彈性波基礎(chǔ)理論

地震勘探：以不同巖（礦）石間的彈性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究地震波在地下巖層中的傳播規(guī)律，借以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘查找礦目的的物探方法。應(yīng)用領(lǐng)域：主要用于油氣田、煤田地質(zhì)構(gòu)造的勘探，地殼測(cè)深，工程地質(zhì)勘察等。理論研究；野外資料采集；室內(nèi)數(shù)據(jù)處理；地震地質(zhì)解釋

‥‥等。地震勘探技術(shù)的流程：第一篇地震勘探基本理論與方法測(cè)震類方法:反射法折射法透射波法面波法樁基無(wú)損檢測(cè)法

第一篇地震勘探基本理論與方法地震波聲波第一章地震波動(dòng)力學(xué)震源：它是有一定大小的區(qū)域，又稱震源區(qū)或震源體，是地震能量積聚和釋放的地方。人為因素引起的地震的震源稱人工震源，如人工爆破（炸藥爆破，核彈試驗(yàn)）等。天然地震震源和人工爆破震源的性質(zhì)有很大區(qū)別。一般而言，天然地震主要發(fā)生在斷層上，以剪切錯(cuò)動(dòng)為止；而人工爆破震源卻是以一點(diǎn)為中心向周圍膨脹的過(guò)程。地震波基礎(chǔ)知識(shí)人工地震—由人為活動(dòng)引起的振動(dòng)。工業(yè)爆破、地下核爆炸造成的振動(dòng)炸藥震源—深部勘探機(jī)械震源—淺層勘探地震波基礎(chǔ)知識(shí)彈性介質(zhì)：若某物體在外力作用下產(chǎn)生形變；當(dāng)外力去掉之后，物體能迅速恢復(fù)到受力前的形態(tài)和大小，物體的這種性質(zhì)稱為彈性。具有這種性質(zhì)的物質(zhì)，稱為彈性介質(zhì)塑性：如果外力超過(guò)物體的彈性極限，或外力作用時(shí)間太長(zhǎng)，當(dāng)外力消失時(shí)，物體不能恢復(fù)原狀，物體的這種性質(zhì)被稱為塑性。觀點(diǎn)1：彈性與塑性是兩個(gè)極限概念，是為了解決或討論問(wèn)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(méi)有絕對(duì)的彈性和塑性。觀點(diǎn)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(shí)間的長(zhǎng)短。地震波基礎(chǔ)知識(shí)關(guān)于彈性和塑性的兩個(gè)觀點(diǎn)根據(jù)彈性性質(zhì)與空間方向的變化關(guān)系分：A.各向同性介質(zhì)：彈性體的彈性性質(zhì)與空間方向無(wú)關(guān)。B.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(biāo)變化而變化。B．非均勻介質(zhì)：地震波速隨空間坐標(biāo)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。彈性介質(zhì)的幾種類型：地震波基礎(chǔ)知識(shí)彈性系數(shù)彈性性質(zhì)用彈性系數(shù)（或彈性模量）來(lái)度量，對(duì)于各向同性介質(zhì)，彈性性質(zhì)可由等5個(gè)彈性系數(shù)來(lái)確定，而其中獨(dú)立的參數(shù)只有2個(gè)，即已知其中的2個(gè)，就可計(jì)算出另外3個(gè)，一般通常用拉梅（）常數(shù)和剪切模量這兩個(gè)系數(shù)來(lái)表述。對(duì)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(gè)。地震波基礎(chǔ)知識(shí)各向同性介質(zhì)中的彈性系數(shù)（彈性模量）(一)楊氏模量（拉伸模量）：定義為

一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)、截面積為S的金屬絲在力F作用下伸長(zhǎng)ΔL。F/S叫應(yīng)力，其物理意義是金屬絲單位截面積所受到的力；ΔL/L叫應(yīng)變，其物理意義是金屬絲單位長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量。表示物體抗拉伸或擠壓的力學(xué)參數(shù)。E越大，抗拉伸或擠壓的阻力越大。(二)剪切模量（切變模量）：定義為地震波基礎(chǔ)知識(shí)為切變角是表示物體阻止剪切應(yīng)變的力學(xué)參數(shù)，單位與應(yīng)力相同。越大，切應(yīng)變?cè)叫?。液體中=0它表征材料抵抗切應(yīng)變的能力。剪切模量大，則表示材料的剛性強(qiáng)(三)泊松比定義為地震波基礎(chǔ)知識(shí)泊松比是指材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的絕對(duì)值的比值，也叫橫向變形系數(shù)，它是反映材料橫向變形的彈性常數(shù)。泊松比反映的是物體的橫向拉伸（或壓縮）對(duì)縱向的壓縮（或拉伸）的影響，越大，影響越小。一般堅(jiān)硬的巖石泊松比較小，未膠結(jié)的砂土泊松比較高。(三)泊松比定義為地震波基礎(chǔ)知識(shí)(四)體積模量定義為地震波基礎(chǔ)知識(shí)表示物體的抗壓性質(zhì)，所以又稱為抗壓縮系數(shù)。(四)體積模量定義為地震波基礎(chǔ)知識(shí)(五)拉梅常數(shù)定義為地震波基礎(chǔ)知識(shí)5個(gè)彈性參數(shù)之間的關(guān)系：彈性介質(zhì)受外力作用時(shí)，其質(zhì)點(diǎn)將產(chǎn)生相對(duì)位移，出現(xiàn)體積或形狀改變，統(tǒng)稱為形變；一旦外力去除，由于彈性體內(nèi)力作用，使介質(zhì)完全恢復(fù)到原來(lái)的大小和形狀。在震源作用下，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生彈性振動(dòng)并由震源向周圍介質(zhì)輻射或傳播，形成地震波動(dòng)。

