04-1-地震波的时距关系
地震勘探系列课件(中南大学)—第三章 地震波的时距关系
�
当 x = 0 时，
2Z 1 − (V1 / V2 ) 2 t0 = V1
�
x ∴ t = t0 + V2
可见，折射波时距曲线也为 直线 ，其斜率 为1/V2 。 直线，其 斜率为 或截距时”，它是折射波时距曲线延伸 式中：t0 为“交叉时 交叉时或 到 t 轴与 t 轴的交点所对应的时间。因此，可以很方便地利用 直达波和折射波时距曲线的斜率求出 V1、V2，同时，将折射波 为： 时距曲线延伸到 t 轴求出交叉时 t0 ，则界面埋深 界面埋深为：
第三章 地震波的时距关系
本章重点：
★ 时距曲线的定义 ★ 不同介质、不同界面形态下的直达波、 折射波、反射波、特殊波的时距关系。 性 质：掌握 目 的：深入了解运动学特征，便于掌握勘探方法
� 地震波的时距关系 ：地震波在传播过程中，波前的空间位置与
其传播时间之间的几何关系(即地震波的时距关系)。
� 作用：通过研究地震波的时距关系，深入了解地震波的运动学特
依次排列在一起所形成的图形。
� 同相轴：地震记录中各地震道的波
形曲线上波峰(或波谷)的规则排列。
� 时距曲线：在一维测线上观测得到
的时距关系所构成的曲线。亦可描述 为：各道的同相轴时间 t 与其对应的 炮检距 x 所展现出的 t - x 关系曲线。
典型地震记录（ 1）
典型地震记录（ 2）
第一节 直达波及折射波时距曲线
，则在O点激发，OO'段接收时的折射波时距 � 采用相遇观测系统 相遇观测系统，则在 曲线为：
t= OM + PO′ MP + V1 V2 Z + Z 下 OQ − ( Z 上 + Z 下 )tgi = 上 + V1 cos i V2 x ⋅ cos ϕ Z 上 + Z 下 x ⋅ sin( i + ϕ ) 2 Z 上 = + cos i = + cos i V2 V1 V1 V1
地震勘探原理知识点
震记录的基本元素。
4、波阵面 —波从震源出发向四周传播，在某一时刻，把波到达时间各点所连 成的面，简称波面。 波前 —振动刚开始与静止时的分界面，即刚要开始扰动的那一时刻。同样，振动刚停止时刻有分界面 为波后。波前或波后是用面表示的，不是曲线。 特征 ：在波面上各质点的振动相位相同。当振动在各 向同性介质中传播时，波前的运动方向与波前本身垂直。 5、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 )，像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。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。在地震勘探中，由于传播路线长而接收点小常把地 震波看作为平面波。
9、多波多分量技术 ：在相同的勘探区域，在纵波勘探的基础上，再利用横波和转换波技术。 10、高分辨率地震勘探技术： 一种通过提高震源频率， 高采样率和高覆盖次数等数据采集方法和相应 的处理技术，达到大幅度提高勘探精度的技术。
11、时间延迟地震（四维地震）技术 ：在同一地方、不同时间进行重复地震数据采集和相应的处理解 释一整套技术。时间推移地震是不同时间对油气田进行地震观测、监测油气开采状态、探明剩余油气
6、波剖面 —在某时刻，以质点所在位置为横坐标，以质点离开平衡位置的距离为纵坐标，画出某一
时刻的振动情况 (波形曲线 )，称为波剖面。地震勘探中，沿测线画出的波形曲线，也称波剖面 .
