地震勘探原理复习题答案

地震勘探原理复习题答案 Last updated on the afternoon of January 3, 2021

绪论

一、名词解释

1.地球物理方法(ExplorationMethods):利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、

了解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。它是一种间接找油的方法。特点：精度和成本均高于

地质法，但低于钻探方法。

2、地震勘探：就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。

二、简答题

1、了解地下资源信息有那些主要手段。

（1）、地质法（2）、地球物理方法（3）、钻探法（4）、综合方法：地质、物探(物化探)、钻探结

合起来，进行综合勘探。其中，地质法贯穿始终，物探是关键，钻探是归宿。

2有几种主要地球物理勘探方法，它们的基本原理。

地球物理勘探方法是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备观测

和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工程地

质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。相应的各种勘探方法，叫

地球物理勘探方法，简称为物探方法，有地震勘探、重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地球物理测井。

（1）重力勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的密度差异，引起重力场变化，产生重力异常，用重力

仪测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。

（2）磁法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的磁性差异，引起磁场变化，产生磁力异常，用磁力仪

测量其异常值，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。

（3）电法勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的电性差异，引起电(磁)场变化，产生电性异常，用电法(磁)仪测量其异常，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。

（4）地震勘探：利用岩石、矿物(地层)之间的弹性差异，引起弹性波场变化，产生弹性异常(速度不同)，用地震仪测量其异常值(时间变化)，根据异常变化情况反演地下地质构造情况。

（5）地球物理测井：电测井；电磁测井；放射性测井；声波测井；地温测井；密度测井。

3、地震勘探的主要工作环节。

（1）野外数据采集（2）室内资料处理（3）地震资料解释

4、依据岩石物理性质的差异，可以分为很多的勘探方法，请说出几种物探方法，各是依

据什么样的物理性质差异（

5、同第二题各种勘探方法的原理）

6、

7、什么是地震勘探，它主要包括哪几个阶段？

地震勘探就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。包括激发地震波、接收地震波、重建地震波的传播路径。

8、地震勘探的发展主要经历了哪几个阶段？

在20世纪中，按地震信息记录方式，石油地球物理勘探方法发展经历了光点记录，模拟

磁带记录，数学记录三个阶段。

9、你认为地震勘探在石油勘探中的地位重要吗为什么

10、

地震勘探在石油勘探中的地位相当重要。迄今为止，地震波是研究地球内部最有效的工具

之一。基于岩石中波传播性质的地震方法是目前地球物理勘探中最主要的方法。

第一章练习题

一、名词解释

1.地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波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，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。

2.地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。

3.地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，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。

4.地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒的地震波，称为地震子波。地震子波看作组成一道地震记录的基本元素。

5.波前：振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始振动的那一时刻。

6.射线：是用来描述波的传播路线的一种表示。在一定条件下，认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所观测的一点P 。这是一条假想的路径，也叫波线。射线总是与波阵面垂直，波动经过每一点都可以设想有这么一条波线。

7.振动图和波剖面：某点振动随时间的变化的曲线称为振动曲线，也称振动图。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面。

8.折射波：当入射波大于临界角时，出现滑行波和全反射。在分界面上的滑行波有另一种特性，即会影响第一界面，并激发新的波。在地震勘探中，由滑行波引起的波叫折射波，也叫做首波。入射波以临界角或大于临界角入射高速介质所产生的波

11sin sin θθV V =

9.滑行波：由透射定律可知，如果V2>V1，即sinθ2>sinθ1，θ2>θ1。当θ1还没到90o时，θ2到达90o，此时透射波在第二种介质中沿界面滑行，产生的波为滑行波。

10.同相轴和等相位面：同向轴是一组地震道上整齐排列的相位，表示一个新的地震波的到达，由地震记录上系统的相位或振幅变化表示。

11.时间场和等时面：

12.地震视速度：当波的传播方向与观测方向不一致(夹角θ)时，观测到的速度并不是波前的真速度V，而是视速度Va。即波沿测线方向传播速度。

13波阻抗：指的是介质(地层)的密度和波的速度的乘积(Zi=ρiVi，i为地层)，在声学中称为声阻抗，在地震学中称波阻抗。波的反射和透射与分界面两边介质的波阻抗有关。只有在Z1≠Z2的条件下，地震波才会发生反射，差别越大，反射也越强。

14.纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。又称压缩波、膨胀波、纵波或P-波。

15.横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢，也称剪切波、旋转波、横波或S-波，速度小于纵波约倍。横波分为SV和SH波两种形式。

