连续介质中波的时间场和反射波的时距曲线精品
一个界面情况下反射波的时距曲线课堂PPT
4h2
t0
x2 2v2t0
2、倾斜界面:
1
t t t om
v
x2
4h
2 0
4h 0 x sin , t om
2h m v
19
t
t01
x2 8h02
4hx s in
8h02
t0m
t01
x2
2
2h0
2
v2
v
x s in
2h0 v v
t0
x2 2v2t0
x s in
可以说：是由激发点两侧对称位置观测到 的来自同一界面的反射波的时差，由界面 倾角引起的。
16
1
t 1 x2 4h2 4hxsin 2h 1 x2 4hxsin 2 , 当 x 1时
ss
v
v
4h2 2h
t s
t 1 0
x2
4hxsin
8h 2
t ' t 1 x2 4hxsin ,t 为O点处自激自收时间
除非特别说明，一般都讨论纵时距曲线。
3
二、水平界面共炮点反射波时距曲线方程
如图：O点激发，在测线S点接收的 OS x， 根据反射定律做出虚震源。
4
SOSA SO*SA OS O*S, OA O* A
波由O 入射到A 再反射回S 点所走过的路 程就好象由点直接传播到S 点一样，在地 震勘探中，把这种讨论地震波反射路径的 简便作图方法称为虚震源原理。
MO*2
4h2
xm2
t
1 v
(x xm )2 4h2 xm2
t 1 v
x2 2xxm 4h2
又 xm 2hsin
t 1 x2 4h2 4hxsin
物探精品课程 第二章 第二节 地震波时距曲线
2 zu V1
cosi
根据视速度定理有
(2-10) (2-11)
代入(2-11)式得
T *
V1
d sin i
(2-12)
t x
d
Td* t0d
(2-13)
图2-13 折射波相遇时距曲线图
第二节 地震波时距曲线
同样方法亦可得到O2激发，O2O1区间接收时的时距曲线方程：
式中
tu
在图2-12中，我们还可以看到直达波、折射波和反射波三者之间的关系, 这为选择最佳观测段提供了依据。
第二节 地震波时距曲线
四、绕射波和多次反射波时距曲线
1．绕射波
地震波在传播过程中，当遇到断层的
棱角、地层尖灭点、不整合面的突起点
或侵入体如上所述，绕射波将以这些点
为新震源向周围传播。如图2-19所示，
点)左侧时，上式取负号。
由方程可见,该时距曲线为一条过原点O的直线，该直线斜率的倒数即为
V*。即
V * x / t
(2.2.2)
当忽略震源深度时，一般可近似认为V*等于表层层速度V1。其时距曲线
参见图 2-12所示。显然，在一定观测范围内，直达波最先到达接收点。
第二节 地震波时距曲线
2、折射波时距曲线
若以T=t2，X=x2为变量作图，式(2-19)变成斜率为和截距为的直线，如图2-17
所示。利用这一关系可确定反射界面之上地层的速度值V。
根据反射波时距曲线方程式(2-17)，可求得沿测线变化的视速度：
V*
dx dt
V
1 4H2 x2
(2-20)
分析式(2-20)可以看出，在爆炸点附近(x→0)，V趋于无穷大，而在无穷远处
时距曲线
三、地震波传播的规律
1、反射和透射 当波入射到2种介质分界面时，会发生反射 和透射。
第一种介质 1v1
第二种介质 2v2
（波阻抗）
当 1v1 2v2 时： 地震波才会发生反射。
2.反射定律和透射定律
入射面：入射线和法线NP所确定的平面垂 直分界面叫入射面。
反射定律：反射线位于入射面内，反射角等
开始出现“全反射”时的入射角叫临界角
c , sinc
v1 v2
斯奈尔（Snell）定律：
对于水平层状介质，各层的纵波，横波 速度分别用
vp1 ,vs1 ,vpi ,vsi
表示入射波为纵波，入射角为 p1，各层纵 横波的反射角和透射角分别用pi ,si 表示，
则：
SIN( p1) SIN(s1) SIN( p2) SIN(s2) ...... SIN( pi ) SIN(si ) P
t 1 v
x2 2xxm 4h2
又 xm 2hsin
t 1 x2 4h2 4hxsin
v
倾斜界面反射波时距曲线方程 （上倾方向与x正向一致）。
如上倾方向与x正向相反：
xm
2h s in 得：t
1 v
x2 4h2 4hxsin
由曲线方程可知：t与x,h,,v 存在明确的内在 联系。
如果通过观测，得到一个界面反射波时距曲 线，由时距曲线方程给出关系，可求出界面 深度 h,,v0 ，这就是利用反射波发研究地下 地质构造的基本依据。
四、时距曲线特点
t2
4h2 v2
4hx s in
v2
x2 v2
t2
地震波运动学5——连续介质——透过波时距曲线
区别：“覆盖介质为连续介质时的反射波” 与 “在一个速度连续变化的层内地震波的反射”。
30-17
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
30-18
