地震勘探原理02第一章 几何地震学概述

《地震勘探原理》复习要点几何地震学(地震波运动学)：研究地震波传播时间与波前空间位置的关系，采用波前、射线等几何图形来描述波的运动规律，如反射定律、透射定律、斯奈尔定律、费马原理、惠更斯原理，研究地震波时距曲线及解释理论，速度对波的传播路径和时间的影响等，所以，几何地震学在构造勘探中起重要作用。

地震波动力学是相对运动学而言的，从波的能量角度来研究其传播规律，如波的振幅、波形、频率、吸收、极化特点等。

岩石具有弹性性质，地震波是在地下介质中传播的弹性波，其基本规律由弹性波动方程来反映，因此，讨论地震波动力学问题就是讨论波动方程的建立与求解问题，从中获取地震波相应规律。

Huygens 波前原理：在弹性介质中，已知t时刻波前面上的各点，可以看成一个新的点震源，它们产生次扰动，形成子波前，经dt后新波前的位置就是这些子波前的包络。

Fermat 射线原理：波沿射线传播，所用时间最少。

用射线和波前来研究波的传播，是一种用几何作图来反映物理过程的简单方法，这就是几何地震学理论基础。

但它无法解释波的能量问题，于是Fresnel 对波前原理的补充：任一点处质点的新扰动，相当于上一时刻波前面上全部新震源所产生的子波在该点处相互干涉叠加形成的合成波。

合称为惠更斯—菲涅尔原理物理地震学：利用地震波的动力学方法研究地震波运动状态规律的科学，其中包括研究地震波能量、振幅、频率和波形等变化。

相对几何地震学而言，它能够阐明几何地震学不能解释的现象，例如绕射波的传播，菲涅尔带的能量聚焦作用等，物理地震学的实质是惠更斯-菲涅尔原理。

由于地震波的动力学特点受地层的岩性、结构和厚薄的影响很明显，因此，充分研究和利用地震波的物理学特性可提高地震资料的解释质量和解决地质问题的能力。

勘探地震学：通过利用人工激发的地震波在地层中传播特性的观测，分析计算各种波的到达时间和研究波的强度和形状，了解地质构造、岩性变化和地层速度等参数的科学。

其研究内容和方法与地震勘探大致相同。

地震勘探原理第一章地震波的运动学地震波运动学：研究在地震波传播过程中的地震波波前的空间位置与其传播时间的关系，即研究波的传播规律，以及这种时空关系与地下地质构造的关系。

