第一章地震波及其传播资料
1.1 地震波的传播规律
瑞利面波
点震源体波位移方向
横波
面波
纵波和横波的速度
2 纵波： v p
拉梅系数
横波： vs
切变模量
纵、横波速度比：
vp
2(1 ) vs 1 2
泊松比
二、地震波的反射和透射
地震波的传播：射线与波前表示
1、反射波
反射定律：反射角等于入射角，反射线、入射线位于反
(2)地震波传播中的影响因素 理论研究和大量实际资料证明，地震波在岩层中 传播速度与岩石地质年代、岩性、埋藏深度、密度、 孔隙度、压力、温度等因素有关，或与岩石的弹性性 质有关。由于目前地震勘探主要利用体波，在谈到波 速问题时，除非特别说明，一般都是指纵波速度。
与岩石弹性常数的关系：
由波动方程得到纵波速度
2、振动 振动：质点围绕平衡位置发生的往返运动 简谐振动：在与位移量成正比、与位移方 向相反的力作用下的振动。谐振动曲线是正 弦或余弦曲线。 3、弹性波形成条件： ①弹性介质； ②激发振动。
简谐振动
振动曲线和波剖面
某点振幅随时间的变化曲线称为振动曲线
某时刻各点振幅的变化称为波剖面
简谐振动
波前和波后
V1 sin i V2
3、折射波
3、折射波
折射波形成条件：下伏介质波速必须大于上 覆介质波速
三、影响地震波速的主要因素
地震波的速度
（1）地震波的速度是地震勘探中最重要的参数，
也是地震波运动学特点之一。地震勘探研究地下 地质构造形态的基本公式是：
1 H Vt 2
H是界面的深度，V是地震波传播速度，t是地震波从 地面垂直向下到界面又返回地面的双程旅行时间。
斯奈尔定理
入射角的正弦和透射角
地球的地震与地震波传播
地球的地震与地震波传播地震是地球上发生的一种自然现象，是由于地球内部的构造和地壳板块的运动引起的地表震动。
地震波传播是地震释放的能量在地球内部传播的过程。
在本文中，我们将讨论地球的地震以及地震波传播的相关知识。
一、地震的定义与原因地震是地球内部构造变动引起的地表震动。
地震一般由地球内部能量的释放导致，这些能量主要来源于地球内部的自然放射性元素的衰变和地球内部的热量。
地震的原因主要有地球板块运动及地壳构造变动、岩石断裂和破裂等。
二、地震波的类型地震波是地震释放的能量沿着地球内部传播的波动。
根据传播的介质不同，地震波可分为P波、S波、L波等多种类型。
P波是最快传播的波，它以压缩和膨胀的方式传播。
S波是次快传播的波，它以横向振动的方式传播。
L波是最慢传播的波，它以地表振动的方式传播。
三、地震波传播的路径当地震发生时，地震波会从震源处向四周传播。
地震波的传播路径可以分为直达路径和折射路径。
直达路径是波直接从震源沿着直线传播到达地表；折射路径是波在传播过程中受到地球内部不同介质的影响而改变传播方向。
四、地震波传播速度的影响因素地震波的传播速度受多种因素的影响，包括地壳厚度、岩石密度、介质性质等。
一般来说，速度较快的P波能够穿透更深的地下，而速度较慢的S波则不能穿透液态的介质。
五、地震波的研究意义地震波的研究对于地球内部结构的了解具有重要意义。
通过观测地震波的传播路径和速度变化，科学家可以推断出地球深处的结构和属性。
此外，地震波的传播路径和速度也是地震监测和预测的重要依据。
六、地震波的利用地震波不仅在地球科学领域有重要应用，还被广泛利用于其他领域。
地震波传播的规律被应用在地震勘探中，可以帮助勘探人员找到地下矿藏和石油资源。
此外，地震波在工程领域的应用也非常广泛，可以用于地质灾害监测、土地沉降观测等。
七、地震波传播的研究方法地震波的传播规律可以通过地震仪的观测来研究。
地震仪是一种用于检测地震波的仪器，它可以记录地震波的振幅、到达时间等参数。
第一章地震概述
5
工程结构抗震及防灾
1.1 地震基本知识
地幔
1) 地幔界定：地壳以下到深度约2895km的古登堡界面为止的 部分为地幔，约占地球体积的5／6。
2) 地幔组成：由密度较大的黑色橄榄岩等高温（1000度以上） 高压（9000大气压）岩石组成。 3) 地幔物质根据推算形态应为粘弹性体（能传播横波）。
6
工程结构抗震及防灾
40
工程结构抗震及防灾
1.2 地震基本术语
地震烈度表
烈度 1~2度 3度 4~5度 地震现象 人们一般没感觉，只有地震仪才能记录到 室内少数人感觉到轻微震动 人们有不同程度的感觉
地震烈度的定量 描述极其复杂
6度
7~8度 9~10度
