地震勘探原理（一）之地震波的基本概念

<>绪论

一、石油勘探的主要方法

* 地质法 —— 岩石露头
* 物探法 —— 覆盖区、连续测量、间接
* 钻井法 —— 一点、直接勘探
二、地球物理勘探方法

* 重力法 —— 岩石密度差异
* 磁法 —— 演示磁性差异
* 电法 —— 岩石电性差异
* 地震勘探方法 —— 岩石弹性差异（用得最多，效果最好）
三、地震勘探方法

(1) 勘探地震学（Exploration seismology）

地震勘探：通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层传播的情况，以查明地下的地质构造，为寻找油气田或者其它勘探目的服务的一种物探方法。

(2) 地震勘探的基本技术

* 产生地震波 —— 人工激发
* 接收地震波 —— 记录地震波场
* 重建地震波路径
(3) 地震波的传播路径

* 透射波路径
* 反射波路径
* 滑行波路径
(4) 地震勘探的几种方法

* 透射波法
* 反射波法（主要）
* 折射波法
四、反射波法地震勘探

基本原理：回生测距原理

s = v t / 2 s = vt / 2 s=vt/2

实际地震勘探的几个基本环节：数据采集 -> 数据处理 -> 资料解释

<>地震波运动学

  地震波运动学（Kinematics of seismic wave）：研究地震波波前的空间位置与其传播时间关系，也叫地震几何学。

<>地震波的基本概念

* 地震波的概念：地震波是在岩石中传播的弹性波
【补充】

* 波是振动在介质中的传播
* 物体受力的三种状态：弹性形变、塑性形变、永久形变
*
地震波的形成：破环圈、塑性带、弹性形变区（主要研究）

*
地震子波（wavelet）：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，并认为在以后的传播中，地震子波的变化不大。

*
描述波的运动学特点的基本概念

  (1) 波动与振动

* 振动是一点的运动，波动是振动的传播，即介质整体的运动。
* 振动传播的速度为波速，与质点本身运动的速度无关。波速有限是波动的必要条件。
* 波动伴随能量传播
  下图是展示的介质中不同点的振动曲线。

  (2) 波前、波后和波面

* 波前 —— 波阵前
* 波后 —— 波尾，不指明哪一个时刻来讨论波前和波后是没有意义的
* 波面 —— 等相面
根据波面的形状可以划分为波的类型：球面波、平面波、柱面波、地震勘探中通常根据地质问题的特点可认为波面为平面或球面。
  (3) 波线

波及其能量传播的主要路径，也称为射线（几何地震学）。

  (4) 振动图和波剖面

* 振动曲线：表示质点振动的曲线
* 振动图：检波器所在点的振动曲线（时间域）
* 波形线：同一时刻各点的位移绘制在一个图上得到的曲线
* 波剖面：沿测线的波形曲线（空间域）

  (5) 频率、周期、振幅、波长、速度、视速度、视波长

* 正弦波：质点振动为简谐振动的波
* 速度和波长：二者是沿着波的传播方向来考虑问题的。若沿着其他方向，则讨论的是视速度和视波长。
<>地震波传播的基本规律

1. 惠更斯原理

* 介质中波所传到的各点，都可以看成新的波源，叫做子波源。可以认为每个子波源都向各方向发出微弱的波。叫做子波。子波是以所在点处的波速传播的。
* 根据惠更斯原理，可利用作图方法研究波的传播规律。
2. 斯奈尔定律

*
波阻抗：密度和速度的乘积

*
射线平面：地震勘探中将入射线、过入射点的界面法线、反射线所决定的平面，称为射线平面

*
虚震源：反射线反向延长与从震源向分界面所作垂线的交点

*
临界角：开始出现全反射时的入射角

*
折射波

*
滑行波

3. 费马原理：波在各种介质中的的传播路径，满足所用时间为最短的条件。

<>波的分类方法

* 波前形状：球面波、柱面波、平面波
* 质点振动（极化）方向：横波、纵波、线性极化波、椭圆极化波
* 传播空间：面波、体波
* 传播路径：直达波、反射波等
* 地震勘探中的波：
* 直达波：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
* 反射波
* 折射波：当入射波以临界角入射，且下层的速度（v2）大于上层的速度（v1），就能够形成折射波，与物理上的折射波有所不同，物理上的折射波相当于这里的透射波
* 透射波
* 滑行波
* 转换波：改变了波的类型的反射波或透射波（P(纵波)、S(横波)）
* 有效波
* 干扰波
* 特殊波

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