第二章第二章 地震波运动学地震波运动学第一节第一节 一个分界面情况下反射波的一个分界面情况下反射波的时距曲线时距曲线第二节第二节 共反射点反射波时距曲线共反射点反射波时距曲线第三节第三节 多界面的反射波时距曲线多界面的反射波时距曲线第四节第四节 特殊波的剖面显示特殊波的剖面显示第五节第五节 地震反射波的时间记录剖面地震反射波的时间记录剖面地震波运动学地震波运动学: :研究地震波波前的空间位置与研究地震波波前的空间位置与其传播时间关系的一门学科，也叫几何地震其传播时间关系的一门学科，也叫几何地震学，主要用于地震资料的构造解释。学，主要用于地震资料的构造解释。n地震波是在岩石中传播的弹性波地震波是在岩石中传播的弹性波地震子波地震子波：研究表明弹性波在传播了一研究表明弹性波在传播了一定距离（几百米）后便相对稳定（有定距离（几百米）后便相对稳定（有2-32-3个相位、有一定延续时间），形成地震个相位、有一定延续时间），形成地震子波。子波。第一节第一节 一个分界面情况下反射波一个分界面情况下反射波的时距曲线的时距曲线一、一、时距曲线时距曲线：波从震源出发，传波从震源出发，传播到测线上各观测点的传播时间播到测线上各观测点的传播时间t t与观测点相对于激发点（坐标原与观测点相对于激发点（坐标原点）距离点）距离x x之间的关系曲线。之间的关系曲线。 t=t=f(xf(x)=)=f(x,v,hf(x,v,h) )xtxt(x1,t1)(x2,t2)直达波的时距曲线直达波的时距曲线t=x/v自激自收多道接收自激自收多道接收反射波时距曲线反射波时距曲线 同相轴形态与同相轴形态与界面形态一致界面形态一致同相轴形态同相轴形态与界面形态与界面形态不一致不一致二、水平界面共炮点反射波时距曲线二、水平界面共炮点反射波时距曲线1 1、介质模型、介质模型: :界面倾角为零，均匀介界面倾角为零，均匀介质，界面上下介质存在波阻抗差。质，界面上下介质存在波阻抗差。2 2、介质参数：、介质参数：速度速度V, V, 界面深度界面深度h h，炮炮检距（偏移距）为检距（偏移距）为x x；3 3、自激自收：、自激自收：激发点和接收点在同一激发点和接收点在同一位置上的野外工作方式。位置上的野外工作方式。地面地面4 4、反射波时距曲线的特点、反射波时距曲线的特点: :t=t=f(x,h,vf(x,h,v) )时距曲线为双曲线；顶点在时距曲线为双曲线；顶点在x=0x=0；极值为极值为t t0 0= =2h/V;2h/V;h=1/2vth=1/2vt0 0; ;在在 的坐标系中，时距曲线为直的坐标系中，时距曲线为直线，其斜率可以计算速度。线，其斜率可以计算速度。5 5、t0t0时间时间: :自激自收时间或自激自收时间或零炮检距时间；是反射波时零炮检距时间；是反射波时距曲线的顶点，用于确定层距曲线的顶点，用于确定层位的深度位的深度: : h=h=1 1/ /2 2vtvt0 0xtt0m=1/v t0=4h /v双边接收单炮记录双边接收单炮记录 单边接收单炮记录单边接收单炮记录实际野外原始记录实际野外原始记录双边接收单炮记录双边接收单炮记录 单边接收单炮记录单边接收单炮记录三、倾斜界面的共炮点反射波时距曲线三、倾斜界面的共炮点反射波时距曲线1 1、介质模型：、介质模型：界面倾斜，均匀介质，界面倾斜，均匀介质，界面上下介质存在波阻抗差。界面上下介质存在波阻抗差。2 2、介质参数：、介质参数：界面倾角界面倾角 、激发点激发点o o到界面的法线深度到界面的法线深度h h, ,波速波速v,v,炮检距炮检距x x。