《地震波运动学》PPT课件

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1、第二章 地震波运动学,第一节 一个分界面情况下反射波的时距曲线 第二节 共反射点反射波时距曲线 第三节 多界面的反射波时距曲线 第四节 特殊波的剖面显示 第五节 地震反射波的时间记录剖面,地震波运动学:研究地震波波前的空间位置与其传播时间关系的一门学科，也叫几何地震学，主要用于地震资料的构造解释。 地震波是在岩石中传播的弹性波 地震子波：研究表明弹性波在传播了一定距离（几百米）后便相对稳定（有2-3个相位、有一定延续时间），形成地震子波。,第一节 一个分界面情况下反射波的时距曲线,一、时距曲线：波从震源出发，传播到测线上各观测点的传播时间t与观测点相对于激发点（坐标原点）距离x之间的关系曲线。

2、 t=f(x)=f(x,v,h),直达波的时距曲线,t=x/v,自激自收多道接收,反射波时距曲线,同相轴形态与界面形态一致,同相轴形态与界面形态不一致,二、水平界面共炮点反射波时距曲线,1、介质模型:界面倾角为零，均匀介质，界面上下介质存在波阻抗差。 2、介质参数：速度V, 界面深度h，炮检距（偏移距）为x； 3、自激自收：激发点和接收点在同一位置上的野外工作方式。,4、反射波时距曲线的特点:t=f(x,h,v),时距曲线为双曲线；顶点在x=0；极值为t0=2h/V; h=1/2vt0;在 的坐标系中，时距曲线为直线，其斜率可以计算速度。,5、t0时间:自激自收时间或零炮检距时间；是反射波时距

3、曲线的顶点，用于确定层位的深度: h=1/2vt0,x,双边接收单炮记录 单边接收单炮记录,实际野外原始记录,双边接收单炮记录 单边接收单炮记录,三、倾斜界面的共炮点反射波时距曲线,1、介质模型：界面倾斜，均匀介质，界面上下介质存在波阻抗差。 2、介质参数：界面倾角 、激发点o到界面的法线深度h,波速v,炮检距x。 3、倾斜界面反射波时距曲线:,倾斜界面反射波时距曲线的特点,1、时距曲线为双曲线； 2、xm = 2hsin 是时距曲线极小点的横坐标，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧； 3、在极小点处，反射波返回地面的时间最短，tm=2hcos/v 4、 xm 点实际上就是虚震源在测线上的投影，

4、反射波时距曲线是以过 xm 点的t 轴为对称的双曲线,四、倾斜界面反射波时距曲线的特点,在倾斜界面、覆盖介质为均匀介质情况下，共炮点反射波时距曲线是一条双曲线，极小点在xm，极小点总是相对于激发点偏向界面上倾方向，极小点实际上是虚震源在测线上的投影，由震源到极小点的反射波射线是所有射线中最短的一条。反射波旅行时曲线是以过极小点的时间轴为对称。,五、正常时差,对界面上某点，以炮检距x进行观测得到的反射波旅行时同零炮检距（自激自收）进行观测得到的反射波旅行时之差。 在水平界面情况下，各观测点相对于爆炸点纯粹是由于炮检距不同而引起的反射波旅行时之差。,六、倾角时差,倾角时差：由激发点两侧对称位置观测

5、到的来自同一界面的反射波的时差。,第二节 共反射点反射波时距曲线,一、共反射点资料的采集 野外采用多次覆盖技术，使激发点和接收点按一定的规律分布，目的是要获得地下同一反射点或同一反射段上产生的反射。,二、水平界面共反射点时距曲线,1、曲线方程： x 为炮检距；h0 为中心点处界面的法线深度；v 为界面上部均匀介质的波速。 2、特点：该方程与水平界面共炮点反射波时距曲线方程在形式上是一致的。但其所反映的只是界面上一个点（R）的反射情况。,三、倾斜界面共中心点时距曲线,2、时距曲线方程,中心点M处的自激自收时间为：t0m =2h0/v,第三节 多界面反射波时距曲线,一、实际的地层介质 1、层状介质

6、的特点：多界面、多层组波速分布不均匀（层与层之间的非均质性）； 2、地震波的传播：在介质中以折线形式传播，路径曲折。,二、多界面介质地震波传播的分析思路,1、地震波在层状介质的传播-折线形式,2、传播特点：对于水平层状介质来说，射线关于界面反射点的法线对称,3、射线传播的参数方程,所以，水平层状介质的反射波旅行时曲线可以用参数 P 表示为：,公式中的Vi 是地震波在每个单层中的传播速度,4、实际的分析思路,在离观测点较近的观测地段上，可以近似地用均匀介质代替不均匀介质； 用研究一个界面反射波时距曲线与界面的关系依次来研究多界面中各个界面反射波时距曲线与界面的关系。 平均速度,第四节 特殊波的剖

7、面显示,在地质结构复杂的地区，如断层、不整合、尖灭和凹凸不平等，常会产生一系列的地震反射特殊波，这些波的出现，一方面，造成地震记录的复杂化；另一方面，由于这些波与复杂的地质结构有内在的联系，因此可以用这些波来研究复杂的地质结构。,一、绕射波,1、绕射波的产生：地震波在传播过程中遇到地层波阻抗突变点，这些突变点就会成为新的震源，再次发射球面波，向四周传播-这种波称为绕射波,2、绕射波的传播,测线OX垂直断棱，在O点激发的地震波入射到绕射点R,然后以R点为新震源产生绕射波,传播到地面测线上的各点。,3、绕射波的时距曲线方程,4、绕射波的时距曲线的特点： 1）双曲线，但其弯曲度相比于同t0 的反射波

