第1章 幾何地震學(xué)

地震勘探原理緒論第二章幾何地震學(xué)第三章地震數(shù)據(jù)采集第四章地震勘探組合法第五章多次覆蓋方法第六章地震波速度第七章地震勘探資料解釋第八章幾種專門的地震方法3/18/20241第二章幾何地震學(xué)幾何地震學(xué)

:研究地震波的波前的空間位置與其傳播時(shí)間的關(guān)系。引用波前、射線等幾何圖形來(lái)描述波的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和規(guī)律．

主要內(nèi)容:地震波傳播的基本概念和基本規(guī)律首先介紹基本概念和地震波在傳播過(guò)程中所遵循的幾個(gè)原理然后分析在介質(zhì)分界面上產(chǎn)生的反射波、折射波、透射波的條件及這些波的特點(diǎn)最后討論地震波在層狀介質(zhì)、連續(xù)介質(zhì)中的傳播特點(diǎn)3/18/20242地震波的形成

SeismicWaveFormation第二章幾何地震學(xué)假設(shè)地下巖石是均勻介質(zhì)，它的各部位之間存在著彈性聯(lián)系，當(dāng)炸藥在巖層中爆炸后，應(yīng)變形成三個(gè)區(qū)域(ThreeRange):破壞圈，塑性帶，彈性形變區(qū)。3/18/20243第二章幾何地震學(xué)1．破壞圈

(DestroyCircle/round)炸藥在井中爆炸時(shí)，它所產(chǎn)生的高溫高壓氣體對(duì)炸藥周圍的巖石產(chǎn)生了巨大的壓力，靠近炸藥附近的巖石，由于壓力太大的抗壓強(qiáng)而被壓碎，形成了一個(gè)空洞的破壞圈。3/18/20244第二章幾何地震學(xué)2.塑性帶

(PlasticsRange/band)在破壞圈內(nèi)，由于爆炸的能量有一部分在壓碎巖石和發(fā)熱過(guò)程中消耗，并隨著離開(kāi)震源距離的增加，炸藥爆炸的能量傳給越來(lái)越多的巖石單元，因而巖石單位體積上的能量將迅速減少，在離開(kāi)炸藥一定的距離時(shí)，炸藥的能量將小于巖石的抗壓強(qiáng)度，此時(shí)，巖石雖不再受破壞，但壓力還是超過(guò)巖石的彈性極限。因此，這一帶的巖石具有塑性形變的特點(diǎn)，在巖石中出現(xiàn)以震源為中心向四周擴(kuò)張的輻射狀的裂隙，這個(gè)地帶叫塑性帶。3/18/20245第二章幾何地震學(xué)3．彈性形變區(qū)

(ElasticityFormationRange/rear)隨著離開(kāi)震源距離的增大，炸藥的能量將變得更小。在這個(gè)區(qū)域，由于爆炸所產(chǎn)生壓力作用變得很小，作用時(shí)間很短，所以此區(qū)域的巖石已處在彈性限度內(nèi)，可以把巖石看成是完全彈性體，整個(gè)區(qū)域稱為彈性形變區(qū)。該區(qū)受力后，巖石質(zhì)點(diǎn)將發(fā)生彈性形變，即發(fā)生彈性振動(dòng)，由于巖石部分之間有彈性聯(lián)系，所以這一部分巖石的質(zhì)點(diǎn)（形變）又引起它周圍各部分巖石的振動(dòng)（形變〕。這樣的彈性振動(dòng)將由近及遠(yuǎn)的傳播出去，就形成了在地下巖層中傳播的彈性波――地震波。3/18/20246第二章幾何地震學(xué)

2.1地震波的傳播2.1.1地震波的描述SeismicWavesDescription

1、波前WavesFront、波后WaveBack、波面與波線WavesRay波前：某一時(shí)刻介質(zhì)中各點(diǎn)剛好開(kāi)始振動(dòng)，這一曲面叫波前，也叫波陣面。波后：某一時(shí)刻介質(zhì)中各點(diǎn)的振動(dòng)剛好停止，這一曲面叫波后，也叫波尾。波面：把某一時(shí)刻介質(zhì)中所有相同狀態(tài)的點(diǎn)連成曲面,這個(gè)曲面就叫做這個(gè)時(shí)刻的波面，也叫等相面。波線：在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，認(rèn)為波及其能量沿著某一條路線傳播，這條路線稱為波線，或射線。3/18/20247第二章幾何地震學(xué)2

