第三章地震波的時距曲線第一節(jié)直達(dá)波的時距曲線第二節(jié)反射波的時距曲線第三節(jié)折射波的時距曲線第四節(jié)特殊波的時距曲線本章主要內(nèi)容：不同類型波，時距曲線不同，包含著不同地下介質(zhì)的信息。重點掌握各種介質(zhì)結(jié)構(gòu)條件下反射波、折射波及繞射波的時距曲線方程，曲線形狀，特點；掌握時距曲線；地震波傳播過程中的幾種速度。要求理解各種時距曲線的推導(dǎo)過程。地震波時距曲線概述幾何地震學(xué)—研究地震波的運(yùn)動學(xué)特征，研究波在介質(zhì)中傳播的空間位置與傳播時間的幾何關(guān)系。正演問題—已知地下界面的產(chǎn)狀和介質(zhì)速度參數(shù)等資料求取地震波的時距關(guān)系。反演問題—根據(jù)地震工作獲得的時距關(guān)系，求取地下界面的幾何形態(tài)。同相軸—

記錄中各條波動曲線上波峰的規(guī)則排列，稱為同相軸。時—距關(guān)系:波從震源出發(fā)，經(jīng)過地下介質(zhì)傳播到測線上各觀測點的旅行時間，同觀測點相對于激發(fā)點的距離之間的關(guān)系。（不是波傳播的距離，而是炮檢距）不同種類的地震波，時距曲線形狀不同。如直達(dá)波、反射波、折射波、地滾波、聲波各有各自的形狀。

t=f（x）=f(x,v,h)時距曲線—表示地震波的傳播時間t和爆炸點與檢波點之間距離x的關(guān)系曲線，t—x曲線。地震波時距曲線概述

共炮點時距曲線—由一點激發(fā)，若干接收點接收所記錄的時距曲線。共中心點（共反射點）時距曲線：炮點與接收點以某一中心點對稱所記錄的時距曲線。地震勘探野外觀測方式簡介單點探測共炮點探測共炮點道集一個界面共炮點地震記錄多次覆蓋觀測系統(tǒng)波形波形+面積彩色顯示第一節(jié)直達(dá)波的時距曲線直達(dá)波—

從震源出發(fā)，不經(jīng)過反射和折射，直接傳播到各檢波點的地震波稱為直達(dá)波。O點放炮，在測線接收，在坐標(biāo)系中，將連起來得到一條曲線，形象地表達(dá)了直達(dá)波到達(dá)測線上某一觀測點時間同，觀測點與激發(fā)點之間的距離關(guān)系稱直達(dá)波時距曲線。直達(dá)波時距曲線：時距曲線特點

1、通過坐標(biāo)原點，斜率為的直線

2、當(dāng)表層介質(zhì)發(fā)生變化時，可為折線或曲線。作用根據(jù)斜率m可以求取介質(zhì)的傳播速度，但不能研究地下構(gòu)造形態(tài)。第二節(jié)反射波的時距曲線縱測線：激發(fā)點與接收點在同一條直線上，這樣的測線稱為縱測線。用縱測線進(jìn)行觀測得到的時距曲線稱為縱時距曲線。非縱測線：激發(fā)點不在測線上，用非縱測線進(jìn)行觀測得到的時距曲線稱為非縱時距曲線。除非特別說明，一般都討論縱時距曲線。一、水平界面共炮點反射波時距曲線方程

如圖，在O點激發(fā)，在S點接收，OS＝x，根據(jù)反射定律確定虛震源O*波由O入射到A再反射回S點所走過的路程就好象由點直接傳播到S點一樣，在地震勘探中，把這種討論地震波反射路徑的簡便作圖方法稱為虛震源原理。①

