第三章 地震波动力学 ppt课件
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《地震》PPT
立志发挥它，就一定能渡过难关。倘若你想达成目标，便得在心中描绘出目标达成后的景象；那么，梦想必会成真。心等待,就可以每一个人都具有特殊
大多数人因为不知道，所以无法充分利用，就好像怀重宝而不知其在；只要能发掘出这项秘藏的能力，人类的能力将会完全大改观，也能展现出超乎常
不曾工作过，我的幽默和伟大的著作都来自于求助潜意识心智无穷尽的宝藏。那些最能干的人，往往是那些即使在最绝望的环境里，仍不断传送成功意
震前有预兆
3.地光和地声：地光和地声是地震前或地 震时从地下或地面发出的光亮及声音，是 重要的临震预报。
临震前，一瞬间， 地声隆隆地光闪。 大震将至要果断， 迅速行动快避险。
地震小知识
我国将地震烈度划分为12度： 3 度：少数人有感，仪器能记录到； 4-5度：睡觉的人会惊醒，吊灯摆动； 6 度：器皿倾倒，房屋轻微损坏； 7-8度：房屋破坏，地面裂缝；
地震的危害
• 我国处于世界两大地震带亚欧地震带及环太平洋 地震带的交接处，地震频繁，灾害严重。我国大 陆的地震具有频度高、分布广、震源浅、强度大 和成灾率高的特点。在上个世纪里，全球发生3次 8.5级以上的强烈地震，其中两次发生在我国，全 球发生2次导致20万以上人员死亡的强烈地震也 都发生在我国。因此，我国的震灾形势十分严峻。
上徘徊不前时，他们不得不让开一条大路，让那珍惜时间的人赶到他们的前面去。 敢于浪费哪怕一个钟头时间的人，说明他还不懂得珍惜生命的全部价
劳动＋正确的方法＋少说空话。合理安排时间，就等于节约时间。没有方法能使时钟为我敲已过去了的钟点。人的全部本领无非是耐心和时间的混合物
底是时间的节约。时间就是能力等等发展的地盘。时间是世界上一切成就的土壤。时间给空想者痛苦，给创造者幸福。时间是伟大的导师。时间是一个
2.地震波动力学
E A f W
2 2
上式说明：波的能量E与振幅A的平方、频率f的平方
以及介质的密度成正比。
能量密度：包含在பைடு நூலகம்质中，单位体积内的能量称为能
量密度。
E 2 2 A f W
上式说明：波的能量密度也正比于振幅A的平方。
波的强度I：波前面上,单位时间t、单位面积S的能量
E W Vt S 2 I V A tS tS tS
式中V为速度。因此，波的强度I正比于振幅A的平方。
地震波的吸收：实际介质中，对地震波的能量具有不同
程度的吸收作用。
品质因素Q：地震波的吸收可以用品质因素描述。Q定
义：在一个周期（或一个波长距离）内，
振动损耗能量E与总能量E之比的倒数
1 E E ; Q 2 2E
E
2 E Q E
Q值越大，能量损耗越小，介质越接近完全弹性
吸收系数 ：波在粘滞介质中传播时，它的振幅被吸收
衰减，衰减的快慢有吸收系数确定
式中为波长。
Q
f
Q V
面 波 瑞利波：在自由表面上产生的沿自由表面传播的 面波。地震勘探中的面波指瑞利波。 勒夫波：分布在低速层与高速层分界面上，与SH
波类似，又称横面波。
(2) 地震波的传播特点： 对于P波，波动方程为：
2u 2 2u 2u 2u ( 2 2 2) 2 t x y z
对于S波，波动方程为：
2u 2u 2u 2u ( 2 2 2) 2 t x y z
P波、S波速度为：
2 Vp Vs
E (1 ) (1 )(1 2 )
E (1 )
地震波动力学
波动－ 波动－振动能量在介质中的传播
和任何一种振动相联系的是一定 形态的振动能量。 形态的振动能量。 既然波动就是振动在介质中的传 播过程， 那么伴随着振动的传播， 播过程 ， 那么伴随着振动的传播 ， 当 然也就有能量的传播。 然也就有能量的传播。 波动是能量传播的重要方式之一。 波动是能量传播的重要方式之一。
振动方向与波动方向
不一定相同 如果质点的振动方向与波的传播方向 相同，则称为纵波 弹簧） 纵波（ 相同，则称为纵波（弹簧）。 如果质点的振动方向与波的传播方向 垂直，则称为横波 水波） 横波（ 垂直，则称为横波（水波）。
