1.1 地震波的传播规律
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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。
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
体波：（1）纵波
纵波（P波）：弹性介质在正应力作用 发生应变产生的波动称为纵波
体波：（2）横波
横波（S波）：弹性介质在切应力作用下发生 切应，变产生的波动称为横波。横波质点，振动 方向与波传播方向垂直，又可，分为SH波和SV波
纵波与横波
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
岩，页岩波速又大于砂岩。
岩石 沉积岩 花岗岩 玄武岩 变质岩 波（m/s） 1500—6000 4500—6500 4500—8000 3500—6500 岩石 粘土 泥质页岩 致密砂岩 石灰岩 波（m/s） 200—2500 2700—4100 2000—4000 2500—6000
与密度的关系：
实际的速度—密度关系可以通过对岩石样品的测定， 在数据分析的基础上总结出经验公式。通常，速度—密度 的经验关系可表示成为一种近似线性的关系：
aVP b
经验公式给参数换算提供了方便，如果已知波速，可
以直接由经验公式得到密度参数。
不同岩石密度与速度关系曲线
与孔隙度的关系：
一切固体岩石的结构基本有两部分组成。其一是岩石骨架， 其二是孔隙。地震波在这种结构中的传播，实际上相当于在骨架和 孔隙两种介质中传播。波在双相介质中传播的速度与孔隙度成反 比。1956年Wylie提出了一个简便计算速度和孔隙度关系的平均时
同起始相位的谐振动合成。
地震子波基本属性之二：具有确定 的起始时间和有限的能量。因此， 振动经过很短的一段时间即衰减。
4、地震波的类型（体波和面波）
Body waves—These are elastic waves that propagate through the Earth's interior.
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
Baidu Nhomakorabea
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
sin sin ' sin V1 V1 V2 V1 sin V2 sin
2、透射波
透射系数：
T At 2 2v2 1 R Ai 1v1 2v2
形成条件：地下岩层存在速度分界面， 才能形成透射波 透射波的强度：速度界面是透射界面， 波阻抗界面是反射界面。当入射波振幅 Ai一定时，T越大，则R越小，即透射波 强，反射波弱；反之，T越小，则R越大， 即透射波弱，反射波强
间方程：
1 (1 ) V Vm Vl
Vm:岩石骨架速度，Vl:岩石孔隙介质速度，:岩石孔隙度
与岩层埋藏深度的关系： 在岩石性质和地质年代 等相同的条件下，地震波 的速度随岩石埋藏深度的 增加而增大。 因为，岩石埋藏越深，年代越久，承受上覆地层压力 时间越长，强度越大。但当岩石的埋藏深度增加到一 定数值后，速度随深度的增加就不明显了，速度随深 度增大的垂直梯度浅部大于深部。
斯奈尔定理
入射角的正弦和透射角
的 正 弦 之 比 等 于 入 射
波和透射波速度之比。
当V1>V2 ，则>，透射
波射线靠近法线偏折，
当V1<V2 ，则<，透射
地震波在多层水平层状介质中的传播
波射线远离法线，向界
面靠拢。实际地层中，
波的透射多属此类。
3、折射波
折射波：对于V2>V1的水平速度界面，由 斯奈尔定律可知，当入射角大于某临界角I 时，可使透射角等于900，此时透射波以V2 速度沿界面滑行。根据斯奈尔定律，可求得 临界角i为
2 E (1 ) VP (1 )(1 2 )
泊松比的值变化不大，在大多数情况下约等于0.25。一般，随岩
石密度增加，杨氏模量E以更高级次增加，所以当岩石密度增大 时，地震波的速度不是减小，而是增大。
与岩性的关系：
由于波的传播速度与岩石的弹性性质有关，不同岩石 由于弹性性质不同，波速也不一样。一般，变质岩和火成 岩的波速大于沉积岩的波速。沉积岩中，灰岩波速大于页
在某一时刻，波即将传到和刚刚停止振动的两 个介质曲面，称为波前面和波后面（波尾） 波前面和波后面是随时间不断推进的
