1、1,第三章 地震波運(yùn)動學(xué)(幾何地震),地震勘探的基本任務(wù)是根據(jù)地震記錄上的反射波或折射波來確定地質(zhì)界面的位置。 地震波的運(yùn)動學(xué)可以利用類似幾何光學(xué)的方法給出地震波的傳播時(shí)間與反射或折射界面位置的基本關(guān)系。 在地面激發(fā)了地震波后，根據(jù)地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)和波的類型（如直達(dá)波、折射波和反射波），地震波將具有不同的傳播特點(diǎn)。 為了定量地說明不同類型的波在各種介質(zhì)結(jié)構(gòu)情況下傳播的特點(diǎn)，在地震勘探中主要采用“時(shí)距曲線”這個(gè)概念。 基本方法是利用時(shí)間與距離關(guān)系(時(shí)距曲線方程) 速度是關(guān)鍵(單獨(dú)章節(jié)）,2,第一節(jié) 地震記錄中的接收方式,1、地震記錄的基本方式 地震記錄-以測線方式記錄地震波的反射或折射波。 地震測

2、線-觀測點(diǎn)以線性方式排列，在二維地震觀測時(shí)，一般炮點(diǎn)和接收點(diǎn)都放在同一測線上，叫縱測線，炮點(diǎn)與接收點(diǎn)不在同一線上，叫非縱測線。 記錄方式： 單道(自激自收)接收-一炮一道(效率很低)； 多道接收-一炮多道(現(xiàn)在常用96-120道，最多達(dá)上千道)； 多線多道接收三維記錄中用多線接收每線上有多道； 三分量接收在一道上接收三個(gè)振動的波。,3,單道記錄與多道記錄,自接自收方式,單炮多道 接收方式,多炮多道接收方式,4,單道(自激自收)接收和多道接收，接收點(diǎn)以測線(觀測點(diǎn)以線狀排列)的形式布置，激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離叫炮檢距，從激發(fā)到被接收到所需的時(shí)間即為傳播時(shí)間(波的旅行時(shí))，這兩個(gè)參數(shù)是可以直接測試得

3、到的，用曲線形式給出它們的關(guān)系稱時(shí)距曲線，用定量的關(guān)系式表示則為時(shí)距方程。 各種波有不同特點(diǎn)的時(shí)距曲線，在地震記錄中，在地震勘探中主要根據(jù)時(shí)距曲線的形態(tài)來識別各種波。,5,測線參數(shù),炮距-炮與炮之間的距離； 道間距-道與道間的距離； 線距-測線間的距離； 炮檢距-激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離叫炮檢距，也叫偏移距?？捎凶钚∨跈z距和最大炮檢距。 波的旅行時(shí)-從激發(fā)到被接收到所需的時(shí)間即為傳播時(shí)間， 這兩個(gè)參數(shù)是可以直接測試得到的，,6,地震記錄中波至、相位和同相軸,地震記錄中波至、相位和同相軸的概念 波至(初至)-接收點(diǎn)由靜止?fàn)顟B(tài)到因波到達(dá)開始振動的時(shí)刻，這個(gè)時(shí)刻稱為波的初至。 相位-準(zhǔn)周期性運(yùn)動的一次循

4、環(huán)。振動波形圖上某個(gè)特定的位置(極大或極小值)，這個(gè)相位與物理中的相位概念不同。地震相通常指反射波組的特征，包括振幅、連續(xù)性及其結(jié)構(gòu)等。 同相軸(event)-一組地震道上整齊排列的相位，表示一個(gè)新的地震波的到達(dá)，由地震記錄上系統(tǒng)的相位或振幅變化表示，也就是波至?？梢允欠瓷?、折射、繞射或其它類型的波前。,7,2、時(shí)距關(guān)系(曲線),所謂時(shí)（間）距（離）曲線，就是表示波從震源出發(fā)，傳播到測線上各觀測點(diǎn)的旅行時(shí)間t，同觀測點(diǎn)相對于激發(fā)點(diǎn)的距離x之間的關(guān)系。 距離的確定，在布置測線時(shí)基本上確定了炮距、道距和炮檢距。 旅行時(shí)的確定-波的旅行時(shí)是通過地震記錄上相應(yīng)的接收道波形確定的。接收道波形記錄的是各個(gè)