2．地震波的形成 目前在浅层地震勘探中所采用的震源， 目前在浅层地震勘探中所采用的震源， 一般多为锤击、 一般多为锤击、落重等机械震源或炸药爆 炸震源， 炸震源，有时也用电火花等其它形式的震 它们均以瞬时脉冲式激发 实践表明， 瞬时脉冲式激发。 源。它们均以瞬时脉冲式激发。实践表明， 不论使用哪种震源，在激发时， 不论使用哪种震源，在激发时，激振点附 近的一定区域内所产生的压强将大大地超 过其介质的弹性极限而发生岩土的破裂和 挤压形变等，形成一个塑性和非线性形变 挤压形变等，形成一个塑性和非线性形变 再向外其压强不断地减小， 带，再向外其压强不断地减小，直至其周 围介质能产生完全的弹性形变 弹性形变。 围介质能产生完全的弹性形变。
上述震源点附近的非线性形变区称之 上述震源点附近的非线性形变区称之 非线性形变区 等效空穴，等效空穴边缘的质点， 为等效空穴，等效空穴边缘的质点，在激 发脉冲的挤压下， 发脉冲的挤压下，质点将产生围绕其平衡 位置的振动，形成了初始的地震子波 初始的地震子波， 位置的振动，形成了初始的地震子波，这 种振动是一种阻尼振动， 种振动是一种阻尼振动，在介质中沿射线 方向向四面八方传播，形成地震波 地震波。 方向向四面八方传播，形成地震波。 又因为接收和研究地震波传播的空间 一般都远离震源点，其介质受到的力很小， 一般都远离震源点，其介质受到的力很小， 介质表现为完全弹性的性质，故又称为地 介质表现为完全弹性的性质，故又称为地 震弹性波。 震弹性波。
地震波ppt课件
随着科技的不断进步，将发展更加先进的地震波观测技术和数据处理方 法，提高地震波研究的精度和可靠性。
未来地震波研究将更加注重应用实践，将研究成果应用于实际的地震监 测、预警和抗震减灾工作中，为人类创造更加安全、稳定的生存环境。
海啸预警
在地震引起的海啸预警中，地震波发挥着重要作用。通过分析地震波数据，可以快速判断是否可能发 生海啸，并及时发布预警信息，减少灾害损失。
04
地震波的挑战与未来发 展
地震波数据解析的挑战
数据处理难度大
地震波数据量大、复杂度高，需要高效、准确的处理方法才能提 取有用的信息。
噪声干扰严重
地震波传播过程中容易受到各种噪声的干扰，如何有效去除噪声、 提取真实信号是一大挑战。
我们应该如何利用地震波为人类服务
建立和完善地震监测网络，提 高地震预警的准确性和时效性 ，为灾害防范提供有力支持。
利用地震波数据开展工程抗震 设计和评估，提高建筑物和基 础设施的抗震能力。
通过研究地震波揭示地球内部 结构和性质，推动地球科学的 发展和人类对地球的认识。
对未来地震波研究的展望
未来地震波研究将更加注重跨学科合作，综合运用物理学、数学、地质 学等多学科理论和方法，深入揭示地震波的传播规律和地球内部结构。
分辨率和精度要求高
地震波数据需要高分辨率和高精度的解析，才能准确描述地层结构 和地质构造。
地震波探测技术的未来发展
智能化数据处理
利用人工智能和机器学习技术， 实现地震波数据的自动识别、分
类和解析。
多源信息融合
将不同来源的地震波数据融合，提 高探测精度和分辨率，为地质勘探 和资源开发提供更准确的信息。
提高地热能利用率
通过地震波探测技术了解地热田 的热传导特性和地温场分布，为 地热能的合理利用和提高利用率
未来地震波研究将更加注重应用实践，将研究成果应用于实际的地震监 测、预警和抗震减灾工作中，为人类创造更加安全、稳定的生存环境。
海啸预警
在地震引起的海啸预警中，地震波发挥着重要作用。通过分析地震波数据，可以快速判断是否可能发 生海啸，并及时发布预警信息，减少灾害损失。
04
地震波的挑战与未来发 展
地震波数据解析的挑战
数据处理难度大
地震波数据量大、复杂度高，需要高效、准确的处理方法才能提 取有用的信息。
噪声干扰严重
地震波传播过程中容易受到各种噪声的干扰，如何有效去除噪声、 提取真实信号是一大挑战。
我们应该如何利用地震波为人类服务
建立和完善地震监测网络，提 高地震预警的准确性和时效性 ，为灾害防范提供有力支持。
利用地震波数据开展工程抗震 设计和评估，提高建筑物和基 础设施的抗震能力。
通过研究地震波揭示地球内部 结构和性质，推动地球科学的 发展和人类对地球的认识。
对未来地震波研究的展望
