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1、海面海面海底海底海水层海水层地层地层海洋表层结构示意图海洋表层结构示意图地层尖灭构造示意图地层尖灭构造示意图断层构造示意图断层构造示意图这些构造的地这些构造的地层模型与我们层模型与我们上节课学习的上节课学习的层状介质模型层状介质模型有什么不同？有什么不同？ 存在地层存在地层 突变点突变点海水层顶底界面均为强波阻抗界面海水层顶底界面均为强波阻抗界面地层突变点产生的绕射波地层突变点产生的绕射波断层面两侧岩性、波阻抗不同断层面两侧岩性、波阻抗不同产生的反射产生的反射SurfaceSurfaceSurface凹型界面产生的回转波凹型界面产生的回转波海面海面海底海底海水层海水层地层地层强波阻抗界面产生的
2、强波阻抗界面产生的多次波多次波 地震勘探中的所谓特殊波，种类繁多，例如：因断层面地震勘探中的所谓特殊波，种类繁多，例如：因断层面两侧介质的岩性、波阻抗不同而产生的断面反射波，断层面切两侧介质的岩性、波阻抗不同而产生的断面反射波，断层面切割反射界面时在界面接触处发生的绕射波，强反射界面之间的割反射界面时在界面接触处发生的绕射波，强反射界面之间的多次反射波，凹型界面的回转波以及连续介质中的回折波等等。多次反射波，凹型界面的回转波以及连续介质中的回折波等等。 特殊波通常与某些特殊的地质现象有关，是特殊地质现特殊波通常与某些特殊的地质现象有关，是特殊地质现象的地震反应，为了与连续界面产生的常规反射波区
3、分开，使象的地震反应，为了与连续界面产生的常规反射波区分开，使其具有某些地质意义，将其称之为特殊反射波，或者特殊波。其具有某些地质意义，将其称之为特殊反射波，或者特殊波。 绕射波和多次波是两种典型的特殊波。绕射波是地层间绕射波和多次波是两种典型的特殊波。绕射波是地层间断点的标志，多次波是海上地震探测的一种主要干扰波。断点的标志，多次波是海上地震探测的一种主要干扰波。（一）、特殊波的概念（一）、特殊波的概念4、特殊波的时距曲线、特殊波的时距曲线 绕射波的概念：绕射波的概念：在实在实际地层介质中的断层棱角处，际地层介质中的断层棱角处，地层尖灭点以及不整合接触面地层尖灭点以及不整合接触面上的起伏点等
4、物性突变的地方，上的起伏点等物性突变的地方，入射波传播到这些突变点处时入射波传播到这些突变点处时会发生反射，这些突变点类似会发生反射，这些突变点类似一个新的震源，产生振动并向一个新的震源，产生振动并向周围介质传播，形成的波动称周围介质传播，形成的波动称为绕射波。为绕射波。 1、绕射波的概念及形成机制、绕射波的概念及形成机制（二）、绕射波的时距曲线（二）、绕射波的时距曲线地层突变点产生的绕射波地层突变点产生的绕射波Surface 绕射波的形成机制：绕射波的形成机制：绕射波的传播符合惠更斯菲涅绕射波的传播符合惠更斯菲涅尔原理尔原理 惠更斯原理示意图惠更斯原理示意图断点绕射波示意图断点绕射波示意图绕
5、射波时距曲线示意图绕射波时距曲线示意图 绕射波时距曲线方程绕射波时距曲线方程 2、绕射波时距曲线、绕射波时距曲线 绕射波时距曲线的特点绕射波时距曲线的特点 特点特点1 1：绕射波时距曲线是双曲线。绕射波时距曲线是双曲线。 绕射波时距曲线示意图绕射波时距曲线示意图特点特点2 2：极小点的位置极小点的位置 （1 1）极小点在绕射点的正上方，它的坐标为：）极小点在绕射点的正上方，它的坐标为： 绕射波时距曲线示意图绕射波时距曲线示意图（2）当激发点位置沿测）当激发点位置沿测线移动时，绕射波时距曲线移动时，绕射波时距曲线的形状和极小点横坐标线的形状和极小点横坐标位置不变，只是传播时间位置不变，只是传播时
6、间数值大小发生变化，即不数值大小发生变化，即不同炮点激发得到的绕射波同炮点激发得到的绕射波时距曲线相互平行。时距曲线相互平行。 据极小点位置可确定断点的位置，这是绕射波在地震资料据极小点位置可确定断点的位置，这是绕射波在地震资料解释中的重要作用之一。解释中的重要作用之一。3、绕射波时距曲线和反射波时距曲线的关系、绕射波时距曲线和反射波时距曲线的关系 为了便于比较，我们把反射波和绕射波的时距方程写在一起：为了便于比较，我们把反射波和绕射波的时距方程写在一起：显然：当显然：当X=2d时，有：时，有：其斜率为：其斜率为： （1 1）当）当X=2dX=2d时，绕射波和反射波有相同的传播时，绕射波和反射