5、接收點(diǎn)的振動曲線，用時(shí)間形式表示。 波的初至-從原來靜止?fàn)顟B(tài)到開始振動的時(shí)刻，在野外記錄中常用波形中最明顯的時(shí)刻來確定時(shí)間。 原始的地震道為顯示時(shí)間的剖面。 各種波時(shí)距曲線的特點(diǎn)是在地震記錄上識別各種類型地震波的重要依據(jù)，這是我們討論時(shí)距曲線實(shí)際意義的一個(gè)方面。,8,討論反射波時(shí)距曲線還有另一方面的實(shí)際意義：如果采用自激自收，則由各接收點(diǎn)地震道組成的地震剖面上，反射波同相軸的形態(tài)與地下界面的是相對應(yīng)的。但是，在一點(diǎn)激發(fā)，多道接收的地震記錄上，反射波同相軸的形態(tài)就與地下界面的形態(tài)不相對應(yīng)了。因?yàn)檫@時(shí)在各接收點(diǎn)記錄下來的反射波到達(dá)時(shí)間，不僅與界面的深度、地震波的速度等地下地質(zhì)因素有關(guān)，還同接收點(diǎn)與

6、激發(fā)點(diǎn)之間的距離這一非地質(zhì)因素有關(guān)。 為了解決這個(gè)矛盾，就要了解各道由于炮檢距不同而產(chǎn)生的波到達(dá)時(shí)差的大小。以便從實(shí)際觀測到的波到達(dá)時(shí)間中減去這部分時(shí)差，而保留下與界面深度有關(guān)的那部分時(shí)差。為此也需要了解一點(diǎn)激發(fā)、多道接收時(shí)，波到達(dá)各觀測點(diǎn)的時(shí)間的變化規(guī)律，即時(shí)距曲線方程。,9,3、直達(dá)波的時(shí)距曲線,直達(dá)波的時(shí)距曲線是最簡單的一種，考慮在單層介質(zhì)中，速度V恒定。激發(fā)點(diǎn)與接收點(diǎn)在同一測線，波的旅行時(shí)可表示為： t = x/V X是激發(fā)點(diǎn)到接收點(diǎn)的距離，V是直達(dá)波的傳播速度。 速度的一種通常的測試方法。,10,第二節(jié) 水平反射界面的時(shí)距曲線,1、共炮點(diǎn)反射波 同一炮點(diǎn)不同接收點(diǎn)上的反射波，即單炮記

7、錄，也稱同炮點(diǎn)道集。在野外的數(shù)據(jù)采集原始記錄中，常以這種記錄形式。 可分單邊放炮和中間放炮。 另一種道集是在許多炮得到的許多張地震記錄上，把同屬于某一個(gè)反射點(diǎn)的道選出來，組成一個(gè)共反射點(diǎn)道集，于是可得到界面上某個(gè)反射點(diǎn)的共反射點(diǎn)記錄。,11,2、水平層反射波時(shí)距曲線,共炮點(diǎn)反射波路徑的幾何關(guān)系 引入虛震源法 DAS+SOA+OAC=180 又O*AC+SAO+OAC=180 DAS=O*AC=OAC 直角OCA=直角O*AC OC= O*C ， OA= O*A 即從O點(diǎn)激發(fā)、S點(diǎn)接收到的反射波路徑，相當(dāng)于從O*點(diǎn)激發(fā)并直接傳播到S點(diǎn)。把O*點(diǎn)稱為虛震源。,12,3、虛震源作圖法,簡單分界面層上

