《地震勘探原理》第2章地震信号频谱分析
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地震勘探原理各章重点复习资料第⼀章: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。
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。
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。