3 3、倾斜界面反射波时距曲线倾斜界面反射波时距曲线: :倾斜界面反射波时距曲线的特点倾斜界面反射波时距曲线的特点1 1、时距曲线为双曲线；、时距曲线为双曲线；2 2、x xm m = = 2h2hsinsin 是时距曲线极小点的横坐标是时距曲线极小点的横坐标，极小点相对激发点，极小点相对激发点偏向界面上倾一侧偏向界面上倾一侧；3 3、在极小点处，反射波返回地面的、在极小点处，反射波返回地面的时间最短时间最短，t tm m=2hcos=2hcos/v4 4、 x xm m 点实际上就是虚震源在测线上的投影，点实际上就是虚震源在测线上的投影，反射波时距曲线是以过反射波时距曲线是以过 x xm m 点的点的t t 轴为对称的轴为对称的双曲线双曲线四、倾斜界面反射波时距曲线的特点四、倾斜界面反射波时距曲线的特点 在在倾斜界面倾斜界面、覆盖介质为、覆盖介质为均匀介质均匀介质情情况下，共炮点反射波时距曲线是一条况下，共炮点反射波时距曲线是一条双曲线双曲线，极小点在，极小点在x xm m，极小点总是相极小点总是相对于激发点偏向界面对于激发点偏向界面上倾方向上倾方向，极小，极小点实际上是虚震源在测线上的投影，点实际上是虚震源在测线上的投影，由震源到极小点的反射波射线是所有由震源到极小点的反射波射线是所有射线中最短的一条。反射波旅行时曲射线中最短的一条。反射波旅行时曲线是以过极小点的时间轴为对称。线是以过极小点的时间轴为对称。五五、正常时差正常时差对界面上某点，以炮检距对界面上某点，以炮检距x x进行观进行观测得到的反射波旅行时同零炮检测得到的反射波旅行时同零炮检距（自激自收）进行观测得到的距（自激自收）进行观测得到的反射波旅行时之差。反射波旅行时之差。在水平界面情况下，各观测点相在水平界面情况下，各观测点相对于爆炸点纯粹是由于炮检距不对于爆炸点纯粹是由于炮检距不同而引起的反射波旅行时之差。同而引起的反射波旅行时之差。正常时差的计算正常时差的计算六、倾角时差六、倾角时差n倾角时差倾角时差：由激发点两侧对称位置观测到由激发点两侧对称位置观测到的来自同一界面的反射波的时差。的来自同一界面的反射波的时差。第二节第二节 共反射点反射波时距曲线共反射点反射波时距曲线一、共反射点资料的采集一、共反射点资料的采集野外采用多次覆盖技术，使激发点和接收野外采用多次覆盖技术，使激发点和接收点按一定的规律分布，目的是要获得地下点按一定的规律分布，目的是要获得地下同一反射点或同一反射段上产生的反射。同一反射点或同一反射段上产生的反射。RMO1O2O6S1S2S6h0v二、水平界面共反射点时距曲线二、水平界面共反射点时距曲线1 1、曲线方程：、曲线方程：x x 为炮检距；为炮检距；h h0 0 为中心点处界面的法线深度；为中心点处界面的法线深度；v v 为界面上部均匀介质的波速。为界面上部均匀介质的波速。2 2、特点：该方程与水平界面共炮点、特点：该方程与水平界面共炮点反射波时距曲线方程在形式上是一反射波时距曲线方程在形式上是一致的。但其所反映的只是界面上一致的。但其所反映的只是界面上一个点（个点（R R）的反射情况。的反射情况。三、倾斜界面共中心点时距曲线三、倾斜界面共中心点时距曲线O1O2O3S1S2S3h1h2h3h0R1R2R3O1O2O3MM1、共中心点资料的采集、共中心点资料的采集2、时距曲线方程、时距曲线方程中心点中心点M M处的自激自收时间为处的自激自收时间为：t t0 0m =2hm =2h0 0/v/v第三节第三节 多界面反射波时距曲线多界面反射波时距曲线一、实际的地层介质一、实际的地层介质1、层状介质的特点：多界面、多层、层状介质的特点：多界面、多层组波速分布不均匀（层与层之间的组波速分布不均匀（层与层之间的非均质性）；非均质性）；2、地震波的传播：在介质中以折线、地震波的传播：在介质中以折线形式传播，路径曲折。形式传播，路径曲折。