地震勘探方法原理
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特点：高精确度、高分辨率、大穿透深度。 条件：具有规则的岩层分界面。 方法：激发地震波——测量震波从震源到检波器时间——
由旅行时、速度重建地震波路径——构造分析、地 层分析、岩性分析。 折射波法：波的主要沿两个岩层的分界面传播，传播路径
近似水平。 反射波法：波先向下传播，后反射回地表，传播路径基本
是垂直的。
2
3
拉梅系数λ是为了简化数学运算引入的参数，
它与杨氏模量E、泊松比σ、体变模量К、切变模量
μ 组成决定各向同性均匀介质弹性性质的五个重要
参数。这些参数表示介质抗形变的能力，其数值
越大，表示该介质越难以产生形变。只要知道其
中两个就可求出其余三个：
E (3 2)
3 2
3
2( )
E 2(1 )
2
3
(3) 振动与地震波 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。
振幅A：质点离开平衡位置的最大位移。 周期T：完成一次振动所需时间。沿时间轴从一个
最高点到相邻最高点的时间间隔。 频率f或角频率：一秒钟内完成的振动次数。 初始相位0：振动初始时刻位移值的角变量。
均匀介质和连续介质：速度值与空间坐标无关的 称为均匀介质，反之为非均 匀介质。波的速度值是空间 坐标的连续函数的介质称为 连续介质。
(2) 应力、应变与弹性参数 应力与应变：单位长度所产生的形变称为应变。
单位横截面所产生的内聚力称为应 力——单位面积上的作用力。 杨氏模量和泊松比：应力与应变的比值称为杨氏
2(1 )
Vs (1 2 )
如果已知P波、 S波速度，则：
(Vp )2 2
Vs 2[(Vp )2
1]
Vs
可以通过此式，研究地下介质泊松比，作地
震岩性分析和预测油藏。
(3) 地震波的能量与吸收： 波的能量E：地震波的传播实际是能量的传播。频
率为f、振幅为A的波，在体积为W、密度为的介质中传 播时，其能量可表示为：
地震波的形成：在激发脉冲的挤压下，质点产生围绕其
平衡位置的震动，形成初始地震子波，在介质中 沿射线方向四面八方传播，形成地震波。
(4) 地震子波的描述 地震子波：由震源激发、经地下传播并被接收的
一个短脉冲振动，称为该振动的地震 子波。 地震子波基本属性之一——非周期性：地震子波 的一个基本属性是振动的非周期性。
别称为体变模量К（压缩模量：压力与体积
变化之比）和切变模量μ（刚性模量：切应
力与切应变之比）。
P V
V
P V
V
切变模量（ 刚性模量）μ 的表达式说明： μ 越大，切应变越小。 对于液体， μ=0，即液体不产生切变，只有 体积变化。
拉梅系数：由胡克定律，应力与应变之间存在线 性关系，由线性方程组表示，出现36 个弹性系数。对于各向同性均匀介质， 这些系数大都对应相等，可归结为应力 与应变方向一致和垂直的两个系数λ和 μ（切变模量）， λ 即为拉梅系数。
体波 纵波（P波）：弹性介质在正应力作用下发生体应
变产生的波动称为纵波。
体波 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。
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
力学两个方面反映。 动力学研究地震波传播中振幅、频率、相位
的变化规律，了解地震波对地下地质体岩性结构 的响应。
运动学研究地震波传播的时间与空间的关系， 了解地震波对地下地质体的构造响应。
(1) 地震波的类型 地震波的类型：分为两类。一类是体波，它在整
个弹性体内传播，又分为纵波（P 波）和横波（S波）。另一类是面 波，它只存在于岩层分界面附近， 并沿介质的自由面或界面传播， 包括瑞利面波（R波）和勒夫面波 （L波）。
任何一个非周期性振动可以有 许多不同频、不同振幅、不同 起始相位的谐振动合成。
地震子波基本属性之二：地震子波具有确定的起始时
间和有限的能量。因此，振动经过很短的一段 时间即衰减。
地震子波的延续时间长度：地震子波衰减时间长短称
为地震子波的延续时间长度。它决定了地震勘 探的分辨率。
2. 地震波动力学 地震波传播的动态特征可以通过运动学和动
波类似，又称横面波。
(2) 地震波的传播特点：
对于P波，波动方程为：
2u t 2
2
(
2u x2
2u y 2
2u z 2
)
对于S波，波动方程为：
2u t 2
(
2u x2
2u y 2
2u z 2
)
P波、S波速度为：
Vp 2
E(1 ) (1 )(1 2 )
Vs
E
(1 )
纵、横波速度比： Vp
介质中每一个这样的曲面就是一个波面。波面上 各点是同时开始振动的，所以波面又叫等时面。
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。
波长和速度V：一个周期T内，波传播的距离；或两
个波峰之间的距离，称为波长。波每秒传播的距
离，称为速度。
V f
T
T V
1. 地震波及弹性介质基本理论 (1) 弹性介质 弹性与塑性：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。
各向同性和各向异性：弹性性质与空间方向无关 的称为各向同性介质，反 之称为各向异性介质。
u Asin(2ft 0 ) Asin(t 0 ) f1
T 2
弹Байду номын сангаас波：是振动形式在介质中的传播，是能量的 传播形式。
波前和波后：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。
波面：波传播过程中，波前将不断推进扫过介质内部，
模量E（拉伸模量）。介质的 横向应变与纵向应变的比值称 为泊松比σ。
杨氏模量E和泊松比σ是一对表示介质弹性性
质的参数：
F
E
S l
l
d
l d
l
负号表示横向与纵向应变方向相反。