地震波的傳播地震波基礎(chǔ)知識(shí)地震波的傳播這個(gè)擾動(dòng)由水粒的簡(jiǎn)單前后運(yùn)動(dòng)連續(xù)地傳下去，從一個(gè)顆粒把運(yùn)動(dòng)傳給更前面的顆粒，水并沒(méi)有朝著水波傳播的方向流，這樣，水波攜帶能量向池邊運(yùn)移并在岸邊激起浪花。地震運(yùn)動(dòng)與此相當(dāng)類似。我們感受到的搖動(dòng)就是由地震波的能量產(chǎn)生的彈性巖石的震動(dòng)。地震波基礎(chǔ)知識(shí)某一時(shí)刻t各點(diǎn)的振動(dòng)圖，波的剖面圖振幅，周期，頻率某一點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻的振動(dòng)圖體波：即在介質(zhì)整個(gè)體積內(nèi)傳播的彈性波，如縱波和橫波，稱之為體波。地震波基礎(chǔ)知識(shí)地震波基礎(chǔ)知識(shí)

又叫P波。它是由脹縮力作用，彈性介質(zhì)產(chǎn)生的體積形變，這種形變所引起的振動(dòng)則稱為縱波。該波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向一致?？v波經(jīng)過(guò)的介質(zhì)，會(huì)間隔地出現(xiàn)膨脹（稀疏）帶和壓縮（稠密）帶，故縱波有時(shí)也叫疏密波或壓縮波?？v波地震波基礎(chǔ)知識(shí)

又叫做切變波或S波。它是由旋轉(zhuǎn)力作用，彈性介質(zhì)產(chǎn)生形狀形變，這種形變引起的振動(dòng)稱為橫波。該波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相垂直。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)在水平平面中的橫波分量稱為SH波，在垂直平面中的橫波分量稱為SV波。橫波S波只能在固體中傳遞，無(wú)法穿過(guò)液態(tài)外地核。P前進(jìn)速度最快，也最早抵達(dá)。P波能在固體、液體或氣體中傳遞地震波主要分為兩種，一種是表面波，一種是體波。表面波只在地表傳遞，體波能穿越地球內(nèi)部。地震波基礎(chǔ)知識(shí)P波S波地震波基礎(chǔ)知識(shí)P波早于S波到達(dá)地面S波破壞性更大地震波基礎(chǔ)知識(shí)

縱波和橫波都在介質(zhì)內(nèi)部傳播，統(tǒng)稱為體波。根據(jù)彈性力學(xué)理論，還有兩種僅僅沿彈性介質(zhì)表面?zhèn)鞑ィx開表面而深入介質(zhì)內(nèi)部就會(huì)衰減。一種是沿介質(zhì)與大氣接觸的自由表面?zhèn)鞑サ拿娌?，稱為瑞雷面波。另外一種則是沿兩彈性介質(zhì)之間的傳播的面波，稱為勒夫面波。面波勒夫波(LoveWave)又稱Q波(或地滾波)，一種垂直于傳播方向的在水平面內(nèi)振動(dòng)的波。在垂直面上，粒子呈逆時(shí)針橢圓形振動(dòng)，其傳播速度隨波的周期而異，此現(xiàn)象叫“波的頻散”，勒夫波的波散可以用來(lái)計(jì)算表層的厚度，用來(lái)研究地殼分層情況瑞利面波或地滾波，在一般地震勘探中將面波都看作干擾波。瑞雷波相速度與橫波速度相近。可以利用瑞雷波的波速來(lái)求取橫波波速，進(jìn)而計(jì)算巖土層的各種力學(xué)參數(shù)。振幅隨深度按指數(shù)衰減，影響深度約為一個(gè)波長(zhǎng)，其能量主要集中在半個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，干擾波(noise)：地震勘探中妨礙分辨有效波的振動(dòng)都屬于干擾波。干擾波大體上可分為兩種：其中具有明顯傳播規(guī)律的稱為規(guī)則干擾或干擾波，如聲波、面波，多次波等等沒(méi)有明顯傳播規(guī)律性的振動(dòng)稱為隨機(jī)干擾，如微震等?？垢蓴_的問(wèn)題是關(guān)系到地震勘探中提高勘探的質(zhì)量的極其重要的問(wèn)題。因此，在野外工作和資料處理上采用多種措施，以提高有效波而壓制干擾波。干擾波有時(shí)也是相對(duì)的概念，如在反射法中，折射波就常被當(dāng)成干擾波。地震波基礎(chǔ)知識(shí)什么是地震波的波前、波后？SS’在某一時(shí)刻t0開始在介質(zhì)中激起波源的振動(dòng)。過(guò)了一段時(shí)間，到了時(shí)刻△t(△t>t0)，波源的振動(dòng)可能停止，而t1=t0+△t時(shí)的波正在振動(dòng)，這個(gè)時(shí)候，介質(zhì)中分幾個(gè)區(qū)域，分界面S上，介質(zhì)中的各點(diǎn)剛剛開始振動(dòng)，這一曲面S叫波在時(shí)刻t的波前；在分界面S’上，介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)剛剛停止了振動(dòng)，這一曲面S’叫波在△t時(shí)刻的波后（波尾）。波阻抗：地震波在介質(zhì)中傳播時(shí)，作用于某個(gè)面積上的壓力與單位時(shí)間內(nèi)垂直通過(guò)此面積的質(zhì)點(diǎn)流量(即面積乘質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度）之比，具有阻力的含義。其數(shù)值等于介質(zhì)密度p與縱波速V的乘積。Z=ρv地震波基礎(chǔ)知識(shí)它表明應(yīng)力波在巖體中傳播時(shí)，運(yùn)動(dòng)著的巖石質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生單位速度所需的擾動(dòng)力。它反映了巖石對(duì)動(dòng)量傳遞的抵抗能力。波阻抗大的巖石往往比較難于爆破。地震波基礎(chǔ)知識(shí)界面兩側(cè)的波阻抗變化，對(duì)波的能量傳播有很大影響。界面兩側(cè)波阻抗相等時(shí)，入射波的能量全部透過(guò)界面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)。界面兩側(cè)波阻抗不等時(shí)，無(wú)論增大或變小，人射波的能量都不能全部透過(guò)界面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)。界面前方的波阻抗為零時(shí)稱自由端反射，反射波和人射波的幅度大小相等符號(hào)相反;界面前方的波阻抗為無(wú)限大時(shí)，稱固定端反射，反射波的大小、符號(hào)都與入射波相同，透射波則是入射波的兩倍。地震波基礎(chǔ)知識(shí)地震波在分層介質(zhì)中的傳播存在波阻抗差的界面上，地震波將發(fā)生類似光學(xué)的反射和折射32