未来地震波研究将更加注重跨学科合作，综合运用物理学、数学、地质 学等多学科理论和方法，深入揭示地震波的传播规律和地球内部结构。
分辨率和精度要求高
地震波数据需要高分辨率和高精度的解析，才能准确描述地层结构 和地质构造。
地震波探测技术的未来发展
智能化数据处理
利用人工智能和机器学习技术， 实现地震波数据的自动识别、分
类和解析。
多源信息融合
将不同来源的地震波数据融合，提 高探测精度和分辨率，为地质勘探 和资源开发提供更准确的信息。
提高地热能利用率
通过地震波探测技术了解地热田 的热传导特性和地温场分布，为 地热能的合理利用和提高利用率
土动力学.ppt
20.03.2019 土动力学
表面质点运动
20.03.2019
土动力学
四、弹性波振幅随距离的衰减
如果在弹性半无限体的表面给 一个冲击，半球形波阵面的体 波就在介质中扩散。R波以圆 柱状波阵面向外扩散。 在离震源某一距离的地方监测 地面的竖向位移。P波传播得 最快，因此最先到达。接着是 S波，最后才是R波。R波紧接 在S波之后。由图可知，R波 产生的竖向运动位移比P波和 S波的要大得多。这些波的扰 动幅度随距离增大而减小。
第三章 振动与波
20.03.2019
土动力学
第三节 波的传播
波动过程中，振动的质点并不随振动的 传播产生位移，而是仍然在自己的平衡 位置附近振动。 连续介质中的波是由介质中的扰动引起 的。 由扰动而产生的变形以应力波的形式传 遍整个土体。
20.03.2019
土动力学
一维纵波的波动方程
u 2 u v c 2 2 t x E vc
20.03.2019
土动力学
波在向外传播时，不断扩大所涉及材料的体积而能量 密度随与振源距离的增大而减小。这种能量密度和位 移振幅的减小，称为几何阻尼。 而在真实土体中的能量吸收，称为材料阻尼。
20.03.2019
土动力学
五、地表基础产生的波
20.03.2019
土动力学
对于弹性半空间表面上均质和各向同性 的垂直振荡的圆形能源，整个输入能量 在三种弹性波中的分配为：R波67%，S 波26%，P波7%。R波传走整个表面能 源输入量的2/3，且随距离的衰减比体 波慢得多。这一事实说明，对于位于地 表或接近地表的基础来说，R波是有首 要意义的。
土动力学
地震波动力学
互作用而产生。
应力（变）
线应力（变） 体应力（变）
切应力（变）
第4页，本讲稿共110页
第5页，本讲稿共110页
第6页，本讲稿共110页
第7页，本讲稿共110页
三、振动与波动的关系
1．弹性振动和弹性波 弹性体在外力的作用下，其介质内质点会离开平衡位
置发生位移而产生形变，当外力解除以后，产生位移的 质点在应力的作用下都有一个恢复到原始平衡位置的过 程，但是由于惯性力的作用，运动的质点不可能立刻停 止在原来的位置上，而是向平衡位置另一方向移动，于 是又产生新的应力，使质点再向原始的平衡位置移动， 这样应力和惯性力不断作用的结果，使质点围绕其原来 的平衡位置发生振动。这和弹簧及琴弦的振动过程十分 相似，称之为弹性振动。
Vp Vs
2
2(1)
12
0
0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5
V p / V s 1.41 1.50 1.63 1.73 1.87 2.45
Q值为一无量纲量，通常被定义为：在
一个周期内(或一个波长距离内)，振动所 损耗的能量与总能量之比的倒数。
第55页，本讲稿共110页
在浅层高分辨率地震勘探中，要求反射波的频率较高 ，而地层的速度一般较低，尽管探测深度较浅，波的旅 行路径较短，但地层对高频地震波的严重吸收作用应引 起我们的注意。
地震波的频率越高，地层的速度 越低，地层的吸收作用就越显著。 而对于较低频率成分的波，相应吸 收较少。
x
同相
A1
周期
A2
T
0
t
- A2
相位
x1 反相
T
t x2
-A1
波谷
-A1
第23页，本讲稿共110页
应力（变）
线应力（变） 体应力（变）
切应力（变）
第4页，本讲稿共110页
第5页，本讲稿共110页
第6页，本讲稿共110页
第7页，本讲稿共110页
三、振动与波动的关系
1．弹性振动和弹性波 弹性体在外力的作用下，其介质内质点会离开平衡位