7、波长的倒数称波数 k ，表示在单位距离上波的个数 8、地震波是一种复杂的波，是一种非正弦波。一般用 主波长、主频率 和主周期 来表征地震波。 主波长（ ）是在一个振动主周期时间内波前进的距离，它是波的空间分布特征量，即它与介质的大
2-1地震波的时距方程与时距曲线
的人组成地震队，工作时间可能几年或十几年。在所研究的 具体对象上也具有明显不同。寻找石油和煤炭的中深层反射 波法勘探，是研究地面以下数百米至数千米的大区域的地质 构造，但是对于近地面1~2百米的地层和较小的构造就难以 精确的定位，达不到工程勘察要求地精度。在找矿勘探中， 由于勘探目标较深，处理地震数据资料时，对于地表面1~2 百米的地层的数据，为了消除干扰和提高地震波信噪比，克 服地表低速层的影响，往往都被切除掉。而浅层反射研究和 应用的区域正是被深层找矿勘探资料处理时切除的部分。浅 层反射这种工作方法，研究地表浅层的构造和地层，要求勘 察的精度高，并能排除表层不均匀和中深层各种各样地震信 号的干扰。因此浅层反射波资料采集处理，难度就较大。这 就构成了工程地震浅层反射法本身的特点。
三）均匀两层介质条件下反射波的时距方程与理论时距曲线 这是一个比较理想化的最简单的地质模型，它表示分界面 两侧的介质都是均匀的。分界面是水平、平界面。 1)建立反射波的时距方程式： 建立反射波的时距方程式： 建立反射波的时距方程式 设两层介质的分界面为R，两侧介质为W1、W2。波阻 设两层介质的分界面为 ，两侧介质为 、 。 不相等。 点激发地震波， 抗Z1和Z2不相等。在O点激发地震波，使用地震检波器，在 和 不相等 点激发地震波 使用地震检波器， 测线上的D1、 、 处接收来自地下分界面R上的 测线上的 、D2、D3…Dn处接收来自地下分界面 上的 、 处接收来自地下分界面 上的A1、 A2、A3…An点的反射波。X1、X2、X3…Xn分别为各道接 点的反射波。 、 、 、 点的反射波 分别为各道接 收点的炮检距。反射波到达各道的时间， 收点的炮检距。反射波到达各道的时间，从地震波的记录图 上可以测量出来。为寻找到X和 t 的函数关系，从图中直接 上可以测量出来。为寻找到 和 的函数关系， 可以看出:： 都是随入射交α的 可以看出 ：OA1、A1D1、OA2、A2D2…都是随入射交 的 、 、 、 都是随入射交 增加而加大，因此比较难以直观、 增加而加大，因此比较难以直观、简单的寻找出 时间 t 和炮 检距X 的函数关系。 检距 的函数关系。
地震波的时距曲线
正常时差：任一接收点的反射波旅行 时间tX 和同一反射界面的t0之差。
tn t x t0 t0
1 X 2 t0 2V 2
t0
正常时差精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，用二项式展开可以得到简 单的近似公式，以后讨论某些问题时经常用到。
tx t0
1
x2 v2t02
越平缓，曲率越小。
从视速度的角度考虑时距曲线的弯曲情况
视速度定理
t
s v
s' v*
s sin
s'
v* vs' v
s sin
A
△ S‘ B
△ t，△s
由此式可见，视速度一方面反映真速
度，另方面又受传播方向影响，故也 成为识别各种地震波的特征之一。
反射波时距曲线
A工区
B工区
什么情况下直达波的时距离曲线不是直线？
共炮点反射
同一炮点不同接收点 上的反射波，即单炮 记录，也称同炮点道 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。
共反射点反射 另一种方式是在许多炮得到的许多张地震记录 上，把同属于某一个反射点的道选出来，组成 一个共反射点道集，于是可得到界面上某个反 射点的共反射点记录。
t0
1
x2 2v2t02
Leabharlann t0x2 2v2t0
x 1 vt0
x2 tn tx t0 2v2t0
结论：
a)、炮检距越大正常时差越大；
b)、反射深度越深正常时差越小；
c)、速度越大正常时差越小。
物探精品课程 第二章 第二节 地震波时距曲线
2 zu V1
cosi
根据视速度定理有
(2-10) (2-11)
代入(2-11)式得
T *
V1
d sin i
(2-12)
t x
d
Td* t0d
(2-13)
图2-13 折射波相遇时距曲线图