二、多界面介质地震波传播的分析思路二、多界面介质地震波传播的分析思路1、地震波在层状介质的传播、地震波在层状介质的传播-折线形折线形式式2、传播特点：、传播特点：对于水平层状介质来说，对于水平层状介质来说，射线关于界面反射点的法线对称射线关于界面反射点的法线对称3、射线传播的参数方程、射线传播的参数方程所以，水平层状介质的反射波旅行时所以，水平层状介质的反射波旅行时曲线可以用参数曲线可以用参数 P 表示为：表示为：公式中的公式中的Vi 是地震波在每个单层中的传播速度是地震波在每个单层中的传播速度4、实际的分析思路、实际的分析思路在离观测点较近的观测地段上，可以近似地在离观测点较近的观测地段上，可以近似地用均匀介质代替不均匀介质；用均匀介质代替不均匀介质；用研究一个界面反射波时距曲线与界面的关用研究一个界面反射波时距曲线与界面的关系依次来研究多界面中各个界面反射波时距系依次来研究多界面中各个界面反射波时距曲线与界面的关系。曲线与界面的关系。平均速度平均速度第四节第四节 特殊波的剖面显示特殊波的剖面显示在地质结构复杂的地区，如断层、在地质结构复杂的地区，如断层、不整合、尖灭和凹凸不平等，常会不整合、尖灭和凹凸不平等，常会产生一系列的地震反射特殊波，这产生一系列的地震反射特殊波，这些波的出现，一方面，造成地震记些波的出现，一方面，造成地震记录的复杂化；另一方面，由于这些录的复杂化；另一方面，由于这些波与复杂的地质结构有内在的联系，波与复杂的地质结构有内在的联系，因此可以用这些波来研究复杂的地因此可以用这些波来研究复杂的地质结构。质结构。一、绕射波一、绕射波1、绕射波的产生：地震波在传播过、绕射波的产生：地震波在传播过程中遇到地层波阻抗突变点，这些程中遇到地层波阻抗突变点，这些突变点就会成为新的震源，再次发突变点就会成为新的震源，再次发射球面波，向四周传播射球面波，向四周传播-这种这种波称为绕射波波称为绕射波2 2、绕射波的传播、绕射波的传播LhooRMxttv反射反射波波绕射绕射波波Rt0tmint012M(x,t)测线测线OXOX垂直垂直断棱，在断棱，在O O点点激发的地震激发的地震波入射到绕波入射到绕射点射点R R, ,然后然后以以R R点为新震点为新震源产生绕射源产生绕射波波, ,传播到地传播到地面测线上的面测线上的各点。各点。3、绕射波的时距曲线方程、绕射波的时距曲线方程4、绕射波的时距曲线的特点：绕射波的时距曲线的特点：1）双曲线，但其弯曲度相比于同）双曲线，但其弯曲度相比于同t0 的反射的反射波而言要弯曲得多；波而言要弯曲得多；2）绕射波的极小点在绕射点）绕射波的极小点在绕射点R的正上方的正上方极小点的坐标为：极小点的坐标为：4、绕射波的时距曲线的特点绕射波的时距曲线的特点3）绕射波的时距曲线与反射）绕射波的时距曲线与反射波的时波的时距曲线相切；其它点的绕射波时间距曲线相切；其它点的绕射波时间总是大于反射波时间；总是大于反射波时间；4）绕射波的弯曲度大，用正常时差）绕射波的弯曲度大，用正常时差进行校正时，会产生校正不足；进行校正时，会产生校正不足；5）绕射波的时距曲线的极小点是地）绕射波的时距曲线的极小点是地下地层的尖灭点、断点或不整合面下地层的尖灭点、断点或不整合面突变点的真实位置。突变点的真实位置。一次覆盖剖面上的绕射波一次覆盖剖面上的绕射波一次覆盖剖面上反射波与一次覆盖剖面上反射波与绕射波同相轴示意图绕射波同相轴示意图根据动校正的基本原理，在一次覆盖剖面上，根据动校正的基本原理，在一次覆盖剖面上，反射波同相轴动校正后变为一条直线，时间为反射波同相轴动校正后变为一条直线，时间为t t0 0；而绕射波经动校正后，存在剩余时差，而绕射波经动校正后，存在剩余时差，二、断面反射波二、断面反射波1 1、断面反射波的产生：当断层落差较大、断面反射波的产生：当断层落差较大时，造成断面两侧具有不同岩性的地层时，造成断面两侧具有不同岩性的地层直接接触，从而形成波阻抗界面产生反直接接触，从而形成波阻抗界面产生反射波。射波。2 2、断面反射波的时距曲线为双曲线；、断面反射波的时距曲线为双曲线；3 3、特点：倾角大；反射波振幅强度变化、特点：倾角大；反射波振幅强度变化大；断点有可能产生绕射。