当前位置:文档之家› 物探精品课程 第二章 第二节 地震波时距曲线

物探精品课程 第二章 第二节 地震波时距曲线



2 zu V1
cosi
根据视速度定理有
(2-10) (2-11)
代入(2-11)式得
T *
V1
d sin i
(2-12)
t x
d
Td* t0d
(2-13)
图2-13 折射波相遇时距曲线图
第二节 地震波时距曲线
同样方法亦可得到O2激发,O2O1区间接收时的时距曲线方程:
式中
tu

在图2-12中,我们还可以看到直达波、折射波和反射波三者之间的关系, 这为选择最佳观测段提供了依据。
第二节 地震波时距曲线
四、绕射波和多次反射波时距曲线
1.绕射波
地震波在传播过程中,当遇到断层的
棱角、地层尖灭点、不整合面的突起点
或侵入体如上所述,绕射波将以这些点
为新震源向周围传播。如图2-19所示,
点)左侧时,上式取负号。
由方程可见,该时距曲线为一条过原点O的直线,该直线斜率的倒数即为
V*。即
V * x / t
(2.2.2)
当忽略震源深度时,一般可近似认为V*等于表层层速度V1。其时距曲线
参见图 2-12所示。显然,在一定观测范围内,直达波最先到达接收点。
第二节 地震波时距曲线
2、折射波时距曲线
若以T=t2,X=x2为变量作图,式(2-19)变成斜率为和截距为的直线,如图2-17
所示。利用这一关系可确定反射界面之上地层的速度值V。
根据反射波时距曲线方程式(2-17),可求得沿测线变化的视速度:
V*

dx dt
V
1 4H2 x2
(2-20)
分析式(2-20)可以看出,在爆炸点附近(x→0),V趋于无穷大,而在无穷远处
第二节 地震波时距曲线
一、直达波与折射波时距曲线
1、直达波时距曲线
所谓直达波即是从震源点出发后经反射或折射以速度V直接传播到各接收
点的地震波。当震源位于地表附近,并采用纵测线观测时,其时距曲线方程为

t x /V*
(2.2.1)
其中V*为波沿测线传播的视速度,x为传播距离。当接收点在原点(激发
n
t2
li
n
2
hi
V i1 i
i1 Vi cos i
(2-27)
式中:li是每一层中波传播的路径长度;是波在每一层中的入射
角,i=1,2,…,n。 其中
称为均方根速度。
V


n
tiVi 2
i1
n
1/
2


ti
i1

(2-28)
第二节 地震波时距曲线
的倒数等于界面速度。
图2-12 直达波和一个水平层的 折射波、反射波时距曲线
第二节 地震波时距曲线
由图2-12可见,时距曲线的D点为折射波的始点,D
点内无折射波,为折射波的盲区,D点以外,折射
波先于反射波到达接收点,且在一定范围外,也
先于直达波到达接收点。
(2)倾斜折射层
如图2-13所示,倾斜折射层倾角为,在O1、O2
从激发点O发出的入射波到达绕射点A,
然后以绕射波形式到达地面的任意观测
点D,显然,波的旅行时是由两部分组成:
第一部分,入射波旅行OA所需的时间
t AO 1
1
V1
V1
L2 h2
(2-29)
图2-19 绕射波及其时距曲线
第二节 地震波时距曲线
另一部分是绕射波经过AD的传播时间
t AD 1
倾O2接收与下倾O2激发、上倾O1处接收时波的旅行路径一样,满足互换原
理,旅行时间T相等,T称作互换时间。
第二节 地震波时距曲线
(3)弯曲界面的折射波时距曲线 折射界面不一定都是平面,可能是凹凸不平的曲面,界面倾角不是常量。
从式(2-12)或(2-15) 很容易看出倾角 变化,V*随之变化,增大,V*变小,
(x→∞),视速度趋近于真速度。视速度变化的原因是由于反射波在各观测点
处的出射角不同。另外,还可以得出:反射界面埋藏越深,视速度越大,时
距曲线越平缓。
任一观测点P的反射波旅行时t和同一反射界面的双程垂直时间t0的差,定义
为正常时差,即
t t t0
x V
2 t02 t0
当炮检距x与深度H的比很小(即
x Vt0
<<1)时,正常时差根据下式给出:
t x2 2V 2t0
(2-21 )
第二节 地震波时距曲线
对同一反射层而言,当V和t0为常数时,正常时差t与炮检距平
方x2成正比。鉴于这个道理,在浅层高分辨率地震反射勘探中, 为解决近炮点处接收到的浅层反射波正常时差小、不易准确求 取速度的问题,常采用扩展排列接收,求取地层速度。使用正 常时差可判断地震记录上的同相轴是正常的反射波,还是强于 扰背景条件下接收到的相于干扰波等噪声;共深度点叠加前需 要消除正常时差,正常时差也是速度分析的基础。
倾斜的界面,改变上述式中 的符号,可得出相应的时距关系
式。当地震勘探测线的走向与地层倾向不一致时,如测线走向
与地层倾向有夹角 时,则地层的真倾角 与视倾角 x不等。
容易证明,地层的真倾角 、视倾角 x 与 之间的关系为:
sin cos sin x
(2-24)
当 =0°时,表示测线沿地层倾向布置,此时视倾角 x 等于真
x Vd*
t0u
(2-14)
t
Tu* sin
2zd
0u
V1
V1
i
cos
i
(2-15) (2-16)
相应的两条时距曲线如图2-13所示,二者都是直线,互相交叉,称为相
遇时距曲线。这两支时距曲线斜率不同,下倾方向接收视速度小,时距曲线
陡;上倾方向接收视速度大,时距曲线平缓,另外,由于上倾O1激发,在下
目录
第二节 地震波时距曲线
一、直达波与折射波时距曲线 二、单界面反射波时距曲线 三、水平层状介质反射波时距曲线 四、绕射波和多次反射波时距曲线
第二节 地震波时距曲线
在地震勘探中,观测的测线为在地面或井中的直线 ,一般情况下震源的位置与测线在一条直线上。此时 ,时间场函数t=(x,y,z)对于测线而言变为了一个二 维问题t=t(x,z),而对于测线上某一测点而言就变为了 一个一维问题t=t(x)或t=t(z),此时,场点坐标与波至时 间的时距关系由时距曲而变为了时距曲线。可见所谓 时距曲线即是测线上各接收点坐标与波至时间的关系 曲线。由此,我们只需要讨论各种波的时距曲线特征 ,即可获得正演问题的解。
xm 2H sin
tm

