第4章地震波速度
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《地震勘探原理》各章节的复习要点第一章绪论(不作为考试内容)第二章地震波运动学理论§2.1 几何地震学基本概念1、基本概念,如地震子波:具有多个相位、延续60~100毫秒的稳定波形称为地震子波。
几何地震学:地震波的运动学是研究地震波,波前的空间位置与传播时间的关系,他与几何光学相似,也是引用波前,射线等几何图形来描述波的运动过程和规律,因此又叫几何地震学.地震勘探:通过人工方法激发地震波,研究地震波在地层中传播的情况,以查明地下的地质构造,力寻找油气田或其他勘探目的服务的一种物探方法.波面:介质中每一个同时开始振动的曲面。
射线:在几何地震学中,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。
振动图:在地震勘探中,每个检波器所记录的,便是那个检波器所在点处的地面振动,它的振动曲线习惯上叫做该点的振动图。
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”。
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。
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。
雷克子波: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。
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Snell定律:惠更斯原理:在已知波前面(等时面)上的每一个点都可视为独立的、新的子波源,每个子波源都向各方发出新的波,称其为子波,子波以所在处的波速传播,最近的下一时刻的这些子波的包络面或线便是该时刻的波前面。
第三章地震资料采集方法与技术一.野外工作概述1.陆地石工基本情况介绍试验工作内容:①干扰波调查,了解工区内干扰波类型与特性。
②地震地质条件调查,了解低速带的特点、潜水面的位置、地震界面的存在与否、地震界面的质量如何(是否存在地震标志层)、速度剖面特点等。
③选择激发地震波的最佳条件,如激发岩性、激发药量、激发方式等。
④选择接收和记录地震波的最佳条件,包括最合适的观测系统、组合形式和仪器因素的选择等。
生产工作过程:地震队的组成(1)地震测量:把设计中的测线布置到工作地区,在地面上定出各激发点和接收排列上各检波点的位置(2)地震波的激发陆上地震勘探的震源类型:炸药震源和可控震源。
激发方式:炸药震源的井中激发、土坑等。
激发井深:潜水面以下1-3m,(6-7m)。
(3)地震波的接收实现方式:检波器、排列和地震仪器2.调查干扰波的方法(1)小排列(最常用)3-5m道距、连续观测目的:连续记录、追踪各种规则干扰波,分析研究干扰波的类型和分布规律。
从地震记录中可以得到干扰波的视周期和视速度等基本特征参数(2)直角排列适用于不知道干扰波传播方向的情况Δt1和Δt2的合矢量的方向近似于干扰波的传播方向(3)三分量检波器观测法(4)环境噪声调查信噪比:有效波的振幅/干扰波的振幅(规则)信号的能量/噪声的能量3.各种干扰波的类型和特点(1)规则干扰指具有一定主频和一定视速度的干扰波,如面波、声波、浅层折射波、侧面波等。
面波(地滚波):在地震勘探中也称为地滚波,存在于地表附近,振幅随深度增加呈指数衰减。
其主要特点:①低频:几Hz~20Hz;②频散(Dispersion):速度随频率而变化;③低速:100m/s ~1000m/s,通常为200m/s~500m/s;④质点的振动轨迹为逆时针方向的椭圆。
面波时距曲线是直线,记录呈现“扫帚状”,面波能量的强弱与激发岩性、激发深度以及表层地震地质条件有关。
(能量较强)声波:速度为340m/s左右,比较稳定,频率较高,延续时间较短,呈窄带出现。
电子课文●第四章地壳和地壳的变动第一节地球的内部圈层地球内部的结构,无法直接观察。
到目前为止,关于地球内部的知识,主要来自对地震波的研究。
当地震发生时,地下岩石受强烈冲击,产生弹性震动,并以波的形式向四周传播。
这种弹性波叫地震波。
地震波有纵波(P波)和横波(S 波)之分。
纵波的传播速度较快,可以通过固体、液体和气体传播;横波的传播速度较慢,只能通过固体传播。
纵波和横波的传播速度,都随着所通过物质的性质而变化。
根据地震波的这些特点,人们测知地震波传播速度在地球内部呈有规律的变化。
我们可从地球内部地震波曲线图上,看出地震波在一定深度发生突然变化。
这种波速发生突然变化的面叫做不连续面。
地球内部有两个明显的不连续面:一个在地面下平均33千米处(指大陆部分),在这个不连续面下,纵波和横波的传播速度都明显增加,这个不连续面叫莫霍界面①;另一个在地下2900千米深处,在这里纵波的传播速度突然下降,横波则完全消失,这个面叫做古登堡界面②。
我们用莫霍界面和古登堡界面为界,把地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。
(一)地壳地壳是指地面以下、莫霍界面以上很薄的一层固体外壳。
整个地壳的平均厚度约为17千米。
大陆部分平均厚度为33千米,高山、高原地区厚度可达60千米~70千米(如青藏高原);海洋地壳较薄,平均厚度为6千米。
地壳主要由各种岩石组成。