第二节 地震波时距曲线
同样方法亦可得到O2激发，O2O1区间接收时的时距曲线方程：
式中
tu
在图2-12中，我们还可以看到直达波、折射波和反射波三者之间的关系, 这为选择最佳观测段提供了依据。
第二节 地震波时距曲线
四、绕射波和多次反射波时距曲线
1．绕射波
地震波在传播过程中，当遇到断层的
棱角、地层尖灭点、不整合面的突起点
或侵入体如上所述，绕射波将以这些点
为新震源向周围传播。如图2-19所示，
点)左侧时，上式取负号。
由方程可见,该时距曲线为一条过原点O的直线，该直线斜率的倒数即为
V*。即
V * x / t
(2.2.2)
当忽略震源深度时，一般可近似认为V*等于表层层速度V1。其时距曲线
参见图 2-12所示。显然，在一定观测范围内，直达波最先到达接收点。
第二节 地震波时距曲线
2、折射波时距曲线
若以T=t2，X=x2为变量作图，式(2-19)变成斜率为和截距为的直线，如图2-17
所示。利用这一关系可确定反射界面之上地层的速度值V。
根据反射波时距曲线方程式(2-17)，可求得沿测线变化的视速度：
V*
dx dt
V
1 4H2 x2
(2-20)
分析式(2-20)可以看出，在爆炸点附近(x→0)，V趋于无穷大，而在无穷远处
时距曲线
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
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
t 1 v
x2 2xxm 4h2
又 xm 2hsin
t 1 x2 4h2 4hxsin
v
倾斜界面反射波时距曲线方程 （上倾方向与x正向一致）。
如上倾方向与x正向相反：
xm
2h s in 得：t
1 v
x2 4h2 4hxsin
由曲线方程可知：t与x,h,,v 存在明确的内在 联系。
如果通过观测，得到一个界面反射波时距曲 线，由时距曲线方程给出关系，可求出界面 深度 h,,v0 ，这就是利用反射波发研究地下 地质构造的基本依据。
四、时距曲线特点
t2
4h2 v2
4hx s in
v2
x2 v2
t2
地震勘探
《浅层地震勘探》总结一、绪论二、地震勘探的理论基础三、地震波的时距关系四、地震勘探的地质基础五、浅层地震勘探仪器六、野外工作方法与地震勘探技术七、数据处理八、地震资料解释绪论：地震勘探方法简介：地震勘探：人工震源激发地震波，研究其在地下介质中的传播规律，解决地质问题。
各物探均以各种物性为前提，地震勘探依据岩、矿石的弹性，研究地下弹性波场的变化规律。
浅层地震勘探：常用于“水、工、环”地质调查，主要用于解决：工程地质填图、建筑、水电、矿山、铁路、公路、桥梁、港口、机场等各种工程地质问题，因此，多被人称之为：“工程地震勘探”。
分类据波的类型分:纵波、横波、面波勘探据波传播特点分：反射、折射、透射波法据目的层深度分：浅层<n.100m，中层(n.100～n.1000m)，深层>n.1000m 据勘探目的任务：工程(浅层), 煤田, 石油, 地震测深地震测深: 研究大地构造、深部地质问题。
浅震的特点：工作面积小，勘探深度浅，探测对象规模小，浅部各种干扰因素复杂。
优点：精度高、分辨率高、抗干扰能力强、仪器轻便第一章地震勘探的理论基础第一节弹性理论概述一、弹性介质与粘弹性介质1.弹性介质弹性: 外力体积、形状变化外力去掉恢复原状:具有这种特性的物体称为弹性体，其形变称为弹性形变：……如弹簧、橡皮等。
塑性: 外力体积、形状变化去掉外力不恢复原状，保持外力作用时的状态：具有这种特性的物体称为塑性体，其形变称为塑性形变：……. 如橡皮泥外力下，是弹是塑，取决于: 是否在弹性限度之内，即三个方面: 外力大小、作用时间长短、物体本身的性质。
自然界中绝大部分物体，在外力作用下，既可显弹，也可显塑地震勘探，震源是脉冲式的，作用时间很短（持续十几～几十毫秒），岩土受到的作用力很小，可把岩、土介质看作弹性介质，用弹性波理论来研究地震波。
各向同性介质：凡弹性性质与空间方向无关的介质各向异性介质: 凡弹性性质与空间方向有关的介质沉积稳定的沉积岩区，各项同性，简化问题地震勘探中，只要岩土性质差异不大，都可以将岩土作为各向同性介质来研究，这样可使很多弹性理论问题的讨论大为简化。
海洋环境学04-1-风速长期统计分析
完!
