地震波的基本概念课件

第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

地下的岩石能传播地震波吗1.第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一第一章地震波的运动学几何地震学:研究地震波的波前的空间位置与其传播时间的关系．引用波前,射线等几何图形来描述波的运动过程和规律．研究内容:地震波传播的基本概念和基本规律讨论均匀介质,层状介质和连续介质中的反射波和折射波的运动学多次波的运动学(chapter5)绕射波和回转波的运动学(chapter7)2.第一章地震波的运动学几何地震学:第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波波动(wave):就是震动在介质（空气，水，岩层等）中的传播过程。弹性波(elasticwave):传播弹性波的介质产生弹性波的条件:在介质中激发的振动

3.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波3.第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

弹性是物体在外力的作用下发生了形变，当外力去掉后，物体立即恢复形状，其所发生的体积或形状上的变化叫做弹性形变。

人工激发地震波4.第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一炸药震源的爆炸过程5.炸药震源的爆炸过程5.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

破坏圈塑性带弹性带破坏圈塑性带弹性带6.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波破坏第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

地震波在地下传播7.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波地震8.8.地震可控震源也可以激发地震波9.地震可控震源也可以激发地震波9.海上空气枪激发地震波10.海上空气枪激发地震波10.背斜的地震勘探可控震源)仪器车检波器)AmericanPetroleumInstitute,1986接收到的反射波11.背斜的地震勘探可控震源)仪器车检波器)AmericanPe地球的地震成像

100x100米野外露头断层8kmx4km海上地震剖面12.地球的地震成像100x100米野外露头断层8kmx4km海2D地震剖面13.2D地震剖面13.3D地震数据题14.3D地震数据题14.第一节

地震波的基本概念15.第一节地震波的基本概念15.波动：振动在介质中的传播。

一、地震波是在岩层中传播的弹性波二、波的几个特征振动和波动的关系就是部分和整体的关系波有一定的速率。波的频率等于震源的频率。16.波动：振动在介质中的传播。2.波前、波后和波面波前：介质中某一时刻刚刚开始振动的各点组成的面叫波前。

波面：介质中同时开始振动的各质点所组成的曲面叫波面。17.2.波前、波后和波面波前：介质中某一时刻刚刚开始振动的各点第一节地震波的基本概念二波的几个特征1波:振动在介质中的传播2波前,波后和波面

波前波后18.第一节地震波的基本概念二波的几个特征波前波后18.地震波的基本概念波的几个特征

波前:把某一时刻介质中所有刚刚开始振动的点连成曲面,这个曲面就叫这个时刻的波前

波前波前19.地震波的基本概念波的几个特征波前波前19.地震波的基本概念波的几个特征

波后:把某一时刻介质中所有刚刚停止振动的点连成曲面,这个曲面就叫这个时刻的波后

波后波后20.地震波的基本概念波的几个特征波后波后20.波后：介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。如图:21.波后：介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。如图:在t0时刻，波源开始振动，过了一段时间到了t0’（t0’>t0），波源的振动可能停止了或暂时停顿了；到了t1时刻，传播了一段距离。22.22.S:t1时到波前，波是不

断前进的，波前、波尾是相对某一时刻的波前、波尾。介质中的任何一点都有一个波面。在V0区域：波已经传播过去，振动已停止；在V1区域：介质振动正在进行；在V2区域：波还没有传到；23.S:t1时到波前，波是不断前进的，波前、波尾是相对在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿那条“路径”从P点向别处传播，这样的理想路径就叫通过P点的波线，又叫射线。3.射线几何地震学:利用波线的概念来研究地震波的传播问题。24.在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条“路径”从波源传到所8.28.波前:把某一时刻介质中所有刚刚开始振动的点连成曲面,这个曲面就叫这个时刻的波前射线垂直与波前,指出了波的能量的传播方向29.波前:把某一时刻介质中所有刚刚开射线垂直与波前,指出了波的wavefront

Theedgeofanadvancingwave,whichincludesadjacentpointsthathavethesamephase

30.wavefront

Theedgeofanadvanraypath

ThepathordirectionalongwhichwaveenergypropagatesthroughtheEarth.Inisotropicmedia,theraypathisperpendiculartothelocalwavefront.Theraypathcanbecalculatedusingraytracing.Seismicenergytravelsthroughmediaofvariableanisotropyandcanpropagatebydiffraction,factorsthatcomplicatedeterminationofraypaths.

