地震勘探原理（一）之地震波的基本概念

绪论

一、石油勘探的主要方法

• 地质法 —— 岩石露头
• 物探法 —— 覆盖区、连续测量、间接
• 钻井法 —— 一点、直接勘探

二、地球物理勘探方法

• 重力法 —— 岩石密度差异
• 磁法 —— 演示磁性差异
• 电法 —— 岩石电性差异
• 地震勘探方法 —— 岩石弹性差异（用得最多，效果最好）

三、地震勘探方法

(1) 勘探地震学（Exploration seismology）

地震勘探：通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层传播的情况，以查明地下的地质构造，为寻找油气田或者其它勘探目的服务的一种物探方法。

(2) 地震勘探的基本技术

• 产生地震波 —— 人工激发
• 接收地震波 —— 记录地震波场
• 重建地震波路径

(3) 地震波的传播路径

• 透射波路径
• 反射波路径
• 滑行波路径

(4) 地震勘探的几种方法

• 透射波法
• 反射波法（主要）
• 折射波法

四、反射波法地震勘探

基本原理：回生测距原理

s = v t / 2 s = vt / 2 s=vt/2

实际地震勘探的几个基本环节：数据采集 -> 数据处理 -> 资料解释

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地震波运动学

  地震波运动学（Kinematics of seismic wave）：研究地震波波前的空间位置与其传播时间关系，也叫地震几何学。

地震波的基本概念

1. 地震波的概念：地震波是在岩石中传播的弹性波

【补充】

1. 波是振动在介质中的传播
2. 物体受力的三种状态：弹性形变、塑性形变、永久形变

2. 地震波的形成：破环圈、塑性带、弹性形变区（主要研究）

3. 地震子波（wavelet）：炸药爆炸在弹性形变区形成弹性波。研究表明弹性波在近距离内仍会发生较大变化，传播一定距离（几百米）后便相对稳定，形成地震子波，并认为在以后的传播中，地震子波的变化不大。

4. 描述波的运动学特点的基本概念

  (1) 波动与振动

• 振动是一点的运动，波动是振动的传播，即介质整体的运动。
• 振动传播的速度为波速，与质点本身运动的速度无关。波速有限是波动的必要条件。
• 波动伴随能量传播

  下图是展示的介质中不同点的振动曲线。

  (2) 波前、波后和波面

• 波前 —— 波阵前
• 波后 —— 波尾，不指明哪一个时刻来讨论波前和波后是没有意义的
• 波面 —— 等相面
  根据波面的形状可以划分为波的类型：球面波、平面波、柱面波、地震勘探中通常根据地质问题的特点可认为波面为平面或球面。

  (3) 波线

波及其能量传播的主要路径，也称为射线（几何地震学）。

  (4) 振动图和波剖面

• 振动曲线：表示质点振动的曲线
• 振动图：检波器所在点的振动曲线（时间域）
• 波形线：同一时刻各点的位移绘制在一个图上得到的曲线
• 波剖面：沿测线的波形曲线（空间域）

  (5) 频率、周期、振幅、波长、速度、视速度、视波长

• 正弦波：质点振动为简谐振动的波
• 速度和波长：二者是沿着波的传播方向来考虑问题的。若沿着其他方向，则讨论的是视速度和视波长。

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地震波传播的基本规律

1. 惠更斯原理

• 介质中波所传到的各点，都可以看成新的波源，叫做子波源。可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波。叫做子波。子波是以所在点处的波速传播的。
• 根据惠更斯原理，可利用作图方法研究波的传播规律。

2. 斯奈尔定律

• 波阻抗：密度和速度的乘积

• 射线平面：地震勘探中将入射线、过入射点的界面法线、反射线所决定的平面，称为射线平面
  

• 虚震源：反射线反向延长与从震源向分界面所作垂线的交点
  

• 临界角：开始出现全反射时的入射角

• 折射波

• 滑行波
  

3. 费马原理：波在各种介质中的的传播路径，满足所用时间为最短的条件。

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波的分类方法

• 波前形状：球面波、柱面波、平面波
• 质点振动（极化）方向：横波、纵波、线性极化波、椭圆极化波
• 传播空间：面波、体波
• 传播路径：直达波、反射波等
• 地震勘探中的波：

1. 直达波：由震源出发向外传播，没有遇到分界面直接到达接收点的波
2. 反射波
3. 折射波：当入射波以临界角入射，且下层的速度（v2）大于上层的速度（v1），就能够形成折射波，与物理上的折射波有所不同，物理上的折射波相当于这里的透射波
4. 透射波
5. 滑行波
6. 转换波：改变了波的类型的反射波或透射波（P(纵波)、S(横波)）
7. 有效波
8. 干扰波
9. 特殊波
   

标签：地震波,折射波,振动,勘探,传播,地震,基本概念
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