24较复杂地质条件下的时距曲线(精)

3、断裂引起地层反射波同相轴的中断，所以反射界面的中断 点，就对应地层的断点。一般都要用上盘的中断点来确定断 点的位置，当地震剖面上出现断层绕射波时，使用绕射波双 曲线的极小值点确定断层位置是非常可靠的。 4、地震剖面也可以确定断层的形成的时期，深层断而浅层不 断的是时代较老的断层，深浅层均断且落差相近的断层是新 发育的断层。 5、断层面也可以形成倾斜角度比较大的断面波，这种波的同 相轴的倾角比一般地层大，而且延续性也较差。 6、特殊波的出现试试别断层的重要标志，既断面波和绕射波 无疑是反射层错断处的一种标志。 在断层的地质解释中，还必须结合其他的物探资料。如基底 断裂在重力布格异常图上，在电法的等S图上，都是等值的密 集带，在磁力异常的等值线上也反映为密集带和串珠异常。
三）断层构造附近反射波
1）关于绕射波：（窄义绕射原理） 地震波在地下介质传播的过程中，若遇到断层的稜角点、 地层的间灭点和地层不整合的突出点（这些点与周围介质的 物性都发生了显著的差别）这些“棱”、“角”点都将变成 一个新的点震源，由它产生的新的地震波并向周围介质中传 播，这种新波叫绕射波。 从O点激发的地震波，到达绕射点 A，然后再以绕射波的形式到达地表面任意接收点S，显然波 的传播旅行时间由两部分组成，第一部分：入射波传播OA OA 1 路径使用的时间t1，它等于： t1 L2 h 2 V V 另一部分是绕射波由A点到达S点的旅行时间t2：
2）形成机制： 我们以全程多次波为例进行讨论。设地下有一平坦界面R， 倾角为φ 。在界面A点上产生一次反射，回到地表面B点。 在前面的讨论中我们提出过，R界面 是一个反射系数很高 的界面，经B地表再次反射，又反射回地下R界面的C点， 由于R是个较强的的反射波界面，反射波的能量仍然比较 强，可以再一次反射回地表面的S点，完成了一次全程二 次反射。在R界面的一次反射处，可以找到虚震源O*。地 震波由O*发出直接到达B，在界面的C点完成了第二次反 射，为了找到虚震源，再作一个辅助界面R`。
h` OP sin ` OP sin 2 ; h OP sin sin 2 h` h 2h cos sin
1 `2 2 ` ` t2 4h X 4h X sin V
代入h´及 φ ΄ 的关系式，变为：
2 1 2 (sin 2 ) 2 (sin 2 ) 2 t2 4h X 4hX 2 V sin sin
t`
2）回转波的时距曲线： 凹界面上的反射波，在特殊化的地质构造条件下，产 生来自这些界面之上的方向发生反转了的反射波，又称 回转波。 当在O点激发时，弯曲界面CG段反射点自左向右排 列的顺序为CDEFG，与界面相对应的时距曲线上是自右 向左的CDEFG的排列顺序正相反。可见在凹界面上，波 的反射方向发生了回转，C、G点叫回转点，它是正常反 射波和回转波的公共点，回转波时距曲线的最低点位置， 就对应了凹界面的最低点。不是所有的凹界面都能产生 回转波，只有当界面的埋藏深度小于弯曲界面的的曲率 半径R时(h≤R)，才有可能出现回转波。
1 t2 V
( x L) 2 h 2
这是典型的双曲方程，饶射波的时距曲线是双曲线，双曲线
的顶点对应在绕点在地面的投影点上。利用这点，可以 确定绕射点（断层）的位置。式中为A点在地面上的投 影点，到激发点O的距离h为绕射点的深度，于是绕射波 的时距方程可以写成： 1 t t1 t 2 [ L2 h 2 ( X L) 2 h 2 ] V 这是典型的双曲方程，饶射波的时距曲线是双曲线，双 曲线的顶点对应在绕点在地面的投影点上。利用这点， 可以确定绕射点（断层）的位置。X坐标就是断层棱角 的X坐标。
