地震时距曲线1

第三章地震波的时距曲线第一节直达波的时距曲线第二节反射波的时距曲线第三节折射波的时距曲线第四节特殊波的时距曲线本章主要内容：不同类型波，时距曲线不同，包含着不同地下介质的信息。重点掌握各种介质结构条件下反射波、折射波及绕射波的时距曲线方程，曲线形状，特点；掌握时距曲线；地震波传播过程中的几种速度。要求理解各种时距曲线的推导过程。地震波时距曲线概述几何地震学—研究地震波的运动学特征，研究波在介质中传播的空间位置与传播时间的几何关系。正演问题—已知地下界面的产状和介质速度参数等资料求取地震波的时距关系。反演问题—根据地震工作获得的时距关系，求取地下界面的几何形态。同相轴—

记录中各条波动曲线上波峰的规则排列，称为同相轴。时—距关系:波从震源出发，经过地下介质传播到测线上各观测点的旅行时间，同观测点相对于激发点的距离之间的关系。（不是波传播的距离，而是炮检距）不同种类的地震波，时距曲线形状不同。如直达波、反射波、折射波、地滚波、声波各有各自的形状。

t=f（x）=f(x,v,h)时距曲线—表示地震波的传播时间t和爆炸点与检波点之间距离x的关系曲线，t—x曲线。地震波时距曲线概述

共炮点时距曲线—由一点激发，若干接收点接收所记录的时距曲线。共中心点（共反射点）时距曲线：炮点与接收点以某一中心点对称所记录的时距曲线。地震勘探野外观测方式简介单点探测共炮点探测共炮点道集一个界面共炮点地震记录多次覆盖观测系统波形波形+面积彩色显示第一节直达波的时距曲线直达波—

从震源出发，不经过反射和折射，直接传播到各检波点的地震波称为直达波。O点放炮，在测线接收，在坐标系中，将连起来得到一条曲线，形象地表达了直达波到达测线上某一观测点时间同，观测点与激发点之间的距离关系称直达波时距曲线。直达波时距曲线：时距曲线特点

1、通过坐标原点，斜率为的直线

2、当表层介质发生变化时，可为折线或曲线。作用根据斜率m可以求取介质的传播速度，但不能研究地下构造形态。第二节反射波的时距曲线纵测线：激发点与接收点在同一条直线上，这样的测线称为纵测线。用纵测线进行观测得到的时距曲线称为纵时距曲线。非纵测线：激发点不在测线上，用非纵测线进行观测得到的时距曲线称为非纵时距曲线。除非特别说明，一般都讨论纵时距曲线。一、水平界面共炮点反射波时距曲线方程

如图，在O点激发，在S点接收，OS＝x，根据反射定律确定虚震源O*波由O入射到A再反射回S点所走过的路程就好象由点直接传播到S点一样，在地震勘探中，把这种讨论地震波反射路径的简便作图方法称为虚震源原理。①

①

可写成：

②

③

：自激自收时间

二、倾斜界面的反射波时距曲线波由O入射到A再反射回S点。AA倾斜界面反射波时距曲线方程（上倾方向与x正向一致）。如上倾方向与x正向相反：由曲线方程可知：t与存在明确的内在联系。如果通过观测，得到一个界面反射波时距曲线，由时距曲线方程给出关系，可求出界面深度，这就是利用反射波发现研究地下地质构造的基本依据。无论界面倾斜与否，反射波的时距曲线都是双曲线形状。当ψ角为0时，时距曲线对称于t轴；当界面倾斜时，双曲线的极小点总是偏向界面的上倾方向。三、多层水平反射波时距曲线地震介质分类：均匀介质：界面以上介质均匀，常数，界面是平面（水平或倾斜）层状介质：认为地层剖面是层状结构，在每一层内速度是均匀的，层与层之间速度不相同，分界面可以是倾斜的，也可以是水平的（水平层状介质），在沉积岩地区，当地下结构比较简单时，把地层剖面看成层状介质是比较合理的。连续介质：界面R两侧介质1与介质2速度不相等，有突变，界面R上覆地层波速不是常数，而是连续变化的，最常见是,是深度(z)的函数：均匀介质层状介质连续介质把R2界面以上的介质设法用一种均匀的介质代替，并令这种假想的均匀介质的波速取某个值使得R2界面以上的介质同化为均匀介质。同样，可以把R3，R4以上的3层，4层介质用具有某种速度的假想的均匀介质来代替。把多层介质转化为均匀介质。关于一个分界面的理论可以应用了。

思路不能用虚震源原理推导曲线方程。通过具体计算O点激发，

C点接收。R1R2R3R4计算沿着不同入射角α入射到R1，再透射到R2，再反射回地面的各条射线路程。计算出一系列（t,x）后，就可具体画出R2界面上反射波时距曲线了。

计算传播的总时间及相应的激发点与接收点距离Ⅹ。某一射线O→A→B→C

取α=α1、,α2…计算一组（ti,xi）,把一组（ti,xi）值标出来，就得到R2界面的反射波时距曲线。对于n层水平层状介质：由透射定律：将层状介质同化为均匀介质的思路，办法：均方根速度的引入化简：③④展开：而⑤由⑤式两边平方：⑥⑦将⑦式代回t2的表达式：令为均方根速度：各小层的速度：各层的垂直时间：称为n层水平层状介质的均方根速度四、时距曲线特点