8、反射波的時(shí)距曲線可根據(jù)反射定律用虛震源法推導(dǎo)。 虛震源法波由O點(diǎn)入射到A點(diǎn)再反射回S點(diǎn)所走的路程，就等于波在O*點(diǎn)直達(dá)到S點(diǎn)的路程。把O*點(diǎn)作為一個(gè)虛的震源。,在水平界面上，把反射時(shí)距曲線寫為另兩種形式：,13,4、正常時(shí)差(NMO),反射波的到達(dá)時(shí)間隨炮檢距的改變而變化。 定義 水平界面時(shí)，對界面上某點(diǎn)以炮檢距x進(jìn)行觀測得到的反射旅行時(shí)與在零炮檢距得到的反射旅行時(shí)之差。,正常時(shí)差的概念非常重要，它是判斷地震記錄上觀察到反射的主要標(biāo)準(zhǔn),14,5、正常時(shí)差的定量計(jì)算,或,其中,當(dāng),則,這個(gè)精確公式有時(shí)討論問題不夠直觀。在一定的條件下，用二項(xiàng)式展開可以得到簡單的近似公式，以后討論某些問題時(shí)經(jīng)常用到

9、。,15,6、動校正,為了消除正常時(shí)差產(chǎn)生的影響，要對反射時(shí)間做時(shí)間校正。經(jīng)過校正且，反射波同相軸一般就能反映界面的形態(tài)了。 在水平界面的情況下，從觀測到的波的旅行時(shí)中減去正常時(shí)差，得到x/2處的T0時(shí)間。 關(guān)于動校正的具體方法和實(shí)際資料的數(shù)字處理效果分析將在地震資料數(shù)字處理方法課程中詳細(xì)介紹。,16,第三節(jié) 傾斜界面的反射時(shí)距曲線,地下的巖層并不是一定水平的，多數(shù)與地面有一個(gè)角度。 在有傾角界面時(shí)，反射波的傳播時(shí)間與接收點(diǎn)的距離、深度和界面傾角也可以用一種時(shí)距曲線方程表示。 原則上講，得到一個(gè)界面的反射時(shí)距曲線，就可用此關(guān)系求出界面的深度傾角和速度。這是反射勘探研究地下構(gòu)造的基本原理。,17

10、,1、虛震源法,18,2、共炮點(diǎn)反射波的時(shí)距曲線特征,Xm是時(shí)距曲線極小點(diǎn)的橫坐標(biāo)，極小點(diǎn)總是相對激發(fā)偏向上傾一側(cè)，此時(shí)反射波到達(dá)地面的時(shí)間最短，極小時(shí)間值為,此式是一種二次曲線方程，它所代表的曲線為雙曲線,其中,公式變換,19,2、共炮點(diǎn)反射波的時(shí)距曲線特征,（1）反射波時(shí)距曲線是一條雙曲線 對共炮點(diǎn)(或共中心點(diǎn))反射波時(shí)距曲線方程做變換，可以得到標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線方程。 對水平界面反射波時(shí)距曲線做變換，可得到雙曲線方程：,式中,20,對傾斜界面反射波的時(shí)距曲線作變換：,式中,此式為界面傾斜時(shí)共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線的雙曲線方程。 注意：上述二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的雙曲線方程是有條件的，即地表為平面，地下分界面為光

11、滑的平面界面（水平或傾斜），覆蓋介質(zhì)為均勻介質(zhì)。,21,（2）極小點(diǎn)位置 以傾斜界面雙曲線為例，根據(jù)雙曲線的特點(diǎn)可知，該方程的極小坐標(biāo)為：,對于傾斜界面的共炮點(diǎn)反射波時(shí)距曲線，其極小點(diǎn)總是相對激發(fā)點(diǎn)偏向界面的上傾方向一側(cè)。由右圖還可看到，xmin點(diǎn)實(shí)際上就是虛震源在測線上的投影，由震源點(diǎn)O到xmin的反射波射線是所有射線中最短的一條，并且反射波時(shí)距曲線是對稱于過xmin點(diǎn)的t軸的。,22,3、傾角時(shí)差,界面水平時(shí)，在S點(diǎn)、O點(diǎn)、S點(diǎn)三個(gè)位置自激自收，反射波旅行時(shí)都相等，即。 同樣在水平界面，炮檢距不為0時(shí)，在O點(diǎn)激發(fā)S點(diǎn)接收，存在正常時(shí)差，即tORSt0。如果取OS=OS=x，則tORS= t

