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1、应用地震学1.1 1第一章 地震波的动力学人工激发的地震波随着时间增加向地下岩层中传播，地震波传播的动态特征反映在两方面：地震波的运动学特征指波传播的时间与空间的关系。地震波场特征 地震波的动力学特征指波传播过程中振幅、频率、相位的变化规律。地震勘探的基本任务是研究地震波场特征。以指导找油找矿和解决其它地质问题。本章重点：1.地震波的反射、透射和折射2.地震波的射线、波前、波剖面、振动曲线3.克希霍夫公式4.诺特方程5.斯奈耳定律6.褶积模型7.横向分辨率8.纵向分辨率9.影响速度的因素1.1 地震地质模型的理想化一、理想化的原因地震勘探主要在沉积岩中进行。与火成岩和变质岩相比，沉积岩具有沉积
2、稳定、横向变化小，成层性好等特点。但各种构造运动等使地下地质结构复杂化，这就需要从实际介质出发，在不同的条件下，建立不同的地震地质模型，使问题得到简化，这在自然科学中是常见的，例如：气体理想气体。二、理想的弹性介质和粘弹性介质1理想弹性介质任何一种固体，受外力作用以后，内部质点就会发生相互位置的变化，使固体J应用地震学1.1 2的大小和形状发生变化。外力取消后，由于内力的作用，使固体恢复到原来的状态，即固体具有弹性。（1）理想弹性体外力取消后能完全复原的物体。（2）理想塑性体外力取消后，固体保持其受力时的形态。（3）瞬时作用力小变形假设一般物体在外力作用下，有弹性的一面，又有塑性的一面。如果作
3、用力很小，作用时间很短，在外力去掉后，一般物体都能复原，即在瞬时作用力小变形的条件下，大部分物体都能被近似成弹性体。（4）地震勘探满足瞬时作用力小变形假设，地下岩层可近似成弹性体爆炸点附近是破碎带，然后是塑性带，大约几百米以外是弹性带，在弹性带内形成弹性波。这是因为远离震源处岩石受的作用力非常小（位移小于 1m） ，且作用时间短（小于 100ms） ，所以远离震源的岩石可以看作弹性体。几百米弹性带（5）地震子波弹性带内形成的弹性波，一般波形较稳定，具有 2-3 个相位。延续时间 60100ms，叫地震子波，在传播过程中，其振幅由于吸收等原因而衰减，但波形变化不大。（6）把岩层看作弹性体的重要用
4、途弹性力学，光学的基本理论可以直接引用到地震勘探中来。2粘弹性介质（1）介质的吸收作用波在传播过程中一部分能量不可逆地转化成热能散掉。塑 性 带破碎带J应用地震学1.1 3由于波动的能量 EA 2，所以传播过程中,波动能量的吸收表现为振幅的衰减。（2）粘弹性体地震波随传播距离的增加振幅会下降，说明岩层对波有吸收。吸收的机制目前不十分清楚，一般认为岩石有弹性，又表现出象流体那样的粘滞性，这种介质叫粘弹性体。（3）粘弹性体更接近于实际介质三、各向同性介质和各向异性介质1各向同性介质介质的弹性性质只与空间坐标有关，与方向 无关。V=V(x,y,z)=(x,y,z)=(x,y,z)2各向异性介质介质的
5、弹性性质与空间坐标有关，还与方向 有关。V=V(x,y,z，)=(x,y,z，)=(x,y,z，)3忽略各向异性的条件岩石中有矿物结晶体就有各向异性，但在波长晶体的线度时，各向异性可略去不计。地震波长（60-100m）晶体的线度。4研究现状地震勘探中一般研究的是各向同性介质，各向异性介质研究的很少，近几年日受重视，如“十五”课题。5几种沉积岩速度各向异性值表（据实用勘探技术P6） 岩石 各向异性系数 V /V 说明J应用地震学1.1 4砂岩、砂盐灰岩硬石膏片岩1.001.00-1.051.08-1.301.15-1.201.20-1.501 沉积岩中速度各向异性不大。2 V V四、均匀介质、层
6、状介质和连续介质1均匀介质波的传播速度与空间坐标无关，与方向无关，即 V(x，y，z)=C最简单，与实际情况相差较远，但可用均方根速度、平均速度把介质简化成均匀介质。0 VZ2非均匀介质波速是空间坐标的函数，即 V=V(x，y，z)。这使问题研究复杂化，要进行简化，常见的模型有层状介质，连续介质、线性介质。（1） 层状介质波速在横向上没变化，只在纵向上变化且成层分布。这种介质比较符合沉积岩的情况，沉积岩的成层性决定了速度的成层性。VV1 V1V2 V2J应用地震学1.1 5V3 V3V4 V4Z（2） 连续介质波速在横向上没变化，只随纵坐标变化，即 V=V（Z）或 nZV10)(VnZV10)(Z（3） 线性介质波速是深度的一次函数，即 V=V0（1+Z）华北地区:V 0=1810m/s,=0.00026/m0 VV=V0（1+Z）J应用地震学1.1 6Z五、单相介质和双相介质1单相介质只考虑单一相态，例砂岩、页岩。2双相介质例如砂岩含气，就是双相介质。包括骨架和流体两部分。3多相介质例如砂夹泥又含气。J
