地震勘探原理复习题答案.doc

第一章 练习题一、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V2V1 ，即sin2 sin1 ，2 1。当1还没到90时， 2 到达90，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.时间场和等时面： 12.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角)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。 13 波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=iVi，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。 14.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。 15.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。 16.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。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。 19、垂直地震剖面： 把检波器放入井中，在地面激发，即地面距井口一定距离激发，称作地震测井。这种观测方法得出剖面是垂直地震剖面(简称VSP )，得出的是地震波垂直时距曲线。 20 平均速度：就是用这组地层的总厚度去除以波在垂直层面的方向旅行的总时间。 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形变 ,若去掉外力以后,物体仍旧 保持 其受外力时的形状,这样的特性称为塑性.这种物体称为_塑性体。3 弹性和塑性是物质具有两种互相_转换_的特性,自然界大多数物质都_同时 具有这两种特性,在外力作用下既产生_弹性_形变.也产生_塑性_形变.4 弹性和塑性物体在外力作用下主要表现为_弹性_形变或_塑性_形变.这取决于物质本身的_物理性质_,作用其上的外力_大小_，作用力延续时间的_长短_,变化快慢,以及物体所处_温度_、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_瑞利波、拉夫波_。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）A)V=Vo(1+Z) B)V=Vo(1+Z) C)V=VoZ D)V=(1+2Z)Vo2. 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(C)A)一条条射线 B)沿射线路径在介质中传播 C)一种波动 D)面波5. 地震波纵波的传播方向与质点的振动方向(A)A)垂直 B)一致 C)相同 D)相反6. 波的传播方向上,单位长度内的波长数目,叫做(C)A)波长 B)周期 C)波数四、简答题1. 什么是惠更斯原理?前进的波前成上每一点都可以看作一个二次的震(波)源，且后一时刻的波前面就是基于前一时刻的波前面所激发的所有二次波的包络面。2. 什么是费玛原理?由Snell定律可知，波在介质中由一点传播到另一点的可以沿许多条不同路线传播。费马原理指出波在各种介质中的传播路线，满足所用时间为最短的条件(旅行时为极小)。这条路径正是垂直于波前面的路径，即射线路径。3. 什么是反射定律、透射定律、斯奈尔定律?反射定律: 反射线、入射线分居法线的两侧； 反射线位于入射面内； 反射角等于入射角； 反射线、入射线和法线所构成的的平面为射线平面，垂直与界面。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和第二两种介质的波速之比。综合反射定律和透射定律，扩展到多层水平层状介质的情况，可以得到斯奈尔(Snell)定律： Vp1, Vs1, Vp2,Vs2,.Vpi, Vsi 为各层的纵波、横波速度。P为一常数，称为射线路径参数。4. 什么是折射波的盲区? 由于折射波的产生需要一定的条件，在地表某个区段观测不到折射波，这个区段称为折射波的盲区。5. 什么是虚震源原理?入射线OP在分界面P点入射，过P点的法线为NN从震源O向分界面 作垂线OD并延长，与反射线的反方向延长线相交于O*，把此点作为一个 虚震源。这时反射线可以看成是由O*点射出来的。虚震源是一个假设的 震源，引入它可以简化波的入射和反射路径的计算。6. 试叙述纵波和横波的传播特点。 纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢。7. 波前和射线两者之间的关系如何？