地震勘探第三章.ppt

第三节 连续介质中的地震波 一、连续介质中的曲射线方程 1. 曲射线及参数方程 连续介质中，波速是空间的连续函数。因此，可把这种连续介质看成是无限个厚度为△Z的薄层所组成，每层的波速V0、V1、V2…VZ是递增的，入射角αZ也随深度变化。如果层数无限增加，厚度无限减小，层状介质就变成连续介质，波射线轨迹由折射线变为圆滑曲线。 图3.24 连续介质中的射线 (a) 连续介质的近似表示 (b) 射线方程的推导 将式V(z)=V0(1+βZ)代入上式得 (3.49) 为研究方便，取曲射线中一小段单元，把它近似为直线，厚△Z用dZ表示，折射段lZ用dS表示，炮检距X用dx来表示。则： 2. 射线方程及几何形状 对式(3.49)中的第一式进行积分运算得 ： * 第三章??????? 地震波的时距关系 炮检距―X；道间距―X；记录时间―t（毫秒）；地震仪道数―12道、24道。每一条波动曲线即一道地震记录。 同相轴：各条波形曲线上波峰的规则排列。 时距曲线：读取同相轴上各道的时间t与对应的炮检距X，就可 在t-X坐标中得到相应的图象（地震波激发的一瞬间作为计时零点）。 ?第一节 直达波及折射波时距曲线 ?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： (3.1) 两支过原点且对称于t轴 的直线，斜率为： (3.2) 求该斜率的倒数V=1/m就可以得出地表覆盖层的波速。 二、水平层状介质中折射波时距曲线 1.二层介质 界面R，深度h，V2＞V1。O，S距离--X。波以临界角i投射到界面A点，滑行距离AB后，在B点以i角出射到S点，路程为OA+AB+BS 从图中几何关系得 所以 由于 因此 上式即二层介质的时距方程。显然时距曲线是一条直线，如图所示。 直线的斜率是m=1/V2，将时距曲线延长到时间轴，截距为t0，那么，截距时间为 则 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 2.多层介质 三层模型如图表示： 那么，折射波路径OABCDS的传播时间为 式中h1、h2分别为二个折射层的厚度。 推广到n层（V n＞Vn-1……V2＞V1），则 那么，截距时间t0k为 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 可见，对多层介质，折射波时距曲线仍为直线，斜率是该折射层波速的倒数1/Vn。 几个术语： 初至波：最先到达接收点的波； 续至波：在初至波到达之后，陆续到达接收点的波称为续至波； 初至区：某区段内，折射波总以初至波的形式最先到达 (图中C1C2段)； 临界距离：刚出现初至波的距离（OC段）。 临界距离Xc可通过式(2.1)和式(2.4)联立求解得出 实际工作中，通过实测的时距曲线有时能较清楚地判定临界距离Xc的大小，则震源处界面深度h也可用下式求得 三、隐伏层中的折射波 隐伏层：指初至折射波法中不能探测到的地层。分为两类： 一类：层状介质中的低速夹层，V 上＞V下； 另一类：波速逐层递增，但其中某层厚度很小，形成的折射波不能出现在初至区，而是隐藏在续至区中，这种“薄层”也称为隐伏层。 1.层状介质中的低速夹层 三层介质，速度关系：V 1＞V 2＜ V３（且 V １＜V３），据斯奈尔定律可知，在V 1、V 2 的界面上不能产生折射波，也就是说，从折射波地震记录上不能发现V ２层的存在，只能得到相当于两层介质的时距曲线。 因此，在有低速夹层存在的地区开展 折射波法工作时，应该有钻孔资料或其它物探资料配合解释，才能 得出正确的结果，否则，会带来很大的误差。 2.正常速度下的隐伏“薄层” 模型参数：V 1＝800m/s ， V 2＝1600m/s， V3＝3200m/s， h1＝10m，对h2 分别用1，2， 5，7.5，10，20m的不同厚度计算 其理论时距曲线，如图所示。 定义：指各层速度分布满足 V 1＜ V２＜ V３＜……＜V n的关系 ，但其中某层厚度较小，使得该层下界面所产生的折射波不能在初至区出现。仍以三层介质为例进行讨论。 图中可见，尽管V1＜ V２＜ V３，但当h2逐渐减小时