12、ORS。,23,3、傾角時(shí)差,傾角時(shí)差概念 界面傾斜，傾角為，測線與界面傾向一致，這時(shí)雖然還有OS=OS=x ，但 ，它們之差稱為傾角時(shí)差，這是由于界面傾斜引起的。也可以說是由激發(fā)點(diǎn)兩側(cè)對稱位置觀測到的來自同一界面的反射波的時(shí)差。,因?yàn)閮A角時(shí)差由傾角引起，所以，如果測出了界面的傾角時(shí)差，則有可能利用它來估算界面傾角，而了解界面傾角，是了解地下構(gòu)造的一個(gè)重要內(nèi)容。,24,4、傾角時(shí)差的定量計(jì)算,已知傾斜界面的時(shí)距曲線為：,作變換,在x/（2h）1的情況下，上式用二項(xiàng)式展開，且略去高次項(xiàng)可得：,同理，對S點(diǎn)：,需要注意的是，這里的t0是O點(diǎn)處的自激自收時(shí)間，h是O點(diǎn)處界面的法線深度。,25,應(yīng)當(dāng)注

13、意：用S點(diǎn)與S點(diǎn)的反射波旅行時(shí)相減時(shí)，因?yàn)樗鼈兊呐跈z距x相同，所以相減后，正常時(shí)差抵消了，t0也抵消了，剩下的就是這兩點(diǎn)之間的傾角時(shí)差。 若用O點(diǎn)的t0與tS相減，所得的時(shí)差并不是td的一半。因?yàn)樵贠點(diǎn)觀測，x=0，沒有正常時(shí)差，相減的結(jié)果既含有S點(diǎn)正常時(shí)差，也含有S點(diǎn)與O點(diǎn)之間傾角時(shí)差。,把震源O點(diǎn)兩邊等距的兩觀測點(diǎn)的波傳播時(shí)間相減得傾角時(shí)差td：,當(dāng)在O點(diǎn)兩邊炮檢距為x的兩點(diǎn)上測出傾角時(shí)差td后，就可用下式估算界面傾角：,26,可以這樣來理解在一個(gè)炮檢距不為零的點(diǎn)觀測到的傾斜界面反射波旅行時(shí),它包括三部分，即t0、正常時(shí)差和傾角時(shí)差。 如果這樣理解，則tS與tS之差，實(shí)質(zhì)上應(yīng)當(dāng)看作這兩點(diǎn)的

14、“傾角時(shí)差”之差了。,27,5、傾斜界面下的動校正,界面傾斜下的動校正會出現(xiàn)什么問題： 首先，S點(diǎn)接收到的反射波經(jīng)動校正后應(yīng)算哪一點(diǎn)？這時(shí)從x/2處的M點(diǎn)向界面作垂線與界面交于R，而真正反射點(diǎn)在R，這兩者是有偏移的。 反射點(diǎn)不在炮檢距中點(diǎn)與界面的垂直點(diǎn)R上，而在R點(diǎn)。 當(dāng)傾角不大時(shí)，RR的偏離不大。近似地認(rèn)為R與R相差很小，可忽略。 M點(diǎn)的自激自發(fā)時(shí)間為tRM。,28,其次，怎樣計(jì)算動校正量呢？最精確的辦法就是：動校正量等于波的實(shí)際傳播時(shí)間t減去炮檢中點(diǎn)M處的自激自收時(shí)間tRM(RM的旅行時(shí))， 即 t=t-tRM， t-t=t-（t-tRM）=tRM 動校正后就把t變換成tRM了。 具體地說