8、而言要弯曲得多； 2）绕射波的极小点在绕射点R的正上方 极小点的坐标为：,4、绕射波的时距曲线的特点,3）绕射波的时距曲线与反射波的时距曲线相切；其它点的绕射波时间总是大于反射波时间； 4）绕射波的弯曲度大，用正常时差进行校正时，会产生校正不足； 5）绕射波的时距曲线的极小点是地下地层的尖灭点、断点或不整合面突变点的真实位置。,一次覆盖剖面上的绕射波,一次覆盖剖面上反射波与绕射波同相轴示意图,根据动校正的基本原理，在一次覆盖剖面上，反射波同相轴动校正后变为一条直线，时间为t0；而绕射波经动校正后，存在剩余时差，,二、断面反射波,1、断面反射波的产生：当断层落差较大时，造成断面两侧具有不同岩性的

9、地层直接接触，从而形成波阻抗界面产生反射波。 2、断面反射波的时距曲线为双曲线； 3、特点：倾角大；反射波振幅强度变化大；断点有可能产生绕射。 4、地质意义：指示断层的存在及大致的位置。,三、凹界面上的反射波,凹界面按其具体特点又可分为几种情况 圆弧的曲率半径为界面的埋藏深度为，则=为聚焦型；为回转型；为平缓型凹界面。 回转波实质上就是凹界面上的反射波,这是它与正常反射波的共性。,回转波,1、回转波的形成条件：当圆弧状凹界面的半径R 小于界面的埋深H 时。 2、特点：代表弧形凹界面；极小点为凹曲界面的最低点,x,（a）聚焦型 （b）回转型 （c）平缓型,凹界面类型,右图是向斜型界面共炮点时距曲

10、线的例子。CG一段界面是凹界面，AC和GI两段是平界面。当在O点激发时，按照反射定律，则界面上CDEFG段的各点反射波在地面上的等点观测到，但方向是“回转的”。,向斜型界面共炮点时距曲线,弯曲界面的理论剖面,如果凹界面可用圆周的一部分来表示，圆的曲率半径为，界面深度为H，则接收到回转波的条件是H。,水平叠加剖面，可看到明显的回转波；偏移处理后的剖面，看到回转波归位，显现明显的凹界面。,多次覆盖剖面上的特殊波,回转波的水平叠加剖面（a）和偏移剖面（b）,第五节 地震反射的时间记录剖面,原始的地震资料上，地下地质界面是以双曲线型的时距曲线表现出来的，水平界面的时距曲线是一条双曲线，倾斜界面的时距曲

11、线也是一条双曲线，很显然，时距曲线不能直观地反映实际的地下界面。 时间记录剖面：用时间来标定同相轴所代表的界面深度的地震记录。,一、动校正,1、动校正：把双曲线型的时距曲线改造成时间记录剖面的方法。 2、实现过程：将各点记录到的反射波时间，都校正为爆炸点与该检波点的中点（对水平界面来说是共反射点，对倾斜界面而言是共中心点）处的自激自收时间。-正常时差校正,目的：使得共炮点道集的反射波同相轴能反映地下界面的实际产状.,二、时间剖面的显示方式(1),1、波形显示：每道地震记录用一条振动曲线表示。 2、变面积显示：用面积的大小来表示振动的强弱。 3、波形加变面积：保留波形，将一个极性相位涂黑。,二、

12、时间剖面的显示方式(2) 4、变密度（灰度）显示：用亮度来表示振动的强弱。 5、波形加变密度：保留波形，将一个极性按振幅大小填上灰度。 6、彩色显示：人为定义色标，不同颜色代表不同能量，地震记录成为彩色的。,三、时间剖面的偏移,1、偏移产生的原因 地下地质现象的复杂性 野外工作方法和观测方式的局限性 动校正手段的影响。,2、野外测线与倾斜界面的关系,倾斜界面与水平地面的夹角叫做界面的真倾角,用表示。 地震剖面上显示的界面倾角称为视倾角，用表示。其与测线的方向有关。 测线OX与倾斜界面的倾向在地面的投影线之间的夹角表示测线的方位角。,真倾角、视倾角和测线方位角间的关系,真倾角、视倾角和测线方位角

13、三者之间的关系为：,地震资料地质解释中的三个深度：真深度hz、法线深度h和视铅垂深度hx。,1）当测线垂直于界面走向时，即=00，则有真倾角与视倾角相等。此时,射线平面是铅直的，在该平面内可见到界面的法线深度h，即 ,表示界面到O点的垂直距离。而从O点垂直地面向下到界面的深度称为真深度，也称之为铅垂深度或钻井深度。界面的法线深度h与真深度hz之间有下列关系：,真深度、法线深度的关系,测线平行界面走向时深度间的关系,（2）当测线平行于地层走向时，即=900，此时可得: =0 ，表明反射波同相轴是水平的。但射线平面是倾斜的，它垂直于界面，不垂直于地面。因此在沿地层走向时间剖面上只有法线深度h，而真深度并不在这个射线平面内。这时在过测线的剖面内由O点作垂直向下的垂线与界面相交得到的是界面的视铅垂深度hx，并且hx=h，,3）当测线为任意方向时，视倾角随角不同而在0之间变化，即角由00变到900,就相应地由变到00。这时，时间剖面所反映的反射界面倾角只是视倾角,射线平面是倾斜的，垂直于界面而不垂直于地面，在这个射线平面内只有法线深度h和视铅垂深度hx，没有真深度。从图中可以看出,在直角三角形MNO中,则有,三个深度间的关系,