五、多次反射波 当地震波入射到波阻抗分界面时，除了要产生反射波(一次) 外，还可能生一些往来于分界面之间的多次反射波。如图所 示。按射线路把多次波分为全程和短程多次波。关于多次波 我们介绍如下： 1）多次波产生的条件： 当入射波遇到反射系数R大的良好的 反射界面时，就可能产生多次波。这是因为一般地反射界面R 都较小，一次反射的能量已经就很小了，再经过几次反射， 能量就更弱小，检波器已经记录不到这种反射波。但地表面 是一个比较特殊的界面。地表面与空气接触，它是一个良好 的反射界面。假如地下存再一个属于基岩面、岩石的不整合 面、低速带的底界面这样的有良好地下反射界面，由震源发 发出的地震波，在R较大的界面形成反射，会造成反射回地表 面的反射波的能量很强，而地表面的反射系数也很大，反射 回地下的波还会很大。再经过底下界面的下一次反射，再回 到地表被接收，就形成多次波。
3、 绕射波的双曲线和1R界面反射波的双曲线，在M点处 相切，界面的反射波在此中断。在M点，两条双曲线的切 线斜率相同，速度相等。 由于绕射波的双曲线在客观上反映了棱角点R的空间位 置和其它状况，用R`点的地面坐标来计算或确定断层的空 间分布位置和形态，确定断点和尖灭点等地层构造突变异 常点的真实位置。 在断层附近地区，地层产状发生变化，形成各种不同产 状类型的地层。使反射波与绕射波的时距曲线，在断层附 近的形态就变得比较复杂。
四、山谷和山脊地层附近的反射波时距曲线：
1）山脊、山谷： 当反射界面是由平界和弯曲界面面组合而成的复合界面 时，时距曲线就会变得相对复杂了。 若界面的形状象山谷R1AR2，此时，我们可以把这组界 面分解为倾斜方向相反的两个平界面，分别找到两个反射 界面的虚震源，O1*、O2*，从这两点向地表面作垂线，反 射界面双曲线应当对称这两条直线。反射界面对应的双曲 线的长度，可由虚震源O1*、O2*连接R1、A、R2、并延 长到地表面，其两个交点的长度，就是反射界面相对应的 双曲线。 山谷形状界面的反射波的两条双曲线相交在一起，而 且扰射波的双曲线分别和反射界面的双曲线相切，它对称 过A点向地面引垂线的交点的时间轴。
`
3）断层在地震时间剖面上常见的特点
1、反射波组错断，表示有断层存在。但断层面两侧的波 组分层特征、反射波组的稳定性，能够说明地质构造的变 化状态。 2、每张时间剖面图上都有数条明显的反射波同相轴，可 以推断是浅部泥岩、砂岩、页岩及其它地层波组抗截面的 对应。在地震剖面图上，地震界面是岩层波阻抗有差异的 物理界面反射波的到时的连线形成的同相轴，地层中的层 面、断层面、侵入体接触面、不整合面流体分界面、以及 岩性有显著差异的物理界面均可成为地震反射界面。明显 的反射波同相轴可以表明反射界面波阻抗差比较大，同相 轴延长度比较好，说明沉积环境变化较小，比较稳定。
我们把多层倾斜平界面和任意倾斜方向的平界面的时距曲 线划出来，并加以介绍。在图中可以看出，双曲线的顶点 的纵坐标t´o=2hcosφ/v，横坐标X´=2hsinφ，各层界面反 射波对应的双曲线，在界面下倾方向相互平行,但双曲线顶 点的横坐标，向X轴的正方向移动，并在界面上倾方向汇 合。 任意平界面的时距曲线比较复杂，但把每一层以上的介 质都看成均匀介质把多层化为单层再去处理，就变得简单 的多了。 我们把多层倾斜平界面和任意倾斜方向的平界面的时距曲 线划出来，并加以介绍。在图中可以看出，双曲线的顶点 的纵坐标t´o=2hcosφ/v，横坐标X´=2hsinφ，各层界面反 射波对应的双曲线，在界面下倾方向相互平行,但双曲线顶 点的横坐标，向X轴的正方向移动，并在界面上倾方向汇 合。
1 2
此公式就是二次反射波的时距方程式，如果写成n次反射 波，其时距方程为：
1 2 sin n 2 sin n td X 4hX 4h 2 V sin sin
2 2
1
2
3.全程多次波时距曲线的特点： 1）双曲线和 t 轴的交点叫界面法线回声时，一次波回 声时t01，等于二次反射波的1/2，既t01=1/2 t02，三次反射 波就是1/3。 2）一次反射波的双曲线顶点X坐标，是二次波的1/4， 即： X dm 4 X m 3）等效界面的倾角φ φ ΄等于界面φ角的两倍，即： φ ΄=2φ
