第2章几何地震学汇编.ppt

第二章 几何地震学 第二章 几何地震学 第一节 岩石的弹性 Passage 1 Rock Elasticity Property  1．理想弹性介质与粘弹性介质 (Ideal Elasticity Media and Plastics Media) 结 论 1：地震勘探中将地下岩石看做为弹性介质---地震勘探的理论基础 2、几种弹性模量（弹性常数）(Some Elasticity Mould/Constant) 结论2：不同岩石具有不同的弹性性质 (地震勘探能解决地质问题的地质基础) 第二节 地震波的基本概念Passage 2 Seismic Wave Basic Conception 地震勘探是研究波在地下介质传播规律的一种方法。 有波的传播就有振动，振动与波构成了地震勘探的基础。 从振动给出振幅、频率、周期概念，由波动引出波长、波数等常用的物理名词。 振动与力的都有一个承受物—弹性介质。 在弹性介质中传播的波称弹性波，与电磁波一样弹性波也具有运动学和动力学特征。 波的运动学--是研究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。 与几何光学的一些原理相似，用波前射线等几何图形描述波的运动过程和规律。所以也称为几何地震学。 波的动力学--研究介质中质点振动与力的关系，从能量的角度来研究波的特征，如波的振幅、波形和吸收。 1、振动 振动－－某质点在其平衡位置附近做来回往返的运动。通常以周期性为其特征，用振幅、频率来描述。 波振幅（A）--质点离开平衡点的距离(位移)； 频率（f）和周期（T）—每秒钟内振动的次数称频率，质点从某位置振动后再回到该位置所需的时间称周期，与频率互为倒数。f＝1/T 2、波动 波动－－就是振动在介质中的传播，振动是波动的源。 介质内某质点的振动，通过介质质点的相互作用传递相邻质点的振动，如此传递下去就形成了波动。 波动的参数描述 质点振动速度－－质点在其附近位置振动的速度。 波速－－质点振动能量传播的速度。 质点振动速度与波动的传播速度不同，其振动方向与传播方向也不一定相同 波振幅（A）--质点离开平衡点的距离(位移)； 波长（λ）—在单频波中两个相邻周期(T)上各相似点的距离(注意：应在垂直于波前的方向上对它们测定)； 频率（f）—每秒钟内波振动的次数。 波的传播速度（V）--每秒钟波前进的距离,与波长、频率和周期的关系为： V = λf = λ/T 或 λ = V/f 必须强调，波动是一种不断变化、不断推移的运动过程，而不是任何固定的、僵化的东西。介质中有无数个质点，在波的传播过程中，每个质点都会或早或晚地受到牵动而振动起来。单独考虑每一个点，它的运动只是在平衡位置附近进行振动。把介质中的无限多个点当作一个整体来看，它的运动就是波动。因此，质点的振动和波动的关系就是部分和整体的关系。 简谐波(正弦波) 波随时间的变化，一种最简单的形式是简谐波(正弦波)，用正弦的形式表示： U(x)=Asin(ωt+φ) A-振幅，ω=2πf为圆频率， φ-初相位。 波谱的概念 数学上已证明，所有复杂的振动都可由不同频率、振幅和不同初相位的简谐波合成。 频谱－－一个复杂的振动信号可以看成由许多简谐分量叠加而成的，这些简谐分量及各自的振幅、频率和相位，就称这复杂振动的频谱。 第三节 地震波的产生和传播 1、地震波 一种在地层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，是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。 振动的传播亦即能量的传播。 波的特征：振动和传播，形象表示为波动。 2、波源 介质中产生振动的地方就是波动的波源或称震源。地震勘探中地震波的产生是用人工的方法，如炸药爆炸等。引起地层振动的位置为波源原点。波源向四周传播。 相对于地层的空间尺度可以把震源作为一个点源。 地震子波：由点源刚进入弹性区传播的地震波 爆炸源对岩石影响有三个区： 破坏圈、塑性带和弹性形变区。 3、地震波传播的形象表征 （1）波阵面(波前、波后) 波从震源出发向四周传播，在某一时刻，把波到达时间各点所连成的面，称波阵面，简称波面。 波前—振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始扰动的那一时刻。同样，振动刚停止时刻有分界面为波后。波前或波后是用面表示的，不是曲线。 特征：在波面上各质点的振动相位相同。当振动在各向同性介质中传播时，波前的运动方向与波前本身垂直。 平面波、球面波 波阵面的形状决定波的类型，按波面的形状对波分类，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。 在均匀各向同性介质中，同一