均匀介质地震波的波前和射线的特点?射线的特征总是与波阵面垂直，即与波前垂直。 在均匀介质中（V一定）认为地震波以直线形式向外传播，射线垂直于波面。8、 根据波前面的形状，可以把地震波分为几大类？波阵面的形状决定波的类型，可分为球面、平面和柱面波等。平面波-波前是平面(无曲率)，象是一种在极远的震源产生的。这是地震波解析中的一种常用的假设。球面波-由点源产生的波，向四周传播，波面是球面9 地震波的波前的形状取决于哪些因素？波面的形状取决于波源的形状和介质的性质。在均匀各向同性介质中，同一个震源，在近距离的波为球面波，在远距离的地方可看成平面波。10 从反射和折射波形成的机制，折射波形成的条件是什么？1）当波从介质1传到介质2，两种介质的阻抗不同时，在分界面上会产生透射和反射，且满足斯奈尔定律。2）当V2V1时，透射角大于入射角。当入射角达到临界角C，时透射角达到90度，这时波沿界面滑行，称滑行波。3）滑行波是以下层的介质速度V2传播。4）由于两种介质是密接的，为了满足边界条件，滑行波的传播引起了上层介质的扰动，在第一种介质中要激发出新的波动，即地震折射波。11、在纵测线，一个水平分界面均匀介质情况下共炮点的直达波时距曲线有何特点？直达波时距曲线方程： 是一直线。12、 在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线有何特点？反射波时距曲线 是一条双曲线，最小值为x=0，t= h0 13、 在纵测线，一个倾斜分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线有何特点？和水平界面条件下有和异同？反射波时距曲线是一条双曲线， ， 据双曲线的特点可知，该方程的极小坐标为： 。都是双曲线，但极小点位置不同。14. 直达波的时距曲线一定是直线吗？不一定，只有在均匀各向同性介质中才为直线，当速度与其他因素有关时就不是直线。15.在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线和直达波时距曲线以及折射波时距曲线之间有怎样的关系？ 直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐近线，交点时间为：折射波时距曲线与反射波时距曲线在M1点相切，切点坐标：直达波时距曲线与折射波时距曲线相交，相交处为超前时间。16. 在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的折射波时距曲线有何特点？当x时，直达波：界面深度为：水平界面折射波的时距曲线，这是一条标准的直线方程，其斜率k=1/V1，直线的截距为ti ，V1是下层介质的速度；根据视速度的定义，折射波的视速度应为V1，即为第二种介质中的传播速度，有时把这种速度称为“界面速度”，因为滑行波正是以这个速度沿界面滑行的。ti为折射波时距曲线延长后与时间轴（x=0）的交点，称之为与时间轴的交叉时。 17.地震勘探野外工作中为什么不采用自激自收的观测方式？从实际生产考虑，不采用自激自收方式，要得到M点正下方的反射反射，则需在M点两边对称的点上进行激发（O）和接收（S）。 21、形成地震反射波必要条件是什么？各层介质之间有波阻抗的差异。25、在地震勘探中，经常把地下的介质做哪些简化？地震勘探中建立的多种地层介质结构模型 均匀介质 层状介质 连续介质。认为反射界面R以上的介质是均匀的，即层内介质的物理性质不变，如地震波速度是一个常数V0。反射界面R是平面，可以是水平的或是倾斜面。认为地层剖面是层状结构，在每一层内速度是均匀的，但层与层之间的速度不相同，介质性质的突变。界面R可以是水平（称水平层状介质）或是倾斜的。把实际介质理想化为层状介质，因为沉积岩地区一般为层性较好，岩层的成层性又由不同岩性决定，不同岩性则往往有不同的弹性性质，因此岩层的岩性分解面有时同岩层的弹性分界面相一致。 所谓连续介质是认为在界面R两侧介质1与介质2的速度不相等，有突变。但界面R的上覆地层(即介质1)的波速是空间连续变化的函数。最常见的是速度只是深度的函数V(z)。连续介质是层状介质的演变，当层状介质中的层数无限增加，每一层的厚度无限减小，这时层状介质就过渡为连续介质。26、 层状介质情况下，引入平均速度的条件是什么？ 假想的均匀介质的厚度应当和水平层状介质总厚度相等； 假想的均匀介质的t0与水平层状介质t0相等。27、 连续介质情况下共炮点反射波时距曲线方程有何特点？射线和等时面有何特点？在炮检距不大时，可以把多层介质的反射波时距曲线近似地看成双曲线。射线与等时面处处垂直，具有正交关系。在V(z)=Vo(1+z)的条件下，地震波的射线轨迹是一个圆弧 ，在V(z)=Vo(1+z)的条件下，地震波的等时线是一族圆，圆心在z轴上。29、浅层的反射波时距曲线和深层的反射波时距曲线弯曲程度有差异，为什么？反射界面埋藏越深，则视速度越大，即时距曲线越平缓。