16.体波：波在无穷大均匀介质(固体)中传播时有两种类型的波（纵波和横波），它们在介质的整个立体空间中传播，合称体波。

17.面波：波在自由表面或岩体分界面上传播的一种类型的波。

18.纵测线和非纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。用纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。

19、垂直地震剖面：把检波器放入井中，在地面激发，即地面距井口一定距离激发，称作地震测井。这种观测方法得出剖面是垂直地震剖面(简称VSP)，得出的是地震波垂直时距曲线。

20平均速度：就是用这组地层的总厚度去除以波在垂直层面的方向旅行的总时间。

17共炮点反射道集：在同一炮点激发，不同接收点上接收的反射波记录，称为共炮点道集。在野外的数据采集原始记录中，常以这种记录形式。可分单边放炮和中间放炮。

二、填空题

2物体在外力作用下发生了形变,若去掉外力以后,物体仍旧保持其受外力时的形状,这样的特性称为塑性.这种物体称为__塑性体。

3弹性和塑性是物质具有两种互相__转换___的特性,自然界大多数物质都_同时具有这两种特性,在外力作用下既产生_弹性_形变.也产生_塑性_形变.

4弹性和塑性物体在外力作用下主要表现为___弹性___形变或_塑性_形变.这取决于物质本身的__物理性质___,作用其上的外力__大小__，作用力延续时间的__长短__,变化快慢,以及物体所处_温度__、压力等外界条件.

5地震波遇到岩层分界面时主要产生两种波是___瑞利波、拉夫波__。

三、选择题

1.连续介质中,常见的地震波传播速度与深度Z关系是（A）

A)V=Vo(1+βZ)B)V=Vo(1+β+Z)C)V=VoβZD)V=(1+2βZ)Vo

2.连续介质地震波射线为()

A)直线B)曲射线C)双曲线D)抛物线

3.费马原理认为,地震波沿()

A)最大路径传播B)最小路径传播C)二次抛物线路径传播D)双曲线路径传播

4.物理地震学认为,地震波是(C)

A)一条条射线B)沿射线路径在介质中传播C)一种波动D)面波

5.地震波纵波的传播方向与质点的振动方向(A)

A)垂直B)一致C)相同D)相反

6.波的传播方向上,单位长度内的波长数目,叫做(C)

A)波长B)周期C)波数

四、简答题

1.什么是惠更斯原理?

前进的波前成上每一点都可以看作一个二次的震(波)源，且后一时刻的波前面就是基于前一时刻的波前面所激发的所有二次波的包络面。

2. 什么是费玛原理?

由Snell 定律可知，波在介质中由一点传播到另一点的可以沿许多条不同路线传播。

费马原理指出波在各种介质中的传播路线，满足所用时间为最短的条件(旅行时为极小)。这条路径正是垂直于波前面的路径，即射线路径。

3. 什么是反射定律、透射定律、斯奈尔定律

反射定律:

①反射线、入射线分居法线的两侧；

②反射线位于入射面内；

③反射角θ′等于入射角θ；

④反射线、入射线和法线所构成的的平面为射线平面，垂直与界面。

透射定律：

①透射线也位于入射面内，

②入射角的正弦和透射角的正弦之比等于第一和第二两种介质的波速之比。综合反射定律和透射定律，扩展到多层水平层状介质的情况，可以得到斯奈尔(Snell)定

律：

P V V V V V V Si

Si Pi pi S S P p S S P P =======θθθθθθsin sin ..........sin sin sin sin 22222211

Vp1,Vs1,Vp2,Vs2,......Vpi,Vsi —为各层的纵波、横波速度。P —为一常数，称为射线路

径参数。

5. 什么是折射波的盲区

由于折射波的产生需要一定的条件，在地表某个

区段观测不到折射波，这个区段称为折射波的盲区。

7. 什么是虚震源原理?

入射线OP 在分界面P 点入射，过P 点的法线为NN ′从震源O 向分界面作垂线OD 并延

长，与反射线的反方向延长线相交于O*，把此点作为一个虚震源。这时反射线可以看成是由

O*点射出来的。虚震源是一个假设的震源，引入它可以简化波的入射和反射路径的计算。

8. 试叙述纵波和横波的传播特点。

纵波：质点振动方向与波的传播方向一致，传播速度最快。

横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，速度比纵波慢。

9. 波前和射线两者之间的关系如何？均匀介质地震波的波前和射线的特点?