在存在波阻抗差的界面上，當(dāng)其上界面的速度小于下界面的速度（V下＞V上）時(shí)在界面上除了產(chǎn)生反射波、直達(dá)波外，還有折射波和透射波。 此時(shí)地震波的傳播動(dòng)態(tài)演示圖見(jiàn)右下圖。

33各種地震波在分層介質(zhì)中的傳播演示圖地震波基礎(chǔ)知識(shí)地震波的傳播規(guī)律惠更斯原理（波前原理）費(fèi)馬原理（射線原理或最小時(shí)間原理）斯奈爾（Snell）定律視速度定理地震波速度行進(jìn)中的波陣面上任一點(diǎn)都可看作是新的次波源，而從波陣面上各點(diǎn)發(fā)出的許多次波所形成的包絡(luò)面，就是原波面在一定時(shí)間內(nèi)所傳播到的新波面。其核心思想是：介質(zhì)中任一處的波動(dòng)狀態(tài)是由各處的波動(dòng)決定的。地震波的傳播規(guī)律惠更斯原理光在任意介質(zhì)中從一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)時(shí)，沿所需時(shí)間最短的路徑傳播。這一最佳路徑就稱為射線費(fèi)馬原理費(fèi)馬原理（最短時(shí)間原理）費(fèi)馬原理是幾何光學(xué)中的一條重要原理，由此原理可證明光在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)遵從的直線傳播定律、反射和折射定律。光的可逆性原理是幾何光學(xué)中的一條普遍原理，即若光線在介質(zhì)中沿某一路徑傳播，當(dāng)光線反向時(shí)，必沿同一路徑逆向傳播。費(fèi)馬原理規(guī)定了光線傳播的唯一可實(shí)現(xiàn)的路徑，不論光線正向傳播還是逆向傳播，必沿同一路徑。反射規(guī)律利用Fermat原理可以展示射線的反射規(guī)律B123453.斯奈爾（Snell）定律如右圖：地震波在分層介質(zhì)中傳播時(shí)，遵循下面這樣一個(gè)式子：其中p稱為射線參量；此式表示的是入射、反射、和透射間的關(guān)系，這就是著名的Snell定律。在界面上進(jìn)行地震波傳播計(jì)算時(shí)所必須遵循的和經(jīng)常用到的一個(gè)定律。地震波基礎(chǔ)知識(shí)地震波的傳播速度可用坐標(biāo)函數(shù)V＝V（x,y,z）來(lái)表示。但在實(shí)際生產(chǎn)工作中，這種函數(shù)的關(guān)系是無(wú)法精確確定的，只能對(duì)介質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，或根據(jù)取得速度的原始資料和計(jì)算方法的不同，以及應(yīng)用領(lǐng)域的不同，來(lái)獲得實(shí)際的近似地震速度。需要明確的是，以下介紹的每種速度的概念、導(dǎo)入原因、計(jì)算或測(cè)定的方法以及使用范圍等均有所差異；

地震波速度1.層速度在水平層狀介質(zhì)情況下，地層的速度也成層分布，地震波在各層中的傳播速度稱層速度。2.平均速度

指的是地震波在地層中垂直傳播的地層總厚度除以總時(shí)間。平均速度的引入，就是用一種假想的均勻介質(zhì)來(lái)代替整套層狀介質(zhì)，使地震波在假想均勻介質(zhì)中的傳播情況很接近于真實(shí)情況3.射線速度實(shí)際上地震波在層狀介質(zhì)中傳播，沿不同的射線路徑有不同的傳播速度?？紤]到計(jì)算上方便，采用射線平均速度來(lái)描述它。所謂射線平均速度，就是地震波沿射線傳播的總路程與總時(shí)間之比。4.均方根速度