它是用波前、射线等几何图形描述波的运动（传播）过程和规律，与几何光学的一些原理相似，所以也称为几何地震学。

地震波动力学：研究地震波在传播过程中波形、振幅、频率、相位等特征的及其变化规律，以及这些变化规律与地下的地层结构，岩石性质及流体性质之间存在的联系。

地震波动力学是从介质运动的基本方程(波动方程)出发来研究地震波的传播特点的。

从能量的角度来研究波的特征。

地震波运动学+地震波动力学 = 地震波场理论1、利用地震波的运动学特征来查明地下的地质构造的形态。

2、利用地震波的动力学特征及其变化规律来研究地下的地层，岩性及油气显示有一定的实际意义。

第一节地震波的基本概念1、地震勘探是研究波在地下介质传播规律的一种方法。

2、有波的传播就有振动。

振动与波构成了地震勘探的基础。

一、振动和波的基本概念1、振动振动－－某质点在其平衡位置附近做来回往返的运动。

通常以周期性为其特征，用振幅、频率来描述。

振幅(A)—质点离开平衡位置的最大位移。

频率(f )—每秒钟内振动的次数称频率。

周期(T)—质点从某位置振动后再回到该位置所需的时间称周期，与频率互为倒数。

f＝1/T2、波动波动－－就是振动在介质中的传播。

介质内某质点的振动，通过介质质点的相互作用传递相邻质点的振动，如此传递下去就形成了波动。

波动产生的条件：1、振动是波动的源、有传播的介质。

2、质点振动的传播，是能量的传播。

波动是能量传播的重要方式之一。

特点：当能量在介质中通过波动从一个地方传到另一个地方时，介质本身并不传播。

3、波动的参数描述质点振动速度－－质点在其附近位置振动的速度。

波速－－质点振动能量传播的速度，或振动在介质中传播的速度。

质点振动速度与波动的传播速度不同，其振动方向与传播方向也不一定相同波是在介质内部或表面传播的一种振动，也就是介质中质点振动的传播过程。

《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。

第二章地震波运动学理论1.基本概念●各种介质的概念（1）均匀介质与非均匀介质均匀介质：介质内每一点的物理特性参数均相同非均匀介质：介质内的物理特性参数随空间位置的变化而变化（2）弹性介质与非弹性介质弹性介质：介质卸载后能够完全恢复到加载前状态非弹性介质：卸载后不能够完全恢复到加载前状态（3）各向同性介质与各向异性介质各向同性介质：介质参数与方向无关各向异性介质：介质参数随方向变化而变化（4）单相与双相、多相单相：固体、流体（油、气、水）双相：固体骨架以及孔隙内的流体实际地下介质的特征：非均匀、非弹性、各向异性、多相●波动、弹性波、地震波、波前、波后、波面、振动曲线（地震记录）、波形曲线（波剖面、波场快照）波动：振动在介质中传播形成波动；弹性波：振动在弹性介质中传播形成弹性波；地震波：地层中传播的弹性波；波前：在某一时刻，介质中刚刚开始振动的点连接起来形成的面；波后：在某一时刻，介质中刚刚停止振动的点连接起来形成的面；波面：介质中同一时刻开始振动的点连接起来形成的曲面；振动曲线：即地震记录，在某一点处质点位移和时间的关系(同一点不同时刻的位移形成的曲线)；波形曲线：又叫波剖面、波长快照，某一时刻各点的位移（同一时刻各点的位移形成的曲线）；●波长、视波长、速度、视速度、周期、频率波长：波在一个振动周期内传播的距离；视波长：不是沿波的传播方向确定的波长；速度：在沿波的传播方向上，波在单位时间前进的距离；视速度：不是沿波的传播方向确定的速度；周期：波传播一个波长的距离所需要的时间；频率：周期的倒数；●体波、面波、纵波、横波体波：振动能够在整个介质区域内传播形成的波。

包括：纵波、横波。

面波：沿介质分界面传播，且只是在界面附近才有适当强度的波，这种波随着远离介质分界面能量迅速衰减。

包括：瑞雷波、勒夫波和斯通利波。

纵波：质点振动方向与其传播方向平行，又称胀缩波；横波：质点振动方向与其传播方向垂直，又称剪切波；●反射波、透射波、直达波、滑行波、折射波折射波：地震以临界角入射到两个不同介质的分界面，产生沿界面滑行的地震波，滑行波在传播过程中不断出射，形成折射波。

《地震勘探原理与解释》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、掌握基本概念，如地震子波、波面、射线、振动图、波剖面、视速度、视波长、全反射、雷克子波。

2、掌握基本原理，如反射定律、透射定律、Snell定律、惠更斯原理、费马原理等。

3、地震波的分类。

§2.2 常速单界面的反射波特征及时距关系1、基本概念：时距曲线、时距曲面、时间场、自激自收、共激发点、偏移距、初至时间、纵测线、同相轴、正常时差、倾角时差、动校正等。