15、，精確的動校正量是： 式中h0是激發(fā)點(diǎn)O處界面的法線深度；tRM=2hM/V，hM是炮檢中點(diǎn)M處界面的法線深度。但是，因?yàn)楹蚳M都未知，無法用上式精確地計(jì)算傾斜界面的動校正量。,29,實(shí)際的做法是用水平界面的公式近似計(jì)算傾斜界面的動校正量。 應(yīng)當(dāng)注意：上式要校正的只是正常時(shí)差，是對水平界面情況提出的。對傾斜界面的反射波進(jìn)行動校正，不是（也不應(yīng)當(dāng)）把t校正成為t0，而是要把t校正成為tRM。 對傾角時(shí)差t和正常時(shí)差t粗略地分析可知，它們都有兩項(xiàng)之差。t的兩項(xiàng)分別大于t對應(yīng)的兩項(xiàng)，所以t與t近似相等是有可能的。下面證明兩者是近似相等。,30,6、動校正量計(jì)算,已知,所以近似地有,31,第四節(jié) 折射

16、波的時(shí)距曲線,視速度概念的進(jìn)一步討論,引用了視速度的概念將會對許多問題的討論很有幫助。 用視速度概念來說明地震波傳播的某些特點(diǎn)，即波出射到地面的射線的角度、地震剖面上同相軸的形態(tài)、波的視速度三者之間的關(guān)系。 射線互相平行，垂直地面出射，波的視速度Va= ，波的同相軸是一條水平線； 射線互相平行，但不是垂直地面，同相軸是一條傾斜直線，視速度為常數(shù)； 波的射線出射角是變化的，互相不平行，同相軸是一條曲線，視速度也是逐點(diǎn)變化的，出射角越大，同相軸越陡，Va越小。,32,射線方向、同相軸和視速度的關(guān)系,33,2、折射波的形成和傳播規(guī)律,折射波的形成 當(dāng)波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時(shí)，由于兩種介質(zhì)的速度不

17、同，在分界面上會產(chǎn)生透射，透射 入射角之間滿足斯奈爾定律。當(dāng)界面下層介質(zhì)波速V2大于上層介質(zhì)波速V1，透射角大于入射角。當(dāng)入射角達(dá)到某一角度時(shí)透射角達(dá)到90度，這時(shí)波沿界面滑行，稱滑行波。產(chǎn)生滑行波的入射角稱為臨界角。,滑行波是以下層的介質(zhì)速度V2傳播，因?yàn)閮煞N介質(zhì)是密接的，為了滿足邊界條件，滑行波的傳播引起了上層介質(zhì)的擾動，在第一種介質(zhì)中要激發(fā)出新的波動，即地震折射波。,34,折射波又稱為首波。折射波折向地面的方向也可由斯奈爾定律確定。 即折射角r等于臨界角。折射角永遠(yuǎn)是以臨界角從分界面向上射出。 當(dāng)界面是平面且 下層的速度不變時(shí)，在射線平面內(nèi)，折射波射線是一系列平行線。,35,理解折射波形

18、成的關(guān)鍵是：當(dāng)入射角在臨界角以內(nèi)，在界面上每一點(diǎn)都同時(shí)有三個(gè)波出現(xiàn)(入射波，透射波，反射波)，不需要在第一種介質(zhì)中形成別的波(折射波)已可滿足邊界條件。 而在臨界角以外由于滑行波以速度V2沿界面在第二種介質(zhì)中向前傳播，滑行波到達(dá)界面各點(diǎn)比入射波要早 。,36,滑行波到達(dá)界面各點(diǎn)比入射波要早,要證明滑行波比入射波先到達(dá)C點(diǎn)，即t1t2或t= t1- t20。,折射波到時(shí),入射波到時(shí),當(dāng)=i，cos(-i)=cos0=1，t=0； 當(dāng)i，0cos(- i)1, t0,37,3、折射波傳播的規(guī)律和特點(diǎn),不難證明(用惠更斯原理)，折射波的射線和分界面的法線之間的夾角等于臨界角c 折射波有“盲區(qū)”，折射

