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地震勘探方法原理.ppt

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2.3地震勘探方法原理 实质：以地壳中不同岩、矿石之间弹性差异为基 础，通过观测和研究地震波在地下的传播 特性，探查地质构造和矿产资源。 主要用途：探查油气田地质构造、煤田盆地，深 部构造和区域地壳构造，水、工、环 境地球物理调查。很少用于金属矿勘 探。特点：高精确度、高分辨率、大穿透深度。 条件：具有规则的岩层分界面。 方法：激发地震波——测量震波从震源到检波器时间—— 由旅行时、速度重建地震波路径——构造分析、地 层分析、岩性分析。 折射波法：波的主要沿两个岩层的分界面传播，传播路径 近似水平。 反射波法：波先向下传播，后反射回地表，传播路径基本 是垂直的。地震波及弹性介质基本理论 (1)弹性介质 弹性与塑性：物体在外力作用下产生形变，外力取消后，物体能迅速恢复到受力前的形态和大小，这种性质称为弹性。反之，若外力取消后，物体仍保持形变后的某种形态，不能恢复原状，这种性质称为塑性。各向同性和各向异性：弹性性质与空间方向无关 的称为各向同性介质，反 之称为各向异性介质。 均匀介质和连续介质：速度值与空间坐标无关的 称为均匀介质，反之为非均 匀介质。波的速度值是空间 坐标的连续函数的介质称为 连续介质。(2)应力、应变与弹性参数 应力与应变：单位长度所产生的形变称为应变。 单位横截面所产生的内聚力称为应 力——单位面积上的作用力。 杨氏模量和泊松比：应力与应变的比值称为杨氏 模量E（拉伸模量）。介质的 横向应变与纵向应变的比值称 为泊松比σ。杨氏模量E和泊松比σ是一对表示介质弹性性质的参数： 负号表示横向与纵向应变方向相反。体变模量К和切变模量μ：任何复杂的形变均可 分为体积形变和形状形变两种简单的形变类 型。这两种简单形变的应力与应变的比值分 别称为体变模量К（压缩模量：压力与体积 变化之比）和切变模量μ（刚性模量：切应 力与切应变之比）。切变模量（刚性模量）μ的表达式说明： μ越大，切应变越小。 对于液体，μ=0，即液体不产生切变，只有 体积变化。拉梅系数：由胡克定律，应力与应变之间存在线 性关系，由线性方程组表示，出现36 个弹性系数。对于各向同性均匀介质， 这些系数大都对应相等，可归结为应力 与应变方向一致和垂直的两个系数λ和 μ（切变模量），λ即为拉梅系数。拉梅系数λ是为了简化数学运算引入的参数，它与杨氏模量E、泊松比σ、体变模量К、切变模量μ组成决定各向同性均匀介质弹性性质的五个重要参数。这些参数表示介质抗形变的能力，其数值越大，表示该介质越难以产生形变。只要知道其中两个就可求出其余三个： (3)振动与地震波 振动：质点围绕平衡位置发生的往返运动。 简谐振动：在与位移量成正 比、与位移方向 相反的力作用 下的振动。谐 振动曲线是正弦 或余弦曲线。振幅A：质点离开平衡位置的最大位移。 周期T：完成一次振动所需时间。沿时间轴从一个 最高点到相邻最高点的时间间隔。 频率f或角频率：一秒钟内完成的振动次数。 初始相位0：振动初始时刻位移值的角变量。弹性波：是振动形式在介质中的传播，是能量的 传播形式。 波前和波后：在某一时刻，波即将传到和刚刚停 止振动的两个介质曲面，称为波前面和 波后面（波尾）。 波前面和波后面是随时间 不断推进的。 波面：波传播过程中，波前将不断推进扫过介质内部， 介质中每一个这样的曲面就是一个波面。波面上 各点是同时开始振动的，所以波面又叫等时面。振动曲线和波剖面：某点振幅随时间的变化曲线称为振动曲线；某时刻各点振幅的变化称为波剖面。波长和速度V：一个周期T内，波传播的距离；或两 个波峰之间的距离，称为波长。波每秒传播的距 离，称为速度。 地震波的形成：在激发脉冲的挤压下，质点产生围绕其 平衡位置的震动，形成初始地震子波，在介质中 沿射线方向四面八方传播，形成地震波。(4)地震子波的描述 地震子波：由震源激发、经地下传播并被接收的 一个短脉冲振动，称为该振动的地震 子波。 地震子波基本属性之一——非周期性：地震子波 的一个基本属性是振动的非周期性。任何一个非周期性振动可以有许多不同频、不同振幅、不同起始相位的谐振动合成。地震子波基本属性之二：地震子波具有确定的起始时 间和有限的能量。因此，振动经过很短的一段 时间即衰减。 地震子波的延续时间长度：地震子波衰减时间长短称 为地震子波的延续时间长度。它决定了地震勘 探的分辨率。地震波动力学 地震波传播的动态特征可以通过运动学和动 力学两个方面反映。 动力学研究地震波传播中振幅、频率、相位 的变化规律，了解地震波对地下地质体岩性结构 的响应。 运动学研究地震波传播的时间与空间的关系，了解地震波对地下地质体的构造响应。(1)地震波的类型 地震波的类型：分为两类。一类是体波，它在整 个弹性体内传播，又分为纵波（P 波）和横波（S波）。另