31.raypath

ThepathordirectionIsotropy各向同性

Aqualityofdirectionaluniformityinmaterialsuchthatphysicalpropertiesdonotvaryindifferentdirections.Inrocks,changesinphysicalpropertiesindifferentdirections,suchasthealignmentofmineralgrainsortheseismic

velocitymeasuredparallelorperpendiculartobeddingsurfaces,areformsofanisotropy.(Comparewithhomogeneity.)

anIsotropy各向同性

32.Isotropy各向同性

AqualityofdAnisotropy-isotropycomparison

各向异性和各向同性的比较

Anisotropyandisotropycandependonscale.Whileasinglecrystalcanbeanisotropic,manycrystalstogethercanformanisotropicorhomogeneous

layerwithinanotherwiseanisotropic

rock.

33.Anisotropy-isotropycomparis震源距离(m)34.震源距离(m)34.震源距离(m)波场模拟35.震源距离(m)波场模拟35.FromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat65msecs36.FromTomBoyd’sWWWSite-httFromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat80msecs37.FromTomBoyd’sWWWSite-httFromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat110msecs38.FromTomBoyd’sWWWSite-httFromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat140msecs39.FromTomBoyd’sWWWSite-htt第一节地震波的基本概念球面波柱面波平面波假设地下是各向同性介质40.第一节地震波的基本概念球面波柱面波平面波假设地下是各向同性第一节地震波的基本概念由人工震源激发的地震波可以看成球面波41.第一节地震波的基本概念由人工震源激发的地震波可以看成球面波第一节地震波的基本概念由地下界面反射回来的地震反射波到达地面可以看成平面波42.第一节地震波的基本概念由地下界面反射回来的地震反射波到达地第一节地震波的基本概念假想的射线3射线的概念43.第一节地震波的基本概念假想的射线3射线的概念43.震源距离(m)44.震源距离(m)44.45.45.第一节地震波的基本概念一滴水珠看见波前和波后了吗?46.第一节地震波的基本概念一滴水珠看见波前和波后了吗?46.第一节地震波的基本概念纵波传播的计算机模拟47.第一节地震波的基本概念纵波传播的计算机模拟47.介质中某一点的振动曲线4振动曲线和波形曲线相当于某一地震道的记录48.介质中某一点的振动曲线4振动曲线和波形曲线相当于某一地震地震子波的概念爆炸点尖脉冲离开爆炸点10米左右形成地震弹性波离开爆炸点100米以后波形稳定,形成2~3相位延续60~100ms地震弹性波49.地震子波的概念爆炸点尖脉冲离开爆炸点10米左右离开爆炸点104.wavelet

Aone-dimensionalpulse,usuallythebasicresponsefromasinglereflector.Itskeyattributesareitsamplitude,frequencyandphase.Thewaveletoriginatesasapacketofenergyfromthesourcepoint,havingaspecificoriginintime,andisreturnedtothereceiversasaseriesofeventsdistributedintimeandenergy.Thedistributionisafunctionofvelocityanddensitychangesinthesubsurfaceandtherelativepositionofthesourceandreceiver.Theenergythatreturnscannotexceedwhatwasinput,sotheenergyinanyreceivedwaveletdecayswithtimeasmorepartitioningtakesplaceatinterfaces.Waveletsalsodecayduetothelossofenergyasheatduringpropagation.Thisismoreextensiveathighfrequency,sowaveletstendtocontainlesshigh-frequencyenergyrelativetolowfrequenciesatlongertraveltimes.Somewaveletsareknownbytheirshapeandspectralcontent,suchastheRickerwavelet.

55.waveletAone-dimensionalpuls7.Diagramofawavelet

58.

Displayofacousticimpedance,traces,welllogsandazero-phasewavelet

59.Displayofacousticimpedance,1.看看一个检波器的输出检波器的输出检波器62.看看一个检波器的输出检波器的输出检波器62.振动曲线：4.振动曲线和波形曲线某一质点在不同时刻的情况；63.振动曲线：4.振动曲线和波形曲线某一质点在不同时刻的情况；6为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个图上

，即描述某一时刻各质点偏离平衡位置的曲线。

波形曲线：64.为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个不同的质点可能有不同的振动曲线；

不同的时刻有不同的波形曲线；

在地震勘探中，通常把沿着测线画出的波形曲线叫“波剖面”。

5.正弦波的几个特征：正弦波:如果各点的振动都是谐振动。65.不同的质点可能有不同的振动曲线；5.正弦波的几个特征：正弦对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源频率，周期T和频率有固定值。

