地球物理方法

地球物理方法:利用各种仪器在地表观测地壳上的各种物理现象，从而推断、了解地下的地质构造特点，寻找可能的储油构造。

它是一种间接找油的方法。

特点：精度和成本均高于地质法，但低于钻探方法。

地震勘探：就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。

地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的
关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。

地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。

地震波：是一种在岩层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，弹性波在岩层中传播的一种通俗说法。

地震波由一个震源激发。

地震子波：爆炸产生的是一个延续时间很短的尖脉冲，这一尖脉冲造成破坏圈、塑性带，最后使离震源较远的介质产生弹性形变，形成地震波，地震波向外传播一定距离后，波形逐渐稳定，成为一个具有2-3个相位（极值）、延续时间60-100毫秒
的地震波，称为地震子波。

地震子波看作组成一道地
震记录的基本元素。

波前：振动刚开始与静止时
的分界面，即刚要开始振动
的那一时刻。

射线：是用来描述波的传播
路线的一种表示。

在一定条
件下，认为波及其能量是沿
着一条“路径”从波源传到
所观测的一点P。

这是一条
假想的路径，也叫波线。

射
线总是与波阵面垂直，波动
经过每一点都可以设想有
这么一条波线。

振动图和波剖面：某点振动
随时间的变化的曲线称为
振动曲线，也称振动图。

地
震勘探中，沿测线画出的波
形曲线，也称波剖面。

折射波：当入射波大于临界
角时，出现滑行波和全反
射。

在分界面上的滑行波有
另一种特性，即会影响第一
界面，并激发新的波。

在地
震勘探中，由滑行波引起的
波叫折射波，也叫做首波。

入射波以临界角或大于临
界角入射高速介质所产生
的波
滑行波：由透射定
律可知，如果
V2>V1 ，即sinθ2 > sinθ
1 ，θ
2 > θ1。

当θ1还没
到90º时，θ2 到达90º，
此时透射波在第二种介质
中沿界面滑行，产生的波为
滑行波。

同相轴和等相位面：同向轴
是一组地震道上整齐排列
的相位，表示一个新的地震
波的到达，由地震记录上系
统的相位或振幅变化表示。

地震视速度：当波的传播方
向与观测方向不一致(夹角
θ)时，观测到的速度并不是
波前的真速度V，而是视速
度Va。

即波沿测线方向传播
速度。

波阻抗：指的是介质(地层)
的密度和波的速度的乘积
(Zi=ρiVi，i为地层)，在声
学中称为声阻抗，在地震学
中称波阻抗。

波的反射和透
射与分界面两边介质的波
阻抗有关。

只有在Z1 ≠ Z2
的条件下，地震波才会发生
反射，差别越大，反射也越
强。

纵波：质点振动方向与波的
传播方向一致，传播速度最
快。

又称压缩波、膨胀波、
纵波或P-波。

横波：质点振动方向与波的
传播方向垂直，速度比纵波
慢，也称剪切波、旋转波、
横波或S-波，速度小于纵波
约0.7倍。

横波分为SV和
SH波两种形式。

体波：波在无穷大均匀介质
(固体)中传播时有两种类型
的波（纵波和横波），它们
在介质的整个立体空间中
传播，合称体波。

共炮点反射道集：在同一炮
点激发，不同接收点上接收
的反射波记录，称为共炮点
道集。

在野外的数据采集原
始记录中，常以这种记录形
式。

可分单边放炮和中间放
炮。

面波：波在自由表面或岩体
分界面上传播的一种类型
的波。

纵测线和非纵测线：激发点
与接收点在同一条直线上，
这样的测线称为纵测线。

用
纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。

激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。

垂直地震剖面：把检波器放入井中，在地面激发，即地面距井口一定距离激发，称作地震测井。

这种观测方法得出剖面是垂直地震剖面(简称VSP )，得出的是地震波垂直时距曲线。

平均速度：就是用这组地层的总厚度去除以波在垂直层面的方向旅行的总时间。

炮检距：激发点（炮）点到接收点（检）点的距离。

偏移距：指炮点离第一个检波器的距离，等于最小炮检距，μΔx 。

观测系统：观测系统是指地震波的激发点和接收点的相互位置关系。

或激发点与接收排列的相对空间位置关系。

观测系统分单边和双边放炮两大类，以上两观测系统又可根据有无偏移距分为端点观测系统和有偏移距观测系统。

规则干扰：具有一定频谱和视速度，能在地震记录以上一定同相轴出现的干扰波. 5.多次覆盖：对被追踪界面的观测次数而言，n次覆盖即对界面追踪n次.
低速带、降速带：地表附近的地层，由于长期受地质风化的作用，变得较疏松，其波的传播速度比下层未风化层的速度要低很多，称该低速层为低速带. ：某些地区，在低速带与相对高速地层之间还有一层速度偏低的过渡区，称为降速带。

