地震勘探的理论基础课件.pptVIP

2.地震波的頻譜特徵地震波是人工激發的振動在地層介質中的傳播。從理論上講一個地震脈衝（子波）可以用雷克子波(Rickerwavelet)來近似表示。雷克子波的運算式為：它的時間與頻譜曲線如右上圖所示。Ricker子波時間域和率域表示一個實際地震波的頻譜有效波與干擾波的頻譜特徵大量實際觀測和分析表明，各種不同類型地震波的能量主要分佈頻帶範圍不同，如下圖所示，圖（a）表示能量分佈與頻率的關係，圖（b）則表示能量分佈和視波長之間的一般關係。各種不同的波具有不同的特徵，瞭解和熟悉這些特徵，就可以更好地識別它們，並採用適當的數學和物理方法去壓制干擾波，突出有效波，以提高信噪比。圖1.3.7(a)地震波的頻譜；(b)地震波的視波長譜3.地震波的振幅及衰減規律地震波在地層介質中傳播到被接收的過程中，影響其振幅和波形的因素主要包括三類，第一類是激發條件的影響，它包括激發方式、激發強度、振源與地面的偶合狀況等。第二類是地震波在傳播過程中受到的影響，包括波前擴散、地層吸收、反射、透射、入射角大小、以及產生波形轉換等造成的衰減。第三類是接收條件的影響，包括檢波器、放大器和記錄儀的頻率特性對波形的改造及檢波器的組合效應、檢波器與地面的偶合狀況等。此外，地下岩層介面的形態和平滑程度也會對地震波振幅有所影響。其中第一類激發條件和第三類接收條件所包含的諸因素是可以由人工控制選擇的。第二類因素與地下地層岩性等直接有關的。地震波在傳播過程中隨著距離或深度的增加，高頻成分會被很快地損失掉，而且波的振幅按指數規律衰減。實際地層對波的這種改造，通常稱為大地低通濾波器效應。（1）波前擴散(wavefrontspreading)在均勻介質中，點振源的波前為球面，隨著傳播距離的增大，球面逐漸擴展，但總能量仍保持不變，而單位面積上的能量逐漸減小，振動的振幅也隨之減小，這稱為球面擴散（或波前擴散）。在均勻介質中，地震波的振幅與傳播距離成反比，即按照1/r的規律衰減（attenuation)。在實際情況下，由於自然界介質並非均勻介質，尤其是在存在各向異性（anisotropy)的情況下，波的擴散過程會產生相應的變化，而不遵循球面擴散規律。（2）吸收衰減由於實際的岩層並非理想的彈性介質，在地震波的傳播過程仲介質質點間的相互摩擦消耗了質點振動的能量，造成介質質點振動的振幅（即地震波的振幅）的衰減，稱為介質對地震波的吸收衰減。理論上可以證明，地震波的這類衰減，除與波的頻率有關外，並且隨著傳播距離的增大其振幅按負指數規律變化，即式中，A為地震波的振幅；A0為地震波的初始振幅；r為傳播距離；?為與頻率有關的吸收係數，單位是（1/m），它表示單位距離振幅的衰減率，有時也可用每一波長距離振幅衰減的分貝數（dB/?）來表示。介質的吸收係數與該介質的性質有關，對於某一種介質，其吸收係數為一常數。一般疏鬆膠結差的岩層，吸收係數較大，每單位波長可超過1dB，對於風化層，有時可在10dB以上；緻密岩石，吸收係數則較小，一般沉積岩的吸收係數為每單位波長0.5dB左右。此外，吸收係數還與地震波的頻率密切相關，理論研究和實驗結果表明，對於同一種介質，吸收係數的大小與波的頻率成正比，頻率越高，則吸收越大。因此，地震波在傳播中高頻成份損失較快，而存留了較低的頻率成分，介質相當於一個低通濾波器。大地岩土介質的這種濾波作用，往往使得淺層地震波的頻率較高，深層的地震波的頻率較低。地震波受波前擴散和吸收衰減的

綜合影響及其它綜上所述，地震波由於受波前擴散和吸收衰減的影響，在介質中傳播的振幅變化規律可用下式表示:上式中?(f)為頻率的函數。除此以外，地震波在傳播過程中，當遇到不同岩層的分界面時，將產生波的透射(transmission)、反射(reflection)及波的轉換(conversion)等，如果分界面不平整，還會產生波的散射（漫射）(dispersion)，這些過程也會損耗地震波的能量，使波的振幅減小。影響地震波傳播的因素三、地震波的傳播速度地震波在介質中的傳播速度取決於介質的彈性參數及波的類型，據彈性力學理論可知，縱波和橫波在介質中的傳播速度可分別表示為由上式可知，若已知介質的泊松比?，便可確定縱橫波比值。反之，已知縱橫波速度的比值也可以求出介質的泊松比?。對於岩土介質而言，越是堅硬緻密，?值越小；越鬆軟，?越大；液體的泊松比最大，可達?=0.5；多數岩