射线的特征总是与波阵面垂直，即与波前垂直。在均匀介质中（V 一定）认为地震波以直线形式向外传播，射线垂直于波面。

8、根据波前面的形状，可以把地震波分为几大类？

波阵面的形状决定波的类型，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

9．地震波的波前的形状取决于哪些因素？

tg h OA θ?=2

波面的形状取决于波源的形状和介质的性质。在均匀各向同性介质中，同一个震源，在近

距离的波为球面波，在远距离的地方可看成平面波。

10．从反射和折射波形成的机制，折射波形成的条件是什么？ 1）当波从介质1传到介质2，两种介质的阻抗不同时，在分界面上会产生透射和反射，且

满足斯奈尔定律。 2）当V2﹥V1时，透射角大于入射角。当入射角达到临界角θC ，时透射角达到90度，这

时波沿界面滑行，称滑行波。

3）滑行波是以下层的介质速度V2传播。

4）由于两种介质是密接的，为了满足边界条件，滑行波的传播引起了上层介质的扰动，

在第一种介质中要激发出新的波动，即地震折射波。

11、在纵测线，一个水平分界面均匀介质情况下共炮点的直达波时距曲线有何特点？

直达波时距曲线方程：是一直线。

12、在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线有何特点？

13、

反射波时距曲线是一条双曲线，最小值为x=0，t=h0

14、在纵测线，一个倾斜分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线有何特点和水

平界面条件下有和异同

15、

反射波时距曲线是一条双曲线，，据双曲线的特点可知，该方程的极小坐标为：。都是双

曲线，但极小点位置不同。

14. 直达波的时距曲线一定是直线吗？

不一定，只有在均匀各向同性介质中才为直线，当速度与其他因素有关时就不是直线。

v x

t =

202)(t V

x t +=

15.在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线和直达波时距曲

线以及折射波时距曲线之间有怎样的关系？

直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐近线，

折射波时距曲线与反射波时距曲线在M1点相切，切点坐标：

直达波时距曲线与折射波时距曲线相交，相交处为超前时间。

16.在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的折射波时距曲线有何特点？

水平界面折射波的时距曲线，这是一条标准的直线方程，其斜率k=1/V1，直线的截距

为ti ，V1是下层介质的速度；

根据视速度的定义，折射波的视速度应为V1，即为第二种介质中的传播速度，有时把

这种速度称为“界面速度”，因为滑行波正是以这个速度沿界面滑行的。

ti 为折射波时距曲线延长后与时间轴（x=0）的交点，称之为与时间轴的交叉时。17.地震勘探野外工作中为什么不采用自激自收的观测方式？从实际生产考虑，不采用自激自收方式，要得到M 点正下方的反射反射，则需在M

点两边对称的点上进行激发（O ）和接收（S ）。21、形成地震反射波必要条件是什么？各层介质之间有波阻抗的差异。

23、地震波的反射强弱主要与哪些因素有关系？各层介质之间的波阻抗差.

24、为什么地震反射波有强有弱，有正有负？

25、在地震勘探中，经常把地下的介质做哪些简化？

地震勘探中建立的多种地层介质结构模型①均匀介质②层状介质③连续介质。认为反射界面R

以上的介质是均匀的，即层内介质的物理性质不变，如地震波速度是一个常数V0。反射界面R 是平0V x t =直达波： 02

24V h x t +=反射波： 0

V x t →当x→∞时，

面，可以是水平的或是倾斜面。认为地层剖面是层状结构，在每一层内速度是均匀的，但层与层之间的速度不相同，介质性质的突变。界面R 可以是水平（称水平层状介质）或是倾斜的。把实际介质理想化为层状介质，因为沉积岩地区一般为层性较好，岩层的成层性又由不同岩性决定，不同岩性则往往有不同的弹性性质，因此岩层的岩性分解面有时同岩层的弹性分界面相一致。所谓连续介质是认为在界面R 两侧介质1与介质2的速度不相等，有突变。但界面R 的上覆地层(即介质1)的波速是空间连续变化的函数。最常见的是速度只是深度的函数V(z)。连续介质是层状介质的演变，当层状介质中的层数无限增加，每一层的厚度无限减小，这时层状介质就过渡为连续介质。

26、层状介质情况下，引入平均速度的条件是什么？

①假想的均匀介质的厚度应当和水平层状介质总厚度相等；

②假想的均匀介质的t0与水平层状介质t0相等。

27、连续介质情况下共炮点反射波时距曲线方程有何特点射线和等时面有何特点

28、

在炮检距不大时，可以把多层介质的反射波时距曲线近似地看成双曲线。射线与等时面处处垂直，具有正交关系。在V(z)=Vo(1+βz)的条件下，地震波的射线轨迹是一个圆弧，在V(z)=Vo(1+βz)的条件下，地震波的等时线是一族圆，圆心在z 轴上。