实际地层界面弯曲形态是各种各样的，一般来说界面是凸 型弯曲，曲率为正值，则相应的时距曲线就是向上弯曲的 双曲线。当界面形状是凹界面时，界面的曲率为负值，相 应的时距曲线形状变化较大。双曲线有向上弯曲的也有向 下弯曲的甚至还有变成一条直线，也有可能蜕变成一个点。 此时，界面将是一个以激发点O为圆心以界面埋藏深度为 半径的半圆界面。
§2.4较复杂地质条件下的时距曲线 本节内容提要: 1. 倾斜层状介质时距曲线 2.弯曲界面附近的反射波时距曲线 3.断层构造附近的地震波 4. 山脊山谷附近的地震波 5.多次波的概念
§Βιβλιοθήκη Baidu.4较复杂地质条件下的时距曲线 地震勘察地区的地质界面，实际往往是起伏不平的。对 于地震勘察来说平界面和弯曲界面的概念可以说是相对的 概念。比如地下的一个反射界面，在一个大的区域范围内 （例如几十km )的范围内的起伏，对于地震勘探的局部地 段（几百米~上千米）进行观测来说，仍然可以看成为一 个平面。弯曲界面一般是指在观测地段范围内出现弯曲的 界面。 一)倾斜层状介质的时距曲线 在这种比较复杂的多层结构的地质条件下，定量的建立 时距方程是比较困难。但是利用虚震源和单层平界面的时 距曲线的特征，也可以定性划出相应的时距曲线，与界面 形态相对应。
当界面的形状是山脊的时，反射界面所对应双曲线是什么 样子？与山谷使用相同的方法，分别找到两个界面的两个 虚震源，过这两个点向地面作垂线，双曲线对称于过这两 个交点的 t 轴，长度也可以确定。绕射波的位置也可以确 定，并和界面的反射波的双曲线相交。 与山谷不同的是，两个界面的双曲线不在相交而是错开一 段距离，但绕射波在错开的位置上出现。和山谷附近的反 射波时距曲线形成了明显变化。 当界面的形状更为复杂时，我们仍然和前面遇到的情况 一样待。如图所示，界面是各向斜构造，在轴部CG段可以 认为是一个弯曲界面，界面AC、GI段是倾斜方向不同的两 个界面。作两段反射的两个虚震源和双曲线，然后在划出 弯曲界面对应的时距曲线。
φ2 φ3
二）弯曲界面附近地区的反射波时距曲线 由于地层长期收到各种各样的地质构造运动的作用，地层 界面不再是水平状态而变成弯曲形态，这时反射波的时距 曲线也会发生一定的改变。 用光学中凹凸镜聚焦和发散原理来加以分析，当激发点 选择在凸界面的正上方，在地表测线X1和X2点接收来自凸 界面R´1和R2的反射波。不难看出它的反射波路程OR`1X1 和OR``X2分别要比平界面的反射波的路程OR1X1和OR2X2 小一些，相同速度传播所使用的时间就长，时距曲线比水 平平界面会更弯曲。反射段的长度R`1RR`2比R1RR2要长一 些。记录的地震波强度和能量也都比较小。若界面是凹界 面，和凸界面反射波的情况正好相反，这点与光学中凸透 镜发散而凹透镜聚焦的原理是相通的。在此基础上，可以 得到更多种弯曲界面与时距曲线的对应关系图。
2）断层构造附近的反射波和绕射波 有直立断层之上R为棱角点，1R和2R为断层的水平的上 下盘，时距图中画出了1R界面的反射波的双曲线，也划出 了断棱点（绕射点）R产生的饶射波的时距曲线。与反射 波相比，绕射波的时距曲线有其自身的一些特点： 1、 绕射波的双曲线,相当于在R`点激发，界面深度为绕射 点R所在的界面埋藏深度h的1/2的平界面的反射波的双曲 线。因其界面埋藏深度小，其双曲线比1R界面的反射波的 双曲线要弯曲的多。 2、绕射波的双曲线对称于过绕射点R在地表的投影点R`的 t`轴。当激发点O的位置发生了变化，只会引起绕射波强度 大小的变化，绕射波双曲线的形状不会发生变化，对称轴 的位置也不变，只是双曲线沿t´轴上下移动。
屈
一
主
二次反射波，看成是在R*`界面上的一次反射一样。R`叫 等效界面，R`与地表面的夹角为2 φ 。R界面的法线深度 为h，R`的界面法线深度为h´。从图中可知：
把经过R界面的二次反射波，看成在R`等效界面的一次反 射。按图中的射线的几何关系，仿照一次反射波时距方程 建立的方法，可以得到倾斜平界面二次反射波的时距方程 式：