7、波有相同的传播路径，两波时距曲线相切，在切点处两波斜率相同。路径，两波时距曲线相切，在切点处两波斜率相同。 （2 2）当）当X X2d2d时，时， ，绕射波时距曲，绕射波时距曲线总在反射波时距曲线上方。线总在反射波时距曲线上方。绕射波与反射波时距曲线示意图绕射波与反射波时距曲线示意图反射波反射波绕射波绕射波地质模型地质模型正演炮集记录正演炮集记录 多次波的形成条件：多次波的形成条件：当地下存在强波阻抗界面（如低当地下存在强波阻抗界面（如低速带底界面、海水速带底界面、海水/海底分界面、不整合面和基岩面等）时，海底分界面、不整合面和基岩面等）时，往往产生多次反射，形成多次反射波。这时多次反射波与一
8、往往产生多次反射，形成多次反射波。这时多次反射波与一次反射波并存，形成一次反射波的假象或相互干涉，它是地次反射波并存，形成一次反射波的假象或相互干涉，它是地震勘探中的一种干扰波。震勘探中的一种干扰波。1、多次波的形成条件及类型、多次波的形成条件及类型（三）、多次波的时距曲线（三）、多次波的时距曲线多次波类型多次波类型(a) (a) 海底一次和二次多次波传播路径示意海底一次和二次多次波传播路径示意(b)(b)反射界面一次和二次多次波传播路径示意反射界面一次和二次多次波传播路径示意全程多次波示意全程多次波示意层间多次波示意层间多次波示意（a a）（b b）（c c） 多次波的类型：根据多次波的传播
9、路径和范围可分为：多次波的类型：根据多次波的传播路径和范围可分为： （1 1）全程多次波：传播规律性和周期性强，容易识）全程多次波：传播规律性和周期性强，容易识别，对一次波影响大，并且具有代表性。别，对一次波影响大，并且具有代表性。 （2 2）层间多次波等：传播规律性和周期性较差。）层间多次波等：传播规律性和周期性较差。 思考：思考：怎样看待多次波与一次反射波的关系呢？怎样看待多次波与一次反射波的关系呢？相同点：均为层状介质模型中反射波，符合斯奈尔定律；相同点：均为层状介质模型中反射波，符合斯奈尔定律；不同点：多次波总是与一次反射波并存，一次反射波是地震不同点：多次波总是与一次反射波并存，一次
10、反射波是地震勘探方法中的有效波，多次波被视为干扰波；勘探方法中的有效波，多次波被视为干扰波；2、多次波时距曲线、多次波时距曲线多次波时距曲线方程多次波时距曲线方程全程多次波传播路径示意全程多次波传播路径示意计算计算证明证明计算计算证明证明全程多次波时距曲线全程多次波时距曲线推广到推广到n n次全程多次波，时距方程为：次全程多次波，时距方程为： （1 1）是一个双曲线方程，即多次波的传播符合双曲线规律。）是一个双曲线方程，即多次波的传播符合双曲线规律。（2 2）双曲线极小点偏向倾斜界面的上倾方向；）双曲线极小点偏向倾斜界面的上倾方向；（3 3）双曲线的）双曲线的t0t0时间与倾斜界面的法向深度和
11、波速有关；时间与倾斜界面的法向深度和波速有关； 多次波时距曲线的特点多次波时距曲线的特点（1 1）多次波与一次波的）多次波与一次波的t t0 0时间成倍数关系时间成倍数关系 多次波的多次波的t t0 0时间为：时间为： 3 3、多次波时距曲线与一次反射波时距曲线的关系、多次波时距曲线与一次反射波时距曲线的关系（2 2）时距曲线极小点位置不同）时距曲线极小点位置不同一次波与二次波极小点的位置分别为：一次波与二次波极小点的位置分别为： 二次波极小二次波极小点的横坐标近似等点的横坐标近似等于一次波极小点横于一次波极小点横坐标的坐标的4 4倍。倍。 （3 3）相同）相同t t0 0时间的多次波时距曲线
