地震勘探原理5-地震勘探资料解释的理论基础

1
dx x2L
dx x2L v
L
O x GM
x
h
S
Rv
O*
P
L
L2 h2
垂直断棱单炮记录 第5章
六、水平叠加剖面上绕射波的特点
t绕射＝
1 v
4L2 4h2
垂直断棱叠加剖面
1.表现双曲线特征；
L O
h S
Rv
P
2.当绕射点上覆介质为水平层状时， 绕射波极小点位置反映绕射点位置。
第5章
七、物理地震学的基本概念和广义绕射 1.地震波是波动,不能简单看成沿射线传播 2.物理地震学对反射波的解释
（2）偏移：绕射波收敛,菲涅尔带收缩。
4. 横向分辨率的极限 /4
第5章
四、地震子波及其对分辨能力的影响 1. 根据地震子波能量分布特点分类
(1) 最小相位子波：能量集中于子波前部 (2) 混合相位子波：能量集中于子波中部 (3) 最大相位子波：能量集中于子波尾部
第5章
2. 零相位子波
（1）相位等于零的子波 （2）关于t＝0对称，物理不可实现
3. 提高纵向分辨力的方法
（1）提高频率： 野外采集 （2）压缩子波长度： 反褶积 （3）减小波长： 横波勘探。
第5章
4. 纵向分辨率的极限（瑞雷准则） 当地层顶面、底面反射波的时间差大于等 于地震波的半个周期时，则该地层可分辨。
T/2 2h/vT/2 hvT/4 h/4
地震勘探纵向分辨率的极限： /4
第5章
三、横向分辨能力 1. 分析
（1）几何地震学观点：地震波沿射线传 播，地面上一点只是收到地下界面上一个 点的反射
（2）物理地震学：地震波是一个波动， 地面上一点可以收到来自地下许多点来的 绕射波
第5章
2. 菲涅尔（Fresnel）带
若
tOC-tOO’=子波半周期 则
cos1
sin 2
2 vs 2 v p1
vs12
cos
2
2 vs 2 1v p1
sin
22
2


RPP RPS TPP TPS



sin1 cos1 sin 21 cos 21
地震子波存在一定延续时间
2. 分辨力与层厚度、频率关系 h v
子波延续时间： t＝nT=n/v 顶底反射波时差： ＝2h/v （1）若<t，则不可分辨； （2）若>t，则可分辨。
欲分辨该地层： 2h/v>n/v h>n/2
第5章
h>n/2
主要取决于子波的波长（频率）、 延续时间的周期数
第五章 地震勘探资料解释的 理论基础
第1节 地震剖面的特点 第2节 弯曲界面反射波和绕射波 第3节 地震勘探的分辨能力 第4节 反射界面真正空间位置确定 第5节 地震剖面的偏移
主讲教师：刘洋
第1节 地震剖面的特点
第5章
一、地震记录的形成
1.地震子波
炸药爆炸时，产生尖脉冲 传播到一定距离，波形逐渐稳定 此时地震波为地震子波
地面某点接收的波动,并不只是来自反射界面 某一点，而是来自界面上所有点； 解释水平界面自激自收。
3.广义绕射
反射波是反射界面上所有小面元产生的绕射 波的总和，这种绕射称为广义绕射。
第5章
八、绕射波的识别和利用 主要利用其运动学特征来进行识别 1.利用绕射波识别断层，确定断点; 2.古潜山顶面绕射波发育; 3.在侵入体或礁体边沿，绕射波丰富。
第5章
二、凹界面的反射波
1．单炮记录上的回转波
(1)倾斜界面ABC：反射点自 左往右，时距曲线自左往右 (2)弯曲界面CDEFG：反 射点自左往右，时距曲 线自右往左，回转波
(3)倾斜界面GHI：反射点自 左往右，时距曲线自左往右
第5章
二、凹界面的反射波
2．叠加剖面上的回转波
凹界面的 自激自收 射线路径

