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1、2020/10/15,1,绪 论,在绪论中主要讲这麽几个问题： 1、地球物理勘探？Geophysics Exploration/Prospect? 2、物探方法简介。Geophysics Main Methods Induction. 3、地震? What is Seismic? 4、地震勘探？ What is Seismic Exploration? 5、地震勘探的组成？（三部分） Seismic Exploration is Made from Three Components. 6、地震勘探的目的？（寻找石油和天然气） What is Purpose of Exploration? 7、
2、目前找油的主要方法。 Now Search for Oil Using Main Methods. 8、地震勘探的发展概况。 Seismic Exploration Development.,2020/10/15,2,地震反射波法示意图,2020/10/15,3,第二章 几何地震学,本章内容提要：Main Content: 在这一章中我们将讨论地震勘探的一些基本原理，这些原理是地震勘探的理论基础。 首先介绍岩石的弹性、地震波的基本概念（类型、描述（振动图、波剖面、频谱、波前、射线）； 然后，分析地震波在岩石中的传播速度，最后讨论地震波在分界面上、层状介质中的传播规律以及地震波的频谱和振幅特点。
3、,2020/10/15,4,第一节 岩石的弹性 Passage 1 Rock Elasticity Property,本节主要内容： 1理想弹性介质与粘弹性介质 Ideal Elasticity Media and Plastics Media 2、几种弹性模量（弹性常数） Some Elasticity Mould/Constant,2020/10/15,5,1理想弹性介质与粘弹性介质 (Ideal Elasticity Media and Plastics Media),介质分为： 1)弹性介质：物体受力后，发生形变，但当外力撤消后，即能恢复原状的性质。 2)塑性介质：物体受力后，发生形变
4、，但当外力撤消后，不能恢复原状的性质。 一般，自然界中的任何物体都具有这两种性质，但把它看成是什么性质或说看成是弹性介质还是塑性介质，是与一定的因素有关的，即一个物体是弹性还是塑性介质，除与本身性质有关外，还与外力大小、作用时间长短有关，如弹簧，一般我们都把它看成是弹性体，但当我们的作用力非常大，并且作用时间很长时，它也变成塑性体（即使除去外力后，弹簧也弹不起来了）,2020/10/15,6,结 论 1：地震勘探中将地下岩石看做为弹性介质-地震勘探的理论基础,由于在地震勘探中作用力都是很小，且作用时间也很短（一瞬间），故可把地下介质看作以弹性为主，抽象后为弹性介质。,2020/10/15,7,
5、2、几种弹性模量（弹性常数）(Some Elasticity Mould/Constant),当用相同的力作用于不同的岩石，将可能产生不同的形变，这是因为不同的岩石具有不同的弹性性质，通常可用下述弹性模量（常数）来描述岩石的弹性性质。,2020/10/15,8,(1) 杨氏模量（E）：简单拉伸或压缩时，弹性体的相对伸缩L/L与应力P之比 EP/(L/L) 不同的物体E是不同的,在线性弹性极限范围内,物体的弹性形变满足虎克定律(应力应变) (2) 泊松比():弹性体内发生纵向伸长(或缩短)时,伴随产生的横向相对收缩(或膨胀) d/d与纵向相对伸(缩) L/L之比值,称泊松比. =(d/d)/(
6、L/L) 它是表示形变变化调整的一种尺度.,如果介质坚硬，在同样作用力下，横向应变小，泊松比就小，可小到0.05 。而对于软的未胶结的土或流体，泊松比可高达0.45 0.5。一般岩石的泊松比为0.25左右,2020/10/15,9,(3) 体积压缩模量(K):在简单静水压力作用时的应力与体应变之比,又称刚度或体积模量.体应变是体积的减小量V与原来体积V之比. K=P/(V/V) (4) 切变模量(剪切模量):它是简单剪切力作用时的切应力P 与剪应变tg之值,即有 =P/tg=P/( L/L) (5) 拉梅常数():这是为了数学上的方便而引入的一个特征值,并无简明的物理意义.,2020/10/1
7、5,10,结论2：不同岩石具有不同的弹性性质 (地震勘探能解决地质问题的地质基础),1)由于不同埋藏深度,不同地质年代或不同岩性的岩石往往具有不同的弹性模量.这样在一个地质剖面中,就存在许多弹性分界面(即地震界面)； 2)大多数情况下地震界面与地层(地质)界面是一致的。 这就是我们能够用地震勘探方法解决地质问题的客观前提。,2020/10/15,11,第二节 地震波的基本概念Passage 2 Seismic Wave Basic Conception,本节主要内容: Seismic Wave Basic Conception Include: 1、地震波的形成。 Seismic Waves
8、Formation 2、地震波的基本类型 Seismic Waves Basic Type; 3、地震波的描述。 Seismic Waves Description,2020/10/15,12,第三节 地震波的产生和传播,1、地震波 一种在地层中传播的，频率较低(与天然地震的频率相近)的波，是弹性波在岩层中传播的一种通俗说法。 地震波由一个震源激发。 振动的传播亦即能量的传播。 波的特征：振动和传播，形象表示为波动。,2020/10/15,13,在地震勘探中，由于传播路线长而接收点小常把地震波看作为平面波。 必须记住：波是不断前进的，从而波前和波后这两个曲面也在随着时间不断然地推进。不指明哪一