19、界面很深，盲區(qū)會很大。 如果剖面中有速度很高的厚層存在，就不能用折射波法研究更深處的速度比它低的地層。這種現(xiàn)象稱為“屏蔽效應(yīng)”。如果高速層厚度小于地震波的波長，則實(shí)際上并不發(fā)生屏蔽作用。,38,4、單層水平界面折射波的時(shí)距曲線,對任一個(gè)接收點(diǎn)S，折射波走過的路程為OA1B1S，走時(shí)為,A1B1=M1S=x-xm=x-2htgc,39,5、折射波交叉時(shí)概念,上式就是水平界面上折射波的時(shí)距曲線，這是一條標(biāo)準(zhǔn)的直線方程，其斜率k=1/V1， V1是下層介質(zhì)的速度；直線的截距為ti（稱交叉時(shí)）。 根據(jù)視速度的定義，折射波的視速度應(yīng)為V1，即為第二種介質(zhì)中的傳播速度，有時(shí)把這種速度稱為“界面速度”，因?yàn)?/p>

20、滑行波正是以這個(gè)速度沿界面滑行的。 當(dāng)x=0 上式為折射波時(shí)距曲線延長后與時(shí)間軸（x=0）的交點(diǎn)，稱之為與時(shí)間軸的交叉時(shí)ti，這是折射波時(shí)距曲線與反射波時(shí)距曲線的又一區(qū)別。,40,還可以得到折射波時(shí)距曲線的起始點(diǎn)坐標(biāo)為： 由上式可知，產(chǎn)生折射波的界面埋藏越深，盲區(qū)越大。在折射波時(shí)距曲線的始點(diǎn)，由于同一界面的反射波時(shí)距曲線和折射波時(shí)距曲線有相同的時(shí)間和視速度（在M1點(diǎn)出射的射線既是反射波射線也是折射波射線），因此這兩條時(shí)距曲線在該點(diǎn)相切。,41,6、傾斜界面的折射波時(shí)距曲線,在傾斜界面上，折射波到達(dá)測線上傾方向和下傾方向的時(shí)距曲線方程是不一樣的。推導(dǎo)的方法是先求出折射波時(shí)距曲線的始點(diǎn)坐標(biāo)，再求出

21、它的斜率，有了始點(diǎn)位置和斜率，折射波時(shí)距曲線方程就可以寫出了。,42,折射波時(shí)距曲線的始點(diǎn)坐標(biāo),作虛震源O*，作MNOO*，作OKO*M，MSOM,在OKM中，,在OKO*中，OK=2hsinc,43,折射波上行、下行時(shí)距曲線,因?yàn)樯蟽A方向出射角(c-)，所以視速度是,同樣，上傾方向出射角(c+)，視速度為,44,求界面的公式,也就是說，傾斜界面折射波時(shí)距曲線的交叉時(shí)與水平界面的一樣；上傾方向和下傾方向的交叉時(shí)也一樣。但應(yīng)注意的是，這里的h是界面的法線深度。所以折射波的交差時(shí)總是小于同一界面的反射波的自激自收時(shí)間。,當(dāng)傾角不大時(shí)，可近似得到,同樣可以得出交叉時(shí),由此可知，傾斜分界面上，折射波上

22、下傾方向的視速度不同，上傾視速度大于下傾視速度，時(shí)距曲線的低利率正好相反。此時(shí)折射波的視速度不再等于界面速度V2，下面推出一個(gè)傾斜界面的界面速度公式：,45,46,7、水平層狀介質(zhì)的折射波時(shí)距曲線,略,47,考慮圖示的一個(gè)水平分界面，上下介質(zhì)波速分別為V1和V2，且V2V1；在縱測線的O點(diǎn)激發(fā)，沿測線的各點(diǎn)接收，對于直達(dá)波，在測線上距離激發(fā)點(diǎn)為x的任一觀測點(diǎn)，其到達(dá)時(shí)間是：t=x/V1，時(shí)距曲線是一條直線。,8、一個(gè)分界面情況下各種地震波時(shí)距曲線間的相互關(guān)系,變換,同樣在O點(diǎn)激發(fā)，當(dāng)偏移距大于Xm時(shí)各點(diǎn)可接收到折射波，折射波時(shí)距曲線方程為， 時(shí)距曲線是一條直線。,48,49,綜上所述，各類地震