人行不稳，器血倾斜，房屋出现裂缝，少数受到坡坏 人立不住，大部分房屋遭到破坏，高大烟囱可以断裂，有时有 喷砂冒水现象 房屋严重破坏，地表烈缝很多，湖泊水库中有大浪，部分铁轨 弯曲、变形
1.1 地震基本知识
1、按成因划分： 构造地震：由岩层构造运动产生，占总数的90%
火山地震：由火山爆发引起
地震类型
陷落地震：如大面积矿山开采引起岩层坍塌 水库诱发地震：由水库贮水诱发产生 人工地震：如核爆炸等（地震观测技术的发展）
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工程结构抗震及防灾
1.1 地震基本知识
地球的板块构造
板块构造的基本 概念是：岩石圈 由几个大而相当 稳定的板块，即 相对刚性的固体 岩石块体组成，
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工程结构抗震及防灾
来自以色列的精彩实例—— 原来水平的刚性岩石层在长时期作用的构造力挤压下褶皱
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工程结构抗震及防灾
1988年亚美尼亚地震造成的新鲜断崖
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工程结构抗震及防灾
第一章-地震及结构抗震的基本知识
震中 震 源 深 度
震源
震源深度在60公里以内的地震为浅源地震 震源深度超过300公里的地震叫深源地震 震源深度介于60-300公里之间的地震为中源地震
震中距：地面某处至震中的水平距离 震中距在100公里-1000公里的称为近震 震中距超过1000公里的称为远震
世界上绝大部分地震是浅源地震，中源地 震比较少，而深源地震为数更少。 一般来说，对于同样大小的地震，当震源 较浅时，波及范围较小，而破坏程度较大； 当震源深度较大时，波及范围则较大，而 破坏程度相对较小。
地震波记录是确定地震发生的时间、震级和震源位置 的重要依据，也是研究工程结构物在地震作用下的实 际反应的重要资料。
1.2.3 地震波的主要特性 及其在工程中的应用
由震源释放出来的地震波传到地面后引起地面运动，这 种地面运动可以用地面上质点的加速度、速度或位移的 时间函数来表示，用地震仪记录到的这些物理量的时程 曲线习惯上又称为地震加速度波形、速度波形和位移波 形。
2. 地幔
地壳以下到深度约2895km的古登堡界面为止的部分为地 幔，约占地球体积的5／6。 地幔由密度较大的黑色橄榄岩等超基性岩石组成，其中 上地幔物质结构不均匀，中、下地幔部分是比较均匀的。 由于地幔能传播横波(剪切波)，所以根据推算，地幔应 为固体。
3. 地核
古登堡界面以下直到地心的部分为地核，地核半径约为 3500km，又可分为外核和内核。 据推测，地核的物质成分主要为镍和铁。由于至今还没 有发现有地震横波通过外核，故推断外核处于液态，而 内核可能是固态。 地球各部分的密度随深度增加而增大，地球内部的温度 随深度增加而升高。
2.地震波及其传播
地震波的类型
地震波类型
形成机制
纵波
vvv RPS0.9vS2
体积形变
Primary wave
横波 Shear wave
形状形变
质点振动 方向
速度
v 与传播方向相同
2
P
v 与传播方向垂直
S
面波 Surface wave
在界面附近，由 P、S波干涉 形成，局限 在界面附近 传播
见后
vR 0.9vS
2.4.1 斯奈尔定理 Snell’s law
• Snell’s law
（反射、折射定理）
当地震波传播中遇 到弹性分界面，地震波 要产生反射与透射，它 们服从Snell’s law:
入射波
介质 介质
反射波
界面 透射波
1. sin sin sin
v1
v1
v2
斯奈尔定理 Snell’s law（续）
vP>vS>vR
表中，、──拉梅系数；──密度； vP>vS>vR
体波质点振动
(a) P 波 (b) SV 波 (c) SH 波
体波质点振动
(a) P 波 (b) SV 波 (c) SH 波
体波质点振动
面波质点振动
面波（瑞雷波、地滚波） P+SV
拉夫波 P+SH
2.1.3 地震波的波形图
• 激发的地震波在3D空间传播，其振动
A
k 1/
波的速度
v x t
• 波的速度
– 波的同一相位（部位）在单位时间沿射线移动的距离。 – 波的速度将波形与波剖面联系起来。
v/ f
2.1.4 有效波与干扰波
