地震勘探第二章--地震波的产生和类型1.ppt

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1、波前、波尾，波面与波线波剖面与振动图视波长、视周期、视频率与视速度）视速度定理－－拓展dxvdtxz当射线垂直观测面时当射线平行观测面时vdtdz波动方程所谓波动方程就是用数学方法来描述波的传播。即将波传播这一物理问题归结成数学问题。虎克定律：应变和应力成正比。E——比例系数，称为杨氏模量。三维波动方程如下u——质点的位移或压力，x，y，z——直角坐标系中的三个分量：t——时间v——波传播的速度。λ——传播介质的拉梅系数µ——传播介质的切变系数ρ——传播介质的密度惠更斯——菲涅尔原理⑴惠更斯原理：任一点子波可作新点的震源在弹性介质中，波

2、传播过程中任一时刻的同一波前面上的任一点均可以做新点的点震源产生新的子波。特点：给出了波的几何空间位置。P（f，x，y，z）波动传播原理同一波阵面上的各点所发出的子波经传播在空间相遇时可以相互迭加产生干涉。在某观测点观测到的是来自各点子波迭加后的总扰动。⑵菲涅尔原理：（惠氏原理的补充）任一点子波视作来自各方向子波的迭加的总振动。费马原理（最小时间原理）地震波沿最短的射线路径传播的时间最小。讨论：设有任两层均匀等厚介质xi＋1xi－1xixixiTviVi+1HHii+1传播所用时间最短，共用T时间，则有：对T(x)式求极小值：即故有

3、：则得：（射线原理方程）P为射线参数广义斯奈尔定律P1P1S1P11P12P1S2PSPS1vp1vs12vp2vs2(p1s1、p1s2为转换波)第二章地震波的产生和类型地震波是弹性波纵波横波面波反射波透射波折射波地震波在岩石中传播一、讨论条件：⒈波动—是质点振动在介质中的传播为弹性波或机械波⒉地下岩石为均匀的各向同性的完全弹性体⒊岩石存在有两面性：弹性和塑性在弹性限度内，在作用力很小，作用时间很短，大部分岩石表现出弹性性质，一般假设为各向同性的完全弹性体。⒌岩石的两面性：①弹性性质——作用力很小，作用时间很短，一般岩石

4、表现出弹性性质。⒋对岩石的假设：②塑性性质—作用力较大/很大，作用时间较长/很长时，岩石又表现出塑性性质。弹性模量描述了物体的弹性性质。常用的弹性模量有五个1、杨氏模量E杨氏模量是最简单的沿一个方向拉伸或压缩的情况，应力与应变成正比，其比例常数E即杨氏模量。它表示物体对受力作用的阻力(或形变)的度量．坚实物体对拉伸力的阻力愈大(或形变愈小)，则E值愈大。T=E*e2．体变模量K在静水压力均匀作用在物体上时，应力与应变的比例常数是体变模量K。如果静水压力为P，它使物体体积相对产生微小变化，则K定义为：负号表示压力增加使体积变小。它表示物体

5、的抗压缩性质3．拉梅常数是在简单切应力作用下，应力与应变的比例常数。如果切应力用F表示，切应变用切变角表示，则有它的物理意义是阻止切应变的一个量度。液体没有切应变，等于0。如果一个立方体受向上拉伸应力T的作用，产生一个向上的应变e，而G是阻止横向压缩所需的一个横向拉应力，则按下式定义：所以的物理意义是阻止横向压缩所需的拉应力的一个量度。阻止横向压缩的拉应力愈大，值也愈大。4．泊松比在简单拉应力(或压应力)作用下，伴随膨胀(或压缩)的同时，在垂直应力的方向上也产生压缩(或膨胀)，则定义横向压缩(或膨胀)与纵向伸长(或缩短)之比称为泊松比。

6、对于直径为d，长为L的柱件，在张应力作用下伸长了，与此同时，直径变短了，则⒈纵波（P波）：与体变相对应的波特点：①质点的振动方向与波的传播方向平行。弹性波的基本类型与地震勘探中的波②在纵波传播区域中，介质中产生膨胀区与压缩区，在同一地点，随着时间的变化交替地成为膨胀区与压缩区。压缩区压缩区膨胀区③P波传播⒉横波（S波）：与切应变对应的波，波的传播方向与质点的振动方向相垂直。在垂直于波传播方向的平面内，质点彼此发生横向错动。S波传播方向S波传播地震波传播速度纵波速度横波速度纵横波速度比杨氏模量1+()2E=sm()()211E-+=sss

7、l当=0.25(岩石)，vp=1.73vS⒊面波⑴定义：在界面附近传播的波叫面波⑵种类：a.瑞雷面波（R面波）在地表面传播的波，其轨迹为椭圆。zxb.勒夫面波：在界面附近传播的波c.斯通利波传播xyux+uyRayleigh波传播特点：(1)能量主要集中在离自由表面约一个波长的范围内；(2)振幅衰减随传播距离的平方根成正比，这比体波的球面扩散要慢，所以在远离震源处，面波可能强于体波；(3)传播速度比横波速度还要慢，大约是横波速度的0.955倍；(4)具有频散现象；(5)质点振动的轨迹为椭圆，所以Rayleigh波是椭圆极化波Love波

8、特点：SH型；在盖层的厚度方向振幅分布呈周期性—驻波；波场限于盖层的分界面附近，在深度方向随Z的增大而衰减。弹性波的传播及其规律⒈反射界面与波阻抗与反射系数、透过系数⑴波阻抗----v×(速度与密度乘积)