置发生位移而产生形变，当外力解除以后，产生位移的 质点在应力的作用下都有一个恢复到原始平衡位置的过 程，但是由于惯性力的作用，运动的质点不可能立刻停 止在原来的位置上，而是向平衡位置另一方向移动，于 是又产生新的应力，使质点再向原始的平衡位置移动， 这样应力和惯性力不断作用的结果，使质点围绕其原来 的平衡位置发生振动。这和弹簧及琴弦的振动过程十分 相似，称之为弹性振动。
Vp Vs
2
2(1)
12
0
0.1 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5
V p / V s 1.41 1.50 1.63 1.73 1.87 2.45
Q值为一无量纲量，通常被定义为：在
一个周期内(或一个波长距离内)，振动所 损耗的能量与总能量之比的倒数。
第55页，本讲稿共110页
在浅层高分辨率地震勘探中，要求反射波的频率较高 ，而地层的速度一般较低，尽管探测深度较浅，波的旅 行路径较短，但地层对高频地震波的严重吸收作用应引 起我们的注意。
地震波的频率越高，地层的速度 越低，地层的吸收作用就越显著。 而对于较低频率成分的波，相应吸 收较少。
x
同相
A1
周期
A2
T
0
t
- A2
相位
x1 反相
T
t x2
-A1
波谷
-A1
第23页，本讲稿共110页
地震波的动力学
第三章 地震波的动力学
一、地震波的频谱 二、频谱的性质 三、地震波的振幅
二、频谱的性质
1.唯一性定理
时间域的地震振动信号 x(t ) 与频率域的地震频谱信号 X ( )是一 一对应的，二者可通过傅里叶变换与傅里叶反变换相互转换得到。 傅里叶正变换：
X ( ) x t eit dt
如果有
x1 (t ) X1
则
x2 (t ) X 2
定义
x1 x2 t d X1 () X 2 ( )
式中， 为实变量。
x1 t * x2 t
x1 x2 t d
得பைடு நூலகம்
x1 t * x2 t X1 X 2
E E e S 4 r 2
r 为球面的半径
因为能量E与振幅A的平方成正比，得：
A2 E 4 r 2 1 r
从而，有
Ac
c
E 4
假设地震波的初始振幅为A0，则传播距离为r时，其地震波振幅为：
1 Ar A0 r
（2）吸收衰减 由于实际地层并不是理想的弹性介质，地震波在传播过程中， 部分能量用于克服介质内部颗粒间的摩擦而产生热量损耗，能量 发生衰减，振幅减小。这种由于介质非完全弹性所引起的地震波 振幅的衰减，称为吸收衰减。 根据弹性粘滞理论，均匀的非完全弹性介质产生的吸收作用 ，将使地震波的振幅随传播距离的增大呈指数规律衰减。即
fn 式中，
An cos 2 f nt n df
是成倍数增加，而是连续的变化，相当于周期趋于无穷大，基频趋 于无穷小，谱线间隔越来越近，其断点的连线由折线变成一条曲线 ，从而变成连续谱。
《地震》PPT课件-完美版
联 系上下 文；联 系生活 实际； 结合时 代背景 ；展开 丰富联 想。… …
师 ：希望 同学们 在以后 的学习 过程中 ，继续 运用我 们总结 的这些 体会句 子的方 法去学 习课文 ，一定 会有更 多的收 获。
日 积月累
过 渡：鲁 迅先生 的文章 无疑是 人类文 化宝库 中的一 笔财富 ，这节 课我们 一起细 细品读 鲁迅先 生文章 中的脍 炙人口 、发人 深省的 名言警 句。
从他们那里可以得到什么启示呢？ 怎样做好防震准备呢？
固定物品，以免震倒。 清洁楼道，保持畅通。 清理小间，以便躲避。 备防震包，方便自救。
避震常识
地震自救
学校自救 家庭自救 户外自救 震后自救
可以躲避在学课桌校下自、救讲台旁，
教学楼内的学生可以到空间小、 有管道支撑的房间里，决不可让 学生们乱跑或跳楼。
我知道了地震的成因
当地壳由于受到挤压，会产生褶皱。当 Nhomakorabea皱承受不了挤压的 力度时，便会产生断裂并释放出能量，便形成了地震。
你地震知是道一地种震自是然怎现么象发，生是地的壳吗中？
的岩层发生破裂产生震动而引起的。
地震的危害
在城市：房屋坍塌、燃气泄漏、交通中 断、停水断电、通讯中断等
在山区：山体滑坡、水库垮坝、铁轨变 形、桥梁垮塌