体变模量К和切变模量μ ：任何复杂的形变均可
分为体积形变和形状形变两种简单的形变类
型。这两种简单形变的应力与应变的比值分
由旅行时、速度重建地震波路径——构造分析、地 层分析、岩性分析。 折射波法：波的主要沿两个岩层的分界面传播，传播路径
近似水平。 反射波法：波先向下传播，后反射回地表，传播路径基本
是垂直的。
2
3
拉梅系数λ是为了简化数学运算引入的参数，
它与杨氏模量E、泊松比σ、体变模量К、切变模量
μ 组成决定各向同性均匀介质弹性性质的五个重要
参数。这些参数表示介质抗形变的能力，其数值
越大，表示该介质越难以产生形变。只要知道其
中两个就可求出其余三个：
E (3 2)
3 2
3
2( )
E 2(1 )
2
3
(3) 振动与地震波 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。
振幅A：质点离开平衡位置的最大位移。 周期T：完成一次振动所需时间。沿时间轴从一个
最高点到相邻最高点的时间间隔。 频率f或角频率：一秒钟内完成的振动次数。 初始相位0：振动初始时刻位移值的角变量。
均匀介质和连续介质：速度值与空间坐标无关的 称为均匀介质，反之为非均 匀介质。波的速度值是空间 坐标的连续函数的介质称为 连续介质。
(2) 应力、应变与弹性参数 应力与应变：单位长度所产生的形变称为应变。
单位横截面所产生的内聚力称为应 力——单位面积上的作用力。 杨氏模量和泊松比：应力与应变的比值称为杨氏
2(1 )
Vs (1 2 )
如果已知P波、 S波速度，则：
(Vp )2 2
Vs 2[(Vp )2
1]
Vs
可以通过此式，研究地下介质泊松比，作地
震岩性分析和预测油藏。
(3) 地震波的能量与吸收： 波的能量E：地震波的传播实际是能量的传播。频
率为f、振幅为A的波，在体积为W、密度为的介质中传 播时，其能量可表示为：
地震波的形成：在激发脉冲的挤压下，质点产生围绕其
平衡位置的震动，形成初始地震子波，在介质中 沿射线方向四面八方传播，形成地震波。
(4) 地震子波的描述 地震子波：由震源激发、经地下传播并被接收的
一个短脉冲振动，称为该振动的地震 子波。 地震子波基本属性之一——非周期性：地震子波 的一个基本属性是振动的非周期性。
别称为体变模量К（压缩模量：压力与体积
变化之比）和切变模量μ（刚性模量：切应
力与切应变之比）。
P V
V
P V
V
切变模量（ 刚性模量）μ 的表达式说明： μ 越大，切应变越小。 对于液体， μ=0，即液体不产生切变，只有 体积变化。
拉梅系数：由胡克定律，应力与应变之间存在线 性关系，由线性方程组表示，出现36 个弹性系数。对于各向同性均匀介质， 这些系数大都对应相等，可归结为应力 与应变方向一致和垂直的两个系数λ和 μ（切变模量）， λ 即为拉梅系数。
体波 纵波（P波）：弹性介质在正应力作用下发生体应
变产生的波动称为纵波。
体波 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。
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
力学两个方面反映。 动力学研究地震波传播中振幅、频率、相位
的变化规律，了解地震波对地下地质体岩性结构 的响应。
运动学研究地震波传播的时间与空间的关系， 了解地震波对地下地质体的构造响应。
(1) 地震波的类型 地震波的类型：分为两类。一类是体波，它在整
个弹性体内传播，又分为纵波（P 波）和横波（S波）。另一类是面 波，它只存在于岩层分界面附近， 并沿介质的自由面或界面传播， 包括瑞利面波（R波）和勒夫面波 （L波）。
任何一个非周期性振动可以有 许多不同频、不同振幅、不同 起始相位的谐振动合成。
地震子波基本属性之二：地震子波具有确定的起始时
间和有限的能量。因此，振动经过很短的一段 时间即衰减。
地震子波的延续时间长度：地震子波衰减时间长短称
为地震子波的延续时间长度。它决定了地震勘 探的分辨率。
2. 地震波动力学 地震波传播的动态特征可以通过运动学和动
波类似，又称横面波。
(2) 地震波的传播特点：
对于P波，波动方程为：
2u t 2
2
(
2u x2
2u y 2
2u z 2
)
对于S波，波动方程为：
2u t 2
(
2u x2
2u y 2
2u z 2
)
P波、S波速度为：
Vp 2
E(1 ) (1 )(1 2 )
Vs
E
(1 )
纵、横波速度比： Vp
介质中每一个这样的曲面就是一个波面。波面上 各点是同时开始振动的，所以波面又叫等时面。
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。
波长和速度V：一个周期T内，波传播的距离；或两
个波峰之间的距离，称为波长。波每秒传播的距
离，称为速度。
V f
T
T V
1. 地震波及弹性介质基本理论 (1) 弹性介质 弹性与塑性：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。
各向同性和各向异性：弹性性质与空间方向无关 的称为各向同性介质，反 之称为各向异性介质。
u Asin(2ft 0 ) Asin(t 0 ) f1
T 2
弹Байду номын сангаас波：是振动形式在介质中的传播，是能量的 传播形式。
波前和波后：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。
波面：波传播过程中，波前将不断推进扫过介质内部，
模量E（拉伸模量）。介质的 横向应变与纵向应变的比值称 为泊松比σ。
杨氏模量E和泊松比σ是一对表示介质弹性性
质的参数：
F
E
S l
l
d
l d
l
负号表示横向与纵向应变方向相反。
体变模量К和切变模量μ ：任何复杂的形变均可
分为体积形变和形状形变两种简单的形变类
型。这两种简单形变的应力与应变的比值分