、振動(dòng)圖與波剖面（振動(dòng)曲線與波形曲線）振動(dòng)曲線：某質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置關(guān)系（同點(diǎn)不同時(shí)）波形曲線：在某一時(shí)刻不同質(zhì)點(diǎn)的位置關(guān)系（同時(shí)不同點(diǎn)）（又叫波剖面）振動(dòng)曲線波形曲線振動(dòng)曲線與波形曲線的關(guān)系u3/18/20248以上地震記錄是震動(dòng)圖還是波剖面？TX3/18/20249左圖為地震記錄，右圖為單道地震記錄，即震動(dòng)曲線。3/18/202410地震記錄中常用的現(xiàn)實(shí)方式波形顯示變面積顯示變密度顯示波形加變面積波形加變密度3/18/202411第二章幾何地震學(xué)3、描述波的幾個(gè)基本特征：振幅Amplitude

、視周期ApparentPeriod

、視頻率Apparent

Frequency

、視波長(zhǎng)ApparentWaveLength

、視波數(shù)、視速度Apparent

Velocity振幅：在振動(dòng)圖形上極值的大小稱為振幅。視周期：在振動(dòng)圖形上相鄰極大值間的間隔稱為視周期。視頻率：視周期的倒數(shù)叫視頻率。視波長(zhǎng)：在波剖面上相鄰波峰或波谷之間的距離稱為視波長(zhǎng)。視波數(shù)：視波長(zhǎng)的倒數(shù)叫視波數(shù)。視速度：沿著觀測(cè)方向測(cè)得波的速度值稱為視速度，與真速度值有差別。3/18/202412第二章幾何地震學(xué)V=λ/TV*=λ*/TV*=V/sinθV≤V*3/18/202413地震子波：當(dāng)爆炸激發(fā)地震波時(shí)，在雷管引爆后幾百微妙之內(nèi)爆炸完成了，形成的壓力是一個(gè)延遲時(shí)間很短（幾毫秒）的尖脈沖。爆炸脈沖向外傳播10多米后，形成地震波。再向外傳播，由于介質(zhì)對(duì)高頻成分的吸收，振動(dòng)圖還要發(fā)生明顯的變化，直到傳播了更大的距離（100到幾百米后），振動(dòng)圖的形狀逐漸穩(wěn)定，成為一個(gè)具有2~3個(gè)相位（極值），延續(xù)60~100ms的地震波，稱為地震子波。地震子波在繼續(xù)傳播過(guò)程中，嚴(yán)格講，它的幅度和形狀都會(huì)發(fā)生變化。但在許多情況下，可以粗略地認(rèn)為地震子波形狀基本不變，只是幅度會(huì)因種種原因而衰減。在地震勘探中把地震子波看做組成一道地震記錄的基本元素。地震勘探的原理，也可以理解為就是利用地震子波從地下地層界面反射回地面帶回來(lái)的旅行時(shí)間和形狀變化的信息，用以推斷地下的地層構(gòu)造和巖性。特點(diǎn)：地震子波有確定的起始時(shí)間和有限的能量，是在短時(shí)間內(nèi)衰減的一個(gè)信號(hào)。3/18/202414地震正演時(shí)經(jīng)常使用的地震子波為Ricker（雷克）子波，函數(shù)如下：A=1為振幅，f0=30為主頻，beta=0.5為衰減系數(shù)編程思考題：計(jì)算不同振幅，主頻，衰減系數(shù)的雷克子波，觀察其特點(diǎn)。3/18/2024152.1.2地震波傳播的基本原理BasicPrincipleofSeismicWavepropagation

1、惠更斯原理（波前原理）(FrontWavePrinciple)2、惠更斯――菲列涅耳原理3、費(fèi)馬原理（射線原理）、時(shí)間最小原理(rayPrinciple/TheLeastTimePrinciple)4、互換原理5、疊加原理第二章幾何地震學(xué)3/18/202416第二章幾何地震學(xué)1、惠更斯原理克里斯蒂安·惠更斯（荷蘭科學(xué)家）在1690年出版的《光論》一書(shū)中正式提出了光的波動(dòng)說(shuō)，建立了著名的惠更斯原理，說(shuō)明波向前傳播的規(guī)律。荷蘭物理學(xué)家(1629-1695)3/18/202417第二章幾何地震學(xué)表述：波在傳播過(guò)程中，任一時(shí)刻的波前面上的每一點(diǎn)都可以看作是一個(gè)新的點(diǎn)震源，由它產(chǎn)生二次擾動(dòng)，形成子波前，這些子波前的包絡(luò)面(envelope)，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(gè)原理可以通過(guò)作圖的方法，由已知t時(shí)刻波前的位置去求出t+Δt時(shí)刻的波前。意義：可確定波傳播的方向（射線方向）。3/18/202418第二章幾何地震學(xué)2、惠更斯――菲列涅耳原理（繞射積分原理）惠更斯原理只給出了波傳播的空間幾何位置，而不能給出波傳播的物理狀態(tài)，如能量變化問(wèn)題，在1814年菲列涅耳補(bǔ)充了惠更斯原理，他認(rèn)為；波傳播時(shí)，任一點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的新擾動(dòng)，相當(dāng)于上一時(shí)刻波前面上全部新震源所產(chǎn)生的子波在該點(diǎn)處相互干涉疊加形成的合成波。這就是惠更斯－菲列涅耳原理。波前上任意一點(diǎn)都向該點(diǎn)波前的方向前進(jìn)，這種垂直波前的線稱為射線，用射線來(lái)描述波的傳播比用波前面更為方便。3/18/202419第二章幾何地震學(xué)3、費(fèi)馬原理（射線原理）/時(shí)間最小原理波沿射線傳播的時(shí)間是最小的――費(fèi)馬時(shí)間最小原理。（在均勻介質(zhì)中最短路程和時(shí)間一致，但分均勻介質(zhì)則不一樣）

