地震勘探原理及方法
一、地震勘探基本原理
1. 地震地质模型基本分类
2. 均匀、理想弹性介质中的三维波动方程
3. 无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征
4. 地震波的反射、透射和折射
5. 多层黏弹性介质中的弹性波场及特征
6. 几何地震学原理
7. 地震波速度及地震地质条件
1.1 地震地质模型基本分类
1. 地震地质模型
2. 固体成为弹性介质的条件
3. 人工激发震源与岩层的弹性
4. 常用的弹性介质模型
1.3 无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征
1.3.1 无限大均匀各向同性介质中的平面波
1.3.2 无限大均匀各向同性介质中的球面波
1.3.3 地震波的动力学特征
1.3.4 地震波的运动学特征
小结:
1、 动力学特征（动力学参数）
2、 运动学特征（运动学参数）
3、 动力学特征的体现：远近震源处的位移波形变化
球面扩散、振动图和波剖面 谱分析
4、 运动学的原理和定理：Huygens、Fermat、Snell
5、 时间场和射线的关系
6、 基本概念：射线、视速度、频波关系、波数、波长
动力学信息（反映动力学特征的信息）
振幅、频率、波形、吸收衰减、 极化特点、连续性 等特征。
运动学信息（反映运动学特征的信息）
传播时间(旅行时间) 、传播时间-空间距离的关系、波的传播路径、地震速度等特征
1.4 地震波的反射、透射和折射
1. 平面波的反射和透射
2. 弹性分界面上的波型转换和能量分配
3. 球面波的反射、透射和折射
4. 地震面波
小结
1、斯奈尔定理（包括反射定理、透射定理）
2、波的转换（同类波、转换波）
3、能量分配 Zoeppritz方程
（法线入射、入射自由表面、反射产生条件）
4、倾斜入射及折射波的产生 （产生条件、原因）
5、折射波的特点
（波前为圆锥台、射线为直线、能量扩散比
反射波慢、折射盲区、屏蔽现象）
6、AVA曲线
（临界入射前、临界入射、过临界入射）
7、面波的特点
（传播速度、质点位移、频散现象）
1.5 多层黏弹性介质中的弹性波场及特征
1. 黏弹性介质中弹性波的传播和大地滤波作用
2. 多层介质中弹性波的传播特性
3. 地震波的簿层效应
4. 地震绕射波
5. 地震波的波导效应
6. 反射波地震记录道形成的物理机制
黏弹性介质中弹性波的传播基本概念
黏滞性介质 地震薄层
地层对弹性波的吸收作用 薄层的干涉作用
Voigt 黏弹性理论 薄层的调谐作用
吸收系数及特性 地震纵向分辨率
大地滤波作用 地震绕射波
地震子波 地震横向分辨率
品质因素 菲涅尔带半径
波导效应 地震道褶积模型
1.6 几何地震学原理
1.6.1 地震反射波运动学
1.6.2 地震折射波的时距曲线
1.6.3 地震绕射波的时距曲线
1.6.4 多次反射波的时距曲线
1.6.5 垂直时距曲线方程
1.6.6τ-p域各种波的运动学特点
1.6.7 地震横波运动学特征
小结：
1、几何地震学的相关概念：几种深度、倾角的概念，几种深度的关系，视倾角与真倾角的
关系。
2、反射波时距曲面方程：时距曲面的形状
3、单个水平界面、单个倾斜界面、多层界面的时距曲线
单个水平界面时距曲线的特点（极小点，渐进线方程，正常时差的概念）
单个倾斜界面时距曲线的特点（极小点与界面、倾向的关系，倾角时差）
界面曲率对时距曲线的影响；
多层介质反射波时距曲线的速度问题
连续介质中波的时间场和反射波时距曲线
4、地震折射波时距曲线一个水平、倾斜界面折射波时距曲线（时距曲线的特点、盲区、相
遇时距观测系统）
多个水平层折射波时距曲线
弯曲界面的折射波、穿透现象
5、绕射波的时距曲线（时距曲线的特点、与反射波时距曲线的区别与联系）
6、多次波时距曲线的特点。
7、垂直时距曲线方程 （了解）
8、τ-p域各种波的特点（了解）
9、反射横波运动学特征（了解）
1.7 地震波速度及地震地质条件
1.7.1 地震波的传播速度及其影响因素
1.7.2 几种速度之间的相互关系
1.7.3 地震地质条件
思考题1.1
1、某介质受外力后发生形变，而外力消失后不能完全恢
复原状，这种介质为（ ）
（A）塑性介质 （B）理想弹性介质 （C）粘弹性介质 （D）均匀介质
2、下列说法正确的是（ ）
（A）波在完全弹性介质中传播有能量损耗 （B）波在粘弹性介质中传播有能量损耗；
（C）层状介质即均匀介质 （D）均匀介质即各向同性介质
思考题1.2
1、在只有胀缩力的作用下，将产生（ ）扰动
A）与体变系数有关的扰动 B）与旋转形变有关的扰
C）不产生扰动 D）有时产生与体变系数有关的扰动，有时产生与旋转形变有关的扰动
2、公式______中，表示（ ）
A）胀缩力 B）剪切力 C）外力 D）内力
复习题：
1、波的强度与振幅的关系为（ ）
（A）波的强度与振幅的平方成正比 （B）波的强度与振幅成正比
