第三章_地震波及其传播

地震波运动学理论

第二章地震波运动学理论 一、名词解释 1. 地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。 2. 地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。 3. 地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，弹性波在 岩层中传播的一种通俗说法。地震波由一个震源激发。 4. 地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒的地震波，称为地震子波。地震子波看作组成一道地震记录的基本元素。 5.波前：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始振动的那一时刻。 6.射线：是用来描述波的传播路线的一种表示。在一定条件下，认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所观测的一点P。这是一条假想的路径，也叫波线。射线总是与波阵面垂直，波动经过每一点都可以设想有这么一条波线。 7. 振动图和波剖面：某点振动随时间的变化的曲线称为振动曲线，也称振动图。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面。 8. 折射波：当入射波大于临界角时，出现滑行波和全反射。在分界面上的滑行波有另一种特性，即会影响第一界面，并激发新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以临界角或大于临界角入射高速介质所产生的波 9.滑行波：由透射定律可知，如果V2>V1 ，即sinθ2 > sinθ1 ，θ2 > θ1。当θ1还没到90o时，θ2 到达90o，此时透射波在第二种介质中沿界面滑行，产生的波为滑行波。 10.同相轴和等相位面：同向轴是一组地震道上整齐排列的相位，表示一个新的地震波的到达，由地震记录上系统的相位或振幅变化表示。 11.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。即波沿测线方向传播速度。 12 波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。 13.纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波、膨胀波、纵波或P-波。 14.横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波、旋转波、横波或S-波，速度小于纵波约0.7倍。横波分为SV和SH波两种形式。 15.体波：波在无穷大均匀介质(固体)中传播时有两种类型的波（纵波和横波），它们在介质的整个立体空间中传播，合称体波。 16共炮点反射道集：在同一炮点激发，不同接收点上接收的反射波记录，称为共炮点道集。在野外的数据采集原始记录中，常以这种记录形式。可分单边放炮和中间放炮。 17.面波：波在自由表面或岩体分界面上传播的一种类型的波。 18.纵测线和非纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。用纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。

第一章 地震波的运动学练习题

第一章地震波的运动学练习题 一、名词解释 1．反射波—— 2．透射波—— 3．滑行波—— 4．折射波—— 5．波前—— 6．射线—— 7．均匀介质—— 8．层状介质—— 9．振动图形和波剖面—— 10．同相轴和等相位面—— 11．时间场和等时面—— 12．地震视速度—— 二、填空题 1物体在作用下，弹性体____________所发生的________或________的变化，就叫做_____________形变。 2 物体在外力作用下发生了____________，若去掉外力以后，物体仍旧其受外力时的形状，这样的特性称为_________．这种物体称为____________。 3 弹性和塑性是物质具有两种互相____________的特性，自然界大多数物质都____________具有这两种特性，在外力作用下既产生____________形变，也产生____________形变。 4 弹性和塑性物体在外力作用下主要表现为____________形变或____________形变。这取决于物质本身的____________物质，作用其上的外力________作用力延续时间的_____________，变化快慢，以及物体所处____________、压力等外界条件。 5 地震波遇到岩层分界面时主要产生两种波是_________和________。 三、选择题 1. 连续介质中,常见的地震波传播速度与深度Z关系是 A)V=V o(1+βZ) B)V=V o(1+β+Z) C)V=V oβZ D)V=(1+2βZ)V o 2. 连续介质地震波射线为 A)直线B)曲射线C)双曲线D)抛物线 3. 费马原理认为,地震波沿 A)最大路径传播B)最小路径传播C)二次抛物线路径传播D)双曲线路径传播 4. 物理地震学认为,地震波是

