第1章 地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué)(2).ppt

1、,第一章 地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué),本章主要內(nèi)容: 地震波的基本概念 單一界面反射波的時(shí)距曲線 折射波的時(shí)距曲線 多層介質(zhì)反射波時(shí)距曲線 連續(xù)介質(zhì)中地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué) 透過(guò)波和反射波的垂直時(shí)距曲線,第一節(jié) 地震波的基本概念,彈性：介質(zhì)在外力作用下，出去外力，能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。 塑性：介質(zhì)在外力作用下，出去外力，不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)。 彈性波：在彈性介質(zhì)中傳播的波。,一、彈性波及其形成過(guò)程,1、波動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波動(dòng)的關(guān)系 波動(dòng)是以能量的形式傳播 波動(dòng)具有一定的速度,繩波,單擺振動(dòng),二、波的特征：,2、波前、波后、波射線的概念 波前：某一時(shí)刻介質(zhì)中剛開始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。 波后：某一時(shí)刻介質(zhì)中剛停止振

2、動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。 波振面：振動(dòng)狀態(tài)完全相同的點(diǎn)組成的面。,波后面,波前面,波射線,水波的傳播,4、振動(dòng)圖和波剖面（振動(dòng)曲線和波動(dòng)曲線） 振動(dòng)圖：某質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置關(guān)系 波剖面：在某一時(shí)刻不同質(zhì)點(diǎn)的位置關(guān)系,振動(dòng)圖,波剖面,3、波線（或射線）：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，這條路線稱為射線。,5、描述波的幾個(gè)基本特征：頻率、（視）周期、（視）波長(zhǎng)、 （視）速度 波長(zhǎng)（）：波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離。 視波長(zhǎng)（a）：振動(dòng)狀態(tài)完全相同的兩個(gè)相鄰 質(zhì)點(diǎn)間的距離。,5、描述波的幾個(gè)基本特征：頻率、（視）周期、（視）波長(zhǎng)、 （視）速度 頻率：質(zhì)點(diǎn)單位時(shí) 間內(nèi)完成的 全振動(dòng)次數(shù)。 周期：

3、速度：,1、費(fèi)馬（Fermat）原理：波在介質(zhì)中的傳播時(shí)，沿著時(shí)間最短路徑傳播。,三、地震波傳播規(guī)律,三、地震波傳播規(guī)律,2、反射與透射：,斯奈爾定律,廣義斯奈爾定律： 假定： 第i層縱波速度為： 第i層橫波速度為： 第i層橫波入射角： 第i層橫波透射角： 射線參數(shù)：P,三、地震波傳播規(guī)律,、惠更斯（Huygens）原理： 波在介質(zhì)中傳播所到達(dá)的各點(diǎn)，都可以看作新的子波源。 介質(zhì)中任何一點(diǎn)的振動(dòng)，是所有子波源產(chǎn)生的振動(dòng)疊加后的結(jié)果。,思考： 利用惠更斯原理推導(dǎo)波的反射透射定理,1、按傳播方式：面波、體波 面波：瑞利面波、拉夫面波、斯通利波 體波：縱波、橫波,四、與地震有關(guān)的各種地震波,2、按質(zhì)

4、點(diǎn)震動(dòng)方向分：縱波（P）、橫波（ SH 、 SV）,P波 SH波 SV波,、按傳播路徑：直達(dá)波、反射波、透射波、折射波、多次波、繞射波以及回轉(zhuǎn)波等。,五、反射系數(shù)與地震記錄,子波：W(t) 波阻抗： 反射序列：R(t) 地震合成記錄：,子波W（t） 反射序列R(t),R1,R2,Rn,R3,第二節(jié)、單一界面反射波時(shí)距曲線,概念：時(shí)距曲線-地震波的傳播時(shí)間與距離的 關(guān)系曲線。 正演：地質(zhì)模型物理模型數(shù)學(xué)模型 分析波場(chǎng)特征、傳播規(guī)律（理論） 反演：在理論的指導(dǎo)下由觀測(cè)數(shù)據(jù)作地質(zhì)分析（構(gòu)造、物性參數(shù)）,地質(zhì)模型,地震數(shù)據(jù),正演,反演,一、時(shí)距曲線的概念及直達(dá)波時(shí)距曲線,、直達(dá)波時(shí)距曲線方程：,X：激

