地震波的基本概念.ppt

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1、地球物理系王永刚地震波运动学理论地球物理勘探课程内容第1章绪论第2章地震波运动学理论第3章地震资料采集方法与技术第4章地震波速度第5章地震资料解释的理论基础第6章地震资料构造解释第2章地震波运动学理论第一节几何地震学基本概念第二节常速单界面的反射波路径及数学表达式第三节变速多界面的反射波路径及数学表达式第四节地震折射波运动学第一节几何地震学基本概念一、地震波的基本概念二、地震波的传播规律三、地震波的类型第2章地震波运动学理论第一节几何地震学基本概念地震波的运动学（Kinematicsofseismicwave)是研究地震波波前面的空间位

2、置与其传播时间的相互关系，它与几何光学相似，是引用波前、射线等几何图形来描述波的运动过程和规律，因此也称几何地震学。一、地震波的基本概念1、地震波振动——介质中每一个点围绕平衡位置的运动。波动——振动在介质中的传播过程。波动是一种不断变化、不断推移的运动过程。振动和波动的关系就是部分和整体的关系。第一节几何地震学基本概念振动总有一定的能量，既然波动是振动在介质中的传播过程，那么伴随着振动的传播，当然也就有能量的传播。波动是能量传播的重要方式之一，其特点是：当能量在介质中通过波动从一个位置传到另一个位置时，介质本身并不传播。弹性理论的研究

3、表明，每种物体在外力作用下，整体表现为弹性还是塑性主要取决于具体的条件，例如物体本身的物理性质，作用力的大小和特点（延续时间的长短、变化的快慢等），以及所处的外界环境（温度、压力等）。在压力很大、作用时间很长的条件下，大部分物体都表现为塑性性质。反之，在外力很小、作用时间很短的情况下，大部分物体都具有弹性性质。第一节几何地震学基本概念在压力很大、作用时间很长的条件下，大部分物体都表现为塑性性质。反之，在外力很小、作用时间很短的情况下，大部分物体都具有弹性性质。物体受力的三种状态：①弹性形变②塑性形变③永久形变①②③ef第一节几何地震学基

4、本概念地震勘探中形成地震波的过程是：若激发方式为炸药爆炸，那么在炸药包附近,爆炸产生的强大压力大大超过岩石的极限强度,岩石遭到破坏形成一个破坏带。随着离开震源距离的增大，压力减小,但仍超过岩石的弹性限度，该范围岩石发生塑性形变，形成一些辐射状或环状裂隙的塑性带。再向外,压力降低到弹性限度以内,又因为炸药爆炸所产生的是一个延续时间很短的作用力,该区域的岩石发生弹性形变,即为弹性带。由此可见,地震波就是一种在岩层中传播的弹性波。图2-1-1爆炸产生的三个带第一节几何地震学基本概念2、波前、波后和波面波前——介质中的各点刚刚开始振动，这一曲面

5、S2称作波在t1时刻的波前或波阵面。波后——在V0和V1的分界面S1上，介质中各点刚刚停止了振动，这一曲面S1叫做波在t1时刻的波后或波尾。不指明哪一个时刻的波前和波后是没有意义的。震源S1S2t1t2第一节几何地震学基本概念波面——介质中每一个同时开始振动的曲面。在波的传播过程中，波前将不断推进而扫过介质的全部。因此，波前在整个介质中都留有遗迹。换句话说，通过介质中的任何一点，都有一个波面。在介质中任取一点P，再找出介质中和P点同时开始振动的那些点，将这些点连成一个曲面，就是通过P点的波面。由此可见，波面是波前的“遗迹”，波面是同相的

6、、等时的和静止的。S1S2t1t2第一节几何地震学基本概念按照波面的形状，可以对波进行分类。如果所有的波面都是球面则为球面波；如果都是柱面则为柱面波；如果都是互相平行的平面就叫做平面波。波面的形状取决于波源的形状和介质的性质。3、射线在几何地震学中，通常认为波及其能量是沿着一条“路径”从波源传到所考虑的一点P，然后又沿着那条“路径”从P点传向别处。这样的假想路径就叫做通过P点的波线或射线。在波动所及的介质中，通过每一点都可以设想有这么一条波线。在各向同性介质中，波线和所过各点处的波面相垂直。例如，在均匀介质中的球面波，波线就是从波源向外

7、的半径，这就是“射线”一词的由来。第一节几何地震学基本概念4、振动图与波剖面波动是一种很复杂的运动过程。在这种过程中，介质中的无数个小部分都在振动，而且不同部分的振动还可以在相位、强度等方面有所不同。这样复杂的运动，是不能用单独一条曲线来描述其全过程的。例如，指定了一个点P1,它的振动可以用一条振动曲线来反映，如上图所示。但是，这样的任何一条曲线，只是反映无限多个点中某一指定点而已。在地震勘探中，每个检波器所记录的，便是那个检波器所在点处的地面振动，它的振动曲线习惯上叫做该点的振动图。第一节几何地震学基本概念为了反映各点间的振动关系，常

8、常采用描绘波形曲线的方法，即把在同一时刻各点的位移画在同一个图上。选定一个时刻t1，我们用纵坐标代表各物质小块离开平衡位置的位移，横坐标为各点的距离x，就得到一条曲线。这条曲线就叫做波在t1时刻沿x方向的波