地震波的概念种类特点及地表影响

关于地震波 摘要：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 关键词：地震波辐射地球内部 一：背景 ①2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川，8级强震猝然袭来，大地颤抖， 山河移位，满目疮痍，生离死别……西南处，国有殇。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此次地震重创约50万平方公里的中国大地！为表达全国各族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务院决定，2008年5月19日至21日为全国哀悼日。自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。 ②1976年7月28日北京时间03时42分53.8秒，在中国河北省唐山、丰南一带（东经118.2°， 北纬39.6°）发生了强度里氏7.8级（矩震级7.5级），震中烈度Ⅺ度，震源深度23千米的地震。地震持续约12秒。有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京市和天津市受到严重波及。强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。唐山地震没有小规模前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，名列20世纪世界地震史死亡人数第一。 ③邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省邢台专区隆尧县 （北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强； 1966年3月22日16时19分46秒，河北省邢台专区宁晋县（北纬37度32分，东经115度03分）发生震级为7.2级的大地震，震中烈度10度。两次地震共死亡8064人，伤38000人，经济损失10亿元。这是一次久旱之后的大震。

地震波传播原理

菲涅尔体和透射波 摘要 在地震成像实验中，通常使用基于波动方程高频渐进解的几何射线理论，因此，通常假设地震波沿着空间中一条连接激发点和接受点的无限窄的线传播，称为射线。事实上，地震记录有非常多的频率成分。地震波频率的带限性就表明波的传播应该扩展到几何射线周围的有限空间。这一空间范围就成为菲涅尔体。在这片教案中，我们讲介绍关于菲涅尔体的物理理论，展示适用于带限地震波的波动方程的解。波动方程的有限频理论通过敏感核函数精确地描述了带限透射波和反射波的旅行时与振幅和地球介质中慢度扰动之间的线性关系。菲涅尔体和有限频敏感核函数可以通过地震波相长干涉的概念联系起来。波动方程的有限频理论引出了一个反直觉的结论-在三维几何射线上的点状速度扰动不会不会造成波长的相位扰动。因此，这说明在射线理论下的菲涅尔体理论是波动方程有限频理论在有限频下的一个特例。最后，我们还澄清了关于菲涅尔体宽度限制成像实验分辨率的误解。 引言 在地震成像技术中，射线理论通常在正演和反演中被用有构建正反演波长算子。射线理论之所以收到欢迎部分是由于计算机速度和内存的限制，因为射线理论具有较高的计算效率并且对于各种地震成像方法的应用也比较容易。而另一方面，地震成像实验清晰的表明，射线理论，由于他对波场传播的近似描述，对于散射效应严重的波场的成像是不完备的。Cerveny 给出了对于地震波射线理论的一个全面的理解。 在地震成像实验中，记录到的透射波和反射波信号都是由一个主要由低频信号组成的宽带震源激发产生的，因为地震波的高频信号在地层中很容易衰减。但是射线理论是基于高频近似的，这表明基于射线理论的成像技术和和测量波场这件之能会存在方法上的冲突。这个围绕射线且对带限地震波的传播起主要影响的空间范围就被叫做菲涅尔体。射线理论在地下构造尺度大于记录波场的第一菲涅尔带的介质中能够取得较好的效果。对于低频反射波（频率成分在10-70Hz之间）和透射波（频率成分在300-800Hz之间），第一菲涅尔体的宽度可以分别达到500m和50m的量级。这个宽度要大于我们在陆地和海洋的反射波地震勘探以及井间和垂直地震剖面中想要成像的地下地质特征。 在这篇教案中，我们将看到如何将地震分辨率扩展到识别体积小于第一菲涅尔带的不均匀体。我们将展示如把射线理论下的旅行时和振幅公式扩展到更精确的、可以应用与带限反射和透射地震信号波场近似理论。波动方程的有限频理论提出了反射和透射地震波的敏感核函数（也称作Frechet核函数）。这些有限频Frechet核函数将速度扰动和旅行时与振幅的扰动线性的联系起来。有限频波长近似被直接应用到各种地震成