考慮到射線的折射效應(yīng)，用均方根速度（VR）代替層狀介質(zhì)速度，同樣可以把層狀介質(zhì)視為均勻介質(zhì)，地震波沿折射線傳播近似看成沿直射線傳播，共反射點(diǎn)時(shí)距曲線簡(jiǎn)化為雙曲線。視速度定理由于地震波的傳播是沿射線方向進(jìn)行的，地震波在空間介質(zhì)內(nèi)是沿射線方向以真速度V傳播。但地震勘探的觀測(cè)大多是在地表沿測(cè)線進(jìn)行，因測(cè)線的方向與波的射線方向常常不同，沿測(cè)線“傳播”的速度也就不同于真速度，不是地震波傳播的真實(shí)速度值，這種速度定義為視速度V＊。是沿觀測(cè)方向的距離（這距離不等于波傳播的實(shí)際距離）和波實(shí)際傳播時(shí)間的比值，44波速與巖性

反射，透射和折射現(xiàn)象都是由于彈性介質(zhì)在速度值上存在差異之故。根據(jù)右圖公式可知彈性波的速度主要決定于實(shí)際巖石的彈性常數(shù)λ，剪切模量和其密度。巖石性質(zhì)不同，彈性常數(shù)就有差異，巖石的環(huán)境和年代不同，密度也會(huì)不一樣。縱橫波速度比：

45

為泊松比，其函義為物體在單軸方向拉伸時(shí)，其橫向壓縮與縱向伸長(zhǎng)之比值。對(duì)于一般巖石，＝0.25，所以

即在巖石中縱波傳播的速度是橫波的1.73倍。在研究速度與巖性的關(guān)系時(shí)，我們必須研究影響波速的因素，分清主次，以利于對(duì)不同速度值作不同的具體分析。下面是影響波速的一些主要的因素：

1孔隙度是影響速度的基本因素；

2孔隙中充填物性質(zhì)的影響；

3速度一般隨地層的埋藏深度的增加而加大。地震波基礎(chǔ)知識(shí)

大地并不是一個(gè)完全的理想彈性介質(zhì)，在彈性波傳播過(guò)程中，其高頻成分容易被吸收，振動(dòng)強(qiáng)度容易被衰減。由彈性粘滯理論，可以證明吸收系數(shù)（衰減系數(shù)）與頻率成正比，頻率越高波吸收得越厲害。因此，彈性波隨著傳播距離的增大，高頻成分被很快地吸收。吸收系數(shù)還與地層的物質(zhì)組份、結(jié)構(gòu)有關(guān)，疏松的地層比致密的地層對(duì)彈性波的吸收與衰減更大些地震波基礎(chǔ)知識(shí)地震波吸收與衰減一、數(shù)據(jù)采集的主要儀器設(shè)備1.地震儀

地震儀是將埋置于介質(zhì)表面的檢波器所接收到的地震波信號(hào)進(jìn)行放大、顯示并記錄下來(lái)的專門儀器，一般皆具有濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)字記錄和微機(jī)處理等功能。第二節(jié)地震勘探儀器目前地震儀的要求主要有以下幾點(diǎn)：（1）可選擇、可擴(kuò)展的儀器道數(shù)和激發(fā)方式；（2）較寬的通頻帶以及靈活多樣的濾波方式；（3）前置放大倍數(shù)可選；（4）范圍較廣的采樣率；（5）靈活多樣的存儲(chǔ)、記錄和顯示方式；（6）帶微機(jī)或微處理器及實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)；（7）具有一機(jī)多用的性能淺層地震儀2.震源（source）

震源是用來(lái)釋放地震能量的裝置，常用震源：（1）炸藥震源（explosivesource）

多年以來(lái)一直采用各種炸藥作為震源，其中效果較好的是三硝基甲苯，即TNT炸藥，它具有強(qiáng)大的爆炸能力，安全性能好。炸藥震源有寬廣的頻譜，適于高頻(大于80周／秒)、中頻(15—80周／秒)、低頻(6—15周／秒)的地震勘探。它的能量并不能全部用在地震勘探所需要的有效波上，大部分消耗于使周圍介質(zhì)破碎或形成永久形變，部分則作為地震干擾。在干燥疏松巖石中爆炸時(shí)，有效能量更低；只有在水或含水的可塑性介質(zhì)中爆炸時(shí)，才能得到良好的地震效果。

激發(fā)時(shí)，由瞬發(fā)電雷管引爆，延遲時(shí)間最多僅2ms，以雷管線斷開作為起爆即時(shí)信號(hào)。一般可在淺坑、淺井或水中激發(fā)。（2）錘擊震源

該震源是目前工程地震勘探常用的一種簡(jiǎn)便激發(fā)方式，它特別適合于在建筑物比較密集的地區(qū)開展工作。它主要用于淺層反射和折射波法以及瞬態(tài)瑞雷波法勘探和樁基檢測(cè)等領(lǐng)域。震源設(shè)備主要為幾磅至幾十磅重的重錘。該震源的主要特點(diǎn)是能方便地進(jìn)行垂直疊加，且信號(hào)的重復(fù)性較好，但其能量有限，勘探深度較淺。（3）電火花震源：是電能震源的一種。它利用電容器將所儲(chǔ)藏的電能加到預(yù)先放置于水中的電極上，由于放電效應(yīng)產(chǎn)生火花，造成振動(dòng)。通常在淺海地震勘探，特別是連續(xù)地層剖面儀中應(yīng)用。