①

可寫成：

②

③

：自激自收時間

二、傾斜界面的反射波時距曲線波由O入射到A再反射回S點。AA傾斜界面反射波時距曲線方程（上傾方向與x正向一致）。如上傾方向與x正向相反：由曲線方程可知：t與存在明確的內(nèi)在聯(lián)系。如果通過觀測，得到一個界面反射波時距曲線，由時距曲線方程給出關(guān)系，可求出界面深度，這就是利用反射波發(fā)現(xiàn)研究地下地質(zhì)構(gòu)造的基本依據(jù)。無論界面傾斜與否，反射波的時距曲線都是雙曲線形狀。當(dāng)ψ角為0時，時距曲線對稱于t軸；當(dāng)界面傾斜時，雙曲線的極小點總是偏向界面的上傾方向。三、多層水平反射波時距曲線地震介質(zhì)分類：均勻介質(zhì)：界面以上介質(zhì)均勻，常數(shù)，界面是平面（水平或傾斜）層狀介質(zhì)：認(rèn)為地層剖面是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)速度是均勻的，層與層之間速度不相同，分界面可以是傾斜的，也可以是水平的（水平層狀介質(zhì)），在沉積巖地區(qū)，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)比較簡單時，把地層剖面看成層狀介質(zhì)是比較合理的。連續(xù)介質(zhì)：界面R兩側(cè)介質(zhì)1與介質(zhì)2速度不相等，有突變，界面R上覆地層波速不是常數(shù)，而是連續(xù)變化的，最常見是,是深度(z)的函數(shù)：均勻介質(zhì)層狀介質(zhì)連續(xù)介質(zhì)把R2界面以上的介質(zhì)設(shè)法用一種均勻的介質(zhì)代替，并令這種假想的均勻介質(zhì)的波速取某個值使得R2界面以上的介質(zhì)同化為均勻介質(zhì)。同樣，可以把R3，R4以上的3層，4層介質(zhì)用具有某種速度的假想的均勻介質(zhì)來代替。把多層介質(zhì)轉(zhuǎn)化為均勻介質(zhì)。關(guān)于一個分界面的理論可以應(yīng)用了。

思路不能用虛震源原理推導(dǎo)曲線方程。通過具體計算O點激發(fā)，

C點接收。R1R2R3R4計算沿著不同入射角α入射到R1，再透射到R2，再反射回地面的各條射線路程。計算出一系列（t,x）后，就可具體畫出R2界面上反射波時距曲線了。

計算傳播的總時間及相應(yīng)的激發(fā)點與接收點距離Ⅹ。某一射線O→A→B→C

取α=α1、,α2…計算一組（ti,xi）,把一組（ti,xi）值標(biāo)出來，就得到R2界面的反射波時距曲線。對于n層水平層狀介質(zhì)：由透射定律：將層狀介質(zhì)同化為均勻介質(zhì)的思路，辦法：均方根速度的引入化簡：③④展開：而⑤由⑤式兩邊平方：⑥⑦將⑦式代回t2的表達(dá)式：令為均方根速度：各小層的速度：各層的垂直時間：稱為n層水平層狀介質(zhì)的均方根速度四、時距曲線特點

①它是一條雙曲線，以過虛震源的縱軸為對稱，極小點坐標(biāo)（），極小點坐標(biāo)是相對激發(fā)點偏向界面上傾一側(cè)，在極小點上，反射波返回地面所需時間最短。

②界面越深，雙曲線越緩：③炮檢距越大，時距曲線斜率越大，其漸近線為直達(dá)波時距曲線：

五、斷層反射波時距曲線第三節(jié)折射波的時距曲線一、視速度

在地震勘探中沿測線觀測時，得到的是地震波的視速度而不是真速度。在討論折射波運(yùn)動學(xué)之前，先補(bǔ)一些關(guān)于視速度內(nèi)容，如何利用視速度概念來說明地震波傳播的某些特點，即：波出射到地面的射線的角度、地震剖面同相軸形態(tài)、波的視速度三者之間關(guān)系。a.射線平行，垂直地面入射，同向軸是一條水平直線；如圖：b.射線平行，（常數(shù)）同向軸是一條傾斜直線；C.波的射出角變化，不平行，同相軸為一曲線，視速度變化。結(jié)論：二、折射波的形成，傳播規(guī)律

傳播規(guī)律：對于兩層介質(zhì)，如透射波變成沿界面以速度傳播的滑行波，滑行波的傳播又引起新的效應(yīng)，在第一種介質(zhì)中激發(fā)小的波動，即地震折射波。存在盲區(qū)，盲區(qū)是一個圓，半徑。在OA范圍內(nèi)接收不到折射波，折射線相互平行。界面下覆地層波速大于所有上覆地層的波速，則實際地層剖面中，往往只有某些層能滿足這個條件，所以“折射層”數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于“反射層”數(shù)目。多層介質(zhì)折射波形成條件：如果地層剖面中有速度很高的厚層存在，就不能用折射波法研究更深處的速度比它低的地層，這種現(xiàn)象叫屏蔽效應(yīng)。如高速層厚度小于地震波波長，實際上并不發(fā)生屏蔽作用。折射波只在盲區(qū)以外才能觀測到，當(dāng)界面很深，盲區(qū)很大，要在離開激發(fā)點足夠遠(yuǎn)處才能接收到折射波。著是折射波法缺點之一。三、傾斜界面折射波時距曲線