2、基本原理：虚震源原理、讨论时距曲线的实际意义、直达波时距曲线及方程、反射波时距曲线及方程、反射波时距曲线的主要特点。

§2.3 变速多界面的反射波特征及时距关系1、基本概念：均匀介质、层状介质、连续介质、参数方程、平均速度、射线方程、等时线方程、回折波、最大穿透深度等。

2、基本原理：水平层状介质和连续介质情况下讨论反射波时距曲线的基本思路；水平层状介质和连续介质情况下反射波时距曲线的主要特点。

§2.4 地震折射波运动学1、基本概念：折射波盲区、初至波、续至波、交叉时、信噪比等。

2、基本原理：产生折射波的条件；利用折射波法研究地下地层起伏的基本依据；折射波与反射波的主要差异。

3、分析理解：单界面（水平和倾斜）直达波、反射波与折射波时距曲线之间的关系；三层介质情况下折射波的时距曲线及其特点；折射波法在地震勘探中的应用。

§2.5 地震波动力学理论及应用本节不作为考试内容。

第三章地震资料采集方法与技术§3.1 野外工作概述1、掌握基本概念：低(降)速带、频散、群速度、相速度、多次波、虚反射、鸣震、交混回响。

2、掌握基本内容：试验工作内容、生产工作过程、激发条件、接收条件、调查干扰波的方法、干扰波的类型、各种干扰波的主要特点、面波特点、压制面波的方法、海上地震勘探的特点与特殊性、海上特殊干扰波、海上震源等。

第一章 地震勘探的理论基础1、各向同性介质：弹性与空间方向无明确关系的介质称各向同性介质，否则是各向异性介质。

2、泊松比σ：弹性体受力纵向伸长(缩短)与横向收缩(膨胀)的比值. L L d d //∆∆=σ3、对于大多数沉积岩石，σ=0.25,∴V P =1.73V S 。

4、瑞雷面波（R 波)特点:（1) 波的能量分布在地表附近的介质中并随深度迅速衰减。

（2) 质点振动方向分上、下、坐、右，合成的振幅轨迹是椭圆（逆时针方向）,长轴垂直地面，长短轴比值是2/3。

（3） 当σ=0.25时，V R = 0.92V S =0。

54V P ，速度低、频率低(10~30Hz)，波形宽。

(4） 有频散(波散)现象，不同频率的成分传播速度（相速度)不同，即群速度不等于相速度.5、拉夫面波（L 波） 特点：能量沿地震界面分布，振动方向与传播方向垂直，振动平面平行界面，即为SH 波，由于水平振动,检波器接收不到。

6、地震波的特征：运动学特征——研究波在地层中传播的空间位置与传播时间的关系。

动力学特征—-研究波在地层中传播的能量（振幅）变化和波形特征(频谱）。

7、惠更斯原理（1690）也叫波前原理，说明波向前传播的规律。

在弹性介质中,任意时刻波前面上的每一点，都可看作是一个新的波源(子波）而产生二次扰动，新波前的位置可认为是该时刻各子波波前的包络.惠更斯原理只给出了波传播的空间位置，而不能给出波传播的物理状态。

菲涅尔(1814）对惠更斯原理进行了补充：波在传播时,任意点处的振动，相当于上一时刻波前面上全部新震源产生的子波在该点处相互干涉的合成波。

8、视速度定理地震波的传播是沿射线方向进行的，而观测地震波是沿测线方向进行的，其方向和射线方向不一致.波前沿测线传播的速度不是真速度V ，而是视速度*V 。

αsin //=∆∆=∆∆∆∆=*x s t x t s VV βαcos sin V V V ==* 式中 α——射线与地面法线的夹角，称入射角；β-—波前与地面法线的夹角，称出射角.图1—13 视速度定理结论：(1) 当α=90˚时，即波沿测线方向传播，V V =*。

第一章：1、地球物理勘探:是根据地质学和物理学的基本原理，利用电子学和信息论等许多学科领域的新技术建立起来的方法，简称物探方法。

也就是，根据地层和岩石之间的物理性质不同来推断岩石性质和构造。

2、主要物探方法：地震勘探(岩石弹性的差别)—勘探地震学非地震类：重力勘探(岩石的密度差别)磁法勘探(岩石的磁性差别电法勘探(岩石的电性差别)3、重力勘探是研究反映地下岩石密度横向差异引起的重力变化，用于提供构造和矿产等地质信息。