（4）落錘法震源該方法是把數(shù)十千克至數(shù)百千克重的物體從大約2~3m的高處落到地面，撞擊地面激發(fā)地震波。重物一般是專用的重錘或者大鐵塊。該震源處產(chǎn)生縱波，還產(chǎn)生能量較強(qiáng)的沿水平方向傳播的面波振動(dòng)?？捎糜跍\層反射波法和瑞雷波法勘探。（5）可控震源可控震源是一種機(jī)械震源，它是靠安裝在特種汽車上的振動(dòng)器連續(xù)沖擊地面而產(chǎn)生地震波動(dòng)的，又稱為連續(xù)振動(dòng)震源，因?yàn)檎駝?dòng)的連續(xù)時(shí)間和頻率的變化范圍可以人為控制，又稱它為可控震源。2.檢波器（detector，geophone，

seismometer，jug，pickup)

檢波器又稱拾震器，是把地震波到達(dá)所引起地面微弱震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的換能裝置。主要由線圈、彈簧片和磁鋼將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生和震動(dòng)周期相對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電流信號(hào)，通過(guò)專門儀器可將這信號(hào)放大并記錄下來(lái)，從而拾取到地震波，這類檢波器輸出的信號(hào)電壓和其震動(dòng)時(shí)的速度有關(guān)，因此又稱速度檢波器。檢波器（左）實(shí)質(zhì)性元件圖解（右）動(dòng)圈檢波器的一半CDJ-Z4-100赫垂直檢波器CDJ-P4-100赫水平檢波器淺震儀及其野外工作布置二、地震波的接收

1.地震勘探對(duì)接收條件的基本要求(1)有效波突出，并有明顯特征；(2)有效波層次分明，波間關(guān)系清楚，尤其是目的層反射應(yīng)明顯；

(3)干擾波少，強(qiáng)度弱，并易于分辨。3.檢波器的方向特性檢波器最靈敏方向，應(yīng)與波的振動(dòng)方向一致，所接收到的信號(hào)最強(qiáng)。接收縱波：檢波器最靈敏方向?qū)?zhǔn)波的傳播方向；接收橫波：檢波器最靈敏方向垂直于傳播方向。4.檢波器與大地耦合

耦合取決于：檢波器重量，檢波器與地面的有效接觸面積，地面振動(dòng)幅度，地表彈性模量。因此，檢波器應(yīng)埋直、埋深，土層應(yīng)潮濕、致密。

2.檢波器的頻率特性高頻檢波器：高頻響應(yīng)好，低頻響應(yīng)差。資料采集注意事項(xiàng)：資料采集主要任務(wù)是獲取第一手實(shí)際觀測(cè)資料，為地震數(shù)據(jù)處理和解釋提供物質(zhì)基礎(chǔ)。其采集資料的好壞將直接影響到資料處理的質(zhì)量和解釋的精度，關(guān)系到地質(zhì)成果的優(yōu)劣，因此，它是地震勘探中重要的環(huán)節(jié)之一。它分為現(xiàn)場(chǎng)踏勘、施工、接收以及現(xiàn)場(chǎng)整理解釋或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控處理等多種密切配合進(jìn)行。采集的關(guān)鍵是儀器設(shè)備和野外工作方法。一地層分界面中的地震波按地震波在傳播過(guò)程中傳播路徑(射線)的特點(diǎn),可以把地震波分為直達(dá)波、反射波、折射波和透射波等。第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)地震勘探的基本任務(wù)是根據(jù)地震記錄上的反射波或折射波來(lái)確定地質(zhì)界面的位置。地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)可以利用類似幾何光學(xué)的方法給出地震波的傳播時(shí)間與反射或折射界面位置的基本關(guān)系。傳播時(shí)間與界面位置的關(guān)系是通過(guò)介質(zhì)的傳播速度聯(lián)系的，與地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)，先考慮常速度地質(zhì)結(jié)構(gòu)的情況。一地層分界面中的地震波第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)在地面激發(fā)了地震波后，根據(jù)地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和波的類型（如直達(dá)波、折射波和反射波），地震波將具有不同的傳播特點(diǎn)。為了定量地說(shuō)明不同類型的波在各種介質(zhì)結(jié)構(gòu)情況下傳播的特點(diǎn)，在地震勘探中主要采用“時(shí)距曲線”(時(shí)距曲線方程)這個(gè)概念。震源激發(fā)的波在地下傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種速度不同的波。由于到達(dá)時(shí)間出現(xiàn)不同，會(huì)有各種波的時(shí)距曲線。一地層分界面中的地震波第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)二時(shí)距曲線定義

定義震源到接收點(diǎn)的距離與地震波走時(shí)之間的關(guān)系曲線為時(shí)距曲線（time-distancecurve）。時(shí)距曲線是研究地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)（kinematic）特征的一種基本方法。時(shí)距曲線觀測(cè)系統(tǒng)則是根據(jù)地震波的時(shí)距曲線分布特征所設(shè)計(jì)的觀測(cè)系統(tǒng)。旅行時(shí)的確定

波的旅行時(shí)是通過(guò)地震記錄上相應(yīng)的接收道波形確定的.

