第三章 地震波勘探

《第三章 地震波勘探》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章地震波勘探（第7－12讲）讲授内容：浅层折射波法、反射波法、瑞雷面波法讲授重点：浅层折射波法和瑞雷面波法目的要求：要求学生掌握折射波法和面波法。第一节浅层折射波法和反射波法地震波传播特征等内容不讲，大家在石油勘探中已经学过了。折射波法和反射波法在工程勘察中都很有用，但反射波法大家在石油物探中已经学过，故其讲述重点是折射波法，反射波法部分只讲与石油地震勘探不同的地方。折射波法在工程地球物理勘探中是最古老的方法之一。反射波法在工程地球物理领域的应用是八十年代中后期的事情。大家都知道，波在两种不同介质的分界面上会产生反射和透射，当满足波的全反射条件（＞,波的入射角等于临界角）时，会在界面上产

2、生全反射现象，亦即产生折射波。折射波勘探就是利用这种波在地层中传播的运动学特性来进行地层结构的探测的。§1－1理论时距曲线问题从理论的时距曲线谈起，在时距曲线上看折射波和反射波的运动学特性。1.1.1直达波理论时距曲线57时距曲线方程：是一条过原点的直线，其斜率的倒数为表层波速。求出其倒数，就可以得出地表覆盖层的波速。1.1.2折射波理论时距曲线1、水平界面的折射波时距曲线1)两层介质：利用入射角等于临界角时方能产生折射波的条件，可以求出折射波的时距曲线方程为：上式即为两层水平介质的折射波时距曲线方程。它表示时距曲线是一条直线，其斜率的倒数为之值。是时，时距曲线的截距时间，是时距曲线延长线与

3、轴相交处的时间值。式表示出了界面深度和截距时间之间的关系。当已知和时，可以求得界面的深度。在测线上无法接收到折射波的范围称为盲区。其大小为：57图3-1一个水平图面的折射波时距曲线2）三层介质：条件：1)：＞＞，2)：当入射波在界面上的点产生折射时，则入射射线在界面处必须满足∠=和∠=，即透过界面的角度和界面的临界角间的关系为：设来自界面的折射波传播时间为，类似于二层结构的求解过程得到：57其时距方程仍然为一直线方程，直线斜率的倒数为。其截距时间为：界面产生折射波的盲区为：图3-2水平三层介质折射波时距曲线3）多层介质三层以上的介质就认为是多层介质。只要满足折射波产生的条件，就可以逐层产生折

4、射波。类似前面的推导，我们可以得出：57图3-3水平多层介质折射波时距曲线注意：随着各层波速的逐层增大，时距曲线的斜率逐次减小，而且界面愈深其初至区愈远。所以，若要追踪较深层的折射波，就必须在远离震源的地段进行观测。实际工作中，四层结构的大地经常是折射波法使用的上限。2、倾斜界面的折射波时距曲线方程：1）时距曲线仍然是直线，但直线斜率的倒数不等于,斜率的倒数为：，称之为视速度。在倾斜界面的情况下，在上倾、下倾方向接收到的两支时距曲线的斜率不相等。下倾方向的斜率为,与上倾方向相比，斜率大视速度小；上倾方向的斜率为：，与下倾方向相比，斜率小视速度大。57图3-4倾斜界面折射波时距曲线2）倾斜界面

5、上折射波的盲区和临界距离与界面的深度有关，因此在上倾方向和下倾方向接收时，初至折射波的接收范围也有差异。3）倾斜界面的倾角较大时，可能出现的情况，若在下倾方向接收，折射波将无法返回地面，因为盲区为无限大。如在上倾方向接收，入射角总是小于临界角，无法形成折射波。因此，野外工作中，应改变侧线方向使界面视倾角与临界角之和小于。4）倾斜界面情况下，在上倾方向接收，当＞时，为正；当时，趋于无穷大，即时距曲线为遂平状，其斜率为零，这说明远路径的折射波和近路径的折射波同时到达；当＜时，时距曲线斜率为负，为负，这说明远路径的折射波先于近路径的折射波到达，这是因为界面速度高于覆盖层的速度，远接收点处的折射波的

6、传播时间小于近接收点折射波的传播时所致。5）利用和可以求取和：57联立求解得：3、变速层的折射波时距曲线1）关于速度随深度变化的规律这是一种速度连续渐变、随深度递增的情形，风化的花岗岩基本上就是这种情形。设地表的速度为,则在深度处的速度为：式中是一个和介质性质有关的系数。实际中，风化并非符合线性规律，而是非线性的。因此，更为普适的关系式应是：。2）潜射波的时距方程和时距曲线因为地震波在变速层中的传播与在常速层中的传播特点不同，故把变速层中的折射波称为潜射波。57图3-5形成潜射波示意图为了便于研究波在这种介质中传播的几何路程，可以将半空间分成许多厚度为的水平薄层，并将各层的速度视为定值，即将

7、连续介质先当作层状介质，先运用层状介质中的地震波传播规律来研究，然后在运用微积分的思想，令,层状介质即变为连续介质。据斯奈尔定律，射线参数：为了得出射线的方程，先研究曲射线的任意一段很短的单元，可将这一段看成直线。于是有：/在、的表达式中用射线参数来表示：于是便有：57另由：最后得：由：得到：这就是在速度随深度线性增加得情况下，地震波射线的方程式。经推导，可以得出：在地面观测时，，我们得到潜射波（回折波）的时