• 有效波 通常包括：
地震勘探概论1_地震波传播的基本原理
二、地震波的振动图形
有利于了解地震波在介质中传播时不同时
刻的具体位置；
有利于识别和分辨不同类型的地震波，从
而解决与波传播有关的地质问题。
22
第一节
地震波的基本概念
一、什么叫地震波
二、地震波的振动图形 三、地震波的波剖面 四、视速度定理 五、地震介质的近似简化
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三、地震波的波剖面
1. 概念 2. 表示方法 3. 有关术语 4. 地震子波 5. 注意 6. 地质意义
波动： 振动在其介质中传播的过程。
弹性：物体在外力作用下发生了形变，当外力去掉以后， 物体
就立刻恢复其原状。 塑性：物体在外力作用下发生了形变，当外力去掉以后仍旧保持
其受外力时的形状。
6
一、什么叫地震波
波的几个例子
7
一、什么叫地震波
弹性体: 具有弹性的物体叫做弹性体； 塑性体: 具有塑性的物体叫做塑性体；
A*视振幅
t1 0
终止时间
t2 t
初始时间 Δt = t1–t2 : 表示该质点的振动延续时间; 相 位: 表示振动的正向极值或负向极值; 相位数: 表示振动的正向极值或负向极值的个数; 波形特征: 指振动相位数、视周期、视振幅其相互关系。
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4. 与地震记录之间的关系
二、地震波的振动图形
1) 地震勘探中所获得的一道地震记录，实际上就是一系列地震波传
介质刚刚停止振动的点连
成的曲面，称为该时刻的波尾。 波面: 波在空间传播时，某一时刻空间 介质振动质点中相位相同的点连成的曲 面，称为该时刻的波面。 射 线：波的传播方向称为射线(假想)。
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三、地震波的波剖面
地震波的传播
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4. 地震子波
高一地理《地震、火山和泥石流》教案：地震波的传播与损毁特征
地震、火山和泥石流是地球上常见的自然灾害，也是地球科学中的重要研究领域。
在高一的地理课程中，我们将主要学习地震、火山和泥石流这三种自然灾害的形成原理、发生规律、灾害特征及其对人类产生的影响。
本教案主要介绍地震波的传播与损毁特征。
一、地震波的传播特征地震是地球内部的弹性波在地壳中传播所引起的一种自然现象。
地震波是地震产生的能量在地球内部向四面八方传播所产生的波动现象，主要分为纵波和横波两种。
1.纵波传播纵波是在地震波传播中最先到达观测站的波，速度为横波速度的1.73倍，也是地震波中传播范围最广的一种波。
在地壳中，纵波是沿垂直方向传播的，传播时地面会上下起伏，使得地面产生一种类似弹簧的振动。
2.横波传播横波是地震波传播中第二个到达的波，传播速度比纵波要慢一些，一般为纵波速度的0.62倍。
在地壳中，横波是沿着地震波的传播方向，使地面上下左右摇晃，使地表有水平性的位移。
3.表面波传播表面波是在地震波传播的最后到达观测站的波，它是由地震波向上传播，进入地表后产生的。
表面波在地球表面扩散，会导致地面的敲击、滑动、翻转等变形，通常表现为山丘状波形，会对建筑物和土壤产生更大的破坏。
二、地震波的损毁特征地震波的传播过程中，会给地球表面的建筑物和人们的生命财产造成巨大的破坏。
在地震发生的瞬间，地震波的能量会对物体施加巨大的压力和拉伸力，直接导致房屋的倒塌、桥梁的断裂、电线杆的倒伏等情况的发生。
1.建筑物的损毁地震波的能量会使建筑物发生振动，如果建筑物没有采取一些有效的防护措施，地震波就会使建筑物倒塌或者发生严重的损坏。
主要工业城市和人口密集地区，建筑物的损坏率很高，使得地震对社会的影响非常大。
2.地质环境的变化地震波对地质环境的影响也是很大的，它会导致山体滑坡、崩塌，使石柱石桥倒塌，河道被填平，还会引发火山爆发、地震海啸等自然灾害，这些灾害不仅会造成严重的人员和经济损失，而且还会给环境带来严重的污染。
3.人类生命的危险地震波对人类生命安全的威胁是很大的。
chapter1地震波理论基础PPT课件
4、惠更斯（Huyaens)原理：
介质中波所传到的各点，都可以看成新的波源 叫子波源，可以认为每个子波源都向各方向发 出微弱的波，叫子波。子波是以所在点处的波 速传播的。利用惠更斯原理导出反射定律。