（3）设计风速
在实际设计工作中，应根据平台作业海区风速的统计 资料和相关规范的具体规定去选择确定设计风速。对于海 洋工程，各国船级社亦给出了不同的设计要求。
我国《海上固定平台入级与建造规范》(1992)规定的 设计风速为海上10m处，重现期50年，取时距1 min的平均 最大风速和时距10 min的平均最大风速，前者适用于局部 构件的基本风压计算，后者适用于整个结构体的基本风压 计算。
（4）中国近海大风及最大风速的地理分布特点
我国处于东亚季风作用海域，海面上风速大，大风日数多。受 台湾海峡狭管效应影响，东海沿岸的大风最多，年大风日数多达 100～180天。
中国沿岸每年都会受到台风、寒潮大风、气旋等恶劣天气的侵 袭，在北方海域，如渤海与黄海沿岸多在冬季的寒潮及气旋活动频 繁时期出现(12级(≥32.7m/s))最大风速，风向偏北；南方海域的 东海与南海沿岸主要在夏秋季节受台风影响，会产生12级以上最大 风速，风向在各方向都有，危害也最大。但若论强风出现的频率， 则以冬季居多。
在我国，对于一般的结构， TR取30年，特别重要和特殊结构 的重现期可取100年。海洋工程结 构物常采用50年一遇或100年一遇 的年最大风速作为设计风速，如 平台的设计风速重现期一般取不 小于50年。
年最大风速值是个随机变量，为 确定重现期对应的最大风速，需收 集和分析多年的历史风速资料，一 般要求不小于15年。将N个年最大风 速值按从大到小依次排列，计算其 累积出现次数m及其与总次数N的比 值，即累积出现频率P=m/N×100%， 依此可计算并绘出各个风速值对应 的多年经验累积频率曲线，对年最 大风速的统计分布规律进行描述。
设计风速的重现期TR是指该设计风速平均每隔TR年 将出现一次，即多少年一遇的出现概率问题(p=1/TR)， 这需要收集多年的风速资料并进行统计分析得到。当然 实际情况可能是该最大设计风速在TR年内会出现多次或 一次也不会出现。
第三章地震波的时距关系
2
Va下
Va上
1 (sin 1 V1 sin 1 V1 )
2
Va下
Va上
利用上式就可以求出临界角i和界面倾角φ。 (4)互换时间
互换原理：O1激发、O2接收，同O2激发、O1接收，路径都是 O1ABO2，两个特定点处折射波的旅行时间完全相等。
两点时间用T表示，称互换时间。
在上下倾方向分别激发和接收，称相遇观测，得到的二支时 距曲线称相遇时距曲线。 (5)界面倾角的影响
2 cosiຫໍສະໝຸດ 由此，可用直达波和折射波时距曲线得出V1、V2、t0，按式上式 计算出震源点下界面埋深h。
此外，盲区为 X m 2htgi
2.
三层模型如图表示：
V3＞V2＞V1 图中，OABCDS是在界面R2上 产生折射波的射线路程。在B点形成
折射波，则入射角必须满足界面R2的 临界角，据斯奈定律得
X2 V2
t02
t0
1 X 2 t 0 2V 2
正常时差：任一接收点的反射波旅行时间tX 和同一反射界面的
双程垂直时间t0的差
X2
t n t x t 0 t 0
1 t 0 2V 2
t0
当t02V2 ﹥﹥X2时，即2h﹥﹥X时，二项式展开，略高次项
上式tn表明t0，[1正常12时(t差0X2可V2 用2 )抛物81 函( t0数X2V逼2 2近) 2。 ] t0
当h2＝7.5m 时，P1、P121、P12321三条曲线交于A点，过A点后 （h2≤7.5m），折射波再不能以初至波的形式出现，即中间层 由初至层蜕变为隐伏层。
因而从初至波时距曲线看，也只是假两层的情况。和低速夹层的 影响相似，同样不可能进行正确的解释。
四、倾斜界面折射波时距曲线
地震勘探-地震波的时距曲线
2
地震波由震源激发，经过地下岩层反射、折射等 传播路径，被地面检波器接收，形成地震记录。
3
对地震记录进行处理和解释，可以得到地下构造 的图像，为油气勘探和开发提供重要依据。
常用地震勘探方法概述
反射法
利用地震波在地下岩层界面处的反射现象，通过观测反射 波的传播时间和振幅等信息，推断地下岩层的形态和性质 。
供依据。
曲线拟合
根据初至时间和速度信 息，采用合适的数学方 法进行曲线拟合，得到
时距曲线。
质量控制
对绘制的时距曲线进行 质量控制，确保其准确
性和可靠性。
03
地震勘探技术与方法
地震勘探原理简介
1
利用地震波在不同介质中传播速度的差异，通过 观测和分析地震波在地层中的传播规律，推断地 下岩层的性质和形态。
04
时距曲线在地震资料解 释中应用
层位标定与追踪技术
层位标定
利用已知地质信息和钻井资料，将地 震反射层与地质层位进行对应，确定 地震反射层的地质时代和岩性特征。