（2 ）提出 要求： 可以就 课文来 谈，可 以结合 课外学 习的收 获来谈 ；可以 讲同鲁 迅有关 的人和 事，也 可以说 说读鲁 迅作品 的体会 。
（3 ）小组 讨论， 合作学 习。
（4 ）汇报 交流， 师生评 议。
（5 ）教师 小结。 阅读了 鲁迅先 生的文 章，认 识了鲁 迅这位 伟大的 文学家 、思想 家和革 命家， 希望同 学们能 从他的 身上汲 取力量 ，超越 自我。
《地震波》PPT课件教案模板
解：4/Sin30=5/Sin(b1) b1=38.7 临界角a1(P波折射角为90） 4/Sin(a1)=5/Sin90 a1=53.1 临界角a2(P波反射角为90） 4/Sin(a2)=6/Sin90 a2=41.8
作业：求P波反射角c1和Sv波折射角b
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Institute of Disaster Prevention
地震波
Add the author and the accompanying title
2.2 地震波
➢ 波的特点 ➢ 地震波的特点 ➢ 波形转换 ➢ 斯奈尔定律 ➢ 面波的特点 ➢ 频散现象 ➢ 地震波序列：震相
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Institute of Disaster Prevention
2021/8/9
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Institute of Disaster Prevention
2021/8/9
P震相和S震相
在震中距为 105°的范围以内，P 震相是地震图上的初 至震相。其后是S震 相，其振幅、周期都 比P震相大，质点运 动垂直于传播方向。
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Institute of Disaster Prevention
2021/8/9
界面波
波动入射至界面，还会发生更复杂的
转换现象。例如，当折射波或反射波的波 速大于入射波波速时，折射角或反射角将 大于入射角，90°的折射角或反射角对应 的入射角称为临界入射角。当入射角大于 临界入射角时，将生成沿界面传播的能量 集中于界面附近的非均匀平面波，称为界 面波，地震学和地震工程学中称其为面波。 地震面波有瑞利波、拉夫波和斯通利波三 种。
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地震波的动力学
fn 式中，
An cos 2 f nt n df
是成倍数增加，而是连续的变化，相当于周期趋于无穷大，基频趋 于无穷小，谱线间隔越来越近，其断点的连线由折线变成一条曲线 ，从而变成连续谱。
A
n 为振动的频率。非周期信号的谐振动分量的频率不 2
0
10
30 40
50
0
x t sin tdt
a
0
x t cos tdt x t sin tdt
2 2
b
0
A a b
b arctan a
定义振幅为峰值 0.707 倍的两个频点 f1 和 f2 所限定的频带范 围为频谱的有效宽度。 不同脉冲函数的频谱对比可知：短脉冲具有较宽的频谱，长脉 冲具有较窄的频谱，即脉冲信号的频带宽度与延续时间成反比。
1、当间距大于1/2波长时， 可识别两个界面
2、当间距趋近于1/4波长时， 两界面开始相长干涉，振幅 增大（调谐） 3、当间距趋近于1/8波长时， 振幅变小，波形变化很小 4、当间距小于1/8波长时， 波形稳定，振幅和反射间距 呈近似线性关系
一般认为，地震纵向分辨率
的极限为： 4
薄层的概念：
3.影响地震波传播的地质因素
（1）表层地震地质条件 低速带非均质性 地形起伏 表层致密岩层 侧面反射 （2）地下地震地质条件 介质的成层性 高速层的地层屏蔽作用 介质的质量
四、地震波勘探的分辨率
1.分辨率的概念
地震勘探的分辨率包
含两方面的含义：纵向分
辨率和横向分辨率。
2h n t 即： v v 因此： 2h n n 1, h 2
An cos 2 f nt n df