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
3 连续介质情况下的“直达波”(回折波)
当速度随深度线性增加时，地震波的射线是圆弧。 如果在地面上观测，可以接收到一种波，它和均匀介质中
的直达波相似：都是从震源出发没有遇到界面，直接传到 地面各观测点的； 但是，它和均匀介质中的直达波又有不同，波不是从震源 出发沿直线传到地面各观测点的，而是沿着一条圆弧形的 射线，先向下到达某一深度后又向上拐回地面，到达观测 点。 根据这一特点，把这种“直达波”称为回折波。
在讨论连续介质中波的传播时，这样做比较麻烦，而改用 另一种思路就比较方便。
如果已经有了等时线在x－z平面内的方程，就可以由等时 线方程导出时距曲线方程。
因为一族等时线与地面的交点的坐标(x)同各条等时线的时 间值(t)之间的关系，就是时距曲线方程的z－x关系。
30-21
Seismic Wave Kinetics
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
30-2
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
30-3
Seismic Wave Kinetics
地震勘探原理及方法
30-4
02第三节时距曲线之多层介质反射波时距曲线
倾角时差
（DMO: dip moveout)
第三节 多层介质反射波时距曲线
地面
速度V
均匀介质模型
第三节 多层介质反射波时距曲线
地面
V1 R1
V2 R2
V3 R3
V4 R4
t
2
OA v1
AB v2
2 v1
h1
cos 1
v2
h2
cos 2
同样得到 OC 距离
x 2h1tg 1 h2tg 2
透过定律：sin 1 sin 2 P
v1
v2
cos i
1
P
2
v
2 i
( cos
1 sin 2 )
xt 22vv11
h1
1P2v12 v2
h1Pv1 1P2v12 v2
S1 S2 S3 S4
CMP R4 R3 R2 R1
CDP
5. 共炮检距道集(COP,Common Offset Point)
OFFSET
CMP
6. 共反射点道集(CRP,Common Reflecting Point) 7. 共成像点道集(CIP, Common Imaging Point) 8. 共聚焦点道集(CFP, Common Focusing Point)
关于数据集
1. 共炮点道集(CSP,Common Shot Point)
炮检距
偏移距
S
R1 R2 R3 … Rn
2. 共接收点道集(CRP,Common Receiver Point)
根据惠更斯原理绘制时间场和时距曲线
根据惠更斯原理绘制时间场和时距曲线
根据惠更斯原理绘制时间场和时距曲线需要以下步骤：
1. 确定光源的位置和光源发出的波长。
2. 在光源的位置上方和下方画一条垂直的中心线，表示光的传播方向。
3. 以一定的时间间隔，在中心线上方和下方画出多个波前，表示光在不同时间点传播到的位置。
波前可以用圆弧或波浪线形式表示，每个波前上的点表示光传播到该位置时的点源。
4. 根据波面的定义，波阵面上的每个点都满足相位相等的条件。
因此，在每个波前上选择一个点源，然后以该点源为圆心，以波前上的其他点源为半径画圆，可以得到每个波前上的等相位线。
这些等相位线也被称为波阵面。
5. 根据波阵面的形状，可以画出时距曲线。
在时距曲线上选择两个点源（一个在中心线上方，一个在中心线下方），然后以这两个点源为圆心，以波阵面上的其他点源为半径画圆，得到时距曲线上的等位相线。
通过以上步骤，我们可以得到基于惠更斯原理的时间场和时距曲线的绘制。
这些曲线和区域可以帮助我们理解光的传播方式和相位变化。
地震勘探-地震波的时距曲线
式中h0是激发点O处界面的法线深度；tR’M=2hM/V，hM是 炮检中点M处界面的法线深度。但是，因为ф和hM都未 知，无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量。
实际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的 动校正量。
t' 1 V
x24h02 t0
)
同理可得：
x24hxsin
ts, t0(1
8h2
)
倾角时差：
td tsts,
2xsin
V
显然根据倾角时差可估算界面的倾角：
sin 1 tdV
2x
6、动校正
1）定义：将反射波旅行时，校正到炮检距中点的自 激自收时间的过程。
2) 水平界面的动校正量
x2 t t t0 2V2t0
3）倾斜界面（当倾角不太大，炮检距较小，界面较
2 三层水平介质反射波时距曲线
• 如果在O点激发，在测线OX上观 测，R2界面的反射波时距曲线有 什么特点呢?
