(完整版)02-1-地震勘探-地震波基本概念1弹性波.ppt

资源学院：贾豫葛

2010年9月14日内容：
1）地震波的基础知识
2）地震的地质地球物理前提
3）地震波的时距曲线
4）地震勘探野外工作方法
5）地震勘探数据处理
6）地震资料的解释1、地震勘探定义
地震勘探是根据人工激发（爆炸或撞击地面）的地震波在地下传播过程中，遇到弹性性质不同的地震界面后，在地层中产生反射和折射，部分地传回地表。用专门的仪器记录返回地面的波的旅行时间，研究振动的特征来确定产生反射或折射的界面的埋深和产状，并根据所观测的地震波在介质中传播速度及波的振幅与波形变化，探讨介质的物性与岩性。2、地震勘探发展概述6）1907年佐普里兹等发表了地震波的著作，与此同时，瑞雷提出了面波理论；
7）1913年开始应用声波测量水深和冰山的存在位置，19231930年用折射波法找到大量盐丘；
8）1927年美国科罗拉多矿业学校首次开设物探课；
1937年，采用6道地震仪
1940年，为612道
二战后，为24道
60年代后，为48道
81年后，为4896道
现在地震仪道数已发展到数千道，但工程地震一般用2448道。3、地震勘探用途1）按波的传播特点划分
（1）反射波法勘探；
（2）折射波法勘探；
（3）透过波法勘探。
2）按接收波的类型划分
（1）纵波勘探；
（2）横波勘探；
（3）面波勘探。
3）地震按勘察范围划分地震波是机械波的一种
机械波定义：机械振动在介质中的传播。
形成机械波的两个必要条件：波源和介质。弹性波的产生2、弹性介质与粘弹性介质（不同）激发信号――波形变“胖”，振幅变小。二、应力和应变剪切应变角度改变量同理对角线转角在yoz平面上的投影同理应力和应变2）各向异性三、弹性模量(2)泊松比（σ）(4)切变模量（μ）以上讨论可知，弹性参数是应力与应变的比例常数，表示介质抵抗形变的能力，
其数值愈大，表示该介质愈难以产生形变。四、波动方程式中，u,v,w分别为x,y,z方向上的位移，λ,μ为拉梅常数，ρ为介质密度此方程代表的波称为剪切波，或等容波3、地震波动的形成在外力地震子波
炸药震源爆炸在弹性变形区域形成弹性波，研究表明弹性波在近距离内会发生较大变化，传播一定距离（几百米）后便相对稳定，形成地震子波。并且认为在以后的传播中，地震子波不再发生变化。1、地震波的分类胀缩力从波动方程知：纵、横波传播速度为3、体波

（1）纵波（Push）：质点的振动方向与波的传播方向平行。可以在固、气、液中传播。

***常见机械波中，声波是纵波；地震波既有横波又有纵波。

（2）横波（Shake）：质点的振动方向与波的传播方向垂直。在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷。只能在固体中传播。4、面波

当P波和S波到达地球的自由面或位于层状地质构造的界面时，在一定条件下会产生其他类型地震波。这些波中最重要的是瑞利波和勒夫波。这两类波沿地球表面传播；岩石振动振幅随深度增加而逐渐减小至零。由于这些面波的能量被捕获在表面才能沿着或近地表传播，否则这些波将向下反射进入地球，在地表只有短暂的生命。

两种面波的速度都比体波小，但在地震记录上，面波的振幅一般比体波大，原因之一是：体波是在三维中传播，而面波则是二维的，所以体波位移随距离的递减率要比面波快。
在离开震源一定距离后，地震记录上的面波就比较显著了。不过地震的面波成分和它的激发条件极有关系。大地震的面波总是很显著的，但小地震的面波有时并不发育。勒夫波是地震面波中最简单的一种类型。

洛夫波：是1911年英国力学家洛夫（Love）首先提出的。
洛夫波产生的条件：介质至少要有两层，上层中的Vs要小于下层中的Vs。面波存在于分界面之下，传播速度介于上下层两个横波速度之间。洛夫波是横波，其质点运动与分界面平行。
Vs上﹤VL﹤Vs下
洛夫波使岩石质点运动类似SH波，运动没有垂向位移。岩石运动在一垂直于传播方向上在水平面内从一边到另一边。虽然勒夫波不包括垂直地面运动的波，但它们在地震中可以成为最具破坏性的，因为它们常具有很大振幅，能在建筑物地基之下造成水平剪切。勒夫面波：低速带顶底界面，平行界面的波动，振动方向垂直传播方向，SH波瑞利面波的地面运动不同于洛夫波。

1885年首次由瑞利（Rayleigh）描述，它们是地震波中最近似水波的。岩石质点向前、向上、向后和向下运动，沿波的传播方向作一垂直平面，质点在该平面内运动，描绘出一个椭圆。

勒夫波和瑞利波的速度总比P波小，与S波的速度相等或小一些。
VR≈0.9Vs
瑞利波存在于地球表面之下，是1885年英国物理学家瑞利（Rayleigh）首先在理论上导出，以后在地震记录中得到证实。这种波的振幅在地面最大，随着深度而指数缩减。它有一定的传播速度VR，比横波速度Vs略小一些。当波向前传播时，介质质点的运动轨迹是向后倒转的