界面傾角中，上、下介質(zhì)波速V1，V2，且V1<V2，O點激發(fā)，折射波到達(dá)測線上傾方向和下傾方向的時距曲線方程是不一樣的。首先求出折射波時距曲線的起點坐標(biāo)，再求它的斜率，可以寫出曲線方程。推導(dǎo)過程：1.求始點2.求斜率作出虛震源作出在中，

在中，

①②

盲區(qū)半徑再求：

折射波射線在上傾方向的出射角是

曲線方程：

①同理下傾接收

②上傾方向：

大，時距曲線緩，折射界面變淺。

下傾方向：小，時距曲線陡。

1.單個直立界面

如圖示，直立界面W，分隔速度V2、V3，上為V1覆蓋層，厚h，V1＜V2＜V3。

O1激發(fā)：在R界面產(chǎn)生滑行波，出射角i12=sin-1V1/V2，沿測線觀測到P121（解釋P121折射波）,斜率m12=1/V2；當(dāng)波滑行至A點，過A點后，在界面R上轉(zhuǎn)換成新的折射波，出射角i13=sin-1V1/V3，時距曲線為P1231，斜率m13=1/V3。P121和P1231在CD段相互垂疊交叉，且m12＞m13，因此，在A點后，時距曲線斜率由陡變緩，但轉(zhuǎn)折點的位置并不在A點的正上方。O2激發(fā)：折射波分別為P131、P1321，斜率分別為m13=1/V3、m12=1/V2，在A點后，斜率由緩變陡。在FG段，繞射波，雙曲線。把兩支相遇曲線聯(lián)系看，CG或DF位置中心就是直立界面W的投影位置。四、垂直構(gòu)造折射波時距曲線特點

2.垂直低速帶

如圖示，垂直低速帶，寬a，速度V3，V1＜V2＞V3。O1激發(fā)（O2激發(fā)一樣）：波旅行路程O1ABBˊCO2。AB段時距曲線為P121，CD段時距曲線P12321，斜率相等，兩線平行。在BC段，如V1＞V3，不會產(chǎn)生折射波；如V1＜V3，產(chǎn)生折射波。延長P121，可見，P121、P12321的時差為△t

那么

上式即為求垂直低速帶寬度的公式。3.垂直斷層

假設(shè)：斷距△h，上升、下降盤深h1、h2，波速V1、V2。

O1激發(fā)：AB段P121，CD段P12C21，斜率相等，彼此平行，時差△t

因此

垂直斷層上折射波時距曲線

上式為計算斷層斷距公式。

此外，據(jù)兩支相遇曲線上P121各自與繞射波的切點所對應(yīng)的橫坐標(biāo)E、G的中點，即可確定斷層臺階在地面投影點的位置。

上傾和下傾方向，曲線交叉時不變，與水平界面一樣。

特點：是直線，起點坐標(biāo)（）斜界面，較小,折射波時距曲線與同界面反射波時距曲線在始點相切。平界面：五、折射波時距曲線特點

界面下傾方向折射波的射線與地面平行或折向水平線的下方，不能返回地面，而沿界面上傾方向一邊，則由于投射到地面的直達(dá)波沒有可能達(dá)到臨界角，根本不能產(chǎn)生折射波。也就是說：界面傾角超出一定限度，就不能進(jìn)行折射波法勘探了。

當(dāng)時：五、一個水平界面情況下折射波時距曲線

兩層水平介質(zhì)V1>V0，O點激發(fā)，由折射波傳播特點，折射波從F1、F2開始收到，m1、m2為折射波時距曲線的起始點。O點激發(fā)，S點接收，折射波所走路徑：所需時間：

令

則

水平界面折射波時距曲線方程

當(dāng)

x=0時

習(xí)慣上

：

：與時間軸相交時，折射波時距曲線延長后與時間軸交點。

則有：折射波與直達(dá)波、反射波的時距關(guān)系A(chǔ)反射波與直達(dá)波當(dāng)x無窮大時，反射波時距曲線與直達(dá)波時距曲線呈漸進(jìn)線。B反射波與折射波C折射波與直達(dá)波折射波直達(dá)波根據(jù)折射波和直達(dá)波時距曲線一定相交的性質(zhì)，設(shè)交點橫坐標(biāo)為xc。當(dāng)?shù)们蠼缑媛裆畹姆椒ㄓ袃煞N，前提條件是界面水平，根據(jù)時距曲線特征，改變測線方向，時距曲線對稱，則說明界面是水平的。折射波直達(dá)波面波聲波六、多個水平界面情況下折射波時距曲線

路徑：

3層水平層狀介質(zhì),O點激發(fā)，P點接收o由折射定律：

類似可推出n層水平界面的折射波時距曲線方程：

彎曲界面