• 因为R2界面上部有两层介质，已 不能用虚震源原理简单地推导出 时距曲线方程。
• 沿着从不同入射角α入射到第一个 界面R1，然后再透射到R2界面反射 回地面的各条射线路程。
• 计算地震波传播的总时间t，以及 相应的接收点离开激发点距离x。
tn
tx
t0
x2 2v2t0
x 1 v t0
结论：
a)、炮检距越大正常时差越大；
b)、反射深度越深正常时差越小；
c)、速度越大正常时差曲线的几何形态与地下反射界面的起伏 形态有了直接的联系。
txtnt0
2) 速度分析的基础
O
校正速度偏低
校正过量
x 校正速度正确
水平多层介质反射波的时距曲线
六、水平多层介质反射波的时距曲线 1． 时距曲线方程1 2 n-1 n 据斯奈尔定律：P V V V nn ====αααsin sin sin 2211 (6.2-28) 或),,2,1(sin n i P V ii==α i i PV =αsin2221sin 1cos i i i V P -=-=αα设波在第n 个界面上发生反射,波在水平层状介质中应走折线。
则[]22211⨯∆++∆+∆=n n tg h tg h tg h x ααα∑∑==-∆=∆=ni ii i ni i i i V P PV h h 122112cos sin 2αα∑∑∑===-∆=∆=⋅∆==⨯+++=ni i i iiii i ni i i n i ii n n V P V h h S V h V S V S V S V S t 12211221112)cos (1cos 222][αα⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-∆=-∆=∑∑==ni i i i ni i i i V P V h t V P PV h x 1221221212 P55(§6.2-28①) 特点：①不是双曲线，②显函数形式写不出来。
2． 平均速度V（1） 平均速度的概念：① 波的射线速度V r ——波沿着射线的平均速度 nn nn n r V S V S V S S S S t t t S S S V ++++++=++++++=2211212121n n n nn V h V h V h h h h ααααααcos cos cos cos cos cos 2221112211∆++∆+∆∆++∆+∆=P54(§6.2②)② 平均速度的第一种定义方法当波垂直入射时，有021====n ααα ，P54(§6.2②)式变成：nn n V h V h V h h h h V 0cos 0cos 0cos 0cos 0cos 0cos 221121∆++∆+∆∆++∆+∆=∑∑∑∑====∆=∆∆=∆++∆+∆∆++∆+∆=ni ini ini ii ni inn nthV h hV h V h V h h h h 1111221121 P54(§6.2③)波在水平层状介质中垂直传播的总路程与总时间之比叫平均速度。
第六节 透射波和反射波时距曲线精选精品PPT
这种观测方法得出剖面是垂直地震剖面，得出 的是地震波垂直时距曲线 。
一、层状介质 如图：
几层水平层状介质垂直时距曲线：沿深度方 向的旅行时与观测点的深度坐标（H）关系。
如图： 导出等效距径O*M的长度，作O*N⊥地面，AP∥MO*交O*N于P，有AP=O*M ，用AP代替O*M后
二地、震理 测解井两和层垂介直质地透震射剖波面特（点vsp. 水平界面，偏移距不为零的向上反射波，分析直达波与上行一次反射波关系, 直达波时距曲线双曲线，传到A点时间最短，到E点时间 最长。 第几六层节 水平透层射状波介和质反垂射直波时时距距曲曲线线：沿深度方向的旅行时与观测点的深度坐标（H）关系。 井ve口rtic处al界se面rs铅m直ic 深pr度ofi为linHg）；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。 v导e出rtic等al效se距rs径mOic*pMr的ofi长lin度g），把作检O波*N器⊥放地入面井，中AP，∥在M地O*面交激O发*N，于即P，地有面A距P井=O口*M一定，距用离AP激代发替。O*M后 我激们发以 点前与讨井论口地的震距勘离探为形d 的式直是达在波地时面距激曲发线，接收排列线也在地面上，记录来自地下的反射波和折射线，叫水平地震勘探，是目前地震 勘二探、中 理的解主两要层观介测质方透式射。波特点 界地面震H测偏井移和距垂d直，地井震中剖任面一（观v测sp点. B坐标Z，波速V，向上反射波传播路径：O*B，作BG平行界面，在△O*BG中 地ve震rtic测al井se和rs垂m直ic 地pr震ofi剖lin面g）（把vs检p.波器放入井中，在地面激发，即地面距井口一定距离激发。 几利层用水 虚平震层源状原介理质：垂画直出时向距上曲反线射：波沿射深线度，方到向达的E点旅时行间时最与短观，测且点与的丰深达度波坐射标线（几H乎）重关合系，。到达A点时间最长，是一条双曲线。 几最层后水 可平导层出状n层介水质平垂层直状时介距质曲示线值：时沿距深曲度线方：向的旅行时与观测点的深度坐标（H）关系。 两 在层O点介激质发，，倾沿斜A界D面接，收偏；移距不为零，右界面上倾方向激发产生的上行波时距曲线 。 二O点、界理面解法两线层深介度质为透L射，波过特A点点作AE⊥界面，过O作OF⊥AE