模拟地震波传播可视化

模拟地震波传播的可视化研究 摘要：实验中选取了与地壳平均波速相近的光学玻璃作样品，利用动态光弹的成像系统，来观测波在光学玻璃及波从光学玻璃透射到水中的传播过程，并记录0～50μs内的波的传播过程，以此来模拟地震波在地壳中反射、透射等传播行为。 abstract： the experiments selected optical glass similar with average velocity， and used imaging system of dynamic photoelasticity to observe the communication process of light in optical glass and light refraction from optical glass to water， and record the wave transmission during 0～50μs，for simulating reflection and transmission of seismic wave in crust. 关键词：地震波；动态光弹；反射；透射 key words： seismic waves；dynamic photoelastic；reflection；transmission 中图分类号：p315.3+1 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）04-0297-02 0 引言 在地震勘探中，通常是通过检波器来记录地下地震波带来的信息，根据相应的数学和物理模型进行复杂的计算机处理以获得地下的构造情况，虽然地震勘探的相关理论有很大的发展，但是由于理论结果难以获得，并且对于复杂形状的结构，解析方法变得相当繁

地震波的频率和振幅

地震波的频率和振幅 时间:2010-06-05 20:18来源:unknown 作者:wowglad 点击:7次 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱：谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分 2008年12月19日 地震波的频率和振幅 1、地震波的频谱及其分析 频谱：谐和振动的振幅和初相位则随频率的改变而改变的关系,统称为地震波的频谱。 频谱分为： 振幅谱：振幅随频率变化的关系称为振幅谱。 相位谱：初相位随频率的变化关系称为相位谱。 作用：频率分析,根据有效波和干扰波的频段差异 ①指导野外工作方法的选择 ②给数字滤波和资料等工作提供依据。 频谱分析的方法： 为了研究地震波的频谱特征,可用傅立叶变换把波形函数a（t）变换到频率域中,得到振幅随频率的变化函数A(f),这个变换过程称之为频谱分析方法。 假设波形函数a(t) ------------------(1.3.1)--

--傅氏正变换 --------------------（1.3.2）-- --傅氏反变换 这两式是等价的,即A(f)与a(t)是一一对应的。 ① δ脉冲函数Aδ(t) ② 函数： ③ 函数： 可以看出：不同时间函数具有不同的频谱。 图1.3.52、地震波的频率特征 地震波是人工激发的振动,具有连续的频谱,如图1.3.6所示。

图1.3.6主频f0：振幅谱曲线极大值所对应的频率。 频带的宽度：若|A（f）|最大值为1，则可找|A（f）|=0.707的两个频率f1和f2,两者之差△f=f2-f1为频带宽度。 大量的实际观测和分析,各种不同类型的地震波的能量主要分布频带是不同的。如图1.3.7所示。 图1.3.7 3、地震波的振幅及其衰减规律 影响地震波激发和接收时振幅和波形的因素： ① 激发条件。 ② 地震波在传播过程中受到影响。 ③ 接收条件的影响。 ④ 其它如地下岩层界面的形态和平滑状态。

地震波的定义

地震波的定义

地震波的定义 地震是地壳的一切颤动，是一种自然现象。其主要能源来自地球的内部，是由地球内部自然力冲击引起的。地壳或地幔中发生振动的地方称为震源。震源在地面上的垂直投影称为震中。震中到震源的距离称为震源深度。地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 发生原理 英文seismic wave.由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地球内 地震波 部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。 概念介绍 地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 传播方式 地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波[1]。纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 纵波和横波

现象介绍 我们最熟悉的波动是观察到的水波。当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱，以石头入水处为中心有波纹向外扩展。这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。然而水并没有朝着水波传播的方向流；如果水面浮着一个软木塞，它将上下跳动，但并不会从原来位置移走。这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去，从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。这样，水波携带石击打破的水面的能量向池边运移并在岸边激起浪花。地震运动与此相当类似。我们感受到的摇动就是由地震波的能量产生的弹性 岩石的震动。 假设一弹性体，如岩石，受到打击，会产生两类弹性波从源向外传播。第一类波的物理特性恰如声波。声波，乃至超声波，都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩，同样类型的波能在水体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。在地震时，这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传，交替地挤压和拉张它们穿过的岩石，其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动，换句话说，这些颗粒的运动是垂直于波前的。向前和向后的位移量称为振幅。在地震学中，这种类型的波叫P波，即纵波（图2.1），它是首先到达的波。 地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态 弹性岩石与空气有所不同，空气可受压缩但不能剪切，而弹性物质通过使物体剪切和扭动，可以允许第二类波传播。地震产生这种第二个到达的波叫S 波，即横波。在S波通过时，岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同。因为S波涉及剪切而不是挤压，使岩石颗粒的运动横过运移方向（图2.1）。这些岩石运动可在一垂直向或水平面里，它们与光波的横向运动相似。P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，S波不能在它们中传播。P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在(见第6章)。 相关性质 带偏光眼镜以减弱散射光的人可能熟悉光的偏振现象，只有S波具有偏振现象。只有那些在某个特定平面里横向振动(上下、水平等)的那些光波能穿过偏光透镜。传过的光波称之为平面偏振光。太阳光穿过大气是没有偏振的，即没有光波振动的优选的横方向。然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼镜，可使非偏振光成为平面偏振光。 当S波穿过地球时，他们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射，并使其振动方向发生偏振。当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时，称为SH波。当岩石颗粒在包含波传播方向的垂直平面里运动时，这种S波称为SV

