地震波运动学课件.ppt

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1、地震波运动学地震勘探的基本任务之一是确定地下的地质构造解决该任务主要是利用波的运动学特性，即研究地震波在传播过程中波前的空间位置与其传播时间之间的几何关系，这种关系可用时间场来描述。所谓时间场即是波至时间的空间分布。如果已知各种波的时间场，即可得到这些波的运动学特征的完整概念。本章主要讨论地震波运动学的正、反演问题正演问题是给定地下界面的产状要素和速度参数等，求各种波(包括直达波、折射波和反射波等)的时间场反演问题是根据实际获得的时间场求取地下界面的几何形态和运动学参数等。一、直达波所谓直达波即是从震源点出发不经反射或折射直接传播到各

2、接收点的地震波。当震源位于地表附近，并采用纵测线观测时，其时距曲线方程为：OSh=0时xOShxh=0时直线双曲线二、地震波的反射和透射纵波入射时的反射和透射转换波的存在若设入射纵波的能量为1，并记反射纵波RP和反射横波RS的振幅分别为ARP和ARS，透射纵波TP和透射横波TS的振幅分别ATP和ATS，则根据斯奈尔定律、位移的连续性及应力的连续性，并根据波动方程，可推导出描述上述各波在弹性界面上的能量分配表达式，即Zoeppritz方程：平面波的法线入射根据snell定律有：解Zoeppritz方程组有平面波的倾斜入射当平面波以不为零

3、的任意角度入射至界面时，各二次波的能量分配关系完全由Zoeppritz方程组决定，此时各波的能量变化不仅与入射角有关，而且还与速度和密度参数变化有关，欲直观了解它们之间的关系，通常采用作图的方法。下面我们选择一个典型的关系曲线进行分析，以便从中引出对地震勘探有益的结论。图中所示为在条件VP2/VP1＝0.5、密度比＝0.8情况下，反映反射系数和透射系数同入射角关系的曲线。入射波由波阻抗大的密介质向疏介质投射。此时在入射角小于20度时，除反射纵波外，能量主要分配在透射纵波上，横波能量很小，这同上述法向入射的情况是相符的。随入射角加大，纵

4、波的某些能量转化为反射横波和透射横波能量，但主要能量还是在纵波方面，说明在纵波入射的条件下，横波的相对强度不是很大，但值得注意的是，在入射角＝40－60度时，反射横波强度可以超过反射纵波，说明在远离震源或大倾角入射时，容易接收到反射的转换横波。斯奈尔定律1、反射定律入射角=反射角入射线和法线和反射线在同一平面内在地震勘探中，把入射线，过入射点的界面法线、反射线三者所决定的平面称为射线平面，它总是垂直界面的（这个概念对地震资料的构造解释十分有用）。（1）当在地面（界面水平）上O点激发，沿测线OZ接收，又设地下的反射界面是水平的，这时射线

5、平面既垂直界面也垂直地面。（2）如果界面倾斜时，a当地震测线垂直界面走向时，射线平面既垂直地面也垂直界面。b当地震测线不垂直界面走向时，则射线成平面，只垂直界面不垂直地面。2、透射定律（斯奈尔定律）实验得出：如果还有不同波型（短波和横波）的反射和透射snell定律可扩展成：由此引出斯奈尔定律，n层介质此透射定律只确定了透射线的方向，而没有涉及到透射线的强度，从而它是向何地震学的一条定律。条件：透射定律要求两种介质必须都是各向同性的，也就是说当在同一种介质传播时，波的速度是一个不随方向而变的常数（层状介质）（1）反射波产生反射波的条件：

6、当入射波垂直入射界面的产生反射波的条件为：（不存在转换波时）不同的波阻抗是区分不同介质的根据，非垂直入射时条件也近似如此。反射波的强度（振幅）决定于波阻抗差与入射波的强度波阻抗的差值越大，反射波越强。>0时，反射波相位与入射波相位相同<0时，反射波相位与入射波相位相反叫反射系数，严格地说，波阻抗界面才是反射界面，速度界面不一定是反射界面，岩性面也不一定是反射界面（2）透过波当θ2=90°时产生滑行波则（V2＞V1）（3）滑行波（过渡波）产生滑波的条件：下层的波速V2大于上层的波速V1入射角反射波时距曲线1、均匀介质共炮点时距曲线（1）

7、一个水平界面共炮点反射波时距曲线双曲线自激自收时间xhOO*Vtxt0反射波时距曲线1、均匀介质共炮点时距曲线（2）一个倾斜界面共炮点反射波时距曲线上倾方向接收OO*sAxh极小点双曲线极小点倾角反射波时距曲线1、均匀介质共炮点时距曲线（2）一个倾斜界面共炮点反射波时距曲线下倾方向接收OO*SAxh极小点双曲线极小点倾角由此可见，根据倾斜界面反射波时距曲线的特点，可以确定界面的倾角和倾向，采用纵测线时，声波、面波、折射波等时距曲线不是双曲线，这可以作为一种区分反射波和上述几种波的根据。反射波时距曲线（2）水平层状介质情况下共炮点反射波

8、时距曲线以三层为例xOtxt0取不同的α值就可得出一系列（t，x）值，根据这些值用描点法就可以得到R2界面的反射波时距曲线。h1V1H2V2我们还可以把方程改变一下所以这是以P表示的时距曲线参数方程三层以P表示的时距曲线