Raypath and Wavefront(射线与波前)
• Raypaths - Raypaths are nothing more than lines that show the direction that the seismic wave is propagating. • Wavefront - Wavefronts connect positions of the seismic wave that are doing the same thing at the same time
第一章 人工地震勘探
§1.1 地震波的传播规律
一、地震波及其类型
1、弹性介质 物体在外力作用下产生形变，外力取消 后物体能迅速恢复到受力前的形态和大小， 这种性质称为弹性；反之，若外力取消后， 物体仍保持形变后的某种形态，不能恢复原 状，这种性质称为塑性
既要看介质本身的物理性质，
又要看作用力的大小和特点 (延续时间的长短、变化的快 慢等)，以及所处的外界环境 (湿度、压力等)。 在外力很大、作用时间很长 的条件下，大部分物体都表现 为塑性性质。 在外力很小、作用时间很短 的情况下，大部分物体都具有 弹性性质。
射界面法线的两侧，反射线、入射线和法线位于同一个
平面内
反射系数R：反射波振幅和入射波振幅之比称为反射系
数
1 R 1
2v2 1v1 R 2v2 1v1
反射波
波阻抗Z：密度和波速的乘积称为波阻抗 上、下两层介质的波阻抗差别越大，反射波越强 形成条件：地下岩层存在波阻抗分界面，即
Zn Zn1;
R0
反射波的强度： R有正负值，当R>0，Zn>Zn-1，反 射波和入射波相位相同，都为正极性，地震记录初 至波上跳；当R<0，Zn<Zn-1，反射波和入射波相位 相差180°，入射波与反射波反相，反射波为负极 性，地震记录初至波下跳
2、透射波
透射定律：反射线、透射线位于法线的两侧， 入射线、透射线、 法线在同一个射线平面内，
弹性波、地震波
弹性波：是振动形式在介质中的传播，是 能量的 传播形式。 地震波：是振动形式在地球介质中的传播， 是能量的 传播形式。
地震子波
地震子波是由震源激发，具有固定起始
时间和有限能量的非周期短脉冲振动
地震子波基本属性之一：振动 的非周期性
任何一个非周期性振动可以由
许多不同频率、不同振幅、不
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。
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
体波：（1）纵波
纵波（P波）：弹性介质在正应力作用 发生应变产生的波动称为纵波
体波：（2）横波
横波（S波）：弹性介质在切应力作用下发生 切应，变产生的波动称为横波。横波质点，振动 方向与波传播方向垂直，又可，分为SH波和SV波
纵波与横波
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
岩，页岩波速又大于砂岩。
岩石 沉积岩 花岗岩 玄武岩 变质岩 波（m/s） 1500—6000 4500—6500 4500—8000 3500—6500 岩石 粘土 泥质页岩 致密砂岩 石灰岩 波（m/s） 200—2500 2700—4100 2000—4000 2500—6000
与密度的关系：
实际的速度—密度关系可以通过对岩石样品的测定， 在数据分析的基础上总结出经验公式。通常，速度—密度 的经验关系可表示成为一种近似线性的关系：
aVP b
经验公式给参数换算提供了方便，如果已知波速，可
以直接由经验公式得到密度参数。
不同岩石密度与速度关系曲线
与孔隙度的关系：
一切固体岩石的结构基本有两部分组成。其一是岩石骨架， 其二是孔隙。地震波在这种结构中的传播，实际上相当于在骨架和 孔隙两种介质中传播。波在双相介质中传播的速度与孔隙度成反 比。1956年Wylie提出了一个简便计算速度和孔隙度关系的平均时
同起始相位的谐振动合成。
地震子波基本属性之二：具有确定 的起始时间和有限的能量。因此， 振动经过很短的一段时间即衰减。
4、地震波的类型（体波和面波）
Body waves—These are elastic waves that propagate through the Earth's interior.