（1）波长λ：在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距离叫波长。波源每振动一次，波长前进一个等于波长的距离λ，波源每秒振动的次数就是频率f，波每秒前进距离是f（即波速v）。66.对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源频率，周期T和频率有固67.67.4振动曲线和波形曲线两个不同时刻的波形曲线相当于沿地震测线的波形曲线68.4振动曲线和波形曲线两个不同时刻的波形曲线相当于沿地震测4正旋波的几个特征波长λ周期T频率f速度VT=1/f69.4正旋波的几个特征波长λ69.非正旋波的几个特征视波长λ*视周期T*视频率f*视速度V*T*=1/f*波峰波谷70.非正旋波的几个特征视波长λ*波峰波谷70.71.71.FIG.W-2.Wavedefinitions.Forsinusoids,(a)howdisplacementatonepointvarieswithtime;(b)howwavelooksatdifferentplacesatagiveninstant.(c)Ifwavefrontapproachesatanangle,theapparentwavelengthdiffersfromthetruewavelength.Fornonperiodicwaves,(d)dominantperiodisbasedonthetimebetweenprincipaladjacenttroughs(orpeaks);(e)dominantwavelengthis72.FIG.W-2.Wavedefinitions.Fo如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，所得结果叫做正弦波的视速度和波长，用和来表示。（2）视速度：当涉及的波速和波长时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题。73.如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，如图:为沿着测线方向的视波长

74.如图:为沿着测线方向的视波长74.波沿测线方向传播速度

75.波沿测线方向传播速度7.77.AB=AB’sinθλ=λ*sinθλ*=λ/sinθλ≤λ*V=λ/TV*=λ*/TV*=V/sinθV≤V*78.AB=AB’sinθV=λ/T78.体波横波纵波79.体波横波纵波79.P-wave地面地下反射界面SR反射点S-wave面波80.P-wave地面地下反射界面SR反射点S-wave面波80.P-wave

Anelasticbodywaveorsound

waveinwhichparticlesoscillateinthedirectionthewavepropagates.P-wavesarethewavesstudiedinconventionalseismicdata.P-wavesincidentonaninterfaceatotherthannormalincidencecanproducereflectedandtransmittedS-waves,inthatcaseknownasconvertedwaves.

Synonyms:acousticwave,compressionalwave,dilatationalwave

81.P-wave

AnelasticbodywaveorS-wave

Anelasticbodywaveinwhichparticlesoscillateperpendiculartothedirectioninwhichthewavepropagates.S-wavesaregeneratedbymostlandseismicsources,butnotbyairguns.P-wavesthatimpingeonaninterfaceatnon-normalincidencecanproduceS-waves,whichinthatcaseareknownasconvertedwaves.S-wavescanlikewisebeconvertedtoP-waves.S-waves,orshearwaves,travelmoreslowlythanP-wavesandcannottravelthroughfluidsbecausefluidsdonotsupportshear.RecordingofS-wavesrequiresreceiverscoupledtothesolidEarth.InterpretationofS-wavescanallowdeterminationofrockpropertiessuchasfracture

densityandorientation,Poisson'sratioandrocktypebycrossplottingP-waveandS-wavevelocities,andbyothertechniques.

Synonyms:shearwave,tangentialwave

82.S-wave

Anelasticbodywavein83.83.MakingPWavesHere'showyoudoit:TieoneendofyourSlinky®toahookonthewalloradoorknob(closethedoorfirst).HoldingtheotherendoftheSlinky®,walkawayfromthewallordoor.StopwalkingwhentheSlinky®isn'tsagginganymore.Don'tpulltheSlinky®tight;justtakeuptheslack.QuicklyjerkyourendoftheSlinky®towardthewallthenback.Don'tletgoofit.You'llseewavessimilartoPwavesmovingbackandforthalongtheSlinky®likeinthepicturebelow.(FromLutgens&Tarbuck,1989)84.MakingPWaves84.85.85.MakingSWavesThisisprobablyeveneasierthanmakingPwaves.Tieoneendofyourropetoahookonthewalloradoorknob(closethedoorfirst).Holdingtheotherendoftherope,walkawayfromthewallordoor.Stopwalkingwhentheropeisbarelysagging.Don'tpulltheropetight;justtakeupmostoftheslack.Quicklyjerkyourendoftheropeupanddownonce.Don'tletgoofit.You'llseewavessimilartoSwavesmovingalongtheropelikeinthepicturebelow(FromLutgens&Tarbuck,1989)86.MakingSWaves86.纵波87.纵波87.横波88.横波7.98.98.面波瑞镭波勒幅波99.面波瑞镭波勒幅波99.Rayleighsurfacewaves100.Rayleighsurfacewaves003.水波104.水波104.水波105.水波105.106.106.三、地震波传播的规律