3/18/2024204、互換原理指震源和檢波器的位置可以互相交換，同一波的射線路徑保持不變。5、疊加原理幾個(gè)波相加的結(jié)果等于各個(gè)波作用的和。3/18/2024212.1.3與地震勘探有關(guān)的各種地震波

（1）按質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)方向分：縱波和橫波縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一致；橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。球面縱波的質(zhì)點(diǎn)位移球面橫波的質(zhì)點(diǎn)位移3/18/202422縱波和橫波有先后相繼發(fā)生的現(xiàn)象（縱波速度大，橫波速度?。?。發(fā)生天然地震時(shí)，人們可能有這種感受：首先感到地面上下振動(dòng)，這是垂直地面振動(dòng)的、傳播速度較快的縱波首先到達(dá)造成的；過(guò)后又會(huì)感到左右搖晃，這是平行地面振動(dòng)的、傳播速度較慢的橫波接踵而來(lái)造成的。

3/18/202423（2）波所傳播的空間范圍又將波分為：體波和面波體波是指在介質(zhì)的內(nèi)部傳播的波，而面波是指在自由表面（巖石和空氣接觸面）或巖層分界面附近觀測(cè)到的波。3/18/202424（3）按照波在傳播過(guò)程中的傳播路徑，把地震波分為：直達(dá)波、反射波、透射波、折射波、滑行波、繞射波等，如下圖所示。圖1-5與地震勘探有關(guān)的各種波3/18/202425當(dāng)?shù)卣鸩▊鞯綌鄬?、地層尖滅點(diǎn)或地層不整合面的突起點(diǎn)時(shí)，即介質(zhì)性突變點(diǎn)，按照惠更斯原理，在這些突起點(diǎn)上會(huì)成為新的次生震源，再次發(fā)射球面波向四周傳播，這種波稱為繞射波。單個(gè)點(diǎn)引起的繞射波實(shí)際地震疊加剖面中的繞射波3/18/202426第二章幾何地震學(xué)2.1.4地震波的反射、透射和折射SeismicWaveReflection,PenetrationandRefraction1、反射和透射反射定律：反射線和入射線都位于射線平面內(nèi)，入射角等于反射角。透射定律：透射線位于射線平面內(nèi)，對(duì)入射波、透射波來(lái)說(shuō)具有相同的射線參數(shù)，即3/18/202427綜合反射定律和透射定律的內(nèi)容，并擴(kuò)展到水平層狀介質(zhì)的情況，可以得到Snell定律。它還包括橫波和縱波的傳播。設(shè)各層的縱波、橫波速度分別用表示；入射波是縱波，入射角為；各層的縱波，橫波的反射角和透射角分別用表示，則Snell定律的形式如下：Snell定律P稱為射線參數(shù)。在水平層狀介質(zhì)中，當(dāng)波的某條射線以某一角度入射到第一個(gè)界面后，再向下透射的方向由上式?jīng)Q定，這條射線就對(duì)應(yīng)一個(gè)射線數(shù)值3/18/202428入射縱波會(huì)同時(shí)產(chǎn)生反射縱波，反射橫波，透射縱波，透射橫波。如果產(chǎn)生的波與入射波的類型不同，則稱為轉(zhuǎn)換波；如果產(chǎn)生的波與入射波的類型相同，則稱為同類波。入射縱波垂直入射時(shí)，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波，其反射振幅和入射振幅與兩邊介質(zhì)的波阻抗有如下關(guān)系：R稱為反射系數(shù)（嚴(yán)格的講應(yīng)該是縱波垂直入射時(shí)的縱波反射系數(shù)）。所以只有波阻抗不等時(shí)，才能發(fā)生反射，波阻抗界面才是反射界面，而速度不等，波阻抗不一定不等。3/18/202429五、反射系數(shù)與地震記錄子波：W(t)波阻抗：反射序列：R(t)地震記錄：子波W（t）反射序列R(t)R1R2RnR3編程思考題：采用雷克子波正演一道地震記錄。4層模型，速度依次為1000，1500，2000，2500m/s.密度依次為2000，2500，3000，3500，4000kg/m3，厚度均為1000m。不考慮噪聲n（t）。3/18/202430雷克子波單道褶積記錄，反射系數(shù)為R（t=0.03s）=1，R（t=0.16s）=-1，R（t=0.3s）=0.2。目的：通過(guò)該程序理解地震記錄產(chǎn)生的基本原理。3/18/202431形成地震記錄的思想，可以用于計(jì)算理論地震記錄（人工合成地震記錄）。實(shí)際看到的地震記錄上的波形是地震子波從地下許多反射面發(fā)生反射時(shí)形成的，許多振幅有大?。ㄈQ于反射系數(shù)的大?。?，極性有正負(fù)（取決于反射系數(shù)的正負(fù)），到達(dá)時(shí)間有先后（取決于界面埋深及覆蓋層的速度）的地震子波疊加的結(jié)果。褶積模型是簡(jiǎn)化了的反射記錄道線性模型，它省略了介質(zhì)吸收衰減，透射損失等諸多因素，但它仍是一個(gè)很有實(shí)用價(jià)值的模型。3/18/202432褶積*實(shí)例（1，0，0.5）與（1，-0.5）褶積