追踪技术
在地震剖面上，沿着目的层位连续追 踪其反射波，通过反射波的连续性、 振幅、频率等特征，判断层位的横向 变化。
断层识别与描述技术
01
02
数据预处理
对采集到的原始数据进行去噪、滤波 、静校正等预处理操作，提高数据质 量。
03
速度分析
利用预处理后的数据进行速度分析， 得到地下岩层的速度模型。
解释与评价
对偏移成像结果进行解释和评价，识 别地下构造的形态和性质，为油气勘 探和开发提供决策依据。
05
04
偏移成像
基于速度模型对地震数据进行偏移处 理，得到地下构造的偏移成像结果。
地震波的时距曲线
t2
t02
x2 v 2
(2.1.13)
均方根速度为
v
n
tv ii i 1
n
2
1/ 2
ti
i 1
(2.1.14)
均方根速度是以各层的层速度加权再取均方根值得到的。
在震源附近接收时，i角较小，可以略去pvi的高次项 得到结果，所以仅在震源附近满足假设，远离震源时 有误差，时距曲线是高次曲线。
第二章 地震波的时距曲线
主讲：王伟 邮箱：
地质工程教研室
在地震勘探工作中，每激发一次人工地震波，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x，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 2.1-0所示的地震记录。
t 0* RS 1 4h2 x2
v1
v1
(2.1.2)
将反射波在炮点的反射时间称为反射回声时间，
t0
2h v1
则（2.1.1）式可改写为
t
t02
x ( v1
)2
或
t2
t02
x2 v12
(2.1.2)
式（2.1.2）就是水平界面反射波的时距曲线方程式，可 化简为以下的标准双曲线方程
t2 t02
图2.1-1 直达波和反射波时距曲线
(4)折射波、地滚波、声波等都有自己特有的形状。地 滚波、声波都是过原点的直线，但比直达波斜率大， 原因是面波和声波速度小于直达波。
(5)每一类特定的时距曲线，其时距曲线的斜率与地下 介质的纵波速度v有关。
因此，了解不同地质体产生的地震波时距曲线的特征， 对于利用地震记录及时指导野外施工，以及进行地 震资料的处理与解释都是非常重要的。
时距曲线
S OSA S O SA OS O S , OA O A
* *
*
波由O 入射到A 再反射回S 点所走过的路 程就好象由点直接传播到S 点一样，在地 震勘探中，把这种讨论地震波反射路径的 简便作图方法称为虚震源原理。
O* S 1 2 1 2 2 2 t x (2h0 ) x 4h0 v v v
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。
㈢按波所能传播的空间范围： 体波：
1 2h x 4hx sin x x 4h 4hx sin 1 , 当 1时 v v 4h 2h x 4hx sin t t 1 8h x 4hx sin t t 1 , t 为O点处自激自收时间 8h t x sin 2 x sin vt t t t sin h v 2x
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。 波阻抗界面才是反射界面，速度界面不 一定是反射界面。 进行反射波法地震勘探时（目前主要利用反 射纵波），习惯上把这种被我们利用的波称 为有效波，妨碍记录有效波的其它波都称为 干扰波。
地震勘探地震波的时距曲线
tn t x t0 t0
1 X 2 t0 2V 2
t0
tx t0
1
x2 v2t02
t0
1
x2 2v2t02
t0
x2 2v2t0
tn
tx
t0
x2 2v2t0
结：
a)、炮检距越大正常时差越大；
b)、反射深度越深正常时差越小；
c)、速度越大正常时差越小。
4、正常时差(NMO, Normal MoveOut)
t0时间：时距曲线在t轴上的截距： t0
2h V
表示波沿界面法线传播的双程旅行时间，自激自收时间。
t
X 2 ( 2h)2 V2 V
X2 V2
t02
t0
1 X 2 t0 2V 2
正常时差：任一接收点的反射波旅 行时间tX 和同一反射界面的双程垂 直时间t0之差。
时距曲线的弯曲情况
对两个界面：
深层反射波返回地表的α角比浅层的要小 (α深＜α浅)，Va相对变大，斜率变小，曲 线变缓，则深层的时距曲线比浅层平缓。
反射界面埋藏越深，反射波时距曲线越平 缓，反正，则越陡！！
时距曲线的弯曲情况
曲率大
曲率小
4、倾斜界面的反射波时距曲线