23、波時(shí)距曲線間的相互關(guān)系歸納如下： （1）直達(dá)波時(shí)距曲線是反射波時(shí)距曲線的漸近線，可以從數(shù)學(xué)關(guān)系上加以論證，請學(xué)生自行推演。 （2）折射波時(shí)距曲線與反射波時(shí)距曲線在M1點(diǎn)相切，切點(diǎn)坐標(biāo)如式所示。 對此可從兩種波的時(shí)距曲線方程，當(dāng)x=xm時(shí)的斜率相等或視速度相同加以論證。 （3）直達(dá)波與折射波的時(shí)距曲線有一個(gè)交點(diǎn)P，交點(diǎn)坐標(biāo)為 ：,50,式中ti為交叉時(shí) 在xxp的區(qū)間，折射波為初至波，而直達(dá)波為續(xù)至波，反射波總是最后接收到（直達(dá)波、折射波、反射波三種波相比）。 （4）時(shí)距曲線的陡緩取決于上覆介質(zhì)的波速與界面的埋藏深度。對于折射波而言，界面速度越大，時(shí)距離曲線越平緩，反之時(shí)距曲線越陡。對于反射波來

24、講，同一界面的反射波時(shí)距曲線的斜率隨x的不同而變化，不同界面的反射波時(shí)距曲線隨界面埋深的增大，而使整條時(shí)距曲線趨于平緩。 對于傾斜界面而言，三種波的時(shí)距曲線之間的相互關(guān)系及特點(diǎn)與水平界面有所不同，請讀者自行總結(jié)并示意繪制三種波的時(shí)距曲線。,51,第五節(jié) 多層介質(zhì)反射波時(shí)距曲線,1、地層介質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型 實(shí)際的地層存在著許多分界面，在地震勘探中對客觀存在雜的地層剖面，建立了多種地層介質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，主要有均勻介質(zhì)、層狀介質(zhì)以及連續(xù)介質(zhì)等三種。 均勻介質(zhì)-認(rèn)為反射界面R以上的介質(zhì)是均勻的，即層內(nèi)介質(zhì)的物理性質(zhì)不變。如地震波速度是一個(gè)常數(shù)V0，最簡單的情況，反射界面R是平面，可以是水平的或是傾斜面。 層狀

25、介質(zhì)-認(rèn)為地層剖面是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)速度是均勻的，但層與層之間的速度不相同，介質(zhì)性質(zhì)的突變。這些分界面也可以是傾斜的。 連續(xù)介質(zhì)-所謂連續(xù)介質(zhì)是認(rèn)為在界面R兩側(cè)介質(zhì)1與介質(zhì)2的速度不相等，有突變。但界面R上部的覆蓋層(即介質(zhì)1)的波速不是常數(shù)，而是連續(xù)變化的。最常見的是速度只是深度的函數(shù)V(z)。,52,地層結(jié)構(gòu)模型,均勻介質(zhì)平界面模型,水平層狀介質(zhì)模型,連續(xù)介質(zhì)模型,53,2、三層水平介質(zhì)的反射波時(shí)距曲線,不能用虛震源原理簡單地推導(dǎo)出時(shí)距曲線方程。 時(shí)距曲線是通過計(jì)算地震波傳播的總時(shí)間t，以及相應(yīng)的接收點(diǎn)離開激發(fā)點(diǎn)距離x。當(dāng)計(jì)算一系列(t,x)值后，就可得到R2界面的反射時(shí)距曲線。 傳播