空间采样定理：空间采样间
隔△x(道间距)必须小于视
波长λ*的一半，即在一个
视波长内空间采样不能少
于两个点，否则产生空间假
频。

随机干扰：表现为无一定频
率、传播方向的干扰波，在
地震记录上形成杂乱无章
的干扰背景。

形成形成因素
很多，自然条件、激发条件、
人为条件，如风吹草动、人
的走动等；随机干扰也可能
出现重复，如地表不均匀引
起的散射。

排列：用来记录反射地震波
的炮点与检波点（检波器）
组合中心之间的相对位置。

在一个工区，此关系是固定
的。

地震组合法：利用干扰波与
有效波在传播方向上的不
同而提出的压制干扰波的
一种方法。

规则干扰，也可以压制随机
干扰。

震源组合法：用多个震源同
时激发构成一个总的震源
组合的方向特性：为了估算
组合对信噪比改善的程度，
定义组合的方向效应为组
合后的有效波与干扰波的
振幅比与组合前的有效波
与干扰波的振幅比之比。

不等灵敏度组合：采用某些
办法使同一组内各检波器
接收到的信号幅度不一样。

多次反射波：一些往来于分
界面之间几次反射的波。

水平叠加：利用有效波与规
则干扰波之间的剩余时差
的差异，来压制规则干扰
波。

在水平界面的共反射
点道集上，反射波同相轴经
动校正之后，由双曲线变成
一条直线，经叠加后变成一
道，只反映地下界面上一个
反射点。

对于共反射点道集
来说，动校正之后，来自同
一反射点的不同位置相同
时间的波不仅波形相似，且
没有相位差，进行叠加，其
叠加道反射波的能量必然
达到最大加强。

把叠加后的
总振动作为共中心点M一
个点的自激自收时间的输
出，就实现了共反射点多次
叠加的输出。

剩余时差：把某个波按水
平界面一次反射波作动校
正后的反射时间与共中心
点处的t0之差叫剩余时差。

即由于未能完全将正常时
差消除而剩下来的那一小
部分正常时差。

二，简答题
1、了解地下资源信息有那
些主要手段。

（1）、地质法（2）、地球物
理方法（3）、钻探法（4）、
综合方法：地质、物探(物化
探)、钻探结合起来，进行综
合勘探。

其中，地质法贯穿
始终，物探是关键，钻探是
归宿。

2 有几种主要地球物理勘探
方法，
（1）重力勘探（2）磁法勘
探：（3）电法勘探：（4）地
震勘探：（5）地球物理测井：
3、地震勘探的主要工作环
节。

（1）野外数据采集（2）室
内资料处理（3）地震资料
解释
4、什么是地震勘探，它主
要包括哪几个阶段？
地震勘探就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，以查明地下的地质构造，从而来确定矿藏（包括油气、矿石、水、地热资源等）等的位置，以及获得工程地质信息。

包括激发地震波、接收地震波、重建地震波的传播路径。

1. 什么是惠更斯原理?
前进的波前成上每一点都可以看作一个二次的震(波)源，且后一时刻的波前面就是基于前一时刻的波前面所激发的所有二次波的包络面。

2. 什么是费玛原理?
由Snell定律可知，波在介质中由一点传播到另一点的可以沿许多条不同路线传播。

费马原理指出波在各种介质中的传播路线，满足所用时间为最短的条件(旅行时为极小)。

这条路径正是垂直于波前面的路径，即射线路径。

3. 什么是反射定律、透射定律、斯奈尔定律? 反射定律:
反射定律:①反射线、入射线分居法线的两侧；②反射线位于入射面内；③反射角θ′等于入射角θ；④反射线、入射线和法线所构成的的平面为射线平面，垂直与界面。

透射定律：①透射线也位于入射面内，②入射角的正弦和透射角的正弦之比等于第一和第二两种介质的波速之比。

综合反射定律和透射定律，扩展到多层水平层状介质的情况，可以得到斯奈尔(Snell)定律：
4. 什么是折射波的盲区?
由于折射波的产生需要一
定的条件，在地表某个区段
观测不到折射波，这个区段
称为折射波的盲区。