30、水平界面情况下，如何根据折射波的时距曲线求取浅层地层的埋深和速度？31、连续介质情况下地震直达波时距曲线有何特征？波从震源出发沿一条圆弧形的射线，先向下到达某一深度后，在没有遇到反射界面又向上拐回地面到达观测点，把这种“直达波”称回折波。它与均匀介质中直达波不同，直达波沿直线传播到达地面各观测点，它是沿着一条圆弧。回折波时距曲线方程特点:它是一条向下弯的曲线，当x不太大时，它同速度等于v0的均匀介质中的直达波时距曲线（直线）是基本上重合的。回折波时距曲线在直达波时距曲线之下。回折波时距曲线与反射波时距曲线在A点相切。第二章 练习题一、简答题 1、什么是地震资料的频谱分析？所谓频谱分析，就是利用付立叶方法来对振动信号进行分解并进而对它进行研究和处理的一种过程。2、 什么是地震波的主频、频带宽度？主频：频谱极大值所对应的频率。频宽：振幅谱等于最大值的0.707倍处的两个频率值之间的宽度。3、 什么是时间域采样定理？什么情况下会出现假频？采样频率为fs时，信号频率为f，则满足这样的条件，即当采样频率fs大于信号频率f的2倍时，采集到的离散信号才能完全恢复原来的连续信号。 某一频率的连续信号，在离散采样时，由于采样频率小于信号频率的两倍，于是在连续信号的每一个周期内取样不足两个，取样后变成另一种频率的新信号，这就是假频。当 时，有二、填空题1、一个谐振动是由_振幅_频率_和 _初相位_三个量确定的，改变其中的任一量，振动波形都会发生变化.2、 描述滤波器的特性有两种方式，在时间域用_时域_响应描述滤波器的特性；在频率域，则用_频域_响应描述滤波器的特性。3、由时间域函数到频率域的变换称为 傅里叶正变换 ，由频率域到时间域的变换称为 傅里叶逆变换 。第三章 练习题一、名词解释 1.炮检距：激发点（炮）点到接收点（检）点的距离。 2.偏移距：指炮点离第一个检波器的距离，等于最小炮检距，x 。 3.观测系统：观测系统是指地震波的激发点和接收点的相互位置关系。或激发点与接收排列的相对空间位置关系。观测系统分单边和双边放炮两大类，以上两观测系统又可根据有无偏移距分为端点观测系统和有偏移距观测系统。 4.规则干扰：具有一定频谱和视速度，能在地震记录以上一定同相轴出现的干扰波. 5.多次覆盖：对被追踪界面的观测次数而言，n次覆盖即对界面追踪n次. 6.低速带、降速带：地表附近的地层，由于长期受地质风化的作用，变得较疏松，其波的传播速度比下层未风化层的速度要低很多，称该低速层为低速带. ：某些地区，在低速带与相对高速地层之间还有一层速度偏低的过渡区，称为降速带。 7 空间采样定理：空间采样间隔x(道间距)必须小于视波长*的一半，即在一个视波长内空间采样不能少于两个点，否则产生空间假频。 8、随机干扰：表现为无一定频率、传播方向的干扰波，在地震记录上形成杂乱无章的干扰背景。形成形成因素很多，自然条件、激发条件、人为条件，如风吹草动、人的走动等；随机干扰也可能出现重复，如地表不均匀引起的散射。 9、排列：用来记录反射地震波的炮点与检波点（检波器）组合中心之间的相对位置。在一个工区，此关系是固定的。17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。二、填空题1、根据炮点和接收点的相对位置，地震测线分为 非纵侧线 和 纵侧线 两类。2、地震勘探中，一般用井中放炮，炸药埋藏应在潜水面 以下 ，尽量避开 低速度带 ,以保证能量损失小。 3、在布置测线时，一般主测线应 为直线 和 垂直构造走向 。四、简答题1、地震测线布置的两点基本要求 1)测线应为直线；2)测线一般垂直地下构造的走向。2、 简述勘探的几个阶段 路线普查、面积普查、面积详查、构造细测4、面波的特点 (1)频率低（几30Hz） (2)速度低（1001000m/s），常见的速度在200500m/s，时距曲线是直线， (3)频散现象（Dispersion）-速度随频率变化V=V(f)。在地震记录上呈扫帚状。(4) 能量的强弱与激发岩性、深度和地质条件有关。 5、如何根据确定观测系统的覆盖次数？在施工中，每放一炮，排列和炮点向前移动的道数m为 式中: N是排列中的接收道数：n是覆盖次数；S是一端放炮时等于1，两端放炮时等于2。故可得，即可确定观测系统的覆盖次数。 6、 地震震源有哪些类型？对震源有何基本要求？ 震源分为两大类（1）、炸药震源（普通炸药、聚能弹、炸药索）（2）、非炸药震源（气动、重锤、可控震源、电火花）要求：（1）使地震波具有足够强的能量（2）使有效波具有较强的能量、显著的频谱特征和较高的分辨率8、 简述可控震源的工作原理定义： 利用气体或水力，驱动地面上或水介质中的钢板，使其产生一种频率可控制的波列，作为地震勘探的震源，震源的波列示已知的。工作原理： 通过增加波列的延续时间来增加地震波的能量。使频率呈线性增加，然后利用相关技术来解决分辨率的问题。