地震勘探原理课件—— 地震波的时距曲线

第二章 地震波的时距曲线

在地震勘探工作中，每激发一次人工地震，都要在多个检波点接收地震信号。炮点和检波点都沿一条直测线布置，炮点到任意检波点的距离称炮检距x ，相邻检波点的距离叫道间距Δx ，来自同一界面的地震波沿不同路径先后到达各检波点，从而形成一张如图所示的地震记录。

图中横坐标表示地震波旅行时间t ，纵坐标表示炮点到任意检波点的距离称

炮检距x ，每一条波动曲线是一道地震记录，它反映出一个检波点的振动过程。来自同一界面的反射波（或折射波）以一定的视速度规律依次到达个检波点，在地震记录中表现为振动极值的规则排列，各道地震记录波按一定规则排列，形成同相轴（它是相同相位点的连线形成的图形）。

同相轴反映出地震波的旅行时间t 与炮检距x 的函数关系。将它表示在t-x 直角坐标系中，称为地震波的时距曲线。不同种类的地震波，其时距曲线的形状不同。如图中的直达波、反射波、折射波、地滚波、声波等都有自己特有的形状。每一类特定的时距曲线，其曲线参数与地下介质的纵波速度v 及地震界面的产状有着直接的关系。

第一节 反射波的时距曲线

一、 两层介质的直达波和反射波时距曲线

（一）直达波的时距曲线

从震源出发，不经过反射或折射而直线前进到各检波点的地震波成为直达波。当震源深度为零时，直达波沿测线传播，旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为

)1.1.2(1v x t ±= 是两条经过原点的、斜率为1/v 1的两条直线。如图2.1-1，根据直达波时距曲

线的斜率，可以求取界面上层介质的波速v 1。

图2.1-1 直达波与水平界面反射波时距曲线

(二)水平界面的反射波时距曲线和正常时差

由图2.1-1，若界面埋深为h, 炮点0为激发点，到达界面R 点后反射到地面的s 点，设s 点的炮检距为x ，为计算方便，做炮点0关于界面的镜像点0*，称为虚震源，根据图2.1-1的几何关系，反射波旅行时间t 与炮检距x 的函数关系为

)2.1.2(4102211*x h v v RS t +== 将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间，

102v h t = 则（2.1.1）式可改写为

)2.1.2()(212202212

0′+=+=v x t t v x t t 或 式（2.1.2）就是水平界面反射波的时距曲线，可化简为以下的标准双曲线方程)2.1.2(1422

202′′=−h x t t

综上所述：

1．反射波时距曲线在x-t 坐标系是双曲线，其极小点在炮点正上方；

2．在x 2-t 2坐标系，反射波时距曲线是直线，直线的斜率为1/v 12, 利用直线的斜率可求界面上方介质的速度；

3．反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。

4．根据时距曲线斜率与视速度的倒数关系，在炮点处的视速度为无穷大，在x →∝时，视速度v *=v 1

5．当2h>>x 时，对（(2.1.2)式用二项式定理展开，只取前两项，可得

)3.1.2(2202

0v t x t t +≈ 将任一观测点p 的旅行时间t 和同一界面的双程垂直时间t 0的差称为正常时差，用

Δt 表示。即正常时差近似表达式是 )4.1.2(22

02

v t x t ≈Δ

6．利用正常时差可以帮助判断地震记录上的同相轴是否为反射波。

（三）倾斜界面反射波时距曲线和倾角时差

1．倾斜界面的反射波时距是双曲线

2．时距曲线的极小点向上倾方向偏移2hsin ϕ;

3．倾角时差（界面倾斜引起的单位距离的时间差）为Δt d /Δx ，其中Δx 为排列长度的一半，Δt d 是炮点两端距离为Δx 的两点的时间差；

图2.1.-2 倾斜界面反射波时距曲线

二 水平多层介质的反射波时距曲线

图2.1.-3 水平多层介质反射波时距曲线

1．如图2.1.3，经推导，水平多层介质的反射波时距曲线（在炮检距不大时）仍看成是双曲线；方程式如下

)13.1.2(22

2

02σv x t t += 2．在研究某一界面时，是将该界面上方介质看成是以均方根速度传播的均匀介质，该界面等效为单一界面，这个单一界面的上方是以均方根速度传播的均匀介质。

3．均方根速度为

)14.1.2(11

2⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=∑∑==n i i n i i i t v t v σ 三 弯曲界面反射波时距曲线

1．凸界面时，由于散焦作用，比平界面时要陡，如图2.1.4所示。

图2.1.-4 界面弯曲时的反射波时距曲线 图2.1-5 向斜部位的回转波时距曲线

2．凹界面时，由于聚焦作用，时距曲线比平界面时要缓

3．界面曲率大时，形成回转波，如图2.1.-5。

四 地震绕射波时距曲线

如图

2.1-6

图2.1-6 绕射波时距曲线

1．绕射波时距曲线是双曲线，双曲线的极小点在绕射源的正上方； 2．对同一绕射点，不同激发点产生的双曲线相互平行；

3．绕射波时距曲线比相同深度的反射波时距曲线陡；

五 多次反射波时距曲线

如图2.1.7，多次反射波的各种类型

图2.1.-8 界面倾斜时全程多次反射波时距曲线

1．全程多次反射波时距曲线是双曲线；

2．全程多次反射波时距曲线比相同t0的一次反射波时距曲线陡，这是由于全程多次反射波是以浅层较低速度多次反射的结果。

3．多同一接收点，多次波的正常时差比相同t0的一次反射波的正常时差大。4．对同一界面，多次反射波的t0时间是一次波的整数倍，这是区分多次波的t0标志。

第二节折射波的时距曲线

一水平二层结构的折射波时距曲线

如图2.2.-1所示，