29、浅层的反射波时距曲线和深层的反射波时距曲线弯曲程度有差异，为什么？

反射界面埋藏越深，则视速度越大，即时距曲线越平缓。

30、水平界面情况下，如何根据折射波的时距曲线求取浅层地层的埋深和速度？

31、连续介质情况下地震直达波时距曲线有何特征？

m 层水平界面上的折射波时距曲线方程为，可以看到，利用折射波时距曲线，能够方便的得到各分界面的界面速度和交叉时等量，进而可以求取各折射界面的深度值。这就是利用折射波法研究地下地层起伏的基本依据，也是用浅层折射法研究低降速带的依据。

波从震源出发沿一条圆弧形的射线，先向下到达某一深度后，在没有遇到反射界面又向上拐回地面到达观测点，把这种“直达波”称回折波。它与均匀介质中直达波不同，直达波沿直线传播到达地面各观测点，它是沿着一条圆弧。

回折波时距曲线方程特点:它是一条向下弯的曲线，当x 不太大时，它同速度等于v0的均匀介质中的直达波时距曲线（直线）是基本上重合的。回折波时距曲线在直达波时距曲线之下。回折波时距曲线与反射波时距曲线在A 点相切。

一、简答题

1、什么是地震资料的频谱分析？

所谓频谱分析，就是利用付立叶方法来对振动信号进行分解并进而对它进行研究和处理的一

种过程。

2、什么是地震波的主频、频带宽度？

主频：频谱极大值所对应的频率。

频宽：振幅谱等于最大值的倍处的两个频率值之间的宽度。

3、什么是时间域采样定理什么情况下会出现假频

4、

采样频率为fs 时，信号频率为f ，则满足这样的条件，即当采样频率fs 大于信号频率f 的2倍时，采集到的离散信号才能完全恢复原来的连续信号。

某一频率的连续信号，在离散采样时，由于采样频率小于信号频率的两倍，于是在连续信号的每一个周期内取样不足两个，取样后变成另一种频率的新信号，这就是假频。当时，

有

二、填空题

s a f f f -=s s f f f 21>>f

f s 2≥

1、一个谐振动是由__振幅__频率_和__初相位_三个量确定的，改变其中的任一量，振动

波形都会发生变化.

2、描述滤波器的特性有两种方式，在时间域用____时域______响应描述滤波器的特性；

在频率域，则用_____频域_____响应描述滤波器的特性。

3、由时间域函数到频率域的变换称为傅里叶正变换，由频率域到时间域的变换称为傅里

叶逆变换。

第三章练习题

一、名词解释

1.炮检距：激发点（炮）点到接收点（检）点的距离。

2.偏移距：指炮点离第一个检波器的距离，等于最小炮检距，μΔx。

3.观测系统：观测系统是指地震波的激发点和接收点的相互位置关系。或激发点与接收排列的相对空间位置关系。观测系统分单边和双边放炮两大类，以上两观测系统又可根据有无偏移距分为端点观测系统和有偏移距观测系统。

4.规则干扰：具有一定频谱和视速度，能在地震记录以上一定同相轴出现的干扰波.

5.多次覆盖：对被追踪界面的观测次数而言，n次覆盖即对界面追踪n次.

6.低速带、降速带：地表附近的地层，由于长期受地质风化的作用，变得较疏松，其波的传播速度比下层未风化层的速度要低很多，称该低速层为低速带.：某些地区，在低速带与相对高速地层之间还有一层速度偏低的过渡区，称为降速带。

7空间采样定理：空间采样间隔△x(道间距)必须小于视波长λ*的一半，即在一个视波长内

空间采样不能少于两个点，否则产生空间假频。

8、随机干扰：表现为无一定频率、传播方向的干扰波，在地震记录上形成杂乱无章的干扰背景。形成形成因素很多，自然条件、激发条件、人为条件，如风吹草动、人的走动等；随机干扰也可能出现重复，如地表不均匀引起的散射。