接收道波形記錄的是各個(gè)接收點(diǎn)的振動(dòng)曲線，用時(shí)間形式表示。x不一定是波傳播的實(shí)際路徑的長(zhǎng)度。第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)波至(初至)--接收點(diǎn)由靜止?fàn)顟B(tài)到因波到達(dá)開始振動(dòng)的時(shí)刻，這個(gè)時(shí)刻稱為波的初至。相位--這個(gè)相位與物理中的相位概念不同。地震勘探中習(xí)慣用振動(dòng)波形圖上某個(gè)特定的位置(極大或極小值)，地震相位通常指反射波組的特征，包括振幅、周期和連續(xù)性等。同相軸(event)--一組地震道上整齊排列的相位，表示一個(gè)新的地震波的到達(dá)，由地震記錄上系統(tǒng)的相位或振幅變化表示。二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)討論時(shí)距曲線的實(shí)際意義不同的地震波具有不同的時(shí)距曲線。依據(jù)地震波時(shí)距曲線特點(diǎn)，可識(shí)別地震記錄上不同類型地震波。時(shí)距曲線是識(shí)別地震波類型的重要依據(jù)。在自激自收接收地震剖面上，反射波同相軸的形態(tài)與地下界面的對(duì)應(yīng)關(guān)系。但在一點(diǎn)激發(fā)多道接收的地震記錄不對(duì)應(yīng)了。為了把反射波時(shí)距曲線校正為能反映地下界面形態(tài)的自激自收記錄，必須研究時(shí)距曲線。二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)(1)直達(dá)波時(shí)距曲線時(shí)距曲線方程：是一直線。二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)直達(dá)波：從震源出發(fā)不經(jīng)過(guò)界面的反射、折射而直接到達(dá)各接收點(diǎn)的地震波。

假設(shè)：地表為均勻介質(zhì)，速度為V，X為炮間距，t為旅行時(shí)（走時(shí)），那么旅行方程為：以兩層介質(zhì)為例（2）折射波理論時(shí)距曲線

時(shí)距曲線方程：

以此類推，對(duì)于多層介質(zhì)：二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)（3）水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程在同一炮點(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。共炮點(diǎn)反射道集二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)已知:界面深度為h0

，介質(zhì)的速度為v。在O點(diǎn)激發(fā)，在測(cè)線S點(diǎn)接收的，距離為x。

根據(jù)反射定律，利用虛震源法。這樣，從O點(diǎn)激發(fā)、S點(diǎn)接收到的反射波路徑，相當(dāng)于從O*點(diǎn)激發(fā)并直接傳播到S點(diǎn)。把O*點(diǎn)稱為虛震源。求：t=f（x，v，h0

）的函數(shù)二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)稱為零炮檢距時(shí)間或自激自收時(shí)間引入反射波時(shí)距曲線可寫為：1）反射波時(shí)距曲線是一條雙曲線2）最小值為x=0，t=h0

二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)反射波時(shí)距曲線也可寫為：作圖：以t2和x2為參數(shù)，畫出上式的曲線。特點(diǎn)：可以得一條直線。其斜率為1/V2，截距是t0這樣，可確定介質(zhì)的速度。此方法叫X2-T2法。二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)(4)傾斜界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程地下的巖層并不是一定水平的，多數(shù)與地面有一個(gè)角度。在有傾角界面時(shí)，反射波的傳播時(shí)間與接收點(diǎn)的距離、深度和界面傾角也可以用一種時(shí)距曲線方程表示。原則上講，得到一個(gè)界面的反射時(shí)距曲線，就可用此關(guān)系求出界面的深度、傾角和速度。這是反射勘探研究地下構(gòu)造的基本原理。二時(shí)距曲線第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)已知:在O點(diǎn)激發(fā)，在測(cè)線S點(diǎn)接收的，距離為x。介質(zhì)均勻，速度為v

，界面的傾角為φ

，O點(diǎn)處界面法線深度為h0

，測(cè)線垂直與構(gòu)造走向，x軸為界面上傾方向?yàn)檎颉?/p>

求：t=f（x，v，h0

，φ）的函數(shù)利用虛震源法原理(4)傾斜界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程二時(shí)距曲線上傾方向下傾方向(4)傾斜界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程二時(shí)距曲線(4)共炮點(diǎn)反射波的時(shí)距曲線特征對(duì)共炮點(diǎn)(或共中心點(diǎn))反射波時(shí)距曲線方程做變換，可以得到標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線方程。對(duì)水平界面反射波時(shí)距曲線做變換，可得到：公式變換式中二時(shí)距曲線對(duì)傾斜界面反射波的時(shí)距曲線：公式變換式中注意：上述二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線方程是有條件的，即地表為平面，地下分界面為光滑的平面界面（水平或傾斜），覆蓋介質(zhì)為均勻介質(zhì)。

