3地震波及其传播教程

二、地震波的形成
1、地震子波：当地震波传播一定距离后，其
形状逐渐稳定，具有2-3个相位，有一定的延 续时间的地震波，称为地震子波，它是地震记 录的基本元素。 • 地震子波在继续传播的过程中，严格来讲其幅 度和形状都会发生变化，近似可以认为地震子 波的形状基本不变，但其振幅有大有小、极性 有正有负，到达接收点的时间有先有后。
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 1、体波和面波（按波动所涉及的空间范围而言）
• 体波：当纵波和横波在介质的整个立体空 间中传播时合称体波。
• 面波：在自由表面或不同弹性介质的分界 面上传播的一类特殊波。最常见的面波是 沿地面传播的瑞利波。其特点是低速（通 常小于横波速度）、低频、强振，是一种 干扰波。
2、地震子波的传播
• 地震勘探原理（实质） • 利用地震子波从地下地层界面（或岩
性界面）反射回地面时带回的双程旅 行时信息（运动学）和幅度、形状 （动力学）等变化的信息来研究界面 的埋深及界面上下岩性变化的。
第二节 地震波的类型
• 一、纵波和横波
• 1、概念 • 纵波（P波）：质点的振动方向与波
2、形成地震反射、透射的条件
• 1）反射条件：Z1≠Z2 界面上下存在有
波阻抗差。
• 反射波的性质：界面上下的波阻抗差越
大，反射波就越强；反射角等于入射角；
反射线、入射线、界面上反射点的法线
在一个平面内。法线
入射波
O
S
反射波
ρ1 v1
α
反射角
入射角
界面
ρ2 v2
2、形成地震反射、透射的条件
• 2、透射条件 入射角小于或等于临界角的前提 下均可产生透射。
值。
纵横波速度比： V p /ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱVs
2
上式可以统一用泊松比来替代：
2(1 ) 1 1 2
• 纵波速度大于横波速度。对自然界中常见的岩石 来说，σ=0.25。=1.73, 横波速度最多达到纵波 速度的0.707倍。
• 0.05(坚硬岩石)≤ σ ≤0.45（松软介质）
第一章 地震波及其传播
• 第一节 地震波的产生 • 第二节 地震波的类型 • 第三节 分层介质中的地震波
第一节 地震波的产生
一、地震波是在岩石中传播的弹性 波
物体受力的三种状态：
永久形变 破坏圈
塑性形变
塑性带
弹性形变
弹性形变区
炸药爆炸在弹性形变区形成弹性波。研究表明弹 性波在近距离内仍会发生较大变化，传播一定 距离（几百米）后便相对稳定，形成地震子波， 并被认为在以后的传播中，地震子波已不发生 大的变化。
• 当地震波垂直入射到某一界面时
• Ar=RㆍAi
Ar:反射波振幅； Ai：入射波振幅
• 2、反射极性
• Z2≻Z1，R≻0 反射波与入射波的极性相同；
• Z2≺Z1 ，R≺0 反射波与入射波的极性相反；
• 液体中不产生切应变，即μ=0，VS =0 。液体中
不传播横波，只传播纵波。液体中σ=0.5
纵、横波比较
• 理想的流体中不存在横波。利用纵横波 速度比值的变化来识别真假亮点或检测 油气藏的存在及范围就是运用流体的这 一特性。
• 由于在流体中横波速度等于零,所以储层 中含油气后,Vs变化不大，而Vp明显下降, 于是 Vp /的Vs 数值会降低，所以利用 数值减小这一特征作为判断油气存在的 一个依据；利用 Vp数/V值s 的横向变化， 有可能确定油气藏的边界。
第三节 分层介质中的地震波
• 一、反射波和透射波
• 1、概念 当下行的地震波到达两种介质
的分界面时，其中的一部分又回到了上 层介质中，这种波称为反射波；另一部 分穿过界面到达下伏介质中的地震波称 为透射波。 • 波阻抗：地震波传播速度与介质密度的
乘积（Z=ρ· V） 。它是研究界面上地震
波反射强度的一个重要参数。
多次波，直达波、折射波有时也是干扰波。
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 5、多次波：在一个或几个界面中经过两 次或两次以上重复反射或折射而到达地 面的地震波。多次波是一种干扰波。
全程多次波
短程多次波
微屈（层间）多次波
虚反射
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 6、由特殊地质体产生的一些特殊波 • 1）断面波：由于断层面上下地层岩性、物性的
的传播方向一致的波，有时也称为压 缩波或疏密波。
• 横波（S波）：质点的振动方向与波 的传播方向垂直的波，有时也称为切 变波。
2、纵、横波速度的比较
• 在地层介质中，纵、横波的传播速度取决于介 质的弹性和密度。
• 纵波速度：
Vp
2
K4
3

• 横波速度：
Vs

• ρ为介质的密度 ，λ μ κ 为弹性常数，均为正
• 透射角与入射角符合折射定律；透射线和入射 线、界面点的法线在一个平面内。
O
ρ1 v1
入射角
ρ2 v2
透射角
ρ3 v3
法线 S
α
β
反射波
反射角 界面1
透射 波
界面2
二、反射、透射波的一些基本概念
• 1、反射系数
• R=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）=（ρ2ν2ρ1ν1）/ （ρ2ν2+ ρ1ν1）
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 2、同类波和转换波（依据入射波入射到分界面上 后产生的波的性质而言）与入射波类型相同的反 射或透射称为同类波，反之则称为转换波。
• 纵波入射时，既可以产生反射纵波和透射 纵波，也可以产生反射横波和透射横波， 前者称为同类波，后者称为转换波。
• 当入射角不大时，转换波的强度很小；当 地震波垂直入射时不产生转换波。
差异而产生的波阻抗差引起的沿着断面产生的地 震波。是确定断层的依据之一。 • 2）回转波：满足一定深度和曲率条件的地下凹 界面上产生的反射波。 • 3）绕射波：当地震波传到断层的断点、地层的 尖灭点或地层不整合的突变点时，这些点将会形 成新的震源，再次发射球面波向四周传播，这种 波称为绕射波。它是利用价值最大的特殊波
二、与地震勘探有关的其它地震波
• 3、直达波（以传播路径的特点来划分）由震源出 发没有遇到分界面（没产生反射）而直接 到达接收点的波。用于区别反射波。
• 4、有效波和干扰波（产生的地震波对地震勘探是
否有用而言）
• 在地震反射波勘探中，习惯上我们把地震 一次反射波称为有效波，而把妨害记录有 效波的其它所有波都称为干扰波。如面波、