1-0.50.5010.5010.5010.501結(jié)果

1-0.50.5-0.25（1，0，0.5）*（1，-0.5）=(1，-0.5，0.5，-0.25)3/18/202433固定數(shù)列：a0,a1,a2,a3…am移動(dòng)數(shù)列：b0,b1,b2,b3…bn①反轉(zhuǎn)移動(dòng)bm②垂向相乘③乘積相加輸出結(jié)果C（i）④b數(shù)列右移動(dòng)一位，重復(fù)步驟②③褶積算法長(zhǎng)度為m和n的數(shù)組褶積，結(jié)果長(zhǎng)度為m+n-1；褶積是可交換的！3/18/202434

*褶積3/18/202435褶積程序a=[100.5];b=[1-0.5];m=length(a);n=length(b);c=zeros(1,m+n-1);a_new=zeros(1,m+2*(n-1));b_new=zeros(1,m+2*(n-1));fori=n:m+n-1

a_new(i)=a(i-n+1);endfori=1:n

b_new(i)=b(n+1-i);end

fori=1:m+n-1

c(i)=0;forj=1:m+2*(n-1)

c(i)=c(i)+a_new(j)*b_new(j);endforj=m+2*(n-1):-1:2

b_new(j)=b_new(j-1);endb_new(1)=0;end

%%%%%%%%%%輸入兩個(gè)信號(hào)a，b，求得它們的褶積信號(hào)c%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%3/18/202436第二章幾何地震學(xué)2、地震波的折射兩層介質(zhì)，下伏層的速度大于上覆層的速度，即V2>V1，這時(shí)地層中才會(huì)產(chǎn)生折射波。據(jù)透射定律可知，sinα/V1=sinβ/V2,隨著入射角α增大，透射角也增大，當(dāng)α角增大到某一個(gè)角度時(shí)，β→90°，這時(shí)透射波就以V2的速度沿界面向前滑行，形成滑行波，據(jù)波前理論，高速滑行波所經(jīng)過(guò)的界面上的任何一點(diǎn)都可看作是一新的點(diǎn)震源，即滑行波所經(jīng)過(guò)的下面介質(zhì)在振動(dòng)，由于兩側(cè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)間存在著彈性聯(lián)系，下面介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必然要引起上面介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，這樣就在上面介質(zhì)中形成了一種新的波，這種波在地震勘探中稱為折射波，這時(shí)的入射角α=i稱為臨界角(CriticalAngle)，用i表示i=arcsin(V1/V2)。3/18/202437第二章幾何地震學(xué)2.1.4地震波的干涉、極化、繞射和衰減1、地震波的干涉干涉：當(dāng)來(lái)自不同方向的兩個(gè)或兩個(gè)以上的地震波相遇時(shí)，按照疊加原理，發(fā)生能量增強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象，稱為地震波的干涉。2、地震波的繞射繞射：當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^(guò)彈性不連續(xù)點(diǎn)（地層的間斷點(diǎn)、地層的尖滅點(diǎn)、不整合接觸點(diǎn)、斷層的棱角點(diǎn)等）時(shí)，如果這些地質(zhì)體的大小與地震波的波長(zhǎng)大致相當(dāng)，則這種不連續(xù)的間斷點(diǎn)可以看作是一個(gè)新震源。新震源產(chǎn)生一種新的擾動(dòng)向彈性空間四周傳播，這種波在地震勘探中稱為繞射波，這種現(xiàn)象稱為繞射。3/18/202438第二章幾何地震學(xué)3、地震波的衰減attenuation波前擴(kuò)散

