地震波的基本概念

开始出现“全反射”时的入射角叫临界角
c , sinc
v1 v2
斯奈尔（Snell）定律：
对于水平层状介质，各层的纵波，横波 速度分别用
vp1 ,vs1 ,vpi ,vsi
表示入射波为纵波，入射角为 p1，各层纵 横波的反射角和透射角分别用pi ,si 表示，
则：
SIN( p1) SIN(s1) SIN( p2) SIN(s2) ...... SIN( pi ) SIN(si ) P
波的视速度和波长，用Va 和a 来表示。
如图:
AB 为沿着测线方向的视波长
AB
AB a
AB A BSIN ( ) a SIN ( )
波沿测线方向传播速度
Va
a
T
V T
Va
V
SIN ( )
va：称地震波沿测线方向 的视速度。 SIN ( ) 1 Va Va 地震波沿地表传播： 90。，va v; 地震波垂直地表传播： 0。，va .
三、地震波传播的规律
1、反射和透射 当波入射到2种介质分界面时，会发生反射 和透射。
第一种介质 1v1
第二种介质 2v2
（波阻抗）
当 1v1 2v2 时： 地震波才会发生反射。
2.反射定律和透射定律
入射面：入射线和法线NP所确定的平面垂 直分界面叫入射面。
反射定律：反射线位于入射面内，反射角等
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。
直达波：
由震源出发向外传播，没有遇到分界面直接 到达接收点的波叫直达波。一个纵波入射到 反射面时 ，即产生反射纵波和反射横波，也 产生透射纵波和透射横波。与入射波类型相 同的反射波或透射波称为同类波。改变了类 型的反射波或透射波称为转换波。入射角不 大，转换波很小，垂直入射不产生转换波。
为了反应各点的振动之间的关系，把同一 时刻各点的位移画在同一个图上 ，即描述 某一时刻各质点偏离平衡位置的曲线。
不同的质点可能有不同的振动曲线； 不同的时刻有不同的波形曲线； 在地震勘探中，通常把沿着测线画出 的波形曲线叫“波剖面”。
5.正弦波的几个特征： 正弦波: 如果各点的振动都是谐振动。
对于正弦波介质中各部分振动频率等于波源 频率，周期T和频率有固定值。
3.波线 在一定条件下，可以认为波及其能量是沿一条 “路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又 沿那条“路径”从P点向别处传播，这样的理 想路径就叫通过P点的波线，又叫射线。
几何地震学:
利用波线的概念来研究地震波的传播问题。
4.振动曲线和波形曲线 振动曲线： 某一质点在不同时刻的情况；
波形曲线：
㈢按波所能传播的空间范围：
体波：
纵波和横波可以在介质的整个立体空间 中传播，合称为体波。
面波：
沿自由表面或分界面传播的波叫面波。其 强度随离开界面的距离加大而迅速衰减。
R 2v2 1v1 2v2 1v1
R：反射系数（由介质1入射到分界面时界 面的反射系数）。
在界面产生反射波条件：分界面两边介 质的波阻抗不相等。
如图:
在t0时刻，波源开始振动， 过了一段时间到了t0’ （t0’ > t0 ）， 波源的振动可能停止了或暂时停顿了； 到了 t1 时刻，传播了一段距离。
在V0区域：波已经传播过去，振动已停止； 在V1区域：介质振动正在进行； 在V2区域：波还没有传到；
S: t1 时到波前，波是不 断前进的，波前、 波尾是相对某一时刻的波前、波尾。介质 中的任何一点都有一个波面。
v2
v1
2
1
（1）波长λ：
在一个周期内，正弦波沿着波线前进的距 离叫波长。波源每振动一次，波长前进一 个等于波长的距离λ，波源每秒振动的次数 就是频率f，波每秒前进距离是f（即波速 v）。
v f 或 TV
T
（2）视速度：
当涉及的波速和波长时，我们是沿着波的传 播方向来考虑问题。
如果不是沿着波的传播方向而是沿着别的方 向来确定波速和波长时，所得结果叫做正弦
5、地震折射波：
当入射角 c 时，发生全反射，不产生滑 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”。
四、地震勘探中的常见波
在地震勘探中用炸药激发时，一声炮响之 后会产生各种各样的地震波。 ㈠按波在传播过程中质点振动方向区分为 纵波：质点振动方向与传播方向一致; 横波：质点振动方向与传播方向垂直;
Vp1
Vs1
Vp2
Vs2
Vpi
Vsi
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。
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Hale Waihona Puke Baidu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。
于入射角，
1
' 1
透射定律：透射线也位于入射面内，
而且：
s in 1 sin 2
v1 v2
v1
s in 1
v2
sin 2
va
表示：沿着界面，波在两种介质中传播 的视速度是相等的。 全反射:
v2 v1 2 1;
当1 到一定程度，但还未到90。时，2 已增大 到 90。，这时透射波在第二种介质中沿界面 “滑行”，出现“全反射”现象。
一、地震波是在岩层中传播的弹性波
波动：振动在介质中的传播。
二、波的几个特征 1. 振动和波动的关系就是部分和整体的关系
波有一定的速率。 波的频率等于震源的频率。
2. 波前、波后和波面
波前：
介质中某一时刻刚刚开始振动的各点组 成的面叫波前。
波面：
介质中同时开始振动的各质点所组成的 曲面叫波面。
波后： 介质中某一时刻刚刚停止振动的各点组 成的面叫波后。
炸药爆炸以猛烈的膨胀作用为主，造成岩 石的膨胀和压缩，这种形变使质点振动方 向与波的传播方向一致，产生纵波；
又由于实际的爆炸作用不具有球形的对称 性，以及实际的地层不是均匀介质，也会 产生使质点沿着与波传播方向相垂直的振 动，即形成横波。
同一次爆炸产生的纵波比横波强的多，在 同一介质中 v纵 v横 ，在地震勘探中，主 要用纵波。
波阻抗界面才是反射界面，速度界面不 一定是反射界面。