1、反射和透射

当波入射到2种介质分界面时，会发生反射和透射。107.三、地震波传播的规律1、反射和透射当波入射到2种介质分界波阻抗Z=ρ.VZ1=ρ1.V1Z2=ρ2.V2三地震波传播的规律108.波阻抗Z=ρ.VZ1=ρ1.V1Z2=ρ第二种介质

（波阻抗）

当时：地震波才会发生反射。

第一种介质

109.第二种介质（波阻抗）当三地震波传播的规律110.三地震波传播的规律110.2D地震震源与检波器在一条线上地表面检波器震源地层界面111.2D地震震源与检波器在一条线上地表面检波器震源地层界面111地面地下反射界面SR反射点地震勘探的基本概念112.地面地下反射界面SR反射点地震勘探的基本概念14.114.三地震波传播的规律115.三地震波传播的规律115.三地震波传播的规律116.三地震波传播的规律116.2.反射定律和透射定律入射面：入射线和法线NP所确定的平面垂直分界面叫入射面。

反射定律：反射线位于入射面内，反射角等于入射角，117.2.反射定律和透射定律入射面：入射线和法线NP所确定的平面垂Diagramofreflectionandrefraction

118.Diagramofreflectionandrefr119.119.反射定律1反射线在入射面内2反射角等于入射角虚震源震源120.反射定律虚震源震源120.121.121.透射定律：透射线也位于入射面内，而且：

122.透射定律：透射线也位于入射面内，122.透射定律1透射线在入射面内2入射角的正旋等于透射角的正旋之比等于第一,二介质中的波速之比震源123.透射定律震源28.128.Sinθ1/V1=sinθ2/V2V1/sinθ1=V2/sinθ2表示沿着界面,波在两种介质中传播的视速度是相等的129.Sinθ1/V1=sinθ2/V2129.入射波等时线透射波等时线M--J—L时间与FCG相同与SKR相同表示沿着界面,波在两种介质中传播的视速度是相等的而LCK变化巨大V1/sinθ1=V2/sinθ2130.入射波等时线透射波等时线M--J—L时间V1/sinθ表示：沿着界面，波在两种介质中传播的视速度是相等的。

全反射:131.表示：沿着界面，波在两种介质中传播的视速度是相等的。全反射当到一定程度，但还未到时，已增大到，这时透射波在第二种介质中沿界面“滑行”，出现“全反射”现象。开始出现“全反射”时的入射角叫临界角

132.当到一定程度，但还未到时，已增大到133.133.V1/sinθ1=V2/sinθ2当V2＞V1时sinθ2＞sinθ1θ2=90度--滑行波--全反射临界角θcSinθc=V1/V2134.V1/sinθ1=V2/sinθ2134.135.135.对于水平层状介质，各层的纵波，横波速度分别用斯奈尔（Snell）定律：136.对于水平层状介质，各层的纵波，横波速度分别用斯奈尔（Snel表示入射波为纵波，入射角为，各层纵横波的反射角和透射角分别用表示，则：

P：射线系数137.表示入射波为纵波，入射角为，各层纵横波的反射角和透射3、费马（Fermat)原理：波在各种介质中的传播路线满足所用时间为最短的条件。138.3、费马（Fermat)原理：波在各种介质中的传播路线满足所46.147.147.射线参数P=sinθp1/Vp1=sinθsv/Vsv=sinθs1/Vs1=………sinθpi/Vpi148.射线参数P=sinθp1/Vp1=sinθsv/Vsv=Mediumeffectsonwaves