二時(shí)距曲線(4)共炮點(diǎn)反射波的時(shí)距曲線特征極小點(diǎn)位置以傾斜界面雙曲線為例，根據(jù)雙曲線的特點(diǎn)可知，該方程的極小坐標(biāo)為：xmin點(diǎn)實(shí)際上就是虛震源在測(cè)線上的投影，由震源點(diǎn)O到xmin的反射波射線是所有射線中最短的一條。由xmin=±2hsinφ，可知sinφ=±xmin/2h，因此可以確定界面的傾角和傾向。二時(shí)距曲線(4)共炮點(diǎn)反射波的時(shí)距曲線特征對(duì)于傾斜界面的共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線，其極小點(diǎn)總是位于相對(duì)激發(fā)點(diǎn)偏向界面的上傾方向一側(cè)。反射波時(shí)距曲線是對(duì)稱于過(guò)xmin點(diǎn)的t軸。反射界面埋藏越深，則視速度越大，即時(shí)距曲線越平緩。二時(shí)距曲線(4)共炮點(diǎn)反射波的時(shí)距曲線特征三正常時(shí)差(NormalMoveout)需要的是來(lái)自觀測(cè)點(diǎn)正下方的時(shí)間，即自激自收時(shí)間。實(shí)際得到的時(shí)距曲線是時(shí)間隨炮檢距的改變而變化。炮檢距—是激發(fā)點(diǎn)（炮）點(diǎn)到接收點(diǎn)（檢）點(diǎn)的距離。1.正常時(shí)差的引出第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)一炮多道接收的反射波并不來(lái)自炮點(diǎn)O和接收點(diǎn)S正下方。從實(shí)際生產(chǎn)考慮，不采用自激自收方式，要得到M點(diǎn)正下方的反射，則需在M點(diǎn)兩邊對(duì)稱的點(diǎn)上進(jìn)行激發(fā)（O）和接收（S）。問(wèn)題1三正常時(shí)差(NormalMoveout)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)在M點(diǎn)自激自收，R點(diǎn)的反射時(shí)間為tOM:問(wèn)題2在O點(diǎn)激發(fā)S點(diǎn)接收，來(lái)自R點(diǎn)的反射時(shí)間為tORS：t0M<tORS。同樣來(lái)自R點(diǎn)的反射兩者有時(shí)間差，這是因?yàn)榕跈z距不為零引起的。三正常時(shí)差(NormalMoveout)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)1正常時(shí)差定義

定義一

水平界面時(shí)，對(duì)界面上某點(diǎn)以炮檢距x進(jìn)行觀測(cè)得到的反射旅行時(shí)同以零炮檢距(自激自收)進(jìn)行觀測(cè)得到的反射旅行時(shí)之差。這是由于炮檢距不為零引起的時(shí)差。定義二

在水平界面下，各觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于震源的由于炮檢距不同而引起的反射波旅行時(shí)間差。兩種定義是有區(qū)別的，但在水平界面下兩種定義的定量關(guān)系相同。一般采用第一種定義，物理含義準(zhǔn)確。三正常時(shí)差(NormalMoveout)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)2、正常時(shí)差的定量計(jì)算或其中代表的是M點(diǎn)的自激自收時(shí)間。根據(jù)正常時(shí)差的定義，可知三正常時(shí)差(NormalMoveout)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)這個(gè)精確公式有時(shí)討論問(wèn)題不夠直觀。在一定的條件下，用二項(xiàng)式展開可以得到簡(jiǎn)單的近似公式，以后討論某些問(wèn)題時(shí)經(jīng)常用到。

當(dāng)時(shí)，利用二項(xiàng)式展開，有則--界面水平時(shí)的正常時(shí)差2、正常時(shí)差的定量計(jì)算三正常時(shí)差(NormalMoveout)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)四動(dòng)校正在水平界面的情況下，從觀測(cè)到的反射波旅行時(shí)中減去正常時(shí)差t，得到x/2處的t0時(shí)間。這一過(guò)程叫正常時(shí)差校正，或稱動(dòng)校正。經(jīng)過(guò)動(dòng)校正后，反射波的同相軸一般就能反映界面的形態(tài)了。對(duì)同一個(gè)反射波各點(diǎn)的炮檢距x值不同，動(dòng)校正量也不同，x值越大，則動(dòng)校正量也越大。第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)五觀測(cè)系統(tǒng)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)

在地震勘探現(xiàn)場(chǎng)采集中，為了壓制干擾波和確保對(duì)有效波進(jìn)行追蹤，激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的排列及各排列的位置都應(yīng)保持一定的相對(duì)關(guān)系，這種激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間以及排列和排列之間的位置關(guān)系，稱之為觀測(cè)系統(tǒng)。(fieldsetup，ecordinggeometry)。不同勘探方法采取不同的觀測(cè)系統(tǒng)。(1)幾種常用的觀測(cè)系統(tǒng)通常的測(cè)線類型如圖所示。根據(jù)激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的相對(duì)位置關(guān)系及排列關(guān)系，測(cè)線類型可分為縱測(cè)線、橫測(cè)線、側(cè)測(cè)線及弧形測(cè)線。五觀測(cè)系統(tǒng)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)(2)折射波勘探

單支時(shí)距曲線、多支時(shí)距曲線、相遇時(shí)距曲線、多重相遇時(shí)距曲線以及追逐時(shí)距曲線等。五觀測(cè)系統(tǒng)