地震波的概念种类特点及地表影响

5.方茴说：“那时候我们不说爱，爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢，就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说：“我觉得之所以说相见不如怀念，是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛，而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木，直径十几米，此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光，变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动，即便吃饭时也都不太老实，不少人抱着陶碗从自家出来，凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂，猛兽众多，可守着大山，村人的食物相对来说却算不上丰盛，只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 1.“噢，居然有土龙肉，给我一块！” 关于地震波 摘要：地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地球内部存在着地震波 速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 关键词： 地震波 辐射 地球内部 一：背景 ① 2008年5月12日14时28分04秒，四川汶川、北川，8级强震猝然袭来，大地颤抖， 山河移位，满目疮痍，生离死别……西南处，国有殇。这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。此次地震重创约50万平方公里的中国大地！为表达全国各族人民对四川汶川大地震遇难同胞的深切哀悼，国务院决定，2008年5月19日至21日为全国哀悼日。自2009年起，每年5月12日为全国防灾减灾日。 ② 1976年7月28日北京时间03时42分53.8秒，在中国河北省唐山、丰南一带（东经118.2°， 北纬39.6°）发生了强度里氏7.8级（矩震级7.5级），震中烈度Ⅺ度，震源深度23千米的地震。地震持续约12秒。有感范围广达14个省、市、自治区，其中北京市和天津市受到严重波及。强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。整个唐山市顷刻间夷为平地，全市交通、通讯、供水、供电中断。唐山地震没有小规模前震，而且发生于凌晨人们熟睡之时，使得绝大部分人毫无防备，造成24.2万人死亡，重伤16.4万人，名列20世纪世界地震史死亡人数第一。 ③ 邢台地震由两个大地震组成：1966年3月8日5时29分14秒，河北省邢台专区隆尧县 （北纬37度21分，东经114度55分）发生震级为6.8级的大地震，震中烈度9度强；

地震勘探原理(西安石油大学)

地震勘探原理复习提纲 一、本课程主要内容 绪论：物探与地震勘探的概念 第一章地震波基础 第二章地震波运动学 第三章地震资料采集：包括观测系统、地震组合法、共反射点叠加 第四章地震资料处理简介 第五章地震数据采集系统 二、主要名词与概念 1.地质年代与地层单位，宙、代、纪、世；宇、界、系、统， 2.油气藏、油气田 3.物探（基本勘探方法） 4.地震勘探（基本勘探方法） 地震勘探是利用地下介质的弹性和密度差异的一种物探方法。 地震勘探可以分为三种基本勘探方法，即反射波法、折射波法和透射波法。 5.费马原理 6.Snell定律 7.地震折射波 8.理想弹性体 弹性理论有个6基本假设，理想弹性体是指满足连续性假设、完全弹性假设、均匀性假设和各向同性假设的弹性体。 9.张量10.面波11.波阻抗12.平面简谐波 13.波型转换14.偏振交换15.发散16.波散（频散，色散） 17.地震波的吸收18.球面扩散19.大地滤波作用 20“滑行波”21视速度定理22.回转波 23.回折波24.动校正 25剩余时差 把某个波按水平界面均匀介质一次反射波做动校正后残存的时差称为剩余时差。 26.静校正 静校正主要包括井深校正、地形校正和低速带校正三部分。 27.偏移 28.时间场 29.时距曲线 30.时间剖面的显示方法 31.振幅恢复 32.反褶积 33.观测系统（包括基本原则） 34.地震组合法，线性组合，面积组合 35.空间方向系数 36.共反射点叠加法 37.动态范围，瞬时动态范围 38纵测线、非纵测线 39.识别全程多次有两个重要标志，一是标志，二是倾角标志。 40.地震勘探中常用的震源有炸药震源、可控震源、重锤、空气枪、电火花等；