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
Baidu Nhomakorabea
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
sin sin ' sin V1 V1 V2 V1 sin V2 sin
2、透射波
透射系数：
T At 2 2v2 1 R Ai 1v1 2v2
形成条件：地下岩层存在速度分界面， 才能形成透射波 透射波的强度：速度界面是透射界面， 波阻抗界面是反射界面。当入射波振幅 Ai一定时，T越大，则R越小，即透射波 强，反射波弱；反之，T越小，则R越大， 即透射波弱，反射波强
间方程：
1 (1 ) V Vm Vl
Vm:岩石骨架速度，Vl:岩石孔隙介质速度，:岩石孔隙度
与岩层埋藏深度的关系： 在岩石性质和地质年代 等相同的条件下，地震波 的速度随岩石埋藏深度的 增加而增大。 因为，岩石埋藏越深，年代越久，承受上覆地层压力 时间越长，强度越大。但当岩石的埋藏深度增加到一 定数值后，速度随深度的增加就不明显了，速度随深 度增大的垂直梯度浅部大于深部。
斯奈尔定理
入射角的正弦和透射角
的 正 弦 之 比 等 于 入 射
波和透射波速度之比。
当V1>V2 ，则>，透射
波射线靠近法线偏折，
当V1<V2 ，则<，透射
地震波在多层水平层状介质中的传播
波射线远离法线，向界
面靠拢。实际地层中，
波的透射多属此类。
3、折射波
折射波：对于V2>V1的水平速度界面，由 斯奈尔定律可知，当入射角大于某临界角I 时，可使透射角等于900，此时透射波以V2 速度沿界面滑行。根据斯奈尔定律，可求得 临界角i为
2 E (1 ) VP (1 )(1 2 )
泊松比的值变化不大，在大多数情况下约等于0.25。一般，随岩
石密度增加，杨氏模量E以更高级次增加，所以当岩石密度增大 时，地震波的速度不是减小，而是增大。
与岩性的关系：
由于波的传播速度与岩石的弹性性质有关，不同岩石 由于弹性性质不同，波速也不一样。一般，变质岩和火成 岩的波速大于沉积岩的波速。沉积岩中，灰岩波速大于页
在某一时刻，波即将传到和刚刚停止振动的两 个介质曲面，称为波前面和波后面（波尾） 波前面和波后面是随时间不断推进的
Raypath and Wavefront(射线与波前)
• Raypaths - Raypaths are nothing more than lines that show the direction that the seismic wave is propagating. • Wavefront - Wavefronts connect positions of the seismic wave that are doing the same thing at the same time
第一章 人工地震勘探
§1.1 地震波的传播规律
一、地震波及其类型
1、弹性介质 物体在外力作用下产生形变，外力取消 后物体能迅速恢复到受力前的形态和大小， 这种性质称为弹性；反之，若外力取消后， 物体仍保持形变后的某种形态，不能恢复原 状，这种性质称为塑性
既要看介质本身的物理性质，
又要看作用力的大小和特点 (延续时间的长短、变化的快 慢等)，以及所处的外界环境 (湿度、压力等)。 在外力很大、作用时间很长 的条件下，大部分物体都表现 为塑性性质。 在外力很小、作用时间很短 的情况下，大部分物体都具有 弹性性质。
射界面法线的两侧，反射线、入射线和法线位于同一个
平面内
反射系数R：反射波振幅和入射波振幅之比称为反射系
数
1 R 1
2v2 1v1 R 2v2 1v1
反射波
波阻抗Z：密度和波速的乘积称为波阻抗 上、下两层介质的波阻抗差别越大，反射波越强 形成条件：地下岩层存在波阻抗分界面，即
Zn Zn1;
R0
反射波的强度： R有正负值，当R>0，Zn>Zn-1，反 射波和入射波相位相同，都为正极性，地震记录初 至波上跳；当R<0，Zn<Zn-1，反射波和入射波相位 相差180°，入射波与反射波反相，反射波为负极 性，地震记录初至波下跳
2、透射波
透射定律：反射线、透射线位于法线的两侧， 入射线、透射线、 法线在同一个射线平面内，
弹性波、地震波
弹性波：是振动形式在介质中的传播，是 能量的 传播形式。 地震波：是振动形式在地球介质中的传播， 是能量的 传播形式。
地震子波
地震子波是由震源激发，具有固定起始
时间和有限能量的非周期短脉冲振动
地震子波基本属性之一：振动 的非周期性
任何一个非周期性振动可以由
许多不同频率、不同振幅、不