第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)寬角范圍觀測(cè)、多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)（水平疊加技術(shù)或者共反射點(diǎn)疊加、共中心點(diǎn)疊加）、就是把不同激發(fā)點(diǎn)、不同接收點(diǎn)上接收到的來(lái)自同一反射點(diǎn)的地震記錄進(jìn)行疊加，這樣可以壓制多次波和隨機(jī)干擾波，進(jìn)而提高信噪比。(3)反射波勘探五觀測(cè)系統(tǒng)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)(4)測(cè)線布置（1）測(cè)線最好為直線；（2）主測(cè)線盡量垂直于巖層或構(gòu)造的走向，以便于在大限度地控制構(gòu)造形態(tài)。（3）測(cè)線要盡可能與其它物探測(cè)線一致，若測(cè)區(qū)內(nèi)有鉆井，則測(cè)線要盡可能通過(guò)鉆井，以便于綜合分析解釋物探資料和地質(zhì)資料。（4）測(cè)線疏密程度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)任務(wù)、探測(cè)對(duì)象勘探精度等因素確定。一般情況下，要布置適量的與主測(cè)線垂直的聯(lián)絡(luò)測(cè)線，以確定地質(zhì)構(gòu)造的整體格架以及檢測(cè)不同測(cè)線上反射波的對(duì)比閉合精度。五觀測(cè)系統(tǒng)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)人工地震勘探的測(cè)線布設(shè)：應(yīng)根據(jù)工作任務(wù)，探測(cè)對(duì)象，前期地質(zhì)和物探工作程度，地質(zhì)構(gòu)造和地形、地物等條件來(lái)布置。（5）測(cè)線布置應(yīng)盡可能避開地形起伏較大和地物障礙等線路，力求以最少的工作量來(lái)解決地質(zhì)問(wèn)題。（6）測(cè)線布置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離非地震干擾源。如廠礦的機(jī)械振動(dòng)，公路上頻繁行駛的汽車引起的振動(dòng)、以及高壓線引起的交流干擾等。若無(wú)法避免，應(yīng)盡量使測(cè)線垂直穿過(guò)干擾源，以便降低干擾波對(duì)有效地震信號(hào)的影響。五觀測(cè)系統(tǒng)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)

1.道間距

定義：相鄰兩道檢波器的間距，用△X表示。

工作中：調(diào)查目的不同，△X不一樣。一般，道間距小，測(cè)量精度相對(duì)較高，綜合確定。

淺折：5m，10m；淺反：2～5m。有時(shí)為求準(zhǔn)表層速度：震源附近加密點(diǎn)，構(gòu)成不等間距排列。

2.排列長(zhǎng)度

顯然，道間距大，排列長(zhǎng)度大，工作效率高。不宜太大，相位追蹤對(duì)比困難，遠(yuǎn)處能量衰減大。(5)排列參數(shù)五觀測(cè)系統(tǒng)第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)定義：離開炮點(diǎn)最遠(yuǎn)的檢波點(diǎn)與炮點(diǎn)的距離，用Xmax表示。與探測(cè)深度有密切關(guān)系。折射：目的層深度的5～7倍；反射：目的層深度的0.7～1.5倍。

4.最大炮檢距3.偏移距定義：炮點(diǎn)離最近一個(gè)檢波器的距離，用X1表示。工作中：端點(diǎn)不設(shè)檢波器。一般為道間距的整數(shù)倍。(5)排列參數(shù)五觀測(cè)系統(tǒng)六觀測(cè)系統(tǒng)的圖示方法1.時(shí)距平面圖定義：用時(shí)距曲線的方式表示激發(fā)點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)地段之間的關(guān)系。O1激發(fā)，O1O2接收，時(shí)距曲線t01Tˊ，對(duì)應(yīng)反射界面R1R2。O2激發(fā)，O1O2接收，時(shí)距曲線t02T，對(duì)應(yīng)反射界面R2R3。兩次激發(fā)，得連續(xù)反射界面段R1R3。第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)2.綜合平面圖O1激發(fā)，O1O2接收，用O1A表示，O1A在測(cè)線上投影O1A1對(duì)應(yīng)反射界面R1R2；O2激發(fā)，O1O2接收，用O2A表示，相應(yīng)反射界面為R2R3。兩次激發(fā)，得連續(xù)反射界面段R1R3。折射法：多用時(shí)距平面圖表示。反射法：多用綜合平面圖表示。形式簡(jiǎn)單，直觀地表示了炮點(diǎn)和排列之間的關(guān)系。六觀測(cè)系統(tǒng)的圖示方法第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)七反射波法觀測(cè)系統(tǒng)1.單次覆蓋簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)

圖所示，O1、O2…O5是激發(fā)點(diǎn)，A、B、C、D表示互換點(diǎn)，實(shí)線段O1A、AO2、O2B…等在水平直線上的投影正好連續(xù)單次地覆蓋了整條測(cè)線。這種觀測(cè)系統(tǒng)，可連續(xù)勘探整條測(cè)線以下反射界面，所得地震剖面為單次剖面。第三節(jié)地震觀測(cè)技術(shù)

簡(jiǎn)單連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)(a)雙邊激發(fā)(b)單邊激發(fā)如固定在排列一端激發(fā)，每激發(fā)一次，排列沿測(cè)線方向移動(dòng)一次（半個(gè)排列長(zhǎng)度），稱單邊激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)。2.單次覆蓋間隔連續(xù)觀測(cè)系統(tǒng)

定義：炮點(diǎn)離接收點(diǎn)一定距離激發(fā)。避開震源附近面波和聲波的強(qiáng)干擾，又稱偏移觀測(cè)系統(tǒng)。3.多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)由于在排列兩端分別激發(fā)，又稱雙邊激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)。如固定在排列一端激發(fā)，每激發(fā)一次，排列沿測(cè)線方向移動(dòng)一次（半個(gè)排列長(zhǎng)度），稱單邊激發(fā)觀測(cè)系統(tǒng)。O2激發(fā)，O1O2接收，用斜線段O2A表示，對(duì)R2R3進(jìn)行了一次觀測(cè)，叫單次覆蓋；O1激發(fā)，又在O2O3接收，用斜線段AB表示，又對(duì)R2R3進(jìn)行了一次觀測(cè)，叫二次覆蓋。同理，可對(duì)R2R3段進(jìn)行更多次覆蓋。多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)：對(duì)整條反射界面進(jìn)行多次覆蓋的系統(tǒng)。

定義：對(duì)整條反射界面