重力异常的规模、形状和强度取决于具有密度差的物体大小、形状及深度。

重力勘探的任务是通过研究地面、水面、水下（或井下）或空间重力场的局部或区域不规则变化（即局部重力异常或区域重力异常）来寻找埋藏在地下的矿体和地质构造4、磁法勘探就是测定和分析各种磁异常，找出磁异常与地下岩石、地质构造及有用矿产的关系，作出地下地质情况和矿产分布等有关结论。

磁法勘探主要用来研究地质构造；研究深大断裂；计算结晶基底的埋深；寻找油气、煤田的构造圈闭、盐丘等，寻找磁铁矿床、金属和非金属矿床等。

5、电法勘探就是利用人工或天然产生的直流电场或电磁场在地下的分布规律来研究地球结构、地质构造及找矿的一种物探方法。

电法勘探是以岩石或矿石的电性差异为基础的，主要研究的电性差异参数包括：电阻率（ρ）、激发极化率（η）、介电常数（ε）、导磁率（μ）、电化学活动性等。

电法勘探的内容十分丰富，它们广泛应用于金属及非金属、石油、工程地质、水文地质等勘探研究工作中。

6、地震勘探方法就是利用人工方法激发的地震波(弹性波)，研究地震波在地层中传播的规律，来确定矿藏（包括油气，矿石，水，地热资源等）、考古的位置，以及获得工程地质信息。

地震勘探所获得的资料，与其它的地球物理资料、钻井资料及地质资料联合使用，并根据相应的物理与地质概念，能够得到有关构造及岩石类型分布等信息。

7、地震波的激发和接收，提取有用信息。

相应地有三个主要环节：第一阶段野外数据采集：在地质工作和其他物探工作初步确定的有含油气希望的地区，布置测线，人工激发地震波，并用野外地震仪把地震波传播的情况记录下来。

地震勘探原理名词解释一、名词解释：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.水平叠加:将不同接收点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号,经动校正后叠加起来,这种方法可以提高信噪比,改善地震记录的质量,特别是压制一种规则干扰波效果最好波形曲线:选定一个时刻t1,我们用纵坐标表示各质点离开平衡位置的距离,就得到一条曲线,这条曲线就叫做波在t1时刻沿x方向的波形曲线.动校正:在水平界面情况下,从观测到的波的旅行时中减去正常时差Δt1得到x/2处的t0时间,这一过程叫动校正或正常时差校正.多次覆盖:对被追踪的界面进行多次观测.剖面闭合:是检查对比质量,连接层位,保证解工作正确进行的有效办法,他包括测线交点闭合,测线网的闭合,时间闭合等.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.水平分辨率:指沿水平方向能分辨多大的地质体,其值为根号下0.5λh.时距曲线:从地震源出发,传播主观测点的时间t与观测中点相对于激发点的距离x之间的关系剩余时差:把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射波时间与共中心点处的时间tom之差.绕射波:地震波在传播过程中,如遇到一些岩性的突变点,这些突变点就会成为新震源,再次发出球面波,想四周传播,这就叫绕射波.三维地震:就是在一个观测面上进行观测,对所得资料进行三维偏移叠加处理,以获得地下地质体构造在三维空间的特征.同相轴:一串套合很好的波峰或波谷.相位:一个完整波形的第i个波峰或波谷.纵波:传播方向与质点振动方向一致的波.转换波:当一入射波入射到反射界面时,会产生与其类型相同的反射波或透射波,也会产生类型不同的,与其类型不同的称为转换波.反射定律:入射波与反射波分居法线两侧,反射角等于入射角,条件为:上下界面波阻抗存在差异,入射波与反射波类型相同.地震子波：震源产生的信号传播一段时间后，波形趋于稳定，我们称这时的地震波为地震子波。