sin 1 cos1


sin
21


cos
21

cos 1 sin 1
v p1 vs1
cos
21

vs1 v p1
sin
21
sin 2
cos 2
2 vs 2 2 v p1 1vs12 v p 2
sin
2 2

2vp2 1v p1
cos 22
L Ox G
来自SR界面反射波时间
t反射＝
1 v
x2 4h2
绕射波时间
h
S
Rv
O*
P
t绕射

OR
v
RG

1 v
L2 h2
t绕射
L2 v
h2
2

(x

L)2 v2

h2
(x L)2 h2
第5章
2. 绕射波时距曲线特点
（1）为双曲线
t
（2）极小点在绕射点的 正上方
示 意
图
5．R<0：凸界面
第5章
四、绕射波概念
几何地震学认为：
在地震波的传播过程中，遇到一些地层岩 性的突变点（如断层的断棱、地层尖灭点、 不整合面突起点等） 这些突变点会成为新的震源，再次发出球 面波，向四周传播 形成的波动称为绕射波
第5章
五、单炮记录上绕射波的主要特点
测线垂直于断棱的情况 1.反射波和绕射波时间

2vS vS

截距（纵波垂直反射系数） 梯度
vP vP2 vP1 vP (vP2 vP1) / 2
vS vS2 vS1 vS (vS2 vS1) / 2
第5章
2 1 (2 1) / 2
Байду номын сангаас
一、地震记录的形成 4. 褶积模型
以O’点为圆心，O’C
O
地 面
为半径的圆区域，称作
hD
菲涅尔带。
界
C’ O’ C 面
菲涅尔带大小用菲涅尔带半径R表示
R O'C OC2 OO'2 (h CD)2 h 2
第5章
R O'C OC2 OO'2 (h CD)2 h 2
而
CD

1 2

T 2
指该点到测线的距离
（3）法线深度
倾斜界面上某点A的法线深度:过A 点作倾斜界面的垂线，交地面于B点， 线段AB的长度即是。
一、地震记录的形成
3. 振幅
激发点 S
入射P波
M
R2
接收点
R1 反射S波
1 反射P波 1
Vp1,Vs1,1
分界面
Vp2,Vs2,2
R 2
法线
2
透射S波 T2
透射P波 T1
第5章
一、地震记录的形成
3. 振幅
佐普里兹方程（Zoepptriz, 1901）
纵波入射时，反射和透射系数的计算公式
16
12
Amplitude
8
4
子波
0
0
20
40
60
80
100
振幅谱
第5章
3. 地震子波性质对分辨能力的影响
频谱1子波
频谱2子波
频谱3子波
（1）在相同频带宽度下，零相位子波的旁
瓣比最小相位的小，分辨率高；
第5章
零相位子波合成记录
最小相位子波合成记录
（2）最小相位子波反射时间在子波起跳处，而 零相位子波在峰值处，零相位子波更利于解释
第5章
二、关于倾斜界面的几个概念及相互关系 平面与平面的夹角 直线与平面的夹角 点到平面的距离 点到线的距离 倾向、走向
第5章
二、关于倾斜界面的几个概念及相互关系
1. 真倾角和视倾角 （1）真倾角：倾斜界面与水平地面夹角 （2）视倾角：倾斜界面与测线的夹角 （3）测线方向垂直于倾斜界面走向时，
视倾角＝真倾角； 测线方向平行于倾斜界面走向时，
（3）典型的零相位子波 －雷克子波（Ricker wavelet）
时间域 频率域 相位
w(t)

1
2
fmt 2

e
fmt 2
W ( f ) 2

f / fm e2 f / fm 2
( f ) 0
第5章
典型的零相位子波
－雷克子波（Ricker wavelet）
视倾角＝0度； 视倾角 真倾角
第5章
倾斜界面的真倾角为 ， 视倾角为 。 测线方向与倾斜界面倾向夹角为 ，
ABC中，ABC=90
BC = ACcos
A
BDC中，BDC=90

地
BC = CD/sin B
C 面
ADC中，ADC=90
x
AC= CD/sin
CD/sin = CD/sincos D sin = sincos
实际叠加剖面中的绕射波
第5章
第3节 地震勘探的分辨能力
第5章
一、分辨能力概念 1. 纵向分辨能力（垂向分辨能力）
利用地震记录，沿垂直方向能分辨的 最薄地层厚度 2. 横向分辨能力（水平方向分辨能力） 利用地震记录，沿水平方向能分辨地 质体的大小
第5章
二、纵向分辨能力 1. 为何存在分辨能力问题

第5章
一、地震记录的形成
3. 振幅
1.0
L1
0.8
L2
L3
L4
0.6
L5
L6
L7