Snell’slawPtPiPrSrStqiqrfrqtfta1,b1a2,b2SinqiSinqrSinqtSinfrSinft

a1a1a2b1b2149.Mediumeffectsonwaves

Snell’51.惠更斯(Huygens)原理介质中波所传到的各点,都可以看成是新的波源,叫作子波源.可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波,叫子波.子波是以所在点处的波速传播的.152.惠更斯(Huygens)原理55.156.156.HuygensPrinciple ChristianHuygens-Dutchmathematician/physicistin1600’s describedlightaswaveenergy,vs.particles hisobservationsapplytoANYkindofwavebehavior allptsonwavefrontareptsourcesofsecondarysphericalwaves thetangenttothesewavesdefinespositionofwavefrontfor‘near-field’thistangentiscurved157.HuygensPrinciplefor‘near-fieFurthermore... downgoingenergycreatessecondaryptsourcesatreflectors theseptsgenerateupgoingenergythattravelsaswavefronts this‘far-field’upgoingenergyisalsocomposedofplanartangents...whileat‘far-field’thiswavefrontis~planar158.Furthermore......whileat‘fReflectedenergy considerdownward-travelingsoundencounteringasecondlayer fornowignoreenergytransmittedintothesecondlayer Huygens’sPrincipleprovesangleofincidenceq1=angleofreflectionq2

considertrianglesABYandAXY thesetrianglessharesideAY sideAXisdefinedasthesamelengthasBY anglesABYandAXYareboth90° thereforesinq1

andsinq2arethesame

...andthereforeq1andq2mustbeequal159.Reflectedenergy considertri sinq1=lengthXY/lengthAY=tv1/AY

and sinq2=lengthAB/lengthAY=tv2/AY rearranging--- AY=tv1/sinq1

and AY=tv2/sinq2 therefore--- tv1/sinq1=tv2/sinq2

or v1/sinq1=v2/sinq2

or

v1/v2=sinq1/sinq2Refractedenergy nowconsiderenergytransmittedintosecondlayer Huygensprovesrelationbetweenrayangles+layervelocities

consider3downgoingraysencounteringthev1-v2interface160.Refractedenergy160.theprecedingisSnell’sLaw

solvingfortherefractedangle….. sinq2=sinq1*(v2/v1)

or

q2=arcsin(sinq1*(v2/v1))v1v2sinq1sinq2=

thinkaboutlimits….. ifv1=v2,thenq1=q2(norefraction)

ifv1<v2,thenq1<q2(raysbendtowardshorizontal)

ifv1>v2,thenq1>q2(raysdivetowardsvertical)161.theprecedingisSnell’sLawv1Criticalrefraction-validonlywhenv1<v2 asq1increases,q2approacheshorizontal eventuallythe“criticalangleqc”isreached noenergyistransmittedintolowerlayer energytravelsalongboundary

Huygensexplainsupgoingenergy=“headwave”

q2=90° sinq2=sin90=1

and

qc=arcsin(v1/v2) beyondthecriticalangle,energyistotallyreflected =principleoffiberoptictransmission162.Criticalrefraction-validonDiffraction Huygen’sprincipleexplainsreflectionsfromnon-planarreflectors ifcurveofreflector≤curvatureofsecondarywave,oddthingsresult eachptofcurvedreflector=secondaryptsource wavesappearto‘goaroundcorners’ reflectionsgivemisleadinginfoaboutreflectorgeometry

orifreflectorhasgap≤1wavelengthofsoundsource then‘near-field’wavegenerationbecomesimportant163.Diffraction orifreflectorha164.164.费马(Fermat)原理波在各种介质中的传播路线,满足所用时间最短的条件.实际传播路线思考题目用费马原理推导反射定律和透射定律165.费马(Fermat)原理实际传播路线165.3、费马（Fermat)原理：波在各种介质中的传播路线满足所用时间为最短的条件。166.3、费马（Fermat)原理：波在各种介质中的传播路线满足所介质中波所传到的各点，都可以看成新的波源叫子波源，可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波，叫子波。子波是以所在点处的波速传播的。利用惠更斯原理导出反射定律。

4、惠更斯（Huyaens)原理：167.介质中波所传到的各点，都可以看成新的波源叫子波源，可以认为每Fermat'sPrinciple:Reflection

Fermat'sPrinciple:Lightfollowsthepathofleasttime.Thelawofreflectioncanbederivedfromthisprincipleasfollows:

ThepathlengthfromAtoBis

Sincethespeedisconstant,theminimumtimepathissimplytheminimumdistancepath.ThismaybefoundbysettingthederivativeofLwithrespecttoxequaltozero.