5、地震折射波： 当 V2 > V1
当入射角 c 时，发生全反射，产生滑行波，没有 透射波，滑行波传播又引起另外的效应，由于两种介质 互相密接，滑行波在传播过程中也会反过来影响第一种 介质，并在第一种介质中激发新的波，这种由滑行波引 起的波，在地震勘探中叫“折射波”。
在大多数情况下，σ＝０．２５。Ｅ的大小 和岩石的成分、结构有关，随着岩石的密 度ρ增加，Ｅ比ρ增加的级次较高，所以当 ρ↑—>Ｖｓ、Ｖｐ↑。同一介质中，纵波、 横波速度比。
Ｖｐ／Ｖｓ＝ 2(1 )
1 2
因为σ ≈0.25 Ｖｐ／Ｖｓ＝ ≈31.73
㈡ 按波在传播过程中的传播路径：直达波， 反射波，折射波，透射波。
S(I p 1 ) N S(I s 1 ) N S(I p 2 ) N S(I s 2 ) . N . . S .( . I p ) . i N S(I s ) i N P
V p 1
V s 1
V p 2
V s 2
V pi
V si
P：射线系数
3、费马（Fermat)原理：
波在各种介质中的传播路线满足所用时间为 最短的条件。
外力下，是弹是塑，取决于: 是否在弹性限度之内即三个方面: 外力大 小、作用时间长短、物体本身的性质
自然界中绝大部分物体，在外力作用下，既可显弹，也可显塑
地震勘探，震源是脉冲式的，作用时间很短（持续十几～几十毫秒），岩土受 到的作用力很小，可把岩、土介质看作弹性介质，用弹性波理论来研究地震波。
地震波的特性和传播概要
E (1 ) x t 2 x ( 2 ) x x (1 )(1 2 ) E y t 2 y x x (1 )(1 2 ) E z t 2 z x x (1 )(1 2 )
(a)瑞雷面波的传播
(b)洛夫面波的传播
瑞雷波具有以下特点： 1 瑞雷面波只产生在自由界面附近；
2 能量沿传播方向衰减缓慢，沿垂直方向 能量随 r （波的传播半径）而衰减，较 体波衰减慢迅速衰减； 3 瑞雷面波传播时，在自由界面上的质点 作逆时针的椭圆运动；
4 质点在Y方向上的位移比在X方向上的位 移超前 ； 2 5 vR vS vP
它的传播速度就是 表示一个沿x方向传播的横波。
x VS t
应用几何方程求出相对应的应变分量：
x y z 0, xy yz 0
w1 u df1 ( x VS t ) ( x VS t ) d xz f1 ( ) x z d ( x VS t ) x d
设透射横波中质点的位移函数为：
U 5 A5 sin(t f5 x g5 y )
f5
cos 3
Vsb
; g5
sin 3
Vsb
相应的位移分量为：
u5 U 5 sin 3 , v5 U 5 cos 3
在a介质中质点的总位移分量为：
ua u1 u2 u3 ; va v1 v2 v3
1690年，任意时刻波前上的每一点 可以看作一个新的震源，产生二次 扰动，新波前的位置可以认为是该 时刻二次震源波前面的包络线。
虽然可以预料衍射现象的存在，却 不能对这些现象作出解释 ，也就是 它可以确定波的传播方向，而不能 确定沿不同方向传播的振动的振幅 , 只是给出了几何位置，没有涉及波 到达新位置的物理状态。
02-1-地震勘探-地震波基本概念1弹性波
杨氏模量（ E )
E
应力 应变
F/S L / L
(2) 泊松比（σ） 在拉伸形变中，直杆的横切面会减小。反之，在轴向挤压时，横截面将增大。
也就是说，在拉伸或压缩形变中，纵向增量 L和横向增量 d的符号总是相
反的。
泊松比: 介质的横向应变与纵向应变的比值 σ =- d / d
L / L
(3) 体变模量 一个体积为V的立方体，在流体静压力P的挤压下所发生体积形变。即每个正 截面的压体变模量（压缩模量）: 压力P与体积相对变化之比 K= - P
参考书《弹性波动力学 》
自然界中绝大部分物体，在外力作用下，既可显弹，也可显塑
地震勘探，震源是脉冲式的，作用时间很短（持续十几～几十毫秒），岩土受 到的作用力很小，可把岩、土介质看作弹性介质，用弹性波理论来研究地震波。
各向同性介质：凡弹性性质与空间方向无关的介质 各向异性介质: 凡弹性性质与空间方向有关的介质
36个cij变为21个cij
各向同性
21个cij变为2个弹性参数
三、弹性模量
1．弹性模量的定义
弹性模量也叫弹性参数或弹性系数，它表示了弹性体应力与应变之间的关系， 反映了弹性体的弹性性质。
(1) 杨氏模量