工作方法： 根据相关分析原理，采用脉冲压缩记录方法（也称连续振动法Vibroseis），向地下输入一个延续时间很长的脉冲信号，记录的地震响应在资料处理阶段将其压缩成一个短脉冲，从而达到既增强信号能量，又不降低分辨能力的目的。9、 低速带对地震波有哪些影响？ 低速带的存在对地震波能量有强烈的吸收作用和产生散射及噪音，并使反射波旅行时显著增大。低速带厚度、速度都会沿测线方向改变，导致反射波时距曲线形状畸变，使地下构造形态受到歪曲。低速带底部有明显的速度突变，是地震射线剧烈弯曲。低速带的测定，是为了静校正提供参数第四章 练习题一、名词解释 地震组合法：利用干扰波与有效波在传播方向上的不同而提出的压制干扰波的一种方法。可以压制规则干扰，也可以压制随机干扰。震源组合法：用多个震源同时激发构成一个总的震源组合的方向特性：为了估算组合对信噪比改善的程度，定义组合的方向效应为组合后的有效波与干扰波的振幅比与组合前的有效波与干扰波的振幅比之比。 相关半径面积组合 不等灵敏度组合：采用某些办法使同一组内各检波器接收到的信号幅度不一样。二、简答题1、有效波和干扰波的主要差别是什么？（1）、在传播方向上不同，即干扰波的最大真速度和有效波的视速度范围不同（2）、有效波和干扰波可能在频谱上有差别（3）、有效波和干扰波经过动校正后的剩余时差可能有差别（4）、有效波和干扰波在出现的规律上可能不同2、为什么要采用地震组合？地震组合有那几种形式?当激发地震波时，既产生有效波，也产生干扰波，所记录的地震信息是在干扰的背景下记录的有效波。为了提高地震勘探的精度，就要求突出有效波，压制干扰波，使地震资料更能真实地反映地下的地质情况。在野外施工的主要技术为组合和多次覆盖。组合的形式：1）野外检波器组合 2）野外的震源组合 3）室内混波3、组合的类型：1）简单线性组合 2）加权组合 3）面积组合4、组合的目的：增强有效波，压制干扰波，提高信噪比。对于规则干扰波，组合具有方向特性，对不同方向来的波，具有不同的灵敏度；对于随机干扰也可压制。5、检波器组合压制线性干扰的原理6、组合方向特性曲线图形特点 (1)极值点（2） 零值点（3） 通放带 （4） 压制区（5） 压制区极值 7、组合方向效应的特点：在最有利的条件下，组合的方向性效应与组内的检波器的个数n相等，检波器个数越多，信噪比的改善越大。 8、地震勘探中，随机干扰的统计特点地震勘探中，随机干扰可视为具有各态历经性质的平稳随机过程，其统计性质不随时间变化，只需几个统计参数就可以描述这个随机过程。9、 组合对随机干扰的压制效果如何？关于检波器组合可以压制随机干扰,提高信噪比的结论是:当组内各检波器之间的距离大于该地区随机干扰的相关半径时,用m个检波器组合后,其信噪比增大 倍。在组内距（随机干扰的相关半径）的前提下，组合的统计效应G与组内检波器个数m的平方根成正比。10、 检波器组合对地震波频率有何影响组合相当于一个低通滤波器，组合后信号的频谱与组合前单个检波器的信号频谱有差异，即组合前后的波形发生了畸变。组合是为了利用地震波在传播方向上的差异来压制干扰波，突出有效波。虽然组合本身具有一定的频率选择作用，但我们不是利用这种频率选择作用进行频率滤波。组合的这种低通频率特性只能起着使有效波波形畸变的不良作用，不是利用它，而是要尽量避免这种低通滤波特性。为此，对于有效反射波应尽可能通过野外工作方法增大视速度，即减小t，以获得最佳组合效果。11、 组合的平均效应包括两方面内容：（1）对地表的平均效应。 当检波器在安置条件上有差异时，包括地形的起伏和表层的低降速带的变化，组合的作用是把它们平均，使反射波受地表条件的变化的影响减少，组合对地表的平均效应是有利的。（2）对地下界面的平均效应 因为组内各检波器接收的反射波是来自反射面上的许多点，如果这许多点位于一个平面上，则组合后的反射点可以认为处于这些点的中心；如果各反射点不在同一平面上，而是高低不平，比如在断层两侧，则组合后所得的波是起伏不平的面或断层两侧反射波平均的结果，这对细致研究断块特点不利，所以高分辨率或高精度地震勘探要求小组合基距就是为了避免组合对地下界面的平均效应。12、 线性组合与面积组合的差异简单线性组合只能压制沿测线方向的规则干扰波，而不能压制垂直或斜交与测线方向的规则干扰波，因此常采用面积组合。面积组合的方向特性，可以将其分解为x和y两个方向的简单线性组合.第五章 练习题一、名词解释多次反射波：一些往来于分界面之间几次反射的波。水平叠加：利用有效波与规则干扰波之间的剩余时差的差异，来压制规则干扰波。 在水平界面的共反射点道集上，反射波同相轴经动校正之后，由双曲线变成一条直线，经叠加后变成一道，只反映地下界面上一个反射点。对于共反射点道集来说，动校正之后，来自同一反射点的不同位置相同时间的波不仅波形相似，且没有相位差，进行叠加，其叠加道反射波的能量必然达到最大加强。把叠加后的总振动作为共中心点M一个点的自激自收时间的输出，就实现了共反射点多次叠加的输出。 剩余时差：把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射时间与共中心点处