BallSurfaceEnlarge/expand

：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(kuò)展，但總能量（E）保持不變，而單位面積上的能量減少，這就稱為球面擴(kuò)散(波前擴(kuò)散)。

其能量(振幅)衰減規(guī)律是振幅與傳播距離成反比。

A=c.(1/r),c=(E/4.π)1/2

(1)在均勻介質(zhì)中：反射波的振幅與傳播距離成反比，按1/r規(guī)律衰減，r越大，A越?。?2)在層狀介質(zhì)中：波前擴(kuò)散的速率比均勻介質(zhì)中快。原因是：在層狀介質(zhì)中，深處的速度大于淺處，波的射線為折射線，球面比均勻介質(zhì)大。波的強(qiáng)度與振幅平方成正比，因此在實(shí)際地震工作中，可以用振幅來(lái)衡量波的強(qiáng)度。3/18/202439第二章幾何地震學(xué)3、地震波的衰減吸收衰減

Absorbattenuation

：實(shí)際介質(zhì)并非是完全彈性介質(zhì)，故波在實(shí)際地層中傳播時(shí)，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(duì)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(diǎn)的內(nèi)摩擦，變成熱能損耗掉了。

按指數(shù)規(guī)律衰減：

Ar=A0.e-α.r=A0.e-α（f）.rA0:初始振幅；

Ar：傳播了r距離后的振幅；

α(f)：吸收系數(shù)，它是頻譜的函數(shù)。

3/18/202440第二章幾何地震學(xué)3、地震波的衰減特點(diǎn)：

(1）振幅衰減與波的傳播距離成正比；r越大，衰減越快；（2）吸收系數(shù)α越大，振幅衰減越快；（3）高頻易被吸收，即吸收有選擇特點(diǎn)；（4）不同巖石的吸收是不同的，表層松散地層吸收系數(shù)大，致密的碳酸鹽巖、結(jié)晶巖吸收系數(shù)?。唬?）橫波的吸收系數(shù)大于縱波的吸收系數(shù)。注：吸收衰減系數(shù)α=α（f），它是頻率的函數(shù)，高頻吸收大，振幅衰減快，所以波在傳播距離較遠(yuǎn)時(shí)，高頻損失多，相對(duì)低頻較豐富。頻率成分減少，地震分辨率降低，這也就是所謂大地濾波作用。3/18/202441來(lái)自陸上的原始野外記錄，注意在較大的時(shí)間振幅快速衰減經(jīng)幾何擴(kuò)散補(bǔ)償后的與上圖相同的野外記錄，在較大的時(shí)間振幅得到恢復(fù)，但環(huán)境噪音增強(qiáng)了幾何擴(kuò)散校正3/18/202442左圖是未經(jīng)幾何擴(kuò)散補(bǔ)償?shù)脑家巴庥涗浐退膸V波結(jié)果，注意大的反射振幅隨著通帶頻率的增加而愈來(lái)愈淺；對(duì)該記錄記錄用了一系列帶寬為10Hz的帶通濾波后，在10～20Hz圖上信號(hào)存在達(dá)到6s，而在20～30Hz圖上信號(hào)大約只能到4s，隨著向高頻圖過(guò)渡，獲得的信號(hào)愈來(lái)愈淺。右圖是幾何擴(kuò)散補(bǔ)償后與左圖相同的野外記錄，振幅恢復(fù)了，但頻率吸收依然存在。衰減的影響必須通過(guò)調(diào)整信號(hào)的振幅譜來(lái)消除，從而使頻帶變寬。反褶積是用來(lái)達(dá)到頻率衰減補(bǔ)償?shù)囊环N處理方法，例如時(shí)變譜白化和反Q濾波，3/18/202443第二章幾何地震學(xué)2.2一個(gè)分界面情況下反射波的時(shí)距曲線SinglePlaneInterfaceReflectionT-XCurve2.2.1時(shí)距曲線的概念T-XCurveConception時(shí)距曲線：地震波的傳播時(shí)間與炮檢距之間的關(guān)系曲線直達(dá)波時(shí)距曲線方程：X：激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)之間的距離V：地震波速度傳播時(shí)間t=接受時(shí)間-激發(fā)時(shí)間3/18/202444注意一下幾個(gè)概念：1.時(shí)距曲線：

地震波的傳播時(shí)間與炮檢距之間的關(guān)系曲線，是理論上推導(dǎo)得到的。2.同相軸:

地震記錄上,同一個(gè)波的相同極值相位的連線。3.時(shí)距（曲線）方程：

描述時(shí)距曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式。3/18/202445直達(dá)波直達(dá)波3/18/202446第二章幾何地震學(xué)不同類型的地震波，他們的時(shí)距曲線是不同的不同類型的地震波，包含了不同的地質(zhì)信息采用自激自收方式，反射波同相軸形態(tài)與地下界面形態(tài)相對(duì)應(yīng)(a)自激自收同相軸與界面形態(tài)相對(duì)應(yīng)(b)多道接收同相軸形態(tài)與界面形態(tài)不對(duì)應(yīng)3/18/202447第二章幾何地震學(xué)2.2.2水平界面的共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程HorizontalLayerMediaConditionCommonShotPointReflectionTime

DistanceEquation曲線方程：即：其中：

---自激自收時(shí)間3/18/202448第二章幾何地震學(xué)時(shí)距曲線方程還可以表示為：

---雙曲線曲線特征：雙曲線（共炮點(diǎn)接收）極小點(diǎn)在炮點(diǎn)正上方，最小時(shí)間t=t0。t0：自激自收時(shí)間；雙曲線以t=X/V為漸近線，直達(dá)波是反射波的漸近線，(直達(dá)波總是先到達(dá)接收點(diǎn))；時(shí)距曲線對(duì)應(yīng)地下一段反射界面。3/18/202449圖1.4-7（a）海上野外記錄，（b）切除導(dǎo)波后，（c）用t2作比例函數(shù)進(jìn)行幾何擴(kuò)散補(bǔ)償后，炮集上平均的振幅譜見(jiàn)上部，自相關(guān)圖示于下部實(shí)際地震記錄3/18/202450第二章幾何地震學(xué)2.2.3傾斜界面的共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程1、曲線方程：注：界面下傾方向激發(fā)，上傾方向接受。3/18/202451第二章幾何地震學(xué)2.2.3傾斜界面的共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線方程2、曲線特征：3/18/202452單層均勻介質(zhì)反射波時(shí)距曲線方程為：若為水平介質(zhì)，則上式簡(jiǎn)化為：若界面上傾方向與x軸方向一致，則為：若界面下傾方向與x軸方向一致，則為：3/18/202453編程思考題：模型厚度h=500m，v=3000m/s，試用單層均勻介質(zhì)反射波時(shí)距曲線方程畫(huà)出以上時(shí)距曲線。其中改變界面傾角觀察時(shí)距曲線特征。3/18/202454第二章幾何地震學(xué)2.2.5正常時(shí)差NormalMovement(NMO)1、正常時(shí)差的引入：（目的--使地震空間能反映地質(zhì)空間）地震空間：數(shù)值空間（x-t）地質(zhì)空間：幾何空間（x-H）3/18/202455第二章幾何地震學(xué)2、正常時(shí)差的定義界面水平情況下，對(duì)界面上某點(diǎn)以炮檢距x進(jìn)行觀測(cè)得到的反射波旅行時(shí)以零炮檢距（自激自收）進(jìn)行觀測(cè)得到的反射波旅行時(shí)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(shí)差定義為正常時(shí)差。激發(fā)點(diǎn)、接收點(diǎn)、反射點(diǎn)的關(guān)系與正常時(shí)差的產(chǎn)生水平界面，各處自激自收時(shí)間相等3/18/202456第二章幾何地震學(xué)3、正常時(shí)差的定量計(jì)算：3/18/202457第二章幾何地震學(xué)4、正常時(shí)差的特點(diǎn)NormalMovementCharacter

：1、各點(diǎn)正常時(shí)差不同；2、當(dāng)V,t0一定時(shí)，正常時(shí)差與X成正比，對(duì)同一個(gè)反射界面來(lái)說(shuō)，隨X增大，正常時(shí)差增大；3、當(dāng)X一定時(shí)，正常時(shí)差與t0成反比，t0增大，時(shí)差減?。粚?duì)地面同一檢波器來(lái)說(shuō)，接收到的深層反射界面的正常時(shí)差比淺層的??；所以，淺層時(shí)距曲線陡，深層時(shí)距曲線緩。5、動(dòng)校正（正常時(shí)差校正）NormalMovementCorrection