时距曲线
S OSA S O SA OS O S , OA O A
* *
*
波由O 入射到A 再反射回S 点所走过的路 程就好象由点直接传播到S 点一样，在地 震勘探中，把这种讨论地震波反射路径的 简便作图方法称为虚震源原理。
O* S 1 2 1 2 2 2 t x (2h0 ) x 4h0 v v v
由震源出发向外传播，没有遇到分界面直接 到达接收点的波叫直达波。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。
㈢按波所能传播的空间范围： 体波：
1 2h x 4hx sin x x 4h 4hx sin 1 , 当 1时 v v 4h 2h x 4hx sin t t 1 8h x 4hx sin t t 1 , t 为O点处自激自收时间 8h t x sin 2 x sin vt t t t sin h v 2x
纵波和横波可以在介质的整个立体空间 中传播，合称为体波。
面波：
沿自由表面或分界面传播的波叫面波。其 强度随离开界面的距离加大而迅速衰减。
R
2v2 1v1 2v2 1v1
R：反射系数（由介质1入射到分界面时界
面的反射系数）。
在界面产生反射波条件：分界面两边介 质的波阻抗不相等。 波阻抗界面才是反射界面，速度界面不 一定是反射界面。 进行反射波法地震勘探时（目前主要利用反 射纵波），习惯上把这种被我们利用的波称 为有效波，妨碍记录有效波的其它波都称为 干扰波。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
七、连续介质中波的时间场和反射波的时距曲线
1．讨论连续介质的思路
V=V(z)叫连续介质,用微分的思想，将连续介质分成很多厚度为△h的水平薄层，利用水平层状介质的有关结论，然后令△h→0,速度就变成了连续函数，层状介质便过渡为连续介质。
0 t
2．连续介质V=V（Z）中波的射线和等时线方程
（1）均匀介质中波的射线和等时线方程
射线方程:
αtg z x ⋅= （x,z 的关系）
等时线方程：
222)(Vt z x =+ （x,z,t 的关系）
（2） 连续介质中波的射线方程
)(z tg dz dx α⋅= )342.6()(1)('022--=⎰
dz z V P z PV x z
)
()(sin )()(sin z PV z P z V z ==αα
（3） 连续介质中波的等时线方程
⎰-===
z dz z V P z V t z dz z V z V ds dt 022)(1)(1)(cos )(1)(α )342.6()(1)()(1)(1022022-⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=⎰⎰dz z V P z PV x dz z V P z V t z z
3．线性介质中波的射线和等时线方程
（1） 射线方程
将)1(0z V V β+=代入)342.6('-，得
)352.6(57)csc 1
()1
()1
('20220-=++-P z ctg x αββαβ
P57 图6.2-11
（2）等时线方程：
将)1(0z V V β+=代入)342.6(-，得
20202)()1
(ββββt
shV t chV z x =--+ (6.2-36) ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=1)1(2)(1
2220z z x ch arc V t βββ (6.2-37)
z
P58 图6.2-12
为什么反射波上下路径对称？
(1)直达波（回折波）——指波从震源发出没有碰上界面的作用，直接传播到地面的波，因波线是圆弧，故线性介质中的直达波又叫回折波，每条射线都有一处穿透深度最大。
βαβ1
csc 1
0max -=Z
当h Z ≤max 时，形成回折波。
当h Z ≥max 时，形成反射波。
max Z ——最大穿透深度。
h ——界面的埋深。