1．反射波时距方程
R为倾斜界面，倾角为 ，界面 以上波速为V。 先求取时距方程。为讨论简便， 采用镜象法。
视速度定理：
t OA AS 2
V
V
h2
(X
2)2
1 V
4h2 X 2
Va
dX dt
V
地震波典型时距曲线
地震波典型时距曲线
地震波时距曲线是地震勘探中的一种重要工具，它形象地表示了地震波从震源出发，传播到测线上各观测点的传播时间与观测点相对于激发点的距离之间的关系。
这种关系可以由公式t=f (x)来表达，其中t代表传播时间，x代表炮检距。
地震波的类型和地下地质结构的不同，都会对地震波的时距曲线产生影响。
例如，直达波的时距曲线就是当地震波没有遇到反射界面，直接从激发点传播到接收点的情形下产生的。
在均匀各向同性的地下介质中，如果一点激发多道接收，并且激发点和多个接收点的连线在一条直线上，那么共炮点的直达波的传播时间就是炮间距x除以传播速度v。
因此，直达波的时距曲线是一条过炮点的直线，其斜率为1/v。
这意味着，我们可以通过测量直达波的时距曲线来确定地下介质的速度。
另一种常见的地震波是反射波，它是当地震波遇到反射界面后返回到地表的地震波。
反射波的时距曲线在x-t 坐标系中呈现为双曲线，其极小点在炮点正上方；而在x2-t2坐标系中，反射波时距曲线是直线，利用该直线的斜率可以求得界面上方介质的速度；同时，反射波时距曲线以直达波时距曲线为其渐近线。
通过分析反射波的时距曲线，我们可以推测出地下构造的特点。
地震波的运动学资料
vp i
三、地震波传播规律
2、费马（Fermat）原理：波在介质中的传播时， 沿着时间最短路径传播。
三、地震波传播规律
３、惠更斯（Huygens） 原理：波在介质中传播 所到达的各点，都可以 看作新的波源。
四、与地震有关的各种地震波
１、按质点震动方向分：纵波（P）、横波（ SH 、 SV）
P波
sin1 sin2
v1
v2
斯奈尔定律
广义斯奈尔定律：
假定：
第i层纵波速度为： v pi
第i层横波速度为： v si
v si
第i层横波入射角： si
第i层横波透射角： si 射线参数：P
sip n 1sis nisip n i sin sisin p i P
vp 1
vsi
vp i
vsi
一个点，都有某一确定的值与之对应。 ⅱ、某一地球物理量（标量、矢量）的空间分布。 • 时间场：在地震勘探中，截止中的任何一点 （x,y,z），都可以确定波前到达该点的时间t(x,y,z)， 这时间与空间的关系称为时间场。 • 时间场特点：t确定的曲面与射线正交。
第二节 地震折射波
一、折射波的形成和传播特点：
1
ds
dz
1 p 2v2(z)
（a）把连续介质看成有许多薄层组成
(a) 三层介质
h=1100m Vav=2750m/s
(b) 均匀介质
四、两种情况下反射波时距 曲线的比较：
• 引入平均速度：
t2
t
2 0
x2
v
2 av
• 使用参数方程
：
m
x2 (
hivi p
)
i1 1 (v i p ) 2
2024_2025年新教材高中地理阶段素养检测卷一第一二章含解析湘教版必修第一册
阶段素养检测卷(一)(第一、二章)[时间：90分钟满分：100分]一、选择题Ⅰ(本大题共23个小题，每小题2分，共46分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)依据中国探月安排“绕、落、回”三步走战略，2024年中国“嫦娥四号”探测器胜利着陆在月球背面。
2024年11月24日我国首颗地月采样来回探测器“嫦娥五号”在文昌航天放射场放射。
据此完成1～2题。
1．在月球背面可以观测到的自然现象有( C )A．日出前的黎明B．绚丽的流星雨C．白天的星空D．漂亮的极光【解析】日出前的黎明是大气对太阳光散射作用的结果；流星现象是指运行在星际空间的流星体(通常包括宇宙尘粒和固体块等空间物质)在接近地球时由于受到地球引力的摄动而被地球吸引，从而进入地球大气层，并与大气摩擦燃烧所产生的光迹；极光是由于太阳带电粒子流(太阳风)进入地球磁场，在地球南北两极旁边地区的高空，夜间出现的绚丽漂亮的光辉，极光产生的条件有三个：大气、磁场、高能带电粒子，这三者缺一不行。
月球表面没有大气层，因此不会有A、B、D项发生。
因为月球的表面没有大气，所以阳光不会像在地球上那样被散射，月球上即使在白每天空也是黑的，太阳和星星可以同时被看到，C正确。
故选C。