大；断点有可能产生绕射。4 4、地质意义：指示断层的存在及大致的、地质意义：指示断层的存在及大致的位置。位置。三、凹界面上的反射波三、凹界面上的反射波凹凹界界面面按按其其具具体体特特点点又又可可分分为为几几种种情况情况圆圆弧弧的的曲曲率率半半径径为为界界面面的的埋埋藏藏深深度度为为，则则=为为聚聚焦焦型型；为回转型；为回转型；为平缓型凹界面。为平缓型凹界面。 回回转转波波实实质质上上就就是是凹凹界界面面上上的的反反射射波波, ,这是它与正常反射波的共性。这是它与正常反射波的共性。回转波回转波1 1、回转波的形成、回转波的形成条件：当圆弧状凹条件：当圆弧状凹界面的半径界面的半径R R 小于小于界面的埋深界面的埋深H H 时。时。2 2、特点：代表弧、特点：代表弧形凹界面；极小点形凹界面；极小点为凹曲界面的最低为凹曲界面的最低点点xABCDEFGHabcdefghiIABCDEFGHIt（a a）聚焦型聚焦型 （b b）回转型回转型 （c c）平缓型平缓型凹界面类型凹界面类型 右右图图是是向向斜斜型型界界面面共共炮炮点点时时距距曲曲线线的的例例子子。CGCG一一段段界界面面是是凹凹界界面面，ACAC和和GIGI两两段段是是平平界界面面。当当在在O O点点激激发发时时，按按照照反反射射 定定 律律 ， 则则 界界 面面 上上CDEFGCDEFG段段的的各各点点反反射射波波在在地地面面上上的的等等点点观观测测到到，但方向是但方向是“回转的回转的”。 向斜型界面共炮点时距曲线向斜型界面共炮点时距曲线 弯弯曲曲界界面面的的理理论论剖剖面面 如如果果凹凹界界面面可可用用圆圆周周的的一一部部分分来来表表示示，圆圆的的曲曲率率半半径径为为，界界面面深深度度为为H H，则则接接收收到回转波的条件是到回转波的条件是H H。 水水平平叠叠加加剖剖面面，可可看看到到明明显显的的回回转转波波；偏偏移移处处理理后后的的剖剖面面，看看到到回回转转波波归归位位，显显现现明显的凹界面。明显的凹界面。 多次覆盖剖面上的特殊波多次覆盖剖面上的特殊波 回转波的水平叠加剖面（回转波的水平叠加剖面（a a）和偏移剖面（和偏移剖面（b b） 第五节第五节 地震反射的时间记录剖面地震反射的时间记录剖面原始的地震资料上，地下地质界面是原始的地震资料上，地下地质界面是以双曲线型的时距曲线表现出来的，以双曲线型的时距曲线表现出来的，水平界面的时距曲线是一条双曲线，水平界面的时距曲线是一条双曲线，倾斜界面的时距曲线也是一条双曲线，倾斜界面的时距曲线也是一条双曲线，很显然，时距曲线不能直观地反映实很显然，时距曲线不能直观地反映实际的地下界面。际的地下界面。时间记录剖面：时间记录剖面：用时间来标定同相轴用时间来标定同相轴所代表的界面深度的地震记录。所代表的界面深度的地震记录。一、动校正一、动校正1、动校正：动校正：把双曲线型的时距曲把双曲线型的时距曲线改造成时间记录剖面的方法。线改造成时间记录剖面的方法。2、实现过程：将各点记录到的反、实现过程：将各点记录到的反射波时间，都校正为爆炸点与该检射波时间，都校正为爆炸点与该检波点的中点（对水平界面来说是共波点的中点（对水平界面来说是共反射点，对倾斜界面而言是共中心反射点，对倾斜界面而言是共中心点）处的自激自收时间点）处的自激自收时间。-正正常时差校正常时差校正目的：使得目的：使得共炮点道集共炮点道集的反射波同的反射波同相轴能反映相轴能反映地下界面的地下界面的实际产状实际产状. .二、时间剖面的显示方式二、时间剖面的显示方式(1)1、波形显示：、波形显示：每道地震记录用一条每道地震记录用一条振动曲线表示。振动曲线表示。2、变面积显示：、变面积显示：用面积的大小来表用面积的大小来表示振动的强弱。示振动的强弱。3、波形加变面积：、波形加变面积：保留波形，将一保留波形，将一个极性相位涂黑。