工程与环境物探_第11节_地震波的激发、传播与接收.pptVIP

地震炮集 多炮记录显示 思考题 * 为什么开设这门课？ * * * * 陆基孟, 王永刚主编. 地震勘探原理. 第三版. 311-314. * 陆基孟, 王永刚主编. 地震勘探原理. 第三版. 311-314. 2. 可控震源车 由机械震动产生一定波形的信号，一般延续时间较长，并且可以通过延长时间来增加累积能量。 上部为可控震源扫描信号示意图 中部为记录到的子波(反射波) 下部为二者相关处理后得到的零相位Klauder子波。 3. 锤击震源 人工锤击简单易行，问题是一致性差，可能能量不够和波形不好； 机械锤击的操控性可以提高，需要设计合理。 SE2404EI 综合工程探测仪 1.1.2 地震波的传播 震源激发产生的地震波在介质中的传播包括： 1.波前扩散； 2.能量吸收衰减； 3.描述射线路径规律的费马原理； 4.描述波前运动的惠更斯原理； 5.描述介质界面上反射透射及波型转换的斯奈尔定律； 6.反射、透射系数的大小； ……等。 1. 波前扩散 波前是描述地震波传播的概念之一，指在介质中同时开始振动的点组成的面，与之对应的是波尾，即同时停止振动的点组成的面。波前面可以是平面、球面、柱面、其他曲面，波前面可以交叉。 波前扩散是指震源激发所产生的地震波能量，随着波的向外传播被分布在越来越大的波前面上，能量密度逐渐减小，振幅减小。 振幅-A 波前面半径-r 波前扩散 振幅减弱 2. 能量吸收衰减 吸收衰减是指实际地层并非完全弹性，而是具有粘弹性质，由于介质质点间的相互作用，部分弹性能量转变为热能而被消耗，弹性能量逐渐减少，表现为地震波的振幅逐渐减小，相对于传播距离而言可以理解为在传播路程内能量被吸收，相对于时间而言，可以理解为在传播时间内衰减。 振幅-A 传播路程-x 传播时间-t 振幅-A 传播路程=速度×传播时间 传播时间-t 振幅-A 传播路程-x 3. 费玛原理 费玛原理是描述波射线在介质中传播路径规律的原理，也称最小时间原理。 地震波总是沿射线传播，以保证所用旅行时间最少准则； 地震波沿垂直于等时面的路线传播所用时间最少； 等时面与射线总是互相垂直； 用射线描述地震波与用波前面描述是等价的。 结论：地震波在均匀介质射线为直线，在非均匀介质中是曲线。 费玛（Fermat，1601-1665）：法国的数学家，生于法国南部波蒙镇，以律师为职业，长期任图卢兹议会议员。喜欢博览群书，精通数国语言与文学，爱好自然科学，特别是数学，著有《平面及空间位置理论导言》《求最大和最小值的方法》等。在物理学上，费马在研究了光的反射现象与折射现象后， 提出了费马原理。 4. 惠更斯原理 惠更斯原理是描述波前面在介质中随时间增加而向前推移现象的原理，也称波前原理。 已知 t 时刻的波前，波前面上每一点（面元）都可以看作是新的子波源，各自发出子波。各子波分别以介质的波速 v 向各方传播，形成各自的波前，经Δt 时间，它们的包络面便是 t+Δt 时刻的波前。 C.Huygens, (1629-1695), 荷兰物理学家 时间特征方程 根据时间场的概念，地震波传播到介质空间中任意一点所需的时间： 根据惠更斯原理，从 时刻的波前面，到 时刻的波前面，两个波前面之间的法线距离： 因此： 时间特征方程 在 的极限情况下： 可以称其为慢度矢量。在已知介质波速大小但不知波传播方向的情况下，可以写成标量形式： 这就是时间场的微分方程，称为时间特征方程或称程函方程，是几何地震学的基本方程。该方程的适用条件是地震波频率较高或波长很小，即波动方程的高频近似。 实际介质通常是三维空间分布的，时间场也是三维空间坐标的函数，即 t = t（x, y, z），描述时间场分布的是等时面。 在地面上的二维空间内，地震波的到达时间是二维坐标（x, y）的函数，即 t = t（x, y），是（t, x, y）三维空间的一个曲面，称之为时距曲面。 在地面上的一条测线，如 x 轴上，地震波的到达时间是坐标位置 x 的函数，即 t = t（x），是（t, x）二维空间的一条曲线，称之为时距曲线。时距曲线是时距曲面与测线铅垂面的交线。 时距曲面与时距曲线 5. 斯奈尔定律 斯奈尔定律描述的是波在介质分界面上发生反射和透射和波型转换所遵循的规律： v1P v2P v1P P P S P S v1S v2S v1S 反射波（特别是反射纵波）是地面地震勘探的有效信号，反射横波在转换波或多波勘探时是有效波。 介质 I 介质 II 滑行波与折射波 在介质波速v1P v2P的情况下，如果增大入射角，完全有可能使得透射波的透射角达到90°，即 此时的入射角称为临界角，用 表示， v1P v2