2．可能对“嫦娥五号”航天活动产生干脆危害的太阳活动现象有( C )①高空极光②猛烈射电③强可见光④高能粒子A．①②B．②③C．②④D．①④【解析】猛烈射电会影响地球电离层，干扰地面无线电短波通信，从而影响航天器放射；高能粒子进入地球磁场，产生“磁暴”，影响航天器放射。
②④正确。
极光与可见光不会对航天活动造成影响。
故选C。
“生命宜居带”是指恒星四周的一个适合生命存在的最佳区域。
下图为天文学家公认的恒星四周“生命宜居带”示意图，横坐标表示行星距离恒星的远近，纵坐标表示恒星质量的大小。
读图，完成3～4题。
3．生命宜居带中，之所以可能出现生命的主要缘由是( D )A．宇宙辐射的强度较低B．行星的体积适中C．适合呼吸的大气D．适合生物生存的温度【解析】据图可知，可居住带有肯定的范围区域，主要是行星距恒星的距离适中，产生适合生物生存的温度，故选D。
地震勘探原理习题答案
第一章绪论（略）第二章地震波传播基本规律与时距关系第 1 节地震波基本概念与基本规律2.1.1基本概念1.地震子波：Wavelet，是一段具有确定的起始时间、能量有限且有一定延长长度的信号，它是地震记录的基本单元2.波面：介质中每一个同时开始振动的曲面3.射线：几何地震学中，通常认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿着那条“路径”从P点传向其他位置。
这样的假想路径称为通过P点的波线或射线4.振动图：在波传播的某一特定距离上，该处质点位移随时间变化规律的图形5.波剖面：在地震勘探中，通常把沿着测线画出的波形曲线叫做“波剖面”6.视速度和视波长：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，得到的结果就不是波速和波长的真实值。
这样的结果叫做简谐波的视速度和视波长7. 全反射：如果V2>V1，则有sinθ2>sinθ1，即θ2>θ1；当θ1增大到一定程度但还没到90°时，θ2已经增大到90°，这时透射波在第二种介质中沿界面“滑行”，出现了“全反射”现象，因为θ1再增大就不能出现透射波了8. 雷克子波：地震子波的一种，由雷克最早提出，其在时间域的表现形式为：f(t)=[1−2(πf p t)2]e−(πf p t)22.1.2基本原理反射定律：反射线位于入射平面内，反射角等于入射角，即α=α′透射定律：透射线也位于入射面内,入射角的正弦与透射角的正弦之比等于第一、第二两种介质中的波速之比，即：sinα/sinβ=V1/V2Snell定律：波的传播路径满足斯奈尔定律（Snell’s Law），其中P称为射线参数。
即：sinαv p1=sinα′1v p1=sinα′2v s1=sinβ1v p2=sinβ2v s2=p惠更斯原理：波前面上的每一点都可以认为是独立的、新的点震源，每一个点都应看成是新的独立的小震源，叫做次波源费马原理：又称时间最小原理，指波在介质中的实际传播路线所需的旅行时间比任何其他理想传播路线所需的“旅行时间”要短2.1.3地震波的分类在地震勘探中，地层弹性介质内传播的弹性被称为地震波。
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V
1 4h 2 X 2 4hx sin
V
O* 倾斜平界面的反射波时距曲线
可变换成
t2
( X 2h sin )2 1
(2h cos V )2
(2h cos ) 2
上式即为倾斜界面的反射波时距方程，为双曲线。
2）时距曲线的特点
时距曲线的弯曲情况
• 视速度定理
t
s v
s' v*
s sin
s'
v* vs' v
s sin
A
△ S‘ B
△ t，△s
由此式可见，视速度一方面反映真速
度，另方面又受传播方向影响，故也 成为识别各种地震波的特征之一。
走时曲线斜率 k dt
dX
反射波时距曲线
t OA AS 2
V
V
h2
(X 2)2
(1) 极小点
X m 2h sin
极小点对应虚震源，其坐标为
tm
2h c os
V
显然，极小点向界面上升端偏移了Xm，时距曲线对称于通过极 小点的纵轴。
(2) t0
X 0
当X=0，可得t0时间坐标为
t0
2h V
则反射界面法向深度
h
1 2
V
t0
界面水平时，极小点就在t0点。
O*
时距曲面：波的到达时间是二维观测坐标（x,y）的函数
成t0时间。 t x tn t0
t x tn t0
正常时差校正（动校正）意义：校正后，时距曲线的几何 形态与地下反射界面的起伏形态有了直接的联系。
3．时距曲线的弯曲情况
用视速度定理讨论：Va
V
s in
对一个界面：
X增大 →α增大(α２＞α１) → Va变小， m变大，曲线变陡；