（2）回折波的时距曲线方程
将观测线方程z=0代入等时线方程(6.2-37)中，得 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=121
220x ch arc V t ββ P58 (3） 反射波的时距曲线
将观测线方程z=h 代入等时线方程(6.2-37)中，得到波从O →),(''t x P 用时't 与'x 的关系：
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++=1)1(2)(1
22'20'h h x ch arc V t βββ 再将''
22t t x x ==代入上式，得波从O →P →G 的用时t 与x 的关系，即时距
曲线： ⎥⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+++=1)1(2)4(22220h h x ch arc V t βββ （4） 时距曲线的特点
①只在OA 内才能收到反射波和回折波。
②在A 点上方，回折波与反射波的时距曲线相切（二者同路径，或求导证明）③连续介质中反射波的时距曲线不是双曲线，但炮检距x 不大时可近似成双曲线。
八、水平界面转换波的时距曲线（略，自学，P58-59）
转换波上、下路径不对称，利用较少。
九、绕射波的时距曲线
1．狭义绕射波
地震波在传播过程中，遇到岩性突变点（断点、尖灭点、超覆点、退覆点、不整合面的起伏等），这些突变点可作为一个新的震源向四周发射地震子波。
称为狭义绕射波。
2．绕射波的时距曲线。
断块长度>波长，用几何地震学
断块长度<波长，用物理地震学
V
d x h V d h t t t DC
OD 2222)(-+++=
+=
3．绕射波时距曲线的特点
（1） 双曲线
（2） 极小点在断点的正上方，可帮助判别断点的位置。
V
h V d h t d
x ++==22min min
（3） 绕射波与反射波时距曲线的关系
a. 绕射波时距曲线在反射波的上面。
b. 二者在x=2d 处相切。
十、多次反射波的时距曲线
1．定义
① 一次波（有效波）——指经过一个界面反射后便回到地面被接收的反射波。
② 多次波——在一个界面上发生多次反射后回到地面被观测到的反射波。
2．多次波的类型。
① 全程多次波——只在地下某一个界面反射多次的波。
例如：全程二次波，全程三次波……
②部分多次波 经过地下两个或两个以上界面的反射的波。
③虚反射 R
当震源在地面以下时，会有一次反射波发生在地表的多次波。
3.全程多次波的时距曲线
（1）全程二次波的时距曲线
*
R’
可以证明倾角为φ的界面R上产生的全程二次波，可以看作倾角为θ=2φ的假想的界面'R上的一次反射波。
则有：
22224sin 41
h x h x V t +=θ
θ=2φ
φ
φ2sin sin 2h h = （两个直角三角形有同一斜边） h h φ
φsin 2sin 2=∴代入上式，得 φφφφ22222sin 2sin 4sin 2sin 41h x h x V t += P61
（2） 全程n 次波的时距曲线
可递推出对应的等效界面的倾角θ=n φ
法线深度h n h n φφsin sin =
则224sin 41
n
n h n x h x V t +=φ P61 当φ=0时，上式成为：22241
h n x V t +=
注：据θ=n φ< 90可定出多次波最多只能产生几次，这与能量守则相符。
（3） 全程多次波时距曲线的特点
①双曲线
②倍数关系 一次波V h
t 2)1(0=
n 次波φ
φφφsin sin sin sin 22)1(0)(0n t n V h V h t n n === 当φ=0时, )1(0
)(0t n t n = P189图 即倾角较小时，n 次波的垂直反射时间近似为一次波的n 倍，利用这一点可初步判断多次波的存在。
4．产生多次波的条件：
① 地下不深处存在反射系数较大的界面
例如：火成岩与沉积岩的分界面；基岩顶面；不整合面，煤层。
② 地表条件：潜水面浅，低速带厚度不大，地表平坦
例如：海上多次波。
V=340m/s
海面 10-≈R
海水 V ≈1600m/s
海底 1
1+≈R
多次波有利还是弊？
5．多次波的危害
① 造成沉积加厚假象
② 造成构造被掩盖 Geophysics ,P1532-1536
③ 造成断层被掩盖
④ 造成假平点
新墨西哥湾，12口干井，几千万美元，假平点。
总结：
1． 地震勘探中主要利用反射波法，各种介质中的反射波时距曲线很重要。
2． 各种介质中的反射波的时距曲线有的是标准的双曲线，有的可近似为双曲线，最简单的是2241
h x V t +=，应记住。