：在水平界面情況下，從地震記錄中減去正常時(shí)差?t，即得到x/2處的自激自收時(shí)間t0,這一過(guò)程稱為正常時(shí)差校正，或者動(dòng)校正。經(jīng)動(dòng)校正后,反射波同向軸就能形象地反映界面的形態(tài)了3/18/2024583/18/202459第二章幾何地震學(xué)2.2.6傾角時(shí)差Dipmovement1、傾角時(shí)差的概念：由激發(fā)點(diǎn)兩側(cè)對(duì)稱位置觀測(cè)到的來(lái)自同一界面的反射波的時(shí)差。這一時(shí)差是由于界面存在傾角引起的。界面傾角為φ，測(cè)線與界面傾向一致3/18/202460第二章幾何地震學(xué)2、傾角時(shí)差的定量計(jì)算：應(yīng)當(dāng)注意：S’點(diǎn)與S點(diǎn)的反射波旅行時(shí)相減時(shí)，因?yàn)樗麄兊呐跈z距是相同的，所以相減后，正常時(shí)差抵消了，剩下的就是這兩點(diǎn)之間的傾角時(shí)差。3/18/202461第二章幾何地震學(xué)3、界面傾斜條件下的動(dòng)校正注意：對(duì)傾斜界面的反射波進(jìn)行動(dòng)校正，不是把t校正成t0，而是把t校正成tOM。當(dāng)界面傾角不大，界面較深，炮檢距較小時(shí)，RR’偏移很小。3/18/202462第二章幾何地震學(xué)3、界面傾斜條件下的動(dòng)校正結(jié)論：動(dòng)校正與界面傾角關(guān)系不大。3/18/202463第二章幾何地震學(xué)2.2.7時(shí)距曲面與時(shí)間場(chǎng)的概念1、時(shí)距曲面時(shí)距曲面：波到達(dá)的時(shí)間t是觀測(cè)坐標(biāo)（x,y）的二元函數(shù)：t=f(x,y)直達(dá)波的時(shí)距曲面是一個(gè)頂點(diǎn)位于激發(fā)點(diǎn)的倒置的圓錐面；反射波的時(shí)距曲面是雙曲面。反射波的時(shí)距曲面直達(dá)波的時(shí)距曲面3/18/202464第二章幾何地震學(xué)2、時(shí)間“場(chǎng)”“場(chǎng)”：某一物理量的空間分布（空間響應(yīng)）。地球物理場(chǎng)：ⅰ、某一地球物理量響應(yīng)在空間任意一個(gè)點(diǎn)，都有某一確定的值與之對(duì)應(yīng)。ⅱ、某一地球物理量（標(biāo)量、向量）的空間分布時(shí)間場(chǎng)：在地震勘探中，介質(zhì)中的任何一點(diǎn)（x,y,z），都可以確定波前到達(dá)該點(diǎn)的時(shí)間t(x,y,z)，這時(shí)間與空間的關(guān)系稱為時(shí)間場(chǎng)。時(shí)間場(chǎng)特點(diǎn)：給定時(shí)間t，可以找到相同t組成的一個(gè)波面，波面與射線正交。3/18/202465第二章幾何地震學(xué)2.3多層介質(zhì)情況下的反射波時(shí)距曲線常見(jiàn)介質(zhì)模型：均勻介質(zhì)：反射界面以上的介質(zhì)是均勻的。層狀介質(zhì)：指地質(zhì)剖面是層狀結(jié)構(gòu)的，在每一層內(nèi)速度是均勻的，但層與層之間的速度不相同。連續(xù)介質(zhì)：反射界面以上的地震速度是連續(xù)變化的。最常見(jiàn)的是速度是深度的函數(shù)。

(a)(b)(c)

均勻介質(zhì)層狀介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)3/18/202466第二章幾何地震學(xué)2.3.1三層水平層狀介質(zhì)的反射波時(shí)距曲線三層水平介質(zhì)示意圖3/18/202467第二章幾何地震學(xué)三層水平介質(zhì)示意圖3/18/202468第一層反射波第二層反射波第三層反射波theta=0:pi/1800:pi/18;p=sin(theta)./vel_inter(1);fori=1:length(p)

x(i)=0;forj=1:length(vel_inter)

x(i)=x(i)+2*(depth_inter(j)*vel_inter(j)*p(i)/(sqrt(1-vel_inter(j)*vel_inter(j)*p(i)*p(i))));endendfori=1:length(p)

t(i)=0;forj=1:length(vel_inter)

t(i)=t(i)+2*(depth_inter(j)/(vel_inter(j)*sqrt(1-vel_inter(j)*vel_inter(j)*p(i)*p(i))));endend完善左邊程序，畫(huà)出以上三個(gè)反射波時(shí)距曲線！3/18/202469第二章幾何地震學(xué)

2.3.2三層水平層狀介質(zhì)的簡(jiǎn)化引入平均速度，將層狀介質(zhì)簡(jiǎn)化為均勻介質(zhì)。

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的總時(shí)間。

層速度：地震波在各層中的傳播速度。h=1100mVav=2750m/sh=700mV2=3500m/sh=400mV1=2000m/s

(a)(b)