9、个时刻来谈论波前和波后是没有明确意义的。,2020/10/15,14,4、地震波的形成(Seismic Waves Formation),假设地下岩石是均匀介质，它的各部位之间存在着弹性联系，当炸药在岩层中爆炸后，应变形成三个区域(Three Range)；,2020/10/15,15,（1）破坏圈(Destroy Circle/round),炸药在井中爆炸时，它所产生的高温高压气体对炸药周围的岩石产生了巨大的压力，靠近炸药附近的岩石，由于压力太大的抗压强而被压碎，超过了岩石的抗压强而被压碎，形成了一个空洞的破坏圈。,2020/10/15,16,2020/10/15,17,（2）.塑性带( P
10、lastics Range/band),在破坏圈内，由于爆炸的能量有一部分在压碎岩石和发热过程中消耗，并随着离开震源距离的增加，炸药爆炸的能量传给越来越多的岩石单元，因而岩石单位体积上的能量将迅速减少，在离开炸药一定的距离时，炸药的能量将小于岩石的抗压强度，此时，岩石虽不再受破坏，但压力还是超过岩石的弹性极限。因此，这一带的岩石具有塑性形变的特点，在岩石中出现以震源为中心向四周扩张的辐射状的裂隙，这个地带叫塑性带。,2020/10/15,18,（3）弹性形变区( Elasticity Formation Range/rear),随着离开震源距离的增大，炸药的能量将变得更小。在这个区域，由于爆炸
11、所产生压力作用变得很小，作用时间很短，所以此区域的岩石已处在弹性限度内，可以把岩石看成是完全弹性体，整个区域称为弹性形变区。该区受力后，岩石质点将发生弹性形变，即发生弹性振动，由于岩石部分之间有弹性联系，所以这一部分岩石的质点（形变）又引起它周围各部分岩石的振动（形变。这样的弹性振动将由近及远的传播出去，就形成了在地下岩层中传播的弹性波地震波。,2020/10/15,19,5、 地震波的基本类型 体波和面波(Seismic waves Basic TypeBody Waves and Surface Waves),体波：在介质体积内传播的波 分为：纵波（P）横波（S） 在石油勘探中目前主要是纵
12、波勘探 面波：沿介质的自由界面或界面传播的波 分为：瑞雷面（R）、乐夫波（L） 在石油勘探中它是干扰波-要压制它 在工程勘探的面波勘探中-是有效波。,2020/10/15,20,1、体波（纵波、横波),2020/10/15,21,纵波（P波）质点运动方式,横波（S波）质点运动方式,2020/10/15,22,2、面波( Surface waves),2020/10/15,23,瑞雷波是最常见的沿地面传播的面波。 瑞雷波振动模式-质点的振动轨迹在铅直面内(X-Z平面)是椭圆。波沿椭圆轨迹作逆时针方向运动(地滚波)。 瑞雷波具有低频特性，在X方向衰减较慢。但在随深度方向衰减很快(约两个波长)。,2
13、020/10/15,24,乐夫波（L）Love Wave,1. 属SH型的波，没有垂直和沿传播方向的位移； 2出现在覆盖层内部和该层与下面介质的分界面上； 3其速度介于上界面速度和下界面速度之间； 4乐夫波也有频散现象； 5一般很难从地震记录上辨认拉夫波。,2020/10/15,25,4地震波的波前和射线 Seismic Waves Front and Ray.,1地震波的波前、波尾、扰动带( wave front, Wave Back and Vibration Range) 。,2020/10/15,26,波前(Front Wave)：把某一时刻tk，所有刚刚振动的质点构成的一个空间曲面，
14、叫tk时刻的波前，它是地震波传播的最前沿的空间位置。在波前位置前面的所有质点的位移都为零，即波还未开始振动. 波尾( Back Wave)：由刚停止振动的所有质点构成的空间曲面，叫tk时刻的波尾，在波尾以内的各质点都已停止了振动，恢复了平静，其质点位移也为零，即波已经传过去了。,2020/10/15,27,扰动带( Vibration Range)：处于波前和波尾之间的范围内的质点正处于振动状态，其位移不为零，这一空间范围内称扰动带（振动带），也是地震波行进的区域。所以，扰动带是随时间的改变而改变的。如果依次给出不同时刻的波前，就可以确定波在介质中传播的特征。波前面就是等时面。即波前面上各点时
15、间相等。,2020/10/15,28,2地震波的射线(Seismic Wave Ray),射线(ray)；就是波从一点到另一点传播的路径，它代表了波传播的方向。 射线永远垂直于波前。 Ray Vertical to Wave Front.,2020/10/15,29,第五节 地震波的速度Seismic wave Velocity,本节主要内容： 1地震波的速度是指地震波在岩层中的传播速度，简称地震速度，有时又叫岩石速度，如常说砂岩速度，页岩速度，泥岩速度。地震速度是地震勘探中最重要的一个参数，从资料处理到资料解释都要用到速度。 2 影响地震波速度的主要地质因素； 3 速度分布规律及特点； 4.
16、 地震介质的近似(简化)-地震速度的近似,2020/10/15,30,一、 地震波速度Seismic wave Velocity,1纵波速度：Longitudinal Velocity 2. 横波速度：Transverse /Horizontal wave 3。纵波速度与横波速度关系：,2020/10/15,31,1纵波速度：Longitudinal Velocity,纵波速度： Vp=(E(1-)/(1+)(1-2)1/2 =(K+4/3)/ )1/2,体变模量（K），拉梅常数（），杨氏弹性模量（E），剪切模量（），泊松比（），是介质的密度。,2020/10/15,32,2. 横波速度：Transverse /Horizontal wave,横波速度： Vs=(E/2.(1+)1/2 =(/)1/2,体变模量（K），拉梅常数（），杨氏弹性模量（E），剪切模量（），泊松比（），是介质的密度。,2020/10/15,33,3。纵波速度与横波速度关系：,Vp/Vs=(2.( 1-)/(1-2.)1/2 =1.732 同时速度又是一