（C）波的强度与振幅的平方成反比 （D）波的强度与振幅成正比
2、惠更斯原理认为，射线是________于波前传播的。在空间中，任意时刻波前面上的每一
点都可以看成是一个_______，并由它产生元波前，各个元波前的包络就是 ______的位置
3、计算下列情况下的视速度V*。（真速度V=2000m/s）
射线 波前
30°
4、球面纵波的位移方程为地表 波前
为震源函数， 为纵波速度， 为波传播的距离。
1）试解释上式的物理含义。
2）试写出近震源、远震源球面纵波的表达式。
5、在远离震源情况下，球面纵波有如下特点（ ）
A）纵波位移与震源函数成正比，与传播距离成反比
B）纵波位移与震源函数的一阶导数成正比，与传播距离的平方成反比
C）纵波位移与震源函数成正比，与传播距离的平方成反比
D）纵波位移与震源函数的一阶导数成正比，与传播距离成反比
复习题:
1、若vp、vs 、vR 分别表示某表层的纵波、横波、面波速度，它们之间满足（ ）
2、在炮点附近，观测不到（ ）
（A）直达波 （B）折射波 （C）反射 （D）随机干扰
3、 下列哪些特点不属于面波的特点（ ）
（A）只在自由表面附近传播 （B）频率低
（C）速度高 （D）经常会出现频散现象
4、 当界面为水平界面，介质为各向同性介质时，下列哪种波入射，在界面上不产生转换( )
（A）纵波 （B）SV 波 （C）SH 波 （D）任何波入射都会在界面上产生转换波
复习题：
复习题：
1、下列说法正确的是（ ）
（A）波在理想弹性介质中传播有能量损耗 （B）波在粘弹性介质中传播有能量损耗；
（C）层状介质即均匀介质 （D）均匀介质即各向同性介质
2、当地震波通过地层时，何种频率的波容易被吸收？（ ）
（A）低频成分 （B）高频成分 （C）30~50Hz （D）与波的振幅有关
3、关于横向分辨率，下列说法错误的是（ ）
（A）地震波的主频越高，横向分辨率越高。
（B）地震波的振幅越大，横向分辨率越高。
（C）一般来说，深层地震记录的横向分辨率较低。
（D）地震波的传播速度越大，分辨率越低
4、下列说法正确的是： (多选)
（A）在粘弹性介质中，地震波的高频简谐波分量衰减比
低频简谐波分量衰减快
（B）在粘弹性介质中，地震波的高频简谐波分量衰减比
低频简谐波分量衰减慢
（C）大地相当于一个低通滤波器
（D）大地相当于一个高通滤波器
（E）大地滤波作用降低了地震勘探的分辨率
判断：
1、所谓的频散现象是指波在介质中的传播速度是
振幅的函数（ ）
2、在地震勘探中，薄层的概念是相对的（ ）
3、韵律性薄层相当于一个带通滤波器（ ）
4、地震反射波波形延续长度越小，地震纵向分辨率
越低（ ）
填空:
若地震子波为b(t)，地下地层的反射系数为
，在不考虑子波是时变和空变的情况下，则一个地震记录
可表示为________。
如图所示（地震波垂直入射，为清楚显示射线路径，故将射线路径画为倾斜），波在第二、三层分界面（图中AB界面）上发生反射，若入射波振幅为a，各层的速度、密度如图所示。请计算R点接收的地震波振幅。（不考虑球面扩散及吸收、衰减）
复习题：
1、下列哪种情况下波的时距曲线不是双曲线？
（A）单层水平界面的反射波时距曲线
（B）单层倾斜界面的反射波时距曲线
（C）断点绕射波的时距曲线
（D）单个水平界面的折射波时距曲线
2、深层凹界面反射波时距曲线一般为（ ）
（A）平缓型 （B）聚焦型 （C）回转型 （D）直线型
3、对单倾斜界面反射波而言，其时距曲线的极小点位于（ ）
（A）界面的上倾方向 （B）界面的下倾方向
（C）激发点的正下方 （D）不能确定
若O1为炮点，D为断层断点，D1为在测线上的投影，试示意性地绘出反射波、绕射波的时距曲线
在τ-p域中，反射波的曲线为_________.
直达波的曲线为__________
面波的曲线为_________
折射波的曲线为_____________
判断：
1、直达波的时距曲线为直线（ ）
2、对于倾斜界面而言，若该界面能产生折射波，则在地面任何位置都可能接收到折射波（ ）
3、与反射波正常时差相比，绕射波正常时差较小（ ）
第六章作业：
1、从式
, 来看，速度与密度的关系为（ ）
（A）成正比 （B）成反比 （C） 无关 （D）有时成正比，有时成反比
2、影响地震波传播的因素有（ ）
A）孔隙度 B）密度 C）孔隙中的充填物性质 D）地层埋深 E）孔隙中的流体压力
3、DIX公式表示的是（ ）
A）层速度与平均速度之间的关系 B）层速度与均方根速度之间的关系
C）均方根速度与平均速度之间的关系 D）均方根速度与射线速度之间的关系 E）射线速度与层速度之间的关系
4、影响地震波传播速度的因素有_______，_______，________,________.
5、地震波的传播速度仅与岩石的孔隙度有关。( )
6、地震波的深层地质条件有哪些，它对地震勘探有何影响？
7、请简述低速带对地震波运动学及动力学特征的
影响