26、方向必然滿足透射定律,54,有了上兩個(gè)式子就可以計(jì)算R2界面的反射波時(shí)距曲線。例如，取第一條射線=1，可計(jì)算出一組 (t1，x1)；取第二條射線=2，可計(jì)算出一組(t2，x2)；等等。把許多組(t，x)值標(biāo)出來。就得到R2之界面的反射波時(shí)距曲線。 理論上可以證明，在這種三層介質(zhì)情況下，R2界面的反射波時(shí)距曲線方程，只能用方程組上述兩式來表示。不能表示成為t與x的顯函數(shù)關(guān)系。 由反射和透射定律進(jìn)一步化為以射線參數(shù)P表示的參數(shù)方程。,上式不能進(jìn)一步化成某種標(biāo)準(zhǔn)的二次曲線方程。,55,3、平均速度概念的引入,注意到，前面的時(shí)距曲線方程不能進(jìn)一步化成某種標(biāo)準(zhǔn)的二次曲線方程，如雙曲線方程。這種情況，正常

27、時(shí)差就不好計(jì)算，動校正也比較麻煩。想解反問題，由觀測到的資料估算地下界面的埋藏深度也很困難。 嚴(yán)格說，三層水平介質(zhì)的反射波時(shí)距曲線已不是雙曲線，能否用一條雙曲線去近似它呢?亦即，能否用一種假想的均勻介質(zhì)來代替整套層狀介質(zhì)，使地震波在假想均勻介質(zhì)中的傳播情況很接近于真實(shí)情況。如能做到這樣，在前面講的均勻介質(zhì)情況的一套公式和辦法就可以利用了。 注意：在解決復(fù)雜問題時(shí)常用的思路和方法。,56,當(dāng)然兩種情況下(兩層介質(zhì)和多層介質(zhì))地震波傳播特點(diǎn)不可能完全一樣，但在地震資料解釋中，有一個(gè)很重要的參數(shù)，就是一條共炮點(diǎn)時(shí)距曲線的t0值(激發(fā)點(diǎn)處的反射時(shí)間)，因?yàn)橛辛藅0，如果又知道地震波的速度，就可以估算反

28、射界面的深度。根據(jù)這種情況，假想的均勻介質(zhì)的厚度應(yīng)當(dāng)和水平層狀介質(zhì)總厚度相等。同時(shí)，在兩種情況下的t0相等。 關(guān)鍵是怎徉來確定假想均勻介質(zhì)的速度。,57,層狀介質(zhì)中波傳播的速度例子,A地層中波傳播速度快。 波在這兩組地層中傳播的情況有差別了。這種差別不僅與層的速度有關(guān)，還與各層的厚度有關(guān)。 在層狀介質(zhì)中，只知道每一層的速度還不能確定波在其中傳播時(shí)的總特點(diǎn)。,A地層,B地層,58,平均速度,就用一種速度可以比較合適地反映波在一組層狀介質(zhì)中傳播的快慢。 定義為平均速Vav就是用波在垂直層面的方向旅行的總時(shí)間除這組地層的總厚度。,利用此式計(jì)算前面例子中兩組地層的平均速度，分別為Vav,a=1790米

29、/秒，Vav,b=1730米/秒。 從“使地震波在總厚度與層狀介質(zhì)厚度相等的假想均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，t0保持不變”的準(zhǔn)則，導(dǎo)出假想均勻介質(zhì)的波速。就是層狀介質(zhì)的平均速度。,平均速度公式,59,n層水平層狀介質(zhì)的平均速度,地震波在各層中的傳播速度(稱為層速度)分別為V1, V2Vn；每層的厚度分別為h1, h2hn；波垂直各層的傳播時(shí)間分別為t1, t2tn；則這組地層的平均速度為,引入平均速度也是對介質(zhì)結(jié)構(gòu)的一種簡化 ，這種近似雖然在一定程度上便于進(jìn)行解釋，但也仍然存在不少矛盾。,60,4、多層和均勻速度假設(shè)層時(shí)距曲線比較,實(shí)際地層剖面中，不只三層而是有很多層，仍可以用上述方法，用不同的平均速度值把各個(gè)界面的上覆介質(zhì)簡化為均勻介質(zhì)，而每個(gè)層面的反射波時(shí)距曲線也都可以近似地當(dāng)作雙曲線。 用兩種方法來計(jì)算多層介