5. 什么是虚震源原理?
入射线OP在分界面P点入
射，过P点的法线为NN′
从震源O向分界面作垂线
OD并延长，与反射线的反
方向延长线相交于O*，把
此点作为一个虚震源。

这时
反射线可以看成是由O*点
射出来的。

虚震源是一个假
设的震源，引入它可以简化
波的入射和反射路径的计
算。

6. 试叙述纵波和横波的传
播特点。

纵波：质点振动方向与波的
传播方向一致，传播速度最
快。

横波：质点振动方向与
波的传播方向垂直，速度比
纵波慢。

7. 波前和射线两者之间的
关系如何？均匀介质地震
波的波前和射线的特点?
射线的特征总是与波阵面
垂直，即与波前垂直。

在均
匀介质中（V一定）认为地
震波以直线形式向外传播，
射线垂直于波面。

8、根据波前面的形状，可
以把地震波分为几大类？
波阵面的形状决定波的类
型，可分为球面、平面和柱
面波等。

平面波--波前是平面(无曲
率)，象是一种在极远的震源
产生的。

这是地震波解析中
的一种常用的假设。

球面波
--由点源产生的波，向四周
传播，波面是球面
9．地震波的波前的形状取
决于哪些因素？
波面的形状取决于波源的
形状和介质的性质。

在均匀
各向同性介质中，同一个震
源，在近距离的波为球面
波，在远距离的地方可看成
平面波。

10．从反射和折射波形成的
机制，折射波形成的条件是
什么？
1）当波从介质1传到介质
2，两种介质的阻抗不同时，
在分界面上会产生透射和
反射，且满足斯奈尔定律。

2）当V2﹥V1时，透射角
大于入射角。

当入射角达到
临界角θC，时透射角达到
90度，这时波沿界面滑行，
称滑行波。

3）滑行波是以
下层的介质速度V2传播。

4）由于两种介质是密接的，
为了满足边界条件，滑行波
的传播引起了上层介质的
扰动，在第一种介质中要激
发出新的波动，即地震折射
波。

11、在纵测线，一个水平分
界面均匀介质情况下共炮
点的直达波时距曲线有何
特点？
直达波时距曲线方
程：是一直线。

12、在纵测线，一个水平分
界面，均匀介质情况下共炮
点的反射波时距曲线有何
特点？
反射波时距曲线是
一条双曲线，最小值为x=0，
t= h0
13、在纵测线，一个倾斜分
界面，均匀介质情况下共炮
点的反射波时距曲线有何
特点？和水平界面条件下
有和异同？
反射波时距曲线是一条双曲线，据双曲线的特点可知，该方程的极小坐标为：。

都是双曲线，但极小点位置不同。

14. 直达波的时距曲线一定是直线吗？
不一定，只有在均匀各向同性介质中才为直线，当速度与其他因素有关时就不是直线。

15.在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的反射波时距曲线和直达波
时距曲线以及折射波时距曲线之间有怎样的关系？
直达波时距曲线是反射波时距曲线的渐近线，
折射波时距曲线与反射波时距曲线在M1点相切，切点坐标：直达波时距曲线与折射波时距曲线相交，相交处为超前时间。

16.在纵测线，一个水平分界面，均匀介质情况下共炮点的折射波时距曲线有何特点？
水平界面折射波的时距曲线，这是一条标准的直线方程，其斜率k=1/V1，直线的截距为ti ，V1是下层介质的速度；根据视速度的定义，折射波的视速度应为V1，即为第二种介质中的传播速度，有时把这种速度称为“界面速度”，因为滑行波正是以这个速度沿界面滑行的。

ti为折射波时距曲线延长后与时间轴（x=0）的交点，称之为与时间轴的交叉时。

17.地震勘探野外工作中为
什么不采用自激自收的观
测方式？
从实际生产考虑，不采用自
激自收方式，要得到M点
正下方的反射反射，则需在
M点两边对称的点上进行
激发（O）和接收（S）。