12、较一次波时距曲线陡时间的多次波时距曲线较一次波时距曲线陡-通常一次反射波随通常一次反射波随t t0 0的增加速度增加；的增加速度增加；-在相同在相同t t0 0情况下，多次波显然是比一次波深度浅得多情况下，多次波显然是比一次波深度浅得多的界面上的反射，因此速度值比一次波小得多，故多次的界面上的反射，因此速度值比一次波小得多，故多次波的正常时差比一次波的正常时差大，也就是说多次波波的正常时差比一次波的正常时差大，也就是说多次波双曲线比一次波陡。双曲线比一次波陡。 B B：一次反射波：一次反射波M1M1：B B的二次反射波的二次反射波M2M2：B B的三次反射波的三次反射波P P：一次反射波：一次
13、反射波、多层倾斜层状介质、多层倾斜层状介质倾角相同多层介质的反射波时距曲线示意倾角相同多层介质的反射波时距曲线示意 利用前面讨论的一利用前面讨论的一个倾斜层的时距曲线理论、个倾斜层的时距曲线理论、假想均匀层和虚震源的概假想均匀层和虚震源的概念简要地勾绘出倾斜层反念简要地勾绘出倾斜层反射波时距曲线形状：射波时距曲线形状： 虚震源虚震源1 1虚震源虚震源2 2虚震源虚震源3 35、复杂情况下的反射波时距曲线、复杂情况下的反射波时距曲线倾角不同多层介质的反射波时距曲线示意倾角不同多层介质的反射波时距曲线示意R R1 1界面的时距曲线：以界面的时距曲线：以t t轴为轴为对称轴的双曲线，极小点位对称轴的
14、双曲线，极小点位于震源处；于震源处；R R2 2界面的时距曲线：以界面的时距曲线：以t t轴为轴为对称轴的双曲线，极小点位对称轴的双曲线，极小点位于震源处；于震源处；R R3 3界面的时距曲线：以过界面的时距曲线：以过O O3 3* *点的点的t t轴平行线为对称轴的轴平行线为对称轴的双曲线，极小点位于双曲线，极小点位于O O3 3* *在地在地面的投影处；面的投影处；R R4 4界面的时距曲线：以过界面的时距曲线：以过O O4 4* *点的点的t t轴平行线为对称轴的轴平行线为对称轴的双曲线，极小点位于双曲线，极小点位于O O4 4* *在地在地面的投影处；面的投影处；、弯曲界面、弯曲界面
15、当界面弯曲时，反射波当界面弯曲时，反射波时距曲线的形状更复杂，普茨时距曲线的形状更复杂，普茨列夫从理论上计算了半径为列夫从理论上计算了半径为的圆弧反射界面的反射波时距的圆弧反射界面的反射波时距曲线方程（圆心位于激发点之曲线方程（圆心位于激发点之下，下， X X ）：）：弯曲界面的反射波时距曲线示意弯曲界面的反射波时距曲线示意激发点O之下界面的深度该方程代表一对称的双曲线界面曲率半径，凸正凹负 反射波时距曲线与反射界面反射波时距曲线与反射界面曲率之间关系的一般规律是曲率之间关系的一般规律是: :-当界面凸起弯曲时，时距曲线当界面凸起弯曲时，时距曲线向上弯曲；向上弯曲；-当界面水平时，其曲率半径为
16、当界面水平时，其曲率半径为无穷大，时距曲线为向上弯曲的无穷大，时距曲线为向上弯曲的双曲线；双曲线；-当界面为凹界面时，时距曲线当界面为凹界面时，时距曲线变化很大，其中有向上弯曲的，变化很大，其中有向上弯曲的，也有一条直线的，还有向下弯曲，也有一条直线的，还有向下弯曲，甚至还有蜕化成一点的（聚焦），甚至还有蜕化成一点的（聚焦），此时的反射界面是个圆形且震源此时的反射界面是个圆形且震源在圆心。在圆心。 弯曲界面的反射波时距曲线示意弯曲界面的反射波时距曲线示意回转波时距曲线示意回转波时距曲线示意 当凹界面的曲率半径小当凹界面的曲率半径小于它的埋藏深度时，会产生于它的埋藏深度时，会产生一种波动，称为回
17、转波。一种波动，称为回转波。 如左图所示，假设如左图所示，假设ABAB和和DEDE段段为平界面，为平界面，BCDBCD段为凹界面。段为凹界面。当在当在O O点激发时，时距曲线上点激发时，时距曲线上的的 和和 分别为分别为平界面段平界面段ABAB和和DEDE的反射波，的反射波，在凹界面在凹界面BCDBCD上，当反射点由上，当反射点由B B点到点到D D点时，时距曲线上反点时，时距曲线上反射波由射波由 移到移到、断层、断层断层情况下反射波时距曲线示意断层情况下反射波时距曲线示意其大小与其大小与h h有关有关三、折射波运动学三、折射波运动学（一）、折射波传播的特殊性（一）、折射波传播的特殊性（二）、