三層介質(zhì)均勻介質(zhì)3/18/202470第二章幾何地震學(xué)

2.3.2三層水平層狀介質(zhì)的簡(jiǎn)化3/18/2024712.3.3兩種情況下的反射波時(shí)距曲線的比較三層水平介質(zhì)(P45)1、2、分別用1、2式計(jì)算出(t,x)第二章幾何地震學(xué)平均射線參數(shù)3/18/202472第二章幾何地震學(xué)2.3.3兩種情況下的反射波時(shí)距曲線的比較多層水平介質(zhì)結(jié)論：1、在炮檢距不大的情況下，可以把反射波時(shí)距曲線近似看作雙曲線，引入平均速度，把多層層狀介質(zhì)假象為單層均勻介質(zhì)；2、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。3/18/202473P47兩種時(shí)距曲線比較R4R3R2結(jié)論：在炮檢距不大時(shí)，可以把多層介質(zhì)的反射波時(shí)距曲線近似看成雙曲線，引用平均速度來(lái)簡(jiǎn)化多層介質(zhì)，在一定精度要求下是可以的。紅色為平均速度按雙曲線公式計(jì)算的時(shí)距曲線，藍(lán)色為按射線參數(shù)方程計(jì)算的實(shí)際的時(shí)距曲線。3/18/202474第二章幾何地震學(xué)2.4連續(xù)介質(zhì)中地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)2.4.1地震波在連續(xù)介質(zhì)中傳播時(shí)的射線和等時(shí)線方程把連續(xù)介質(zhì)簡(jiǎn)化為許多厚度為△Z的水平薄層（a）把連續(xù)介質(zhì)看成有許多薄層組成（b）連續(xù)介質(zhì)中一射線單元3/18/202475第二章幾何地震學(xué)2.4.1地震波在連續(xù)介質(zhì)中傳播時(shí)的射線和等時(shí)線方程（a）把連續(xù)介質(zhì)看成有許多薄層組成（b）連續(xù)介質(zhì)中一射線單元3/18/202476第二章幾何地震學(xué)2.4.2連續(xù)介質(zhì)中射線和等時(shí)線的具體形式3/18/202477第二章幾何地震學(xué)2.4.2連續(xù)介質(zhì)中射線和等時(shí)線的具體形式3/18/202478第二章幾何地震學(xué)3、連續(xù)介質(zhì)的“直達(dá)波”－－回折波回折波：地震波從震源出發(fā)，向地下傳播到某一深度，還來(lái)不及到達(dá)分界面，就沿著一條圓弧返回到地面，把這種波叫做回折波。3/18/202479第二章幾何地震學(xué)V0=1880米/秒

β=0.00026/米特點(diǎn)：是一條下彎的曲線，在x不太大時(shí)，它同速度等于V0的均勻介質(zhì)中的直達(dá)波時(shí)距曲線（直線）基本重合

x=0:50:17500;v0=1880;beta=0.00026;fori=1:length(x)t2(i)=1/(v0*beta)*acosh(1+beta*beta*x(i)*x(i)/2);end3/18/202480第二章幾何地震學(xué)2.4.3

覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)時(shí)的反射波時(shí)距曲線3/18/202481第二章幾何地震學(xué)2.4.3

覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)時(shí)的反射波時(shí)距曲線當(dāng)反射波與回折波時(shí)距曲線相切。上覆層分別為連續(xù)介質(zhì)和均勻介質(zhì)反射波時(shí)距曲線對(duì)比圖3/18/202482第二章幾何地震學(xué)2.5地震折射波運(yùn)動(dòng)學(xué)2.5.1折射波的傳播規(guī)律1、形成條件：①②入射角等于臨界角3/18/202483第二章幾何地震學(xué)2.5.1折射波的傳播規(guī)律證明：滑行波先于入射波到達(dá)截面上任何一點(diǎn)3/18/202484第二章幾何地震學(xué)2.5.1折射波的傳播規(guī)律2、傳播特點(diǎn)：臨界角外滑行波先于入射波到達(dá)界面上任何一點(diǎn)；

折射波射線相互平行，同相軸為直線；折射波存在一定“盲區(qū)”；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(lái)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(zhǎng)，則無(wú)屏蔽作用）3/18/202485第二章幾何地震學(xué)2.5.2一個(gè)水平界面情況下折射波的時(shí)距曲線0111101VSBVBAVOAt++=]2cos2[2cos21000110100vtghvhvxvtghvxvhtccccqqqq-+=-+=3/18/202486第二章幾何地震學(xué)2.5.2一個(gè)水平界面情況下折射波的時(shí)距曲線3/18/202487第二章幾何地震學(xué)直達(dá)波反射波折射波直達(dá)波，反射波，折射波的實(shí)際