168.Fermat'sPrinciple:Reflection

75.175.2.若有效波的视周期为25ms,波速为3500m/s,那么此有效波的视频率与视波长是多少?3.若一面波的视周期为50ms,波速为200m/s,试问它的视频率与视波长各是多少?4.若一声波的视周期为8ms,波速为330m/s,那么它的视频率和视波长各是多少?176.2.若有效波的视周期为25ms,波速为3500m/s,第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

地下的岩石能传播地震波吗177.第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一第一章地震波的运动学几何地震学:研究地震波的波前的空间位置与其传播时间的关系．引用波前,射线等几何图形来描述波的运动过程和规律．研究内容:地震波传播的基本概念和基本规律讨论均匀介质,层状介质和连续介质中的反射波和折射波的运动学多次波的运动学(chapter5)绕射波和回转波的运动学(chapter7)178.第一章地震波的运动学几何地震学:第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波波动(wave):就是震动在介质（空气，水，岩层等）中的传播过程。弹性波(elasticwave):传播弹性波的介质产生弹性波的条件:在介质中激发的振动

179.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波3.第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

弹性是物体在外力的作用下发生了形变，当外力去掉后，物体立即恢复形状，其所发生的体积或形状上的变化叫做弹性形变。

人工激发地震波180.第一章地震波的运动学第一节地震波的基本概念一炸药震源的爆炸过程181.炸药震源的爆炸过程5.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

破坏圈塑性带弹性带破坏圈塑性带弹性带182.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波破坏第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波

地震波在地下传播183.第一节地震波的基本概念一地震波是在岩层中传播的弹性波地震184.8.地震可控震源也可以激发地震波185.地震可控震源也可以激发地震波9.海上空气枪激发地震波186.海上空气枪激发地震波10.背斜的地震勘探可控震源)仪器车检波器)AmericanPetroleumInstitute,1986接收到的反射波187.背斜的地震勘探可控震源)仪器车检波器)AmericanPe地球的地震成像

100x100米野外露头断层8kmx4km海上地震剖面188.地球的地震成像100x100米野外露头断层8kmx4km海2D地震剖面189.2D地震剖面13.3D地震数据题190.3D地震数据题14.第一节

地震波的基本概念191.第一节地震波的基本概念15.波动：振动在介质中的传播。

一、地震波是在岩层中传播的弹性波二、波的几个特征振动和波动的关系就是部分和整体的关系波有一定的速率。波的频率等于震源的频率。192.波动：振动在介质中的传播。2.波前、波后和波面波前：介质中某一时刻刚刚开始振动的各点组成的面叫波前。

波面：介质中同时开始振动的各质点所组成的曲面叫波面。193.2.波前、波后和波面波前：介质中某一时刻刚刚开始振动的各点第一节地震波的基本概念二波的几个特征1波:振动在介质中的传播2波前,波后和波面

波前波后194.第一节地震波的基本概念二波的几个特征波前波后18.地震波的基本概念波的几个特征

波前:把某一时刻介质中所有刚刚开始振动的点连成曲面,这个曲面就叫这个时刻的波前

波前波前195.地震波的基本概念波的几个特征波前波前19.地震波的基本概念波的几个特征

波后:把某一时刻介质中所有刚刚停止振动的点连成曲面,这个曲面就叫这个时刻的波后

波后波后196.地震波的基本概念波的几个特征波后波后20.波后：介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。如图:197.波后：介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组成的面叫波后。如图:在t0时刻，波源开始振动，过了一段时间到了t0’（t0’>t0），波源的振动可能停止了或暂时停顿了；到了t1时刻，传播了一段距离。198.22.S:t1时到波前，波是不

断前进的，波前、波尾是相对某一时刻的波前、波尾。介质中的任何一点都有一个波面。在V0区域：波已经传播过去，振动已停止；在V1区域：介质振动正在进行；在V2区域：波还没有传到；199.S:t1时到波前，波是不断前进的，波前、波尾是相对在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿那条“路径”从P点向别处传播，这样的理想路径就叫通过P点的波线，又叫射线。3.射线几何地震学:利用波线的概念来研究地震波的传播问题。200.在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条“路径”从波源传到所04.28.波前:把某一时刻介质中所有刚刚开始振动的点连成曲面,这个曲面就叫这个时刻的波前射线垂直与波前,指出了波的能量的传播方向205.波前:把某一时刻介质中所有刚刚开射线垂直与波前,指出了波的wavefront

Theedgeofanadvancingwave,whichincludesadjacentpointsthathavethesamephase

206.wavefront

Theedgeofanadvanraypath

ThepathordirectionalongwhichwaveenergypropagatesthroughtheEarth.Inisotropicmedia,theraypathisperpendiculartothelocalwavefront.Theraypathcanbecalculatedusingraytracing.Seismicenergytravelsthroughmediaofvariableanisotropyandcanpropagatebydiffraction,factorsthatcomplicatedeterminationofraypaths.