地震波的激发与接收

地震波的激发和接收 论文提要 在地震勘探的野外工作中，第一步要用人工方法激发地震波，为了适应各种地表条件及具体工作特点，震源及激发方式是多种多样的。使用与地震勘探的震源基本上分为两大类。一类是炸药震源，另一类是非炸药震源。目前以炸药震源为主。地震波的接受问题就是使用专门的仪器设备，采用合适的工作方法，把地震波传播情况纪录下来。当我们激发地震波时，既产生有效波，也会产生干扰波。人们往往利用有效波和干扰波的差异，在野外条件下采用不同的仪器手段和观测方式，来压制干扰波、突出有效波的。 正文 一、地震波的激发 1. 对激发的要求 激发的有效地震波要有足够强的能量，良好的频谱特性和较高分辨能力，这样才能查明地下几千米深度范围的一整套地层的构造形态。此外还须指出，在激发出有效波的同时还会产生各种各样的波，如干扰波，异常波等。应使地震有效波具有较强能量、显著的频谱特性和较高的分辨能力。以利于纪录有效波。地震勘探的震源基本上分为两大类型，一类是炸药震源，另一类是非炸药震源。目前陆上主要以炸药震源、可控震源、气动震源为主，海上用电火花震源、空气枪震源、无气泡蒸汽枪震源等，其中炸药震源是最常用的。因此，以炸药震源为例，介绍地震波激发试验。 2. 陆上用炸药震源 从20年代开始到现在，地震勘探方法一直采用炸药为主要震源。 炸药震源激发的效果主要取决于井深，药量、激发岩性因素的选择与使用，因此，激发岩性试验阶段不但要进行干扰波的调查，观测因素的选择，还要进行激发因素的试验。 1) 激发岩性 爆炸时所产生的波的频率谱很大程度上决定于激发岩石的物理性质。若在松软的干燥岩层(如砂层)或松散的岩层(如淤泥)中爆炸，频率很低，爆炸能量大部分被松散岩层所吸收，会产生极高频率，这种高频的振动很快被吸收掉，而且在爆炸点周围产生很大破碎带，转换成弹性能量不多，因此，激发岩性 应选取潮湿的可塑性岩层(如胶泥、粘土、湿 砂)。对大庆黑鱼泡地区岩性试验，见图 2) 激发深度 关于激发深度，以反射波来说，要选 在潜水面以下，最好是潜水面以下3～5米的 粘土层，或泥岩中爆炸，这样可使激发的频谱 适中，且由于激发点离上面的潜水面不远，潜 水面又是一个强反射界面，激发的能量由于潜 水面强烈反射作用大部分往下传播，从而增强 有效波的能量，减少了干扰波的能量，通常采 用民用水井、捞取钻井岩样或通过电测井、也 可用浅层折射波法求低速带深度来进行潜水面深度、激发岩性的调查。也可在试验阶段分别选择固定药量，井深来进行井深试验获得

地震波传播理论与应用实验报告

中国地质大学（北京） 地震波传播理论与应用实验报告 学生姓名王胜侯院（系）地球物理与信息技术学院 专业地质工程学号2110150034 二〇一六年二月

1 实验分析 1.1 雷克子波的建立 雷克子波主频f=20Hz，采样点数n=25，时间采样间隔dt=0.004s，t=-n/2+1:n/2，a=(1-2*(pi ×f×t×dt).^2). ×exp(-(pi×f×t×dt).^2)，如图1所示。 图1雷克子波

