地震勘探地震波的基本定律资料.ppt

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1、一、地震波的基础知识4、地震波传播的基本规律1)、反射和透射2）、反射定律和透射定律(斯奈尔定律)3）、费马原理4）、惠更斯原理5)、波的运动学和动力学6)、视速度定理7）、折射波1当波入射到两种介质的分界面时。通常会分成两部分。一部分回到第一种介质中，就是所谓的反射波；另一部分透入第二种介质中，这在物理学中叫做折射波，而在地震学中习惯叫做透射波。1）、反射和透射2波阻抗：在声学中把密度和波速的乘积叫做声阻抗，在地震学中习惯叫做波阻抗。只有在Z1≠Z2（波阻抗不等）的条件下，弹性波(地震波)才会发生反射；Z1和

2、Z2（波阻抗）的差别越大，反射波越强。岩石名称密度(g/cm3]速度(m/s)波阻抗(g/m·cm2×104)土壤1．1～2．0200～8002．2～16砂层1．4～2．0300～13004．2～26粘土1．5～2．21800～240027～52．8砂岩2．1～2．82000～400042～112石灰岩2．3～3．03200～550073．6～165岩盐2．0～2．24500～550090～12l结晶岩石2．4～3．44500～6000108～20432）、反射定律和透射定律反射定律地震波从点波源O沿射线OP射

3、到分界面上；NP垂直于分界面，是分界面在P点处的法线。入射线OP和法线NP所确定的平面垂直于分界面，这个平面叫做波的入射面。入射线和法线所夹的角θ1叫做入射角；反射波的射线叫做反射线，反射线和法线所夹的角θ1’为反射角。4水平界面情况：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。根据射线平面的定义可知，它总是垂直界面的。当我们在地面(假设它是水平的)上O点激发，沿测线OX接收；又设地下的反射界面是水平的，这时，射线平面既垂直界面也垂直地面射线平面5界面倾斜情况：当地震测线垂

4、直界面走向，射线平面既垂直界面也垂直地面。当地震测线不垂直界面走向，则射线平面只垂直界面，不再垂直地面。6我们将反射线向反方向延长，同时从波源O向分界面作垂线OD并延长；这两条延线交于一点O*，这一点称做虚波源(地震勘探中称虚震源)，因反射线似乎是从O*点射出来的。承认了反射定律，很容易证明OD=O*D。这种作图方法，我们以后用得很多。7反射系数反射波的振幅与入射波的振幅比称为反射界面的反射系数：当界面波阻抗相等时，只有透射而无反射，只有界面波阻抗不等时才产生反射波，这是界面形成反射波的必要物理条件。波阻抗差越

5、大，反射系数越大，反射波越强。当反射界面下介质波阻抗大于入射介质波阻抗时，反射波与入射波的相位相同，称为正极性反射；反之，反射波与入射波相位相反，相位相差180°，称为负极性反射。利用反射极性的变化，可判断地下岩层性质。8界面反射系数界面第一种介质第二种介质速度密度速度密度砂岩在石灰岩之上2.02.43.02.40.670.2石灰岩在砂岩之上3.02.42.02.41.5—0．2浅层界面2.12.42.32.40.930.045深层界面4.32.44.52.40.970.022“软”海底1.51.01.52.0

6、0.500.33“硬”海底1.51.03.02.50.200.67海洋表面(从—F面入射)1.51.00.360.001238000．9994低速带底面0.51.52.02.00.190.68页岩覆于含水砂岩之上2.42.32.52.30.960.02页岩覆于含气砂岩之上2.42.32.21.81.39—0.16含气砂岩在含会砂岩之上2.21.82.52.30.690.18请计算煤层顶底的反射系数（围岩4000，2.6;煤层2000,1.3）9地震反射波图从反射可见：由于上覆界面的反射，传下去的能量越来越小；若

7、上覆盖界面有强反射面时，则更明显，这时该界面好象起到了一个“屏蔽”作用。10反射波的特点：1）形成反射波的条件是反射系数不等于零2）反射波的能量取决于反射系数3）反射波极性的变化，取决与R的正负4）反射系数的范围（-1，1）1112透射定律透射线也位于入射面内，入射角的正弦和透射角的正弦之比等于第一、二两种介质中的波速之比，即：当地震波沿OP射在分界面上的P点时，除有一部分能量作为反射波的能量回到第一种介质中以外，通常还有一部分能量作为透射波的能量透入第二种介质中。透射波的射线称为透射线。透射线和界面法线PN’

8、之间的夹角θ2称做透射角。13透射定理可改写成如下形式：透射定律也只确定了透射线的方向，而完全没有涉及透射波的强度，从而它也是属于几何地震学的一条定律。除了和反射定律一样要求那些适用条件以外，透射定律还特别要求两种介质必须都是各向同性的；就是说，当在同一种介质中传播时,波的速度必须是一个不随方向而变的常量。（视速度）1415透射系数透射波的振幅与入射波的振幅之比，称为透射系数：当时，才