207.raypath

ThepathordirectionIsotropy各向同性

Aqualityofdirectionaluniformityinmaterialsuchthatphysicalpropertiesdonotvaryindifferentdirections.Inrocks,changesinphysicalpropertiesindifferentdirections,suchasthealignmentofmineralgrainsortheseismic

velocitymeasuredparallelorperpendiculartobeddingsurfaces,areformsofanisotropy.(Comparewithhomogeneity.)

anIsotropy各向同性

208.Isotropy各向同性

AqualityofdAnisotropy-isotropycomparison

各向异性和各向同性的比较

Anisotropyandisotropycandependonscale.Whileasinglecrystalcanbeanisotropic,manycrystalstogethercanformanisotropicorhomogeneous

layerwithinanotherwiseanisotropic

rock.

209.Anisotropy-isotropycomparis震源距离(m)210.震源距离(m)34.震源距离(m)波场模拟211.震源距离(m)波场模拟35.FromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat65msecs212.FromTomBoyd’sWWWSite-httFromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat80msecs213.FromTomBoyd’sWWWSite-httFromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat110msecs214.FromTomBoyd’sWWWSite-httFromTomBoyd’sWWWSite-/fs_home/tboyd/GP311/introgp.shtmlWavefrontat140msecs215.FromTomBoyd’sWWWSite-htt第一节地震波的基本概念球面波柱面波平面波假设地下是各向同性介质216.第一节地震波的基本概念球面波柱面波平面波假设地下是各向同性第一节地震波的基本概念由人工震源激发的地震波可以看成球面波217.第一节地震波的基本概念由人工震源激发的地震波可以看成球面波第一节地震波的基本概念由地下界面反射回来的地震反射波到达地面可以看成平面波218.第一节地震波的基本概念由地下界面反射回来的地震反射波到达地第一节地震波的基本概念假想的射线3射线的概念219.第一节地震波的基本概念假想的射线3射线的概念43.震源距离(m)220.震源距离(m)44.221.45.第一节地震波的基本概念一滴水珠看见波前和波后了吗?222.第一节地震波的基本概念一滴水珠看见波前和波后了吗?46.第一节地震波的基本概念纵波传播的计算机模拟223.第一节地震波的基本概念纵波传播的计算机模拟47.介质中某一点的振动曲线4振动曲线和波形曲线相当于某一地震道的记录224.介质中某一点的振动曲线4振动曲线和波形曲线相当于某一地震地震子波的概念爆炸点尖脉冲离开爆炸点10米左右形成地震弹性波离开爆炸点100米以后波形稳定,形成2~3相位延续60~100ms地震弹性波225.地震子波的概念爆炸点尖脉冲离开爆炸点10米左右离开爆炸点104.wavelet

Aone-dimensionalpulse,usuallythebasicresponsefromasinglereflector.Itskeyattributesareitsamplitude,frequencyandphase.Thewaveletoriginatesasapacketofenergyfromthesourcepoint,havingaspecificoriginintime,andisreturnedtothereceiversasaseriesofeventsdistributedintimeandenergy.Thedistributionisafunctionofvelocityanddensitychangesinthesubsurfaceandtherelativepositionofthesourceandreceiver.Theenergythatreturnscannotexceedwhatwasinput,sotheenergyinanyreceivedwaveletdecayswithtimeasmorepartitioningtakesplaceatinterfaces.Waveletsalsodecayduetothelossofenergyasheatduringpropagation.Thisismoreextensiveathighfrequency,sowaveletstendtocontainlesshigh-frequencyenergyrelativetolowfrequenciesatlongertraveltimes.Somewaveletsareknownbytheirshapeandspectralcontent,suchastheRickerwavelet.

231.waveletAone-dimensionalpuls7.Diagramofawavelet

234.