是成倍数增加，而是连续的变化，相当于周期趋于无穷大，基频趋 于无穷小，谱线间隔越来越近，其断点的连线由折线变成一条曲线 ，从而变成连续谱。
A
n 为振动的频率。非周期信号的谐振动分量的频率不 2
0
10
30 40
50
0
x t sin tdt
a
0
x t cos tdt x t sin tdt
2 2
b
0
A a b
b arctan a
定义振幅为峰值 0.707 倍的两个频点 f1 和 f2 所限定的频带范 围为频谱的有效宽度。 不同脉冲函数的频谱对比可知：短脉冲具有较宽的频谱，长脉 冲具有较窄的频谱，即脉冲信号的频带宽度与延续时间成反比。
1、当间距大于1/2波长时， 可识别两个界面
2、当间距趋近于1/4波长时， 两界面开始相长干涉，振幅 增大（调谐） 3、当间距趋近于1/8波长时， 振幅变小，波形变化很小 4、当间距小于1/8波长时， 波形稳定，振幅和反射间距 呈近似线性关系
一般认为，地震纵向分辨率
的极限为： 4
薄层的概念：
3.影响地震波传播的地质因素
（1）表层地震地质条件 低速带非均质性 地形起伏 表层致密岩层 侧面反射 （2）地下地震地质条件 介质的成层性 高速层的地层屏蔽作用 介质的质量
四、地震波勘探的分辨率
1.分辨率的概念
地震勘探的分辨率包
含两方面的含义：纵向分
辨率和横向分辨率。
2h n t 即： v v 因此： 2h n n 1, h 2
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5
二、地震波频谱资料的获得
1、知道时间函数的具体形式 f(t)，可以直 接用付氏变换公式计算频谱F(ω)
F() f (t)e jtdt
f (t)
1
F ()e jtd
2
ppt课件
6
二、地震波频谱资料的获得
2、知道信号的图形，但不知道具体的函数 关系。
（1）模拟方法：
把波形变成一个连续的电信号，用频谱分 析仪进行频谱分析。
• 2）平滑性：地层界面的平滑程度。地下界 面的凹凸不平会使反射波能量分散，而光 滑平整的界面是形成连续反射的有利条件。
• 3）稳定性：地层界面的延伸长度。地层界 面横向的稳定性 对地震剖面的对比有很大 的帮助。
ppt课件
26
3、剖面上部的均匀性
（1）介质不均匀会产生强烈的吸收和 散射，使地震波的传播缺乏规律和不 稳定
V1
V2
+
？
V1
ppt课件
顶界 反射
底界 反射
合成 结果
32
纵向分辨率的限度
• 当顶底之间的反射时间差半个周期时，则会 出现同相叠加，从而表现为振幅的增大。
• Δτ=T/2=2Δh/V=λ/2V
• Δh=λ/4
• 纵向分辨率的限度：h≥/4，
• 只有当地层厚度大于/4 时才有可能根据复
合反射的振幅和波形特征分出顶底界面
波的对比、追踪的依据；划分岩性、薄层厚
度及其纵横向变化、寻找油气的标志。
ppt课件
17
二、影响反射波振幅的因素
1、激发条件。含水砂岩或粘土中激发； 低速带以下激发；增大药量（但不可 太大）。激发因素对地震波的影响是 一个常数因子。
2、波前扩散。作为球面波的地震波在 介质中传播时，地震波的振幅与传播 距离或反射时间成反比，波前扩散因 子与传播时间有关。
• 分析有效波和干扰波在频谱上的差异 指导设计地震仪、选择处理参数和野 外工作方法；
• 地震波的频谱资料中含有地层、岩性 及含油气性信息，可以用来指导地震 资料的地质解释。
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15
实际应用
• 利用主频的高低判别地层岩性的厚薄； （薄互层的反射波主频相对岩性相同的厚层
较高，随着厚度的增加反射频率会渐渐降低）
岩相变化。
ppt课件
22
总结
• 地震波运动学：时间、空间
• 地震波动力学：能量、频率、波形及其变
化
• 地震波的频谱分析：频谱及频谱分析、频
谱的特点及其影响因素、频谱的应用等
• 地震波的能量分析：研究振幅的意义、振
幅的影响因素
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第三节 影响地震波传播的地质因素
一、介质和界面对地震波传播的影响
第三章 地震波动力学
