物探-地震勘探理论基础详解.ppt

横波 纵横波比 σ 0 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 Vp/Vs 1.41 1.50 1.63 1.73 1.87 2.45 ∞ Vp/Vs与σ泊松比的关系 ①?对于岩土介质来说,越坚硬致密σ越小,越松软σ越大,液体的泊松比最大σ =0.5；多数岩石σ从0.2到0.3。当σ从0—0.5,Vp/Vs从21/2～∞； ②?横波速度比纵波速度低,横波分辩薄层比纵波深；岩层富含水或油气时,纵波速度影响大,横波无影响,可利用Vp/Vs来判断岩土介质的含水性。 Vp/Vs与泊松比的关系表 面波 对于三种波的传播速度，根据上述理论公式可知： 且当σ=0.25时 同种介质中 四、地震波传播原理 研究地震波在传播中的空间位置与传播时间的关系称为地震波的运动学；而研究波形、频率、相位、振幅等与空间位置的关系称为地震波的动力学。 地震波的运动学特征表现为地震波在传播中所遵循的规律----传播原理。 1. 惠更斯原理-波前原理 惠更斯原理是说明波前向前传播的规律：在弹性介质中，已知t时刻的同一波前面上的各点，可以把这些点看作从该时刻产主子波的新的点振源，经过Δt时刻后，这些子波的包络面就是t+ Δt时刻新的波前面。 2. 费马原理-射线原理、最小时间原理 费马原理的通俗表达：波在各种介质中的传播路线，满足所用时间为极值的条件。 费马原理可以这样来描述，地震波沿射线传播的旅行时和沿其他任何路径传播的旅行时相比为最小，也就是说，波沿旅行时最小的路径传播，这一最小路径称作射线。在均匀介质中，两点间传播时间最短的路径是连接这两点的直线。对于非均匀介质，这种最佳路径不再是直线，而成为曲线，但射线与波前面总是垂直的。 3. 视速度定理 均匀介质中地震波是按射线传播的，正常时在波的传播方向上测得的速度： 为波传播的真速度 ΔS 波射线 而沿其它任何方向测得的速度均被称为视速度 见下图 旅行时间 Δt ΔS α Δx x1 x2 波的传播方向 测试方向 t1 t2 此时的真实速度应为： 称为视速度定理 ΔS α Δx x1 x2 波的传播方向 t1 t2 因真实速度为介质固有的，为常数；而视速度是随测试方向而变的，为真速度的1/sinα倍。其变化特征为： ① α=90°时 V*=V ② α=0°时 V*→∞ ③ α由0°→ 90°时 V*由∞→V ∴ V*≥V 五、地震勘探的基本原理 波阻抗： 弹性波在介质中的传播速度与介质密度的乘积 波阻抗=V·ρ （g/s·cm2） 波阻抗界面或弹性分界面 ： V1·ρ1≠V2·ρ2 勘探的基本原理为波的传播规律。人工激发的地震波在介质中传播过程中，当遇到弹性分界面时将产生反射、折射和透射现象，同时产生可以返回地面的反射波和折射波。 地震波的传播规律类似于光学，叫斯奈尔（Snell）定律 几个概念： 1.地震波的反射和透射 反射定律：入射线反射线及入射点处在同一平面内，入射线反射线在法线两侧，入射角等于反射角。 透射定律：透射线在入射线和入射点法线处所决定的平面内，入射线和透射线分别位于入射点法线两侧。 入射线 反射线 透射线 法线 V2 V1 α α’ β 根据斯奈尔定律，地震波的反射、透射遵循： 地震波的反射和透射 同类波的反射与透射 地震波的反射和透射 转换波的反射与透射 同类波 转换横波 一个纵波入射到反射面时 ，即产生反射纵波和反射横波，也产生透射纵波和透射横波。与入射波类型相同的反射波或透射波称为同类波。改变了类型的反射波或透射波称为转换波。入射角不大，转换波很小，垂直入射不产生转换波。 斯奈尔（Snell）定律 同类波 转换横波 * 垂直入射时的反射、透射系数 反射系数 KR0,表明反射波相位与入射波相位一致； KR0,表明反射波相位与入射波相位相反,出现半波损失。 透射系数 当第一、二层的波阻抗相等时，透射系数为1,反射系数为0，表明全部透射，而无反射。 KT永远为正，说明入射波与透射波总是同相的 垂直入射时反射系数与透射系数的关系 2.地震波的折射 击振点 O M A 临界点 滑行波 波阻抗界面 地面 盲 区 折 射 波 透射波 α β i 折射波仍然遵循斯奈尔定律 V1 V2 V2＞V1 临界角 盲区 OM=2h·tgi O M 滑行波 盲 区 i h 说明：界面埋深越大，V1和V2相差越小，盲区OM就越大 3.地震波的