α→90°，Va=V → 曲线趋近于渐近线； α→0°（近法线入射），Va→∞，m=0， 曲线变得平缓。
1 V
4h2 X 2
视速度定理：
dX Va dt V
1 ( 2h)2 X
Va
V
X O
X=0，走时曲线斜率为0 X 走时曲线斜率为1/V
X=0，视速度斜率为为1/V X 视速度斜率为为0
视速度：时距曲线沿测线变化率的倒数
对二个界面：
深层反射波返回地表的α角比浅层的要小 (α深＜α浅)，Va相对变大，斜率变小，曲 线变缓，则深层的时距曲线比浅层平缓。
求该斜率的倒数V=1/m就可以得出地表覆盖层的波速。
t X V
第二节：反射波时距曲线
一、水平界面的反射波时距曲线和正常时差
1、反射波时距曲线
如图示：界面R，埋深h，波速为
V。时距关系为
t OA AS 2
V
V
h2
(X
2)2
1 V
4h2 X 2
上式即反射波时距方程，是一个 关于X的二次方程，化简得
• 3）t2和x2的关系曲线为 直线
2、正常时差
t0时间：时距曲线在
t
轴上的截距：t0
2h V
表示波沿界面法线传播的双程旅行时间，也叫回声时间或自激自
收时间。
t
X 2 ( 2h)2 V2 V
X2 V2
t02
t0
1 X 2 t0 2V 2
正常时差：任一接收点的反射波旅行时间tX 和同一反射界面的双程 垂直时间t0的差
1、 地震勘探的正、反演问题： 正演问题：已知地下界面的产状要素（倾角、倾向、深度）、
地下地质结构（界面形态、岩性、物性）及速度参数，求取地震波 时间场（或者地面观测到的时距曲面（或曲线））。
地震勘探的正问题 地震勘探的反演问题
反演问题：已知地震记录（地震波的时间场（时距曲线） ）反求地下界面的产状和速度参数等等（比如，地震资料 的处理和解释都属于反演问题） 2、时距关系
t2 (2h V )2
X2 (2h) 2
1
水平界面的反射波距曲线
上式为双曲线方程，可见反射波时距曲线为双曲线，对称于t轴，
曲线的 顶点坐标： (2h/V，0)
渐近线斜率： m 2h V 1 2h V
结论：直达波是反射波时距曲线的渐近线
• 特点：
• 1）双曲线（共炮点接收）
• 2）极小点在炮点正上方， 相当于自激自收时间
时距关系：在地面上观测地震波时，该波到达时间和空 间位置的关系。（时距曲线、时距曲面） 在实际地震勘探中，通过研究波从震源出发，传播到观 测线上各测点的传播时间t，同观测点相对于激发点的距 离（炮检距）的关系，对二维问题是一条曲线，称为时距 曲线，对三维问题是一个曲面，称为时距曲面。
tD
1 V
x
t
第三章、 地震波的时距关系（1）
地震波的运动学（几何地震学原理）
地震勘探的基本任务之一就是利用地震记录确定形成地震波地 层的空间位置，以获得地下地质构造的形态、位置等信息。
几何地震学：研究地震波在空间传播过程中波前的空间位置与 其传播时间之间的几何关系。借助惠更斯-菲涅尔原理、费马原理 等，如果已知地震波速度 V (x, y, z) ，就能够研究地震波在空间 的传播距离、传播时间和传播速度之间的关系。
tn t x t0 t0
1
X2 t0 2V
2
t0
当t02V2 ﹥﹥X2时，即2h﹥﹥X时，二项式展开，略高次项
tn
t0[1
1 2
(
t
X2 0 2V
2
)
1 8
(
X2 t 0 2V
2
)
2
] t0
X2 2t02V 2
上式表明，正常时差可用抛物函数逼近。
正常时差校正（动校正）：把各点时间减去相应正常时差，都变
c
t0 tmin
tD
1 V
x
2h
o
x
s
o
x
s
123
h
o
一个水平界面的反射波时距曲线图
第一节：直达波
一、直达波时距曲线 直达波：从震源出发直接到达地面各接收点的地震波。
假设：地表为均匀介质，波速为V，X为炮检距，t为旅行时。 时距方程： tX
V 两支过原点且对称于t轴 的直线，斜率为：
m 1 V
此外，由反射波时距方程式可求得水平界 面时沿测线变化的视速度
Va
dX dt
V
1 ( 2h)2 X
k dt dX
时距曲线的弯曲情况
反射波时距曲线的陡缓
H不变，炮检距x影响： x变大，偏导数大，斜率大，趋近于直达波时距曲线 X不变，埋深h影响： 1）h大，偏导数小，曲线越缓 2）h小，偏导数大，曲线越陡
4、倾斜界面的反射波时距曲线
1．反射波时距方程
R为倾斜界面，倾角为 ，界面 以上波速为V。 先求取时距方程。为讨论简便， 采用镜象法。
作 虚 震 源 O* ， 显 证 ： OA=O*A ， OB=O*B，O*、A、S三点共线。
所以，路径 OAS＝O*AS，那么
t O*S 1 MS2 O*M 2 VV