第一节 地震波的频谱分析 第二节 地震波的能量分析 第三节 影响地震波传播的地质因素 第四节 地震记录的分辨率
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地震波动力学
• 地震波动力学：研究地震波在运动状态中 的能量、波形、频谱等特征及其变化规律 的一门学科，它是地震资料地层、岩性解 释的基础。
• 实质：动力学特征与地层结构、岩石性质、 流体性质等有较好的内在联系。
三、反射波的干涉
1、干涉的产生 当反射脉冲之间的时间 间隔小于脉冲自身的延续时间时就会 产生两个或两个以上反射波的干涉从 而形成一个干涉叠加的复合脉冲或称 复波。
• 地质原因：薄互层、地层尖灭、流体
接触面、不整合等。
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2、实际的地质效应
• 地震记录上的反射波就不可能与钻井分层界 面严格对应；所以，一般用某套地震上的反 射层相当于某套地层或岩性来表示。
2、影响频谱的因素
（1）激发条件对地震波频谱有影响：药
量大，频谱向低频方向移动；岩石致密，
频谱向高频方向移动；
；（2）不同类型反射波频谱有差异：同一
界面的反射纵波比反射横波频率较高；其
原因主要是横波的高频成分被吸收严重；
（3）相同类型反射波随传播距离增加频
率降低 。
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3、频谱资料在地震勘探中的应用
（2）数字磁带方法：
把记录到的离散化的地震信号（振幅值）， 利用离散付氏变换或快速付氏变换（FFT）， 在数字计算机上计算出地震信号的频谱。
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三、描述频谱的参数
1、主频：频谱曲线极 大值所对应的频率
（ ω 0）称为频谱的
主频。
2、频宽（带宽）：振 幅谱等于最大值的 0.707倍处的两个频 率值之间的宽度。
t0 fm
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3、横向分辨率的结论
• 地面上一个观测点上的反射实际上是来自 地下界面一个带（菲涅尔带）的；
• 菲涅尔带随深度的增加、频率的降低而增 大；
• 实际剖面上，断点及岩性变化的棱点上， 反射波不会突然消失，
• 地震记录上确定的地下断点、尖灭点的平
面位置，必然存在有合理的误差。
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• 目的：研究地层、岩性、沉积、圈闭甚至 直接检测油气。
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第一节 地震波的频谱分析
一、频谱的概念
1、频谱: 组成一个复杂振动的各个谐振动分 量的特性与其频率关系的总和称为该振动 的频谱，包括振幅谱和相位谱。
• 一个复杂的振动信号，可以看成是由许多
简谐分量叠加而成；这些简谐分量及其各
自的振幅、频率和初相，就叫做复杂振动
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实际地层介质中的分辨率
• 浅层速度低、频率高，地震波波长约 为40米，可分辨的厚度为10米；
• 深层速度增大、频率降低（约20Hz） 波长大约250米，地层的分辨厚度为 62.5米。
• 浅层的分辨率比深层的分辨率要高。
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二、横向分辨率
1、分析思路：
• S点自激自收，波在界
• 地震波是在地层介质中传播并且在层面或岩 性界面上产生反射的。
• 地层介质的成层性及剖面上部的不均匀性使 地震波的传播方向、运动形式发生改变。
• 剖面中各界面的质量对波的强度、稳定性也 将产生极大的影响。
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1、介质的成层性
• 真实的地层介质是层状分布的，各层的物性