5、發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)之間的距離 V：地震波速度,二、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線,1、研究時(shí)距曲線的意義： 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)。 一點(diǎn)激發(fā)，多道接收，時(shí)距曲線特點(diǎn)及意義？（思考）,(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),二、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線,2、曲線方程： 即： 其中： -自激自收時(shí)間,s,時(shí)距曲線方程： 3、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,s,二、水平界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線,三、傾斜界面共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線,

6、、曲線方程：,2、曲線特征：,四、正常時(shí)差,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） 2、正常時(shí)差的定義和計(jì)算： 定義：地震波的旅行時(shí)和自激自收時(shí)間的差別主要是由炮檢距x引起的，這種由炮檢距引起的時(shí)差定義為正常時(shí)差。,正常計(jì)算：,3、動(dòng)校正：,（a）自激自收同相軸與界面形態(tài)相對(duì)應(yīng),（b）多道接收同相軸與界面形態(tài)不對(duì)應(yīng),五、傾角時(shí)差,1、傾角時(shí)差的概念,2、傾斜界面的動(dòng)校正,2、傾斜界面的動(dòng)校正,結(jié)論：動(dòng)校正與界面傾角無(wú)關(guān),六、時(shí)距曲面與時(shí)間場(chǎng),1、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),

7、六、時(shí)距曲面與時(shí)間場(chǎng),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)：、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)。 、某一地球物理量（標(biāo)量、矢量）的空間分布。 時(shí)間場(chǎng)：在地震勘探中，截止中的任何一點(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)：t確定的曲面與射線正交。,形成條件： 21； c 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)”。,第三節(jié)、地震折射波,一、折射波的形成和傳播特點(diǎn)：,v

8、1,z1,v2,z2,c,證明：滑行波先于入射波到達(dá)界面上任何一點(diǎn),二、一個(gè)水平界面折射波時(shí)距曲線：,直達(dá)波,反射波,折射波,直達(dá)波，反射波，折射波的實(shí)際記錄,三、多界面水平層狀介質(zhì)折射波時(shí)距曲線：,第四節(jié)、多層界面反射波時(shí)距曲線,一、問(wèn)題：常見介質(zhì)地震模型：均勻介質(zhì)、層狀介質(zhì)、連續(xù)介質(zhì)。,(a) (b) (c) 均勻介質(zhì)層狀介質(zhì)連續(xù)介質(zhì),二、三層水平介質(zhì)反射波時(shí)距曲線：,二、三層水平介質(zhì)反射波時(shí)距曲線：,三、引入平均速度，把層狀介質(zhì)簡(jiǎn)化為均勻介質(zhì),h=1100m Vav=2750m/s,h=700m V2=3500m/s,h=400m V1=2000m/s,(a) (b) 三層介質(zhì)均勻介質(zhì),

9、四、兩種情況下反射波時(shí)距曲線的比較：,四、兩種情況下反射波時(shí)距曲線的比較：,第五節(jié)連續(xù)介質(zhì)中地震波的運(yùn)動(dòng)學(xué),一、連續(xù)介質(zhì)中地震波的射線和等時(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,z,一、連續(xù)介質(zhì)中地震波的射線和等時(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,z,二、連續(xù)介質(zhì)中射線和等時(shí)線方程：,二、連續(xù)介質(zhì)中射線和等時(shí)線方程：,x,三、連續(xù)介質(zhì)的“直達(dá)波”回折波：,三、連續(xù)介質(zhì)的“直達(dá)波”回折波：,四、覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)的反射波：,四、覆蓋層為連續(xù)介質(zhì)的反射波：,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,第六節(jié) 垂直地震剖面( VSP),VSP：Vertical Seismic Profile 常規(guī)地震：2D 非常規(guī)地震：3D 、4D、VSP 、地震CT等。,(VSP) (反VSP) (井間地震),一、水平層狀介質(zhì)透射波時(shí)距曲線：,二、有偏依距的均勻介質(zhì)直達(dá)波時(shí)距曲線。,偏移距：炮點(diǎn)到井口的距離d。,三、兩層介質(zhì)，水平界面含偏移距d，向上反射波時(shí)距曲線。 時(shí)距曲線方程：,四、兩層介質(zhì)，傾斜界面，含偏移距，上傾方向激發(fā)的上行波時(shí)距曲線。 上行波： 反射波從界面向上反射直接到達(dá)接收點(diǎn)