1.2 小模型的建立 对于小模型，整个研究区域速度为常数为1500m/s，研究区域为5000m×5000m的正方形，震源在模型中央，即（2500,2500）处，图2为震源激发后1s的波前快照，在均匀介质中地震波呈圆形扩散。图3为地震波传播至界面后反射波前快照。 图2震源激发1s波前快照

图3界面反射波前快照 1.3 大模型的建立 对于大模型，研究区域为5000m×5000m的正方形，整个研究区域分为三层，第一层2000m，速度为1500m/s，第二层为2000m-4000m，速度为2500m/s，第三层为4000m-5000m，速度为4000m/s。震源在模型顶部中央，即（2500,0）处，图4为震源激发后第一次反射波前快照，图5为地震波第二次反射波前快照。由于每层速度差较小反射波的中间振幅不易观 察。

图4第一界面反射波前快照

图5第二界面反射波前快照 1.4 大模型的地表地震记录 对于大模型，由于上述模型中地震记录振幅太小，所以调整了层速度，第一层速度为1500m/s，第二层速度为4500m/s，第三层速度为6500m/s。震源在模型顶部中央，即（2500,0）处，图6为地表地震记录。 其中两条倾斜同向轴为直达，一条弯曲同相轴为第一层与第二层的反射界面的反射波。 第二层与第三层反射界面的反射波振幅较小，而且接收时间较长，所以在图中没有显示。

地震纵波和横波传播的动力学特点

§1.3地震纵波和横波传播的动力学特点 序：在无限均匀的、各向同性的、理想的弹性介质中，只存在纵波和横波。 1． 讨论这种介质中波传播的动力学特点(A 、f 、φ的变化) 2． 讨论这种介质中波场的定量计算 3． 讨论粘弹介质的情况 一、地震波的球面扩散 1．波动方程 F U grad t U ρμθμλρ+?++=??2 22 )( (6.1-8) 其中 λ、μ是拉梅常数， ρ是密度 k w j v i u U ++= 是位移向量 k f j f i f F z y x ++= 是外力向量 2 22 22 22 z y x ?? + ?? + ?? = ? 是拉普拉斯算子 z w y v x u U div ??+ ??+ ??==θ 是体变系数 k z j y i x grad ??+??+??= θθ θθ 是体变系数的梯度 2．复习场论的几点内容 y grady div grady rot x rot div x div rot 2 )(0)(0)(0)(?====

胀缩力，产生固体、气体、液体的 剪切力、产生固体的转 体积大小变化，形成纵波是无旋场 动，形成横波，是无散场。 3．纵波的波动方程 （1）方程 如果外力是胀缩力、无剪切力，则外力矢量F 是无旋场，位移矢量U 就是无旋的。即0,0==u rot F rot ，则表明介质中的各小部分只有体积的胀缩，而没有转动，介质中就只有纵波而没有横波。 对（6.1-8）求散度(div)得纵波方程： F div t =?+- ??θρ μλθ2 22 2 或 F div V t p =?-??θθ2 2 2 2 (6.1-9) （2） 物理意义 如果对介质作用胀缩外力div F 的话，产生由体变系数θ决定的介质体积相对胀缩的扰动，这就是纵波，纵波的传播速度为 ρ μλ2+= p V (6.1-11) 4．横波的波动方程 （1） 方程 如果外力是剪切力无胀缩力，则外力矢量F 是无散的。位移矢量U 就是无散的。即0,0==u div F div ，则表示介质各小部分只有转动而没有体积的胀缩，介质中就只有横波而无纵波。