个极性相位涂黑。二、时间剖面的显示方式二、时间剖面的显示方式(2)4、变密度（灰度）显示：、变密度（灰度）显示：用亮度来用亮度来表示振动的强弱。表示振动的强弱。5、波形加变密度：、波形加变密度：保留波形，将一保留波形，将一个极性按振幅大小填上灰度。个极性按振幅大小填上灰度。6、彩色显示：、彩色显示：人为定义色标，不同人为定义色标，不同颜色代表不同能量，地震记录成颜色代表不同能量，地震记录成为彩色的。为彩色的。三、时间剖面的偏移三、时间剖面的偏移1 1、偏移产生的原因偏移产生的原因地下地质现象的复杂性地下地质现象的复杂性野外工作方法和观测方式的局限性野外工作方法和观测方式的局限性动校正手段的影响。动校正手段的影响。2 2、野外测线与倾斜界面的关系、野外测线与倾斜界面的关系倾斜界面与水平地面的倾斜界面与水平地面的夹角叫做界面的夹角叫做界面的真倾真倾角角, ,用用 表示。表示。地震剖面上显示的界面地震剖面上显示的界面倾角称为倾角称为视倾角视倾角，用，用 表示。其与测线的方表示。其与测线的方向有关。向有关。测线测线OXOX与倾斜界面的倾与倾斜界面的倾向在地面的投影线之向在地面的投影线之间的夹角间的夹角 表示测线的表示测线的方位角。方位角。真倾角、视倾角和测线方位角间的真倾角、视倾角和测线方位角间的关系关系 真倾角真倾角 、视倾角、视倾角 和测线方位角和测线方位角 三者之间三者之间的关系为：的关系为：地震资料地质解释中的三个深度：地震资料地质解释中的三个深度：真深真深度度h hz z、法线深度法线深度h h和视铅垂深度和视铅垂深度h hx x。1 1）当测线垂直于界面走向时，）当测线垂直于界面走向时，即即 =0=00 0，则有真倾角与视倾角则有真倾角与视倾角相等。此时相等。此时, ,射线平面是铅直的，射线平面是铅直的，在该平面内可见到界面的法线在该平面内可见到界面的法线深度深度h h，即即 , ,表示界表示界面到面到O O点的垂直距离。而从点的垂直距离。而从O O点点垂直地面向下到界面的深度称垂直地面向下到界面的深度称为真深度，也称之为铅垂深度为真深度，也称之为铅垂深度或钻井深度。界面的法线深度或钻井深度。界面的法线深度h h与真深度与真深度h hz z之间有下列关系：之间有下列关系： 真深度、法线深度的关系真深度、法线深度的关系 测线平行界面走向时深度间的关系测线平行界面走向时深度间的关系（2 2）当当测测线线平平行行于于地地层层走走向向时时，即即 =90=900 0，此此时时可可得得: : =0=0 ，表表明明反反射射波波同同相相轴轴是是水水平平的的。但但射射线线平平面面是是倾倾斜斜的的，它它垂垂直直于于界界面面，不不垂垂直直于于地地面面。因因此此在在沿沿地地层层走走向向时时间间剖剖面面上上只只有有法法线线深深度度h h，而而真真深深度度并并不不在在这这个个射射线线平平面面内内。这这时时在在过过测测线线的的剖剖面面内内由由O O点点作作垂垂直直向向下下的的垂垂线线与与界界面面相相交交得得到到的的是是界界面面的的视视铅铅垂垂深度深度h hx x，并且并且h hx x=h=h，3 3）当测线为任意方向时，视倾）当测线为任意方向时，视倾角角 随随 角不同而在角不同而在0 0 之间变之间变化，即化，即 角由角由0 00 0变到变到90900 0, , 就相就相应地由应地由 变到变到0 00 0。这时，时间剖这时，时间剖面所反映的反射界面倾角只是视面所反映的反射界面倾角只是视倾角倾角, ,射线平面是倾斜的，垂直射线平面是倾斜的，垂直于界面而不垂直于地面，在这个于界面而不垂直于地面，在这个射线平面内只有法线深度射线平面内只有法线深度h h和视和视铅垂深度铅垂深度h hx x，没有真深度。从图，没有真深度。从图中可以看出中可以看出, ,在直角三角形在直角三角形MNOMNO中中, ,则有则有三个深度间的关系三个深度间的关系