当弹性体在弹性限度内单向拉伸时，应力与应变的比值称为杨氏模量（拉伸模量）。
E = F/S T
L / L e
地震波是机械波的一种
机械波定义：机械振动在介质中的传播。 形成机械波的两个必要条件：波源和介质。
•1）什么是波？
声波
绳子传播的波
水波
什么是地震波？
•弹性波：弹性介质中传播的波
•地震波是地下岩层中传播的弹性波
• 弹性波的产生
2、弹性介质与粘弹性介质
地震波的传播和地震学
地震学的发展趋势
数字化技术：利用数字地震台网和遥感技术，提高地震监测和预测的精度和效率。
人工智能和机器学习：利用人工智能和机器学习算法，对地震数据进行自动分析 和预测，提高地震预警的准确性和时效性。
地球物理学与其他学科的交叉：地震学与地球物理学、地质学、气象学等学科 的交叉研究，深入揭示地震成因和机理，为地震预测提供更科学的方法。
空气介质：地震 波在空气中传播， 但能量迅速衰减， 影响范围较小。
岩石和土壤介质： 地震波在岩石和 土壤中传播，能 量衰减相对较慢， 影响范围较广。
地震学的应用
地震学的应用领域
灾害预测：通过监测和分析地震波，预测地震灾害的发生和影响范围
工程抗震：评估建筑物的抗震性能，为工程设计和施工提供依据
地质调查：利用地震波探测地球内部结构、地质构造和矿产资源分布 地球科学研究：通过地震波研究地球的物理性质、板块运动和地壳动力 学等
纵波速度：约6-7千米/秒
面波速度：约3-4千米/秒
添加标题
添加标题
横波速度：约5千米/秒
添加标题
添加标题
影响因素：介质密度、弹性、地形 地貌等
地震波的传播路径
地震波的传播方式：地震波通过地壳中的介质传播，包括横波和纵波
传播速度：地震波的传播速度与介质的密度和弹性有关，通常纵波的传播速度比横波快
地震波与地震学的关系：地震波传播的规律和特点与地震学的理论和技术相互促进，推 动了地球科学的发展。
地震波的观测和研 究方法
地震观测系统的建设
地震观测系统 的组成：包括 地震台站、数 据传输网络和 数据处理中心
等
地震台站的选 址原则：应选 择地势较高、 地质稳定、远 离干扰源的地
地震波的传播与地震源定位
地震波的传播与地震源定位地震波是地壳内部因地震引发的能量传播形式。
地震波的传播路径和速度能够提供科学家们重要的信息，以便定位地震源、了解地壳结构和预测地震危险性等方面。
本文将探讨地震波的传播特点以及如何利用地震波来定位地震源。
一、地震波的传播地震波的传播可以分为体波和面波。
体波是沿地球内部传播的波动，主要包括纵波（P波）和横波（S波）。
面波是地震波在地球表面传播的波动，主要包括Rayleigh波和Love波。
P波是压力波，是地震波速度最快的一种波动。
它以压缩性质传播，能够沿着固体、液体和气体传播，传播速度通常为S波的1.7倍。
S波是横波，以剪切性质传播，只能沿着固体传播，速度稍慢于P波。
地震波首先传播的就是P波和S波，它们能够较快地传递地震信号，并且在地震波到达前会引起地表振动，进而引起建筑物等的震感。
当地震波到达地球表面时，会产生Rayleigh波和Love波。
Rayleigh波是一种表面滚动波，沿地面前进，类似于水面上的涟漪，是一种能量最大的波动形式。
Love波是一种剪切波，以地面的摇摆形式传播。
二、地震源定位原理地震源定位是通过测量地震波在不同地点上的到时差来确定地震震源的位置。
当地震发生时，地震波会以不同的速度传播到不同的地点，从而产生到时差。
通过收集并分析地震波到时差的数据，科学家们可以计算地震波传播的速度和方向，从而确定地震源的位置。
在地震源定位的过程中，需要至少三个地震台记录到地震波的到时，并计算出相应的到时差。
这样才能够利用三角定位原理得出地震源的大致位置。
然而，由于地球的复杂结构和地震波的传播路径并不是直线，所以需要更复杂的数学模型和计算方法来精确地定位地震源。
三、地震波的定位方法1. 手动定位方法在早期，科学家们使用手动方法来计算地震源的位置。
他们通过测量到时差，并利用震源到各地震台的距离来进行三角定位。
然而，这种方法需要大量的人力和时间，且结果可能不够准确。
2. P波和S波到时差定位方法利用地震波的到时差来定位地震源是目前最常用的方法之一。
第一章地震波及其传播资料
六、多层介质中地震波的传播
在具有多界面的 介质中，各层介 质的速度不同， 波的传播不再以 直线形式传播， 而是以折线形式 传播；上下界面 的反射波彼此独 立互不干涉依次 向上传播。