2H cos V
界面倾角越大,xm的绝对值就越大。
第二节 地震波时距曲线
图2-18 一个倾斜界面反射波时距曲线
第二节 地震波时距曲线
在界面倾斜情况下,地层界面倾角 可正可负,视所选测线的
坐标方向与界面倾斜情况的相对关系来决定。若地层上倾方向
与x轴正方向一致,取负号,反之取正号。因此,对于相反方向

OS V

1 V
x xm 2 zm2

1 V
x2 4H 2 4Hxsin
(2-22)

t2 2H cos
2

x 2H sin 2 2H cos 2
1
V
(2-23)
可以看出,反射波的时距曲线也是双曲线,但对称轴不是时间轴。双曲线的顶点偏
向界面上倾方向,据此特点可判别反射界面倾斜方向。类似地,当x=0时,为自激自 收条件下的反射时间。时距曲线极小点的坐标为
倾角 ;当 =90°时,表示测线沿地层走向布置,此时 x =0 。
第二节 地震波时距曲线
当测线沿地层倾向布置时, x = 。对式(2-22)作二项式展开,并略去
高次项得:
t

t0
1
x2 4Hxsin 8H 2
求地层倾角 的最简单方法是根据震源两边等距的两个观测点的旅行时
(1)单一水平折射层
设地下有任一水平折射层,具深度为z,下
伏介质速度V2大于上覆介质波速V1,入射
波以临界角i投射到界面R上,在平坦的地
面观测,如图2-12。根据波传播路径,可得
时距曲线方程为:
t cosi OM MP PG4
V1
V2
V1
x 2 ztgi
2z
x 2z
2
V1
V2
x L 2 h2
(2-30)
26)求真倾角。此外,倾角时差与 x成正比,为提高测量倾角的精度,应
尽可能采用较大的x值。
第二节 地震波时距曲线
三、水平层状介质反射波时距曲线
设有一组水平层状介质,在O点激发,在S点接收,第i层的
速度和厚度分别为Vi和 hi,如图2-19所示。第n层底界面反射波 到达S点的传播时间为通付各层的传播时间总和,即
在浅层地震反射波法勘探中,由于浅层界面的反射波时距曲线陡,而深 层的反射波时距曲线平缓,所以在远炮检距处,深、浅层的反射波时距曲线 可能相交,而在近炮检距处不相交,这就决定了在浅层地震反射勘探中常采 用近炮点处接收。此外,由图2-12可见,为避免折射波的干扰,应选择在折 射盲区范围内观测。反之,若要进行折射波法勘探,则应在盲区范围以外进 行观测。
方程,曲线对称于时间轴。渐近线是t=x/V(
直达波时距曲线)。当x=0时, t0

2H V
为自激
自收的反射时间,根据t0可确定反射层的埋
深H:
H

1 2
Vt0
式(2-17)也可写成:
(2-18)
相关主题