地震勘探原理名词解释一、名词解释：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.水平叠加:将不同接收点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号,经动校正后叠加起来,这种方法可以提高信噪比,改善地震记录的质量,特别是压制一种规则干扰波效果最好波形曲线:选定一个时刻t1,我们用纵坐标表示各质点离开平衡位置的距离,就得到一条曲线,这条曲线就叫做波在t1时刻沿x方向的波形曲线.动校正:在水平界面情况下,从观测到的波的旅行时中减去正常时差Δt1得到x/2处的t0时间,这一过程叫动校正或正常时差校正.多次覆盖:对被追踪的界面进行多次观测.剖面闭合:是检查对比质量,连接层位,保证解工作正确进行的有效办法,他包括测线交点闭合,测线网的闭合,时间闭合等.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.水平分辨率:指沿水平方向能分辨多大的地质体,其值为根号下0.5λh.时距曲线:从地震源出发,传播主观测点的时间t与观测中点相对于激发点的距离x之间的关系剩余时差:把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射波时间与共中心点处的时间tom之差.绕射波:地震波在传播过程中,如遇到一些岩性的突变点,这些突变点就会成为新震源,再次发出球面波,想四周传播,这就叫绕射波.三维地震:就是在一个观测面上进行观测,对所得资料进行三维偏移叠加处理,以获得地下地质体构造在三维空间的特征.同相轴:一串套合很好的波峰或波谷.相位:一个完整波形的第i个波峰或波谷.纵波:传播方向与质点振动方向一致的波.转换波:当一入射波入射到反射界面时,会产生与其类型相同的反射波或透射波,也会产生类型不同的,与其类型不同的称为转换波.反射定律:入射波与反射波分居法线两侧,反射角等于入射角,条件为:上下界面波阻抗存在差异,入射波与反射波类型相同.地震子波：震源产生的信号传播一段时间后，波形趋于稳定，我们称这时的地震波为地震子波。

地震勘探原理名词解释地震勘探: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.水平叠加:将不同接收点收到的来自地下同一反射点的不同激发点的信号,经动校正后叠加起来,这种方法可以提高信噪比,改善地震记录的质量,特别是压制一种规则干扰波效果最好波形曲线:选定一个时刻t1,我们用纵坐标表示各质点离开平衡位置的距离,就得到一条曲线,这条曲线就叫做波在t1时刻沿x方向的波形曲线.动校正:在水平界面情况下,从观测到的波的旅行时中减去正常时差Δt1得到x/2处的t0时间,这一过程叫动校正或正常时差校正.多次覆盖:对被追踪的界面进行多次观测.剖面闭合:是检查对比质量,连接层位,保证解工作正确进行的有效办法,他包括测线交点闭合,测线网的闭合,时间闭合几何地震学: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.水平分辨率:指沿水平方向能分辨多大的地质体,其值为根号下0.5λh.时距曲线:从地震源出发,传播主观测点的时间t与观测中点相对于激发点的距离x之间的关系剩余时差:把某个波按水平界面一次反射波作动校正后的反射波时间与共中心点处的时间tom之差.绕射波:地震波在传播过程中,如遇到一些岩性的突变点,这些突变点就会成为新震源,再次发出球面波,想四周传播,这就叫绕射波.三维地震:就是在一个观测面上进行观测对所得资料进行三维偏移叠加处理以获得地下地质体构造在三维空间的特征.水平切片:就是用一个水平面去切三维数据体得出某一时刻tk各道的信息,更便于了解地下构造形态个查明某些特殊地质现象.同相轴:一串套合很好的波峰或波谷.相位:一个完整波形的第i个波峰或波谷.纵波:传播方向与质点振动方向一致的波.转换波:当一入射波入射到反射界面时,会产生与其类型相同的反射波或透射波,也会产生类型不同的,与其类型不同的称为转换波.反射定律:入射波与反射波分居法线两侧,反射角等于入射角,条件为:上下界面波阻抗存在差异,入射波与反射波类型相同.地震子波：震源产生的信号传播一段时间后，波形趋于稳定，我们称这时的地震波为地震子波。