ti為射波時(shí)距曲線延長(zhǎng)后與時(shí)間軸）的交點(diǎn)，稱之為與時(shí)間軸的交叉時(shí)。16地震勘探野外工作中為什么不采用自激自收的觀測(cè)方式？從實(shí)際生產(chǎn)考慮，不采用自激自收方式，要得M點(diǎn)正下方的反射反射，則需在M點(diǎn)邊對(duì)稱的點(diǎn)上進(jìn)行激發(fā)O和接收）/

vv17在地震勘探中，經(jīng)常把地下的介質(zhì)做哪些簡(jiǎn)化？地震勘探中建立的多種地層介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型均勻介質(zhì)②狀介質(zhì)③續(xù)介質(zhì)。認(rèn)為反射界面以的介質(zhì)是均勻的，即層內(nèi)介質(zhì)的物理性質(zhì)不變，如地震波速度是一個(gè)常數(shù)V。反射界面是面以水平的是傾斜面為層剖面是層狀結(jié)構(gòu)每層內(nèi)速度是均勻的，但層與層之間的速度不相同，介質(zhì)性質(zhì)的突變。界面可是水平（稱水平層狀介質(zhì)）或是傾斜的。把實(shí)際介質(zhì)理想化為層狀介質(zhì)，因?yàn)槌练e巖地區(qū)一般為層性較好，巖層的成層性又由不同性決定，不同巖性則往往有不同的彈性性質(zhì)，因此巖層的巖性分解面有時(shí)同巖層的彈性分界面一致。所謂續(xù)介質(zhì)是認(rèn)為在面R兩介質(zhì)與質(zhì)2的度不相等，有突變。但界面的上覆地層即介質(zhì)的波速是空間連續(xù)變化的函數(shù)。最常見(jiàn)的是速度只是深度的函數(shù)V(z)連續(xù)介質(zhì)是層狀介質(zhì)的演變，當(dāng)層狀介質(zhì)中的層數(shù)無(wú)限增加，每一層的厚度無(wú)限減小，這時(shí)層狀介就過(guò)渡為連續(xù)介質(zhì)。18層狀介質(zhì)情況下，引入平均速度的條件是什么？①假想的均勻介質(zhì)的厚度應(yīng)當(dāng)和水平層狀介質(zhì)總厚度相等；②假想的均勻介質(zhì)的t0與平層狀介質(zhì)t0相。19連續(xù)介質(zhì)情況下共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程有何特點(diǎn)？射線和等時(shí)面有何特點(diǎn)？在炮檢距不大時(shí)，可以把多層介質(zhì)的反射波時(shí)距曲線近似地看成雙曲線。射線與等時(shí)面處處垂，具有正交關(guān)系。在β的件下，地震波的線軌跡是一個(gè)圓弧，在βz)的件下，地震波的等時(shí)線是一族圓，圓心在軸上。20淺層的反射波時(shí)距曲線和深層的反射波時(shí)距曲線彎曲程度有差異，為什么？反射界面埋藏越深，則視速度越大，即時(shí)距曲線越平緩。

11)dtdtx

21水平界面情況下，如何根據(jù)折射波的時(shí)距曲線求取淺層地層的埋深和速度？層水平界面上的折射波距曲線方程為

t

cosVk

km

，可以看到，利用折射波時(shí)距曲線，能夠方便的得到各分界面的界面速度和交叉時(shí)等量，進(jìn)而可以求取各折射界面的深度值。就是利用折射波法研究地下地層起伏的基本依據(jù)，也是用淺層折射