Displayofacousticimpedance,traces,welllogsandazero-phasewavelet

235.Displayofacousticimpedance,1.看看一个检波器的输出检波器的输出检波器238.看看一个检波器的输出检波器的输出检波器62.振动曲线：4.振动曲线和波形曲线某一质点在不同时刻的情况；239.振动曲线：4.振动曲线和波形曲线某一质点在不同时刻的情况；6为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个图上

，即描述某一时刻各质点偏离平衡位置的曲线。

波形曲线：240.为了反应各点的振动之间的关系，把同一时刻各点的位移画在同一个不同的质点可能有不同的振动曲线；

不同的时刻有不同的波形曲线；

在地震勘探中，通常把沿着测线画出的波形曲线叫“波剖面”。

5.正弦波的几个特征：正弦波:如果各点的振动都是谐振动。241.不同的质点可能有不同的振动曲线；5.正弦波的几个特征：正弦对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源频率，周期T和频率有固定值。

（1）波长λ：在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距离叫波长。波源每振动一次，波长前进一个等于波长的距离λ，波源每秒振动的次数就是频率f，波每秒前进距离是f（即波速v）。242.对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源频率，周期T和频率有固243.67.4振动曲线和波形曲线两个不同时刻的波形曲线相当于沿地震测线的波形曲线244.4振动曲线和波形曲线两个不同时刻的波形曲线相当于沿地震测4正旋波的几个特征波长λ周期T频率f速度VT=1/f245.4正旋波的几个特征波长λ69.非正旋波的几个特征视波长λ*视周期T*视频率f*视速度V*T*=1/f*波峰波谷246.非正旋波的几个特征视波长λ*波峰波谷70.247.71.FIG.W-2.Wavedefinitions.Forsinusoids,(a)howdisplacementatonepointvarieswithtime;(b)howwavelooksatdifferentplacesatagiveninstant.(c)Ifwavefrontapproachesatanangle,theapparentwavelengthdiffersfromthetruewavelength.Fornonperiodicwaves,(d)dominantperiodisbasedonthetimebetweenprincipaladjacenttroughs(orpeaks);(e)dominantwavelengthis248.FIG.W-2.Wavedefinitions.Fo如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，所得结果叫做正弦波的视速度和波长，用和来表示。（2）视速度：当涉及的波速和波长时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题。249.如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方向来确定波速和波长时，如图:为沿着测线方向的视波长

250.如图:为沿着测线方向的视波长74.波沿测线方向传播速度

251.波沿测线方向传播速度53.77.AB=AB’sinθλ=λ*sinθλ*=λ/sinθλ≤λ*V=λ/TV*=λ*/TV*=V/sinθV≤V*254.AB=AB’sinθV=λ/T78.体波横波纵波255.体波横波纵波79.P-wave地面地下反射界面SR反射点S-wave面波256.P-wave地面地下反射界面SR反射点S-wave面波80.P-wave

Anelasticbodywaveorsound

waveinwhichparticlesoscillateinthedirectionthewavepropagates.P-wavesarethewavesstudiedinconventionalseismicdata.P-wavesincidentonaninterfaceatotherthannormalincidencecanproducereflectedandtransmittedS-waves,inthatcaseknownasconvertedwaves.

Synonyms:acousticwave,compressionalwave,dilatationalwave

257.P-wave

AnelasticbodywaveorS-wave

Anelasticbodywaveinwhichparticlesoscillateperpendiculartothedirectioninwhichthewavepropagates.S-wavesaregeneratedbymostlandseismicsources,butnotbyairguns.P-wavesthatimpingeonaninterfaceatnon-normalincidencecanproduceS-waves,whichinthatcaseareknownasconvertedwaves.S-wavescanlikewisebeconvertedtoP-waves.S-waves,orshearwaves,travelmoreslowlythanP-wavesandcannottravelthroughfluidsbecausefluidsdonotsupportshear.RecordingofS-wavesrequiresreceiverscoupledtothesolidEarth.InterpretationofS-wavescanallowdeterminationofrockpropertiessuchasfracture

densityandorientation,Poisson'sratioandrocktypebycrossplottingP-waveandS-wavevelocities,andbyothertechniques.

Synonyms:shearwave,tangentialwave

258.S-wave

Anelasticbodywavein259.83.MakingPWavesHere'showyoudoit:TieoneendofyourSlinky®toahookonthewalloradoorknob(closethedoorfirst).Holdingtheot