及波速的差异，可以在地下形成一系列的地
• 利用频谱的差异划分岩性 • 利用主频的变化来检测含油气性。储层
含油气后其主频通常会变小。
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第二节 地震波的能量分析
一、研究振幅的意义
• 采集方面：激发强的有效波，压制干扰波， 记录真振幅；
• 处理上：保持真振幅，使振幅能更好地与界 面上下的岩性结合起来。
• 解释上：构造解释，地层、岩性解释的基础；
震反射界面，众多反射界面的存在尽管使地
震波的射线发生偏折，但也是界面上产生反
射波，从而使地震勘探得以进行的条件。介
质的成层性是地震勘探有利的、必不可少的
地质条件。
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• 2、界面的质量
• 1）显著性：界面两侧物性差异程度。地下 岩层之间物理性质突然的、明显的差异是 获得强反射的有利条件。但是如果太明显 就会对深层起一个屏蔽作用。
2、菲涅尔带：以激发点为圆心，以界面至
激发点的垂直深度和在界面点的/4之和
为半径画圆，所画圆内包括的界面段，
称为相对O 点的菲涅尔带，它是组成反
射的最小界面单元。
• 菲涅尔带的（半径）范围：
OA h / 2 2 /1 6 ; 如果 h ，则可略去 2
OA h / 2
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或者写成：
R Vav 2
• 如果某组（段）地层或岩性横向上在一定地 段或地区相对稳定，则来自该组若干个界面 上的地震子波间相互叠加结果（振幅、时间 等）表现在地震记录上也应该是相对稳定的。
• 我国陆相碎屑岩沉积盆地地层沉积的特点符 合地震记录上干涉叠加的特点。
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0.71 ∼ 1.77
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0.68
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二、影响反射波振幅的因素
4、界面的反射系数 由界面上下波阻抗差定义 的反射系数是影响振幅的主要因素，反射系 数越大，反射波的振幅越强。由地质因素引 起的这个因素是地震地质解释的主要原理。
5、中间界面的透射损失 理论上，反射波的能 量加上透射波的能量应与入射波的能量相等， 反射波的能量不可能与入射波的能量相等。 通常把透射的能量相对反射能量来说，看成 是损失。
∆ω = ω2- ω1
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四、地震波频谱特征及其应用
1、各种地震波的频谱特征 • 与地震勘探有关的一些波的频谱特点
面波频率低（10-30Hz）； 反射波主频（30-50Hz）； 深层反射频率更低； 声波频率较高，大于100Hz； 工业交流电，50Hz左右窄带；
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的频谱。
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2、频谱分析的数学工 具
• 傅立叶变换（分析）：满足一定条件的
一个任意周期函数可以展成傅立叶级数， 即展成许多谐振动函数的和。
• 谐振动：具有一定的初始振幅、相位和频 率的振动。
• 单个的地震子波可以看作是一个谐振动
• 每一道上的地震记录（由无数个地震子波 组成）可以看成一个复杂振动。
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二、影响反射波振幅的因素
6、反射界面形态。当地下界面向上凹时，反 射波的能量将会集中、振幅增强；而当地下 界面向上凸时，反射波的能量将会分散、形 成散射、振幅减弱。
7、接收条件 指检波器类型和组合方式、记录 仪的频率特性等。这些因素对一道或一张记 录来说是相同的也即为常数因子