26、层状介质情况下，引入
平均速度的条件是什么？
①假想的均匀介质的厚
度应当和水平层状介质总
厚度相等；②假想的均匀
介质的t0与水平层状介质
t0相等。

27、连续介质情况下共炮
点反射波时距曲线方程有
何特点？射线和等时面有
何特点？
在炮检距不大时，可以把多
层介质的反射波时距曲线
近似地看成双曲线。

射线与
等时面处处垂直，具有正交
关系。

在V(z)=V o(1+βz)的
条件下，地震波的射线轨迹
是一个圆弧，在V(z)=V o(1+
βz)的条件下，地震波的等
时线是一族圆，圆心在z轴
上。

29浅层的反射波时距曲线
和深层的反射波时距曲线
弯曲程度有差异，为什么？
反射界面埋藏越深，则视速
度越大，即时距曲线越平
缓。

30、水平界面情况下，如何
根据折射波的时距曲线求
取浅层地层的埋深和速
度？
利用折射波时距曲线，能够
方便的得到各分界面的界
面速度和交叉时等量，进而
可以求取各折射界面的深
度值。

这就是利用折射波法
研究地下地层起伏的基本
依据，也是用浅层折射法研
究低降速带的依据。

31、连续介质情况下地震直
达波时距曲线有何特征？
波从震源出发沿一条圆弧
形的射线，先向下到达某一
深度后，在没有遇到反射界
面又向
上拐回地面到达观测点，把
这种“直达波”称回折波。

它与均匀介质中直达波不
同，直达波沿直线传播到达
地面各观测点，它是沿着一
条圆弧。

回折波时距曲线方程特点:
它是一条向下弯的曲线，当
x不太大时，它同速度等于
v0的
均匀介质中的直达波时距
曲线（直线）是基本上重合
的。

回折波时距曲线在直达
波时距曲线之下。

回折波时
距曲线与反射波时距曲线
在A点相切。

1、什么是地震资料的频谱
分析？
所谓频谱分析，就是利用付
立叶方法来对振动信号进
行分解并进而对它进行研
究和处
理的一种过程。

2、什么是地震波的主频、
频带宽度？
主频：频谱极大值所对应的
频率。

频宽：振幅谱等于最大值的
0.707倍处的两个频率值之
间的宽度。

3、什么是时间域采样定
理？什么情况下会出现假
频？
采样频率为fs时，信号频率
为f，则满足这样的条件，
即当采样频率fs大于信号频率
f的2倍时，采集到的离散信号才能完全恢复原来的连续信号。

某一频率的连续信号，在离散采样时，由于采样频率小于信号频率的两倍，于是在连续信号的每一个周期内取样不足两个，取样后变成另一种频率的新信号，这就是假频。

1、地震测线布置的两点基本要求
1)测线应为直线；2)测线一般垂直地下构造的走向。

2、简述勘探的几个阶段
路线普查、面积普查、面积详查、构造细测
3、地震勘探野外采集工作主要包括哪些内容？
(1)试验工作干扰波的调查,地震地质条件的了解，低速带、潜水面、地质构造特性等,激发、接收条件的选择
(2)生产工作生产测量,地震波的激发,地震波的接收4、面波的特点
(1)频率低（几－30Hz） (2)速度低（100－1000m/s），常见的速度在200－500m/s，时距曲线是直线， (3)频散现象（Dispersion）--速度随频率变化V=V(f)。

在地震记录上呈扫帚状。

(4)能量的强弱与激发岩性、深度和地质条件有关。

6、地震震源有哪些类型？对震源有何基本要求？震源分为两大类（1）、炸药震源（普通炸药、聚能弹、炸药索）（2）、非炸药震源（气动、
重锤、可控震源、电火花）要
求：（1）使地震波具有足够
强的能量
（2）使有效波具有较强的
能量、显著的频谱特征和较
高的分辨率
7、影响炸药震源的因素有
哪些？
（1）、激发方式：井中、坑
中和水中激发，以井中爆炸
的效果最好。

优点：1)降低面波和声波
的强度；2)减少炸药量； 3)
地震波有较宽的振动频
谱。

（2）、激发介质性质的
影响
在低速疏松岩石中激发
时，能量被大量吸收，产生
的振动频率低、能量弱；在
坚硬岩石中激发所得到的
振动频率偏高；应选用可塑
性岩层，在胶泥、泥岩中激
发得到的振动频率比较适
中。