9、排列：用来记录反射地震波的炮点与检波点（检波器）组合中心之间的相对位置。在一个工区，此关系是固定的。

二、填空题

1、根据炮点和接收点的相对位置，地震测线分为非纵侧线和纵侧线两类。

2、地震勘探中，一般用井中放炮，炸药埋藏应在潜水面以下，尽量避开低速度带,以保证能量损失小。

3、在布置测线时，一般主测线应为直线和垂直构造走向。

四、简答题

1、地震测线布置的两点基本要求

1)测线应为直线；2)测线一般垂直地下构造的走向。

2、简述勘探的几个阶段

路线普查、面积普查、面积详查、构造细测

3、地震勘探野外采集工作主要包括哪些内容？

(1)试验工作干扰波的调查,地震地质条件的了解，低速带、潜水面、地质构造特性等,激

发、接收条件的选择

(2)生产工作生产测量,地震波的激发,地震波的接收

4、面波的特点

(1)频率低（几－30Hz）

(2)速度低（100－1000m/s），常见的速度在200－500m/s，时距曲线是直线，

(3)频散现象（Dispersion ）--速度随频率变化V=V(f)。在地震记录上呈扫帚状。

(4)能量的强弱与激发岩性、深度和地质条件有关。

5、如何根据确定观测系统的覆盖次数？

在施工中，每放一炮，排列和炮点向前移动的道数m 为

式中:N 是排列中的接收道数：n 是覆盖次数；S 是一端放炮时等于1，两端放炮时等于2。故可得m

S N n 2?=，即可确定观测系统的覆盖次数。 6、地震震源有哪些类型对震源有何基本要求

7、

震源分为两大类

（1）、炸药震源（普通炸药、聚能弹、炸药索）

（2）、非炸药震源（气动、重锤、可控震源、电火花）

要求：（1）使地震波具有足够强的能量

（2）使有效波具有较强的能量、显着的频谱特征和较高的分辨率

7、影响炸药震源的因素有哪些？

（1）、激发方式：井中、坑中和水中激发，以井中爆炸的效果最好。

优点：1)降低面波和声波的强度；2)减少炸药量；3)地震波有较宽的振动频谱。

（2）、激发介质性质的影响

在低速疏松岩石中激发时，能量被大量吸收，产生的振动频率低、能量弱；在坚硬岩石中

激发所得到的振动频率偏高；应选用可塑性岩层，在胶泥、泥岩中激发得到的振动频率比

较适中。

（3）、激发深度的影响

激发是应选在潜水面以下，利用潜水面的较强声阻抗使能量向下传播。

（4）、炸药量对地震波的关系——炸药量影响地震脉冲的特征

（5）、炸药量包的形状也影响激发波的特性

（6）、炸药与介质的耦合关系影响波的能量

（7）、小炸药组合爆破组合爆炸提高有效波振幅与其它干扰的比值，有利于有效波的方

向选择接收

（8）定向药柱采用多节延迟爆破，爆破速度与地震波下传速度相等。

8、简述可控震源的工作原理

定义：

—利用气体或水力，驱动地面上或水介质中的钢板，使其产生一种频率可控制的波列，作

为地震勘探的震源，震源的波列示已知的。

工作原理：

通过增加波列的延续时间来增加地震波的能量。使频率呈线性增加，然后利用相关技术来

解决分辨率的问题。

工作方法：

根据相关分析原理，采用脉冲压缩记录方法（也称连续振动法Vibroseis ），向地下输入一

个延续时间很长的脉冲信号，记录的地震响应在资料处理阶段将其压缩成一个短脉冲，从

而达到既增强信号能量，又不降低分辨能力的目的。

9、如何选择合适的道间距才能避免空间假频？

满足空间采样定理，空间采样间隔△x(道间距)必须小于视波长λ*的一半

fm 为反射波最高频率；Vm 为反射波视速度。x 为最大炮检距。

10、低速带对地震波有哪些影响？

低速带的存在对地震波能量有强烈的吸收作用和产生散射及噪音，并使反射波旅行时显着增大。 θ

λsin 22f V X a =

低速带厚度、速度都会沿测线方向改变，导致反射波时距曲线形状畸变，使地下构造形态受到歪曲。

低速带底部有明显的速度突变，是地震射线剧烈弯曲。

低速带的测定，是为了静校正提供参数

11、测定低速带有哪些方法？

浅层折射法和微地震测井

第四章练习题

一、名词解释

地震组合法：利用干扰波与有效波在传播方向上的不同而提出的压制干扰波的一种方法。可以压制规则干扰，也可以压制随机干扰。

震源组合法：用多个震源同时激发构成一个总的震源

组合的方向特性：为了估算组合对信噪比改善的程度，定义组合的方向效应为组合后的有效波与干扰波的振幅比与组合前的有效波与干扰波的振幅比之比。