①它是一条双曲线，以过虚震源的纵轴为对称，极小点坐标（），极小点坐标是相对激发点偏向界面上倾一侧，在极小点上，反射波返回地面所需时间最短。

②界面越深，双曲线越缓：③炮检距越大，时距曲线斜率越大，其渐近线为直达波时距曲线：

五、断层反射波时距曲线第三节折射波的时距曲线一、视速度

在地震勘探中沿测线观测时，得到的是地震波的视速度而不是真速度。在讨论折射波运动学之前，先补一些关于视速度内容，如何利用视速度概念来说明地震波传播的某些特点，即：波出射到地面的射线的角度、地震剖面同相轴形态、波的视速度三者之间关系。a.射线平行，垂直地面入射，同向轴是一条水平直线；如图：b.射线平行，（常数）同向轴是一条倾斜直线；C.波的射出角变化，不平行，同相轴为一曲线，视速度变化。结论：二、折射波的形成，传播规律

传播规律：对于两层介质，如透射波变成沿界面以速度传播的滑行波，滑行波的传播又引起新的效应，在第一种介质中激发小的波动，即地震折射波。存在盲区，盲区是一个圆，半径。在OA范围内接收不到折射波，折射线相互平行。界面下覆地层波速大于所有上覆地层的波速，则实际地层剖面中，往往只有某些层能满足这个条件，所以“折射层”数目远远少于“反射层”数目。多层介质折射波形成条件：如果地层剖面中有速度很高的厚层存在，就不能用折射波法研究更深处的速度比它低的地层，这种现象叫屏蔽效应。如高速层厚度小于地震波波长，实际上并不发生屏蔽作用。折射波只在盲区以外才能观测到，当界面很深，盲区很大，要在离开激发点足够远处才能接收到折射波。着是折射波法缺点之一。三、倾斜界面折射波时距曲线

界面倾角中，上、下介质波速V1，V2，且V1<V2，O点激发，折射波到达测线上倾方向和下倾方向的时距曲线方程是不一样的。首先求出折射波时距曲线的起点坐标，再求它的斜率，可以写出曲线方程。推导过程：1.求始点2.求斜率作出虚震源作出在中，

在中，

①②

盲区半径再求：

折射波射线在上倾方向的出射角是

曲线方程：

①同理下倾接收

②上倾方向：

大，时距曲线缓，折射界面变浅。

下倾方向：小，时距曲线陡。

1.单个直立界面

如图示，直立界面W，分隔速度V2、V3，上为V1覆盖层，厚h，V1＜V2＜V3。

O1激发：在R界面产生滑行波，出射角i12=sin-1V1/V2，沿测线观测到P121（解释P121折射波）,斜率m12=1/V2；当波滑行至A点，过A点后，在界面R上转换成新的折射波，出射角i13=sin-1V1/V3，时距曲线为P1231，斜率m13=1/V3。P121和P1231在CD段相互垂叠交叉，且m12＞m13，因此，在A点后，时距曲线斜率由陡变缓，但转折点的位置并不在A点的正上方。O2激发：折射波分别为P131、P1321，斜率分别为m13=1/V3、m12=1/V2，在A点后，斜率由缓变陡。在FG段，绕射波，双曲线。把两支相遇曲线联系看，CG或DF位置中心就是直立界面W的投影位置。四、垂直构造折射波时距曲线特点

2.垂直低速带

如图示，垂直低速带，宽a，速度V3，V1＜V2＞V3。O1激发（O2激发一样）：波旅行路程O1ABBˊCO2。AB段时距曲线为P121，CD段时距曲线P12321，斜率相等，两线平行。在BC段，如V1＞V3，不会产生折射波；如V1＜V3，产生折射波。延长P121，可见，P121、P12321的时差为△t

那么

上式即为求垂直低速带宽度的公式。3.垂直断层

假设：断距△h，上升、下降盘深h1、h2，波速V1、V2。

O1激发：AB段P121，CD段P12C21，斜率相等，彼此平行，时差△t

因此

垂直断层上折射波时距曲线

上式为计算断层断距公式。

此外，据两支相遇曲线上P121各自与绕射波的切点所对应的横坐标E、G的中点，即可确定断层台阶在地面投影点的位置。

上倾和下倾方向，曲线交叉时不变，与水平界面一样。

特点：是直线，起点坐标（）斜界面，较小,折射波时距曲线与同界面反射波时距曲线在始点相切。平界面：五、折射波时距曲线特点

界面下倾方向折射波的射线与地面平行或折向水平线的下方，不能返回地面，而沿界面上倾方向一边，则由于投射到地面的直达波没有可能达到临界角，根本不能产生折射波。也就是说：界面倾角超出一定限度，就不能进行折射波法勘探了。

当时：五、一个水平界面情况下折射波时距曲线

两层水平介质V1>V0，O点激发，由折射波传播特点，折射波从F1、F2开始收到，m1、m2为折射波时距曲线的起始点。O点激发，S点接收，折射波所走路径：所需时间：

令

则

水平界面折射波时距曲线方程

当

x=0时

习惯上

：

：与时间轴相交时，折射波时距曲线延长后与时间轴交点。

则有：折射波与直达波、反射波的时距关系A反射波与直达波当x无穷大时，反射波时距曲线与直达波时距曲线呈渐进线。B反射波与折射波C折射波与直达波折射波直达波根据折射波和直达波时距曲线一定相交的性质，设交点横坐标为xc。当得求界面埋深的方法有两种，前提条件是界面水平，根据时距曲线特征，改变测线方向，时距曲线对称，则说明界面是水平的。折射波直达波面波声波六、多个水平界面情况下折射波时距曲线

路径：

3层水平层状介质,O点激发，P点接收o由折射定律：

类似可推出n层水平界面的折射波时距曲线方程：

弯曲界面