3）、激发深度的影响激
发是应选在潜水面以下，利
用潜水面的较强声阻抗使
能量向下传播。

（4）、炸药
量对地震波的关系——炸
药量影响地震脉冲的特
征（5）、炸药量包的形状也
影响激发波的特性（6）、炸
药与介质的耦合关系影响
波的能量（7）、小炸药组合
爆破组合爆炸提高有效波
振幅与其它干扰的比值，有
利于有效波的方向选择接
收（8）定向药柱采用多节
延迟爆破，爆破速度与地震
波下传速度相等
9、如何选择合适的道间距
才能避免空间假频？
满足空间采样定理，空间采
样间隔△x(道间距)必须小
于视波长λ*的一半 fm为
反射波最高频率；Vm为反
射波视速度。

x为最大炮检
距。

10、低速带对地震波有哪些
影响？
低速带的存在对地震波能
量有强烈的吸收作用和产
生散射及噪音，并使反射波
旅行时显著增大。

低速带厚
度、速度都会沿测线方向改
变，导致反射波时距曲线形
状畸变，使地下构造形态受
到歪曲。

低速带底部有明显
的速度突变，是地震射线剧
烈弯曲。

低速带的测定，是
为了静校正提供参数
11、测定低速带有哪些方
法？
浅层折射法和微地震测井
1、有效波和干扰波的主要
差别是什么？
（1）、在传播方向上不同，
即干扰波的最大真速度和
有效波的视速度范围不同
（2）、有效波和干扰波可能
在频谱上有差别
（3）、有效波和干扰波经过
动校正后的剩余时差可能
有差别（4）、有效波和干扰
波在出现的规律上可能不
同
2、为什么要采用地震组
合？地震组合有那几种形
式?
当激发地震波时，既产生有
效波，也产生干扰波，所记
录的地震信息是在干扰的
背景下记录的有效波。

为了
提高地震勘探的精度，就要
求突出有效波，压制干扰
波，使地震资料更能真实地
反映地下的地质情况。

在野
外施工的主要技术为组合
和多次覆盖。

组合的形式：1）野外检波器组合 2）野外的震源组合 3）室内混波
3、组合的类型：
1）简单线性组合 2）加权组合 3）面积组合
4、组合的目的：
增强有效波，压制干扰波，提高信噪比。

对于规则干扰波，组合具有方向特性，对不同方向来的波，具有不同的灵敏度；对于随机干扰也可压制。

7、组合方向效应的特点：在最有利的条件下，组合的方向性效应与组内的检波器的个数n相等，检波器个数越多，信噪比的改善越大。

8、地震勘探中，随机干扰的统计特点
地震勘探中，随机干扰可视为具有各态历经性质的平稳随机过程，其统计性质不随时间变化，只需几个统计参数就可以描述这个随机过程。

9、组合对随机干扰的压制效果如何？
关于检波器组合可以压制随机干扰,提高信噪比的结论是:当组内各检波器之间的距
离大于该地区随机干扰的
相关半径时,用m个检波器
组合后,其信噪比增大
m 倍。

在组内距x（随机干扰的相
关半径）的前提下，组合的
统计效应G与组内检波
器个数m的平方根成正比。

10、检波器组合对地震波频
率有何影响
组合相当于一个低通滤波
器，组合后信号的频谱与组
合前单个检波器的信号频
谱有差异，即组合前后的波
形发生了畸变。

组合是为了
利用地震波在传播方向上
的差异来压制干扰波，突出
有效波。

虽然组合本身具有
一定的频率选择作用，但我
们不是利用这种频率选择
作用进行频率滤波。

组合的
这种低通频率特性只能起
着使有效波波形畸变的不
良作用，不是利用它，而是
要尽量避免这种低通滤波
特性。

为此，对于有效反射
波应尽可能通过野外工作
方法增大视速度，即减小△
t，以获得最佳组合效果。

11、组合的平均效应包括
两方面内容：（1）对地表
的平均效应。

当检波器在安
置条件上有差异时，包括地
形的起伏和表层的低降速
带的变化，组合的作用是把
它们平均，使反射波受地表
条件的变化的影响减少，组
合对地表的平均效应是有
利的。

（2）对地下界面的
平均效应因为组内各检波
器接收的反射波是来自反
射面上的许多点，如果这许
多点位于一个平面上，则组
合后的反射点可以认为处
于这些点的中心；如果各反
射点不在同一平面上，而是
高低不平，比如在断层两
侧，则组合后所得的波是起
伏不平的面或断层两侧反
射波平均的结果，这对细致
研究断块特点不利，所以高
分辨率或高精度地震勘探
要求小组合基距就是为了
避免组合对地下界面的平
均效应。

12、线性组合与面积组合的
差异
简单线性组合只能压制沿
测线方向的规则干扰波，而
不能压制垂直或斜交与测
线方向的规则干扰波，因此
常采用面积组合。

面积组合
的方向特性，可以将其分解
为x和y两个方向的简单线
性组合。