18、单一水平折射层时距曲线（二）、单一水平折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线（四）、多个折射层时距曲线（四）、多个折射层时距曲线（五）、弯曲界面折射波时距曲线（五）、弯曲界面折射波时距曲线（一）、折射波传播的特殊性（一）、折射波传播的特殊性 折射波的射线和波前示意图折射波的射线和波前示意图界面水平时，界面水平时，折射波射线为互折射波射线为互相平行的直线，相平行的直线，且满足：且满足：存在盲区存在盲区 以激发点以激发点O O为圆心，为圆心，X Xc c为半为半径的范围内接收径的范围内接收不到折射波；不到折射波；倾斜界面时：要求倾斜界面时：要求i+90i+VV1
19、 1，入射角以，入射角以临界角临界角i i传播到界面传播到界面R R上：上：单一水平层的折射波时距曲线单一水平层的折射波时距曲线1、折射波时距曲线方程、折射波时距曲线方程单一水平层的折射波时距曲线单一水平层的折射波时距曲线令：令：则折射波时距曲线方程为：则折射波时距曲线方程为：时距曲线是一条直线，斜率为时距曲线是一条直线，斜率为1/V2；交叉时交叉时t t0 0 ：时距曲线延长与时间轴相交时的截距，其数值与时距曲线延长与时间轴相交时的截距，其数值与折射界面的法向深度有关；折射界面的法向深度有关；2、折射波时距曲线与直达波、反射波时距曲线的关系、折射波时距曲线与直达波、反射波时距曲线的关系（1
20、1）反射波和折射波：）反射波和折射波： 在在S1S1点处接收到点处接收到的反射波和折射波的传的反射波和折射波的传播路径相同，二者的时播路径相同，二者的时距曲线在距曲线在D D点相切，点相切，D D点点是折射波的时距曲线的是折射波的时距曲线的起点，起点，D D点以前，反射点以前，反射波先到达，无折射波；波先到达，无折射波；D D点以外，折射波先于点以外，折射波先于反射波到达。反射波到达。（2 2）直达波于折射波）直达波于折射波时距曲线在时距曲线在W W点相交叉，点相交叉，W W点以内直达波先到达，点以内直达波先到达，W W点外，折射波先到达；点外，折射波先到达；单一水平层的折射波、直达波及反射波
21、时距曲线单一水平层的折射波、直达波及反射波时距曲线关系示意图关系示意图反射波反射波直达波直达波折射波折射波（一）、折射波传播的特殊性（一）、折射波传播的特殊性（二）、单一水平折射层时距曲线（二）、单一水平折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线（四）、多个折射层时距曲线（四）、多个折射层时距曲线（五）、弯曲界面折射波时距曲线（五）、弯曲界面折射波时距曲线三、折射波运动学三、折射波运动学（三）、单一倾斜折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线 设倾斜界面倾角为设倾斜界面倾角为，其上下介质的波速分别为，其上下介质的波速分别为V1和和V2，（2）、下倾激发，上倾
22、接收）、下倾激发，上倾接收（1）、上倾激发，下倾接收）、上倾激发，下倾接收单一倾斜折射层模型单一倾斜折射层模型且且V1V2V1VV2 2VV1 1。左图中，。左图中，OABCDSOABCDS是在界面是在界面R R2 2上产生折上产生折射波的射线路径，在射波的射线路径，在B B点形点形成折射波，其中：成折射波，其中：水平多层介质的折射波时距曲线水平多层介质的折射波时距曲线第二层的折射波旅行时间第二层的折射波旅行时间：1.1.时距曲线方程时距曲线方程把上式推广到把上式推广到n层（层（VnVn-1V2V1)，则：，则：则截距时间为：则截距时间为：2.2.时距曲线特点时距曲线特点水平多层介质水平多层介