(二)地幔这一层介于地壳和地核之间,所以又叫做中间层。
地幔在莫霍界面以下到古登堡界面以上,深度从5千米~70千米以下到2 900千米。
这一层也能传播横波,所以仍是固态。
主要物质成分为铁镁的硅酸盐类。
由上而下,其中铁镁含量逐渐增加。
从莫霍界面到1000千米深处,叫做上地幔。
上地幔上部(地下约60千米~250至400千米)存在一个软流层,一般认为这里可能是岩浆的主要发源地之一。
地下1000千米~2900千米深处,叫做下地幔。
下地幔的温度、压力和密度均增大,物质状态可能为固体。
地壳和上地幔顶部(软流层以上),是由岩石组成的,合称为岩石圈。
第4章地震参数及地震序列当四川汶川发生级地震后,我们在中国地震台网中心的网上或其它国内外地震相关机构的网站上都可以查到此次地震的相关信息。
下面我们来看看中国地震台网中心网站上给出的信息——“据中国地震台网测定,北京时间2008-05-12 14:28 在四川汶川县(北纬,东经发生级地震。
”,还给出地震的空间位置图(见图)。
你可以从中国地震台网中心(CENC)地震数据管理与服务系统的网站上获得最新和已发生地震的信息,但你想知道具体某个时间和空间的地震情况时,你就必须要了解以下一些关于地震的常见名词,如发震时间、经度、纬度、深度、震级等,这些描述地震的名词就叫地震参数,地震参数就和一个人的特征信息(姓名、年龄、性别等)一样,它描述某个特定地震的特征。
下面我们将详细介绍地震参数。
图四川汶川级地震的震中位置图微观地震研究,主要在于了解地震及其活动性。
早期在地震发生后,人们被其破坏力和强烈震动所吸引,赴现场调查,从地震现场表现出的宏观现象(参考图),分析了解地震的发生时刻(Time of Commencement of Earthquake)、地点和强度等具体情况,以定地震参数。
靠人的器官感觉,所及的范围是有限的,知道的情况也难以精确,特别是地震发生在人迹不能到的地区时,取不到资料,就无从法获得其参数。
自从有了地震仪器,对地震激起的弹性波动的传播,可用仪器进行记录和观测,其结果已不再受人所及范围的限制,又能更好地测定地震参数。
人们处理地震仪器记录时,利用各种震相的运动学特征和动力学特征,并结合其走时,创造了许多测定参数的方法,测得的数据称为微观地震参数,与用宏观方法测定的结果相比,更为细致、准确。
一般以发震时刻、震中地理位置(即经度(Longitude)和纬度(Latitude))、震源深度(Depth of Focus),以及地震大小(即震级Magnitude),这五项作为地震基本参数。
仪器观测地震,促使微观地震研究的发展,首先要求的是准确地测定地震参数,以为了解地震的第一步。
地震勘探原理主讲人:王守东地震勘探原理第2章地震波运动学理论第3章地震资料采集方法与技术第5章地震资料解释的理论基础23第2+章地震信号的频谱分析频谱分析的数学基础是付立叶(Fourier)分析。
第2+章地震信号的频谱分析第二节傅里叶展式的重要性质第四节线性时不变系统的滤波方程5第一节频谱分析概述二、频谱图6一、信号的合成与分解一、信号的合成与分解一、信号的合成与分解一、信号的合成与分解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。
9一、信号的合成与分解一个复杂的振动信号,可以看成是由许多简谐分量叠加而成;那许多简谐分量及其各自的振幅、频率和初相,就叫做那复杂振动的频谱11狄利克莱(Dirichlet)条件狄利克莱(Dirichlet)条件,任意一个区段内,1)信号f(t)除有限个间断点外都连续,2)仅有有限个极大和极小值。
这是傅里叶级数展开的充分必要条件。
能分解的振动曲线不能分解的振动曲线12第一节频谱分析概述二、频谱图13二、频谱图2、频谱的描述141、函数的傅里叶展开ωωπωd e S t u t j )(21)(∫∞∞−=dte t u S t j ∫∞∞−−=ωω)()(注意:S(ω)是复值函数1、函数的傅里叶展开15 1、函数的傅里叶展开171、函数的傅里叶展开182、频谱的描述频宽Δω= ω2-ω1二、频谱图2、频谱的描述19第一节频谱分析概述二、频谱图2021第2+章地震信号的频谱分析第二节傅里叶展示的重要性质第四节线性时不变系统的滤波方程22第二节傅里叶展示的重要性质二、线性叠加定理四、时延定理23一、唯一性定理所谓唯一性是说u (t )和S (ω)是一一对应的。
给定了u (t ),只能求出一种展式,而不可能求出互不相等的两种展式,反过来,给了一个展式,也只能定出一种u (t ),而不可能得到两个不同的u (t )。
用符号表示出来就是)()(ωS t u ↔24二、线性叠加定理设有N 个函数以及N 个常数(可以是实数,也可以是复数))(),(),(21t u t u t u N L L Na a a L L ,,21)()()()()(22112211ωωωN N N N S a S a S a u a t u a t u a +++↔↔+++L L L L 则有)(,)(),(21ωωωN S S S L L )()(),(21t u t u t u N L L 的频谱分别是25三、时标变换定理)()/(ωa aS a t u ↔)()(ωS t u ↔)/(1)(a S aat u ω↔设则或26四、时延定理设τ是一个实值常量,而则有)()(ωS t u ↔()()j u t S e ωττω±±↔U(t-τ)和u(t)的关系定理的含意:1)在时间曲线上,两者差τ。