O S
R1
R2
R3
5、折射波的特点
• V2大于V1且入射角等于临界角； • 若要在地下某一界面上形成折射，则该 界面以上所有各层的速度均要小于界面 下的地层速度； • 实际的地层介质中，地震波的速度随埋 深增加而增加，因而能形成良好的折射 界面，但折射界面总是少于反射界面； • 折射波存在有盲区，即得不到折射波的 地区，且界面越深，盲区越长； • 深浅层折射波相互干涉，对反射波有一 定的影响。
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 α
S
反射角 界面
反射波
ρ1 v1
入射角
ρ2 v2
2、形成地震反射、透射的条件
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。
os1v12v2反射波法线入射角反射角界面1界面2透射波波透射角3v3二反射透射波的一些基本概念?11反射系数?rz2z1z2z12222111122221111?当地震波垂直入射到某一界面时?arr?ai?22反射极性?z2??z1rr??0反射波与入射波的极性相同
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• 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。
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 α
S
反射角 界面
反射波
ρ1 v1
入射角
ρ2 v2
2、形成地震反射、透射的条件
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、
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。
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 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
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。
4 K 3
• 纵波速度：
2 Vp
• 横波速度：
Vs
• ρ为介质的密度 ，λ μ κ 为弹性常数，均 为正值。
纵横波速度上式可以统一用泊松比来替代： 1 2 1
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。
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、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。 • 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 法线
S
反射角
反射波
ρ1 v1
入射角
α β
ρ2 v2
透射角
界面1
界面2
透射 波
ρ3 v3
二、反射、透射波的一些基本概念
• 1、反射系数 • R=（Z2-Z1）/（Z2+Z1）=（ρ 2ν 2- ρ 1ν 1）/ （ρ 2 ν 2 + ρ 1 ν 1 ） • 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； • 利用反射波的极性可以判别地下地层的性质， 研究地下地层剖面中的储集层。
• 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） • 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 V p / Vs 降,于是 的数值会降低，所以 利用 数值减小这一特征作为判 V p / Vs 断油气存在的一个依据；利用 数值的横向变化，有可能确定油气藏的 边界。
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 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。
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。