地震波传播原理与应用

地震波传播原理与应用 摘要:地震波是通向地球内部的一条捷径，通过研究地震波我们可以解决在寻找矿产资源、了解地质构造及地球内部结构等方面出现的一系列问题。 关键词：地震波波动方程地震波勘探 一:地震波传播原理。 1：地震波的分类。 地震波是机械波的一种，可分为体波和面波，其中体波又可分为纵波（P波）和横波（S波）。纵波(pressure wave/primary wave)：质点振动方向与波的传播方向平行，引起物体拉伸或压缩，在固、气、液体中都可以传播，其特点是波速快振幅小（能量小）周期短，波速表达式为V P= 横波(shear wave/secondary wave)：质点振动方向与波的传播方向垂直，引起物体切变，又因为液体的切变模量为零，故其不能在液体中传播。其特点是波速较快振幅较大周期长，波速表达式为V s= 面波：只能在地球表面或沿分界面传播，其特点有衰减慢，振幅大速度小传播远，它还可分为R波、L波等。 2：地震波传播中应遵守的规律。 A:费马原理(Fermat’s principle)。在介质中波动从一点到另一点的传播时间总是沿传播时间最小的路径传播，这些路径就是射线，再均匀介质中射线是直线。 B:惠更斯原理（Hygens’principle）。在波的传播过程中波阵面（波面）上的每一点都可看作是发射子波的波源，在其后的任意时刻这些子波的包迹就成为新的波阵面。如下图所示 C：斯奈尔原理（Snell’s Law）。入射线反射线透射线在同一平面内且满足下面公式：sinι/V1=sin β/V1=sinγ/v2。入射波在经过弹性分界面时，产生反射波的条件与上下介质的弹性参数ρV=Z有关，我们称之为波阻抗。故反射波形成的条件是界面上下介质必须存在波阻抗。 3：波动方程的推导。 相关量的说明：X y表示在与轴垂直的面上沿轴的作用力，▽2为拉普拉斯算子，?u、?υ、?ω分别表示元体在X、Y、Z轴上分量的增量，μ为切变模量，E为杨氏模量，ρ为物体密度。 在无限介质中任意一点的周围取一个很小的立方元体，如图二所示，元体的边为Δx、Δy、

地震波速度资料解释

地震波速度资料的解释 论文提要 地震波速度是地震勘探中最重要的一个参数，是地震波运动学特征之一。在资料处理和解释过程中，速度资料均十分重要。例如在计算动校正时需要叠加速度，绘制构造图进行时深转换时需要平均速度。近年来，速度资料在地震解释中应用得越来越广泛，概括起来有以下几方面： （１）进行时深转换、绘制深度剖面和构造图。 （２）根据速度资料识别波的性质，如多次波、绕射波和声波等。 （３）利用速度资料制作合成地震记录和理论地震模型，对地震记录作模拟解释。（４）利用速度纵横向变化规律，研究地层沉积特征和相态展布。 （５）利用层速度资料，预测岩性分布和砂泥岩横向变化。 （６）利用速度资料计算反射系数图板，进行烃类检测，判别含气亮点。 （７）利用合成声波测井，进行砂体横向追踪和对比。 （８）利用速度资料预测地层异常压力。 由此可见，提取和分析速度资料是地震地质解释的一项重要的工作，熟悉各种有关的速度概念、速度资料的求取方法和影响速度的各种地质因素对于应用速度资料解决地质问题是很重要的。 正文 一、理论研究和实际资料证实，地震波在岩层中的传播速度与岩层的性质、岩石的成分、密度、埋藏深度、地质时代、孔隙度、流体性质等因素有关，下面分别分析各种因素对速度的影响。 （一）影响速度的一般因素 1.岩性 由于各种岩石类型的成分不同，其传播地震波的速度是不同的（图５—１）；有时即使是同一种岩石类型，由于结构不同其波速也在一定围变化。地震波传播速度主要取决于构成这些岩石矿物的弹性性质，一般来说，火成岩孔隙很少或没有孔隙，地震波速度比变质岩和沉积岩的都高，且变化围小；变质岩的波速变化围较大，沉积岩波速最低，变化围大，这主要与沉积岩成分和结构复杂，受孔隙度和流体性质的影响较大有关。表（５—１）是几种类型岩石与介质的波传播速度和波阻抗资料。 2.密度 通过大量岩石样品物性研究和数据分析整理，发现地震波速度与岩石体积密度之间（图５—１（ａ）、（ｂ）），存在着一种令人满意的近似关系。即： （图５—２）中给出了按上式计算的理论曲线和测定的速度与密度的关系。图中可以看