23、质的折射波时距曲线的折射波时距曲线（1 1）水平多层介质情况下，每）水平多层介质情况下，每个折射层的时距曲线均为直线，个折射层的时距曲线均为直线，其斜率是该折射层波速的倒数其斜率是该折射层波速的倒数1/V1/Vn n。（2 2）由于各层的速度）由于各层的速度V Vn n是不同是不同的，即各层时距曲线的斜率也的，即各层时距曲线的斜率也不同，因此多个水平层状介质不同，因此多个水平层状介质的时距曲线是互相交叉的直线，的时距曲线是互相交叉的直线，并且这些曲线相互干涉，致使并且这些曲线相互干涉，致使即使在最简单的水平地层情况即使在最简单的水平地层情况下，折射波时距曲线也很复杂。下，折射波时距曲线也很复杂
24、。（一）、折射波传播的特殊性（一）、折射波传播的特殊性（二）、单一水平折射层时距曲线（二）、单一水平折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线（三）、单一倾斜折射层时距曲线（四）、多个折射层时距曲线（四）、多个折射层时距曲线（五）、弯曲界面折射波时距曲线（五）、弯曲界面折射波时距曲线三、折射波运动学三、折射波运动学 折射界面不一定都是平面，可能是凹凸不平的曲面，界面倾折射界面不一定都是平面，可能是凹凸不平的曲面，界面倾角不是常量。倾角发生变化，视速度也变化，倾角增大，视速度角不是常量。倾角发生变化，视速度也变化，倾角增大，视速度变小，则时距曲线斜率变大，曲线陡；反之，时距曲线斜率变小，变小，
25、则时距曲线斜率变大，曲线陡；反之，时距曲线斜率变小，曲线变缓。时距曲线与界面的弯曲形状成镜像对称。曲线变缓。时距曲线与界面的弯曲形状成镜像对称。弯曲界面折射波时距曲线弯曲界面折射波时距曲线凸界面折射波的穿透现象凸界面折射波的穿透现象 应特别指出，折射界面为曲率很大的凸界面时，会发生波的穿应特别指出，折射界面为曲率很大的凸界面时，会发生波的穿透现象。如下图所示，其时距曲线也是凹状的，与上图中的凹界透现象。如下图所示，其时距曲线也是凹状的，与上图中的凹界面折射波时距曲线相似，这干扰了折射波的辨认。为了识别穿透面折射波时距曲线相似，这干扰了折射波的辨认。为了识别穿透现象，可以采取追逐观测的方式，即在
26、激发点同侧的不同位置上现象，可以采取追逐观测的方式，即在激发点同侧的不同位置上再进行一次激发，再同一地段重复观测，这样可以得到二支时距再进行一次激发，再同一地段重复观测，这样可以得到二支时距曲线。对折射波来说，如果没有穿透，追逐时距曲线应是互相平曲线。对折射波来说，如果没有穿透，追逐时距曲线应是互相平行的，而存在穿透现象时追逐时距曲线不平行。行的，而存在穿透现象时追逐时距曲线不平行。1.1.什么叫什么叫t0t0时间？什么叫正常时差？影响正常时差的时间？什么叫正常时差？影响正常时差的因素有那些？什么叫倾角时差？因素有那些？什么叫倾角时差？2.2.什么叫射线速度、平均速度、均方根速度？其物理什么叫
27、射线速度、平均速度、均方根速度？其物理意义有什么不同？意义有什么不同？ 3. 3.假设水平三层介质的地层参数为假设水平三层介质的地层参数为V1=500m/s, V1=500m/s, V2=1200m/s, V3=3600m/s, h1=20m, h2=10m,V2=1200m/s, V3=3600m/s, h1=20m, h2=10m,请在同一请在同一直角坐标系中分别绘出直达波与反射波的时距曲线。直角坐标系中分别绘出直达波与反射波的时距曲线。 4. 4.用视速度定理讨论反射波时距曲线的弯曲情况用视速度定理讨论反射波时距曲线的弯曲情况（分两种情况，即单个水平界面和两层水平界面）。（分两种情况，即单个水平界面和两层水平界面）。 思考题？思考题？5 5、简述一次波与多次波的异同之处。、简述一次波与多次波的异同之处。A AB BC CD DE E7 7、请说明左图中、请说明左图中A A、B B、C C、D D和和E E分别代表什么波？并说分别代表什么波？并说出出C C、D D和和E E所反映的地质界所反映的地质界面的总体特征。面的总体特征。6 6、请分别写出均匀介质条、请分别写出均匀介质条件下，单一水平界面、单一件下，单一水平界面、单一倾斜界面、多层水平界面的倾斜界面、多层水平界面的反射波时距曲线方程，并简反射波时距曲线方程，并简要分析它们的基本特征。要分析它们的基本特征。
