第一節(jié)地震波的基本概念

1、第一節(jié) 地震波的基本概念1波動：振動在介質(zhì)中的傳播。 一、地震波是在巖層中傳播的彈性波二、波的幾個特征振動和波動的關(guān)系就是部分和整體的關(guān)系波有一定的速率。波的頻率等于震源的頻率。22. 波前、波后和波面波前：介質(zhì)中某一時刻剛剛開始振動的各點組成的面叫波前。 波面： 介質(zhì)中同時開始振動的各質(zhì)點所組成的曲面叫波面。3波后： 介質(zhì)中某一時刻剛剛停止振動的各點組成的面叫波后。如圖:4在t0時刻，波源開始振動， 過了一段時間到了t0 （t0 t0 ）， 波源的振動可能停止了或暫時停頓了； 到了 t1 時刻，傳播了一段距離。 5S: t1 時到波前，波是不 斷前進的，波前、波尾是相對某一時刻的波前、波尾。

2、介質(zhì)中的任何一點都有一個波面。在V0區(qū)域：波已經(jīng)傳播過去，振動已停止；在V1區(qū)域：介質(zhì)振動正在進行；在V2區(qū)域：波還沒有傳到； 6在一定條件下，可以認為波及其能量是沿一條“路徑”從波源傳到所考慮的一點P，然后又沿那條“路徑”從P點向別處傳播，這樣的理想路徑就叫通過P點的波線，又叫射線。3.波線幾何地震學(xué):利用波線的概念來研究地震波的傳播問題。7振動曲線： 4.振動曲線和波形曲線某一質(zhì)點在不同時刻的情況；8為了反應(yīng)各點的振動之間的關(guān)系，把同一時刻各點的位移畫在同一個圖上 ，即描述某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的曲線。 波形曲線：9不同的質(zhì)點可能有不同的振動曲線； 不同的時刻有不同的波形曲線； 在地震

3、勘探中，通常把沿著測線畫出的波形曲線叫“波剖面”。 5.正弦波的幾個特征：正弦波: 如果各點的振動都是諧振動。10對于正弦波介質(zhì)中各部分振動頻率等于波源頻率，周期T和頻率有固定值。 （1）波長： 在一個周期內(nèi)，正弦波沿著波線前進的距離叫波長。波源每振動一次，波長前進一個等于波長的距離，波源每秒振動的次數(shù)就是頻率f，波每秒前進距離是f（即波速v）。1112如果不是沿著波的傳播方向而是沿著別的方向來確定波速和波長時，所得結(jié)果叫做正弦波的視速度和波長，用 和 來表示。 （2）視速度： 當涉及的波速和波長時，我們是沿著波的傳播方向來考慮問題。13如圖:為沿著測線方向的視波長 14波沿測線方向傳播速度

4、15三、地震波傳播的規(guī)律 1、反射和透射 當波入射到2種介質(zhì)分界面時，會發(fā)生反射和透射。16第二種介質(zhì) （波阻抗） 當 時：地震波才會發(fā)生反射。 第一種介質(zhì) 172.反射定律和透射定律入射面：入射線和法線NP所確定的平面垂直分界面叫入射面。 反射定律：反射線位于入射面內(nèi)，反射角等于入射角，18透射定律：透射線也位于入射面內(nèi)， 而且： 19表示：沿著界面，波在兩種介質(zhì)中傳播的視速度是相等的。 全反射: 20當 到一定程度，但還未到 時， 已增大到 ，這時透射波在第二種介質(zhì)中沿界面“滑行”，出現(xiàn)“全反射”現(xiàn)象。 開始出現(xiàn)“全反射”時的入射角叫臨界角 21對于水平層狀介質(zhì)，各層的縱波，橫波速度分別用

5、斯奈爾（Snell）定律：22表示入射波為縱波，入射角為 ，各層縱橫波的反射角和透射角分別用 表示，則： P：射線系數(shù)233、費馬（Fermat)原理： 波在各種介質(zhì)中的傳播路線滿足所用時間為最短的條件。24介質(zhì)中波所傳到的各點，都可以看成新的波源叫子波源，可以認為每個子波源都向各方向發(fā)出微弱的波，叫子波。子波是以所在點處的波速傳播的。利用惠更斯原理導(dǎo)出反射定律。 4、惠更斯（Huyaens)原理：255、地震折射波：當入射角 時，發(fā)生全反射，不產(chǎn)生滑行波，沒有透射波，滑行波傳播又引起另外的效應(yīng)，由于兩種介質(zhì)互相密接，滑行波在傳播過程中也會反過來影響第一種介質(zhì)，并在第一種介質(zhì)中激發(fā)新的波，這種

6、由滑行波引起的波，在地震勘探中叫“折射波”。 26四、地震勘探中的常見波炸藥爆炸以猛烈的膨脹作用為主，造成巖石的膨脹和壓縮，這種形變使質(zhì)點振動方向與波的傳播方向一致，產(chǎn)生縱波；橫波：質(zhì)點振動方向與傳播方向垂直; 縱波：質(zhì)點振動方向與傳播方向一致; 按波在傳播過程中質(zhì)點振動方向區(qū)分為 在地震勘探中用炸藥激發(fā)時，一聲炮響之后會產(chǎn)生各種各樣的地震波。27同一次爆炸產(chǎn)生的縱波比橫波強的多，在同一介質(zhì)中 ，在地震勘探中，主要用縱波。 又由于實際的爆炸作用不具有球形的對稱性，以及實際的地層不是均勻介質(zhì)，也會產(chǎn)生使質(zhì)點沿著與波傳播方向相垂直的振動，即形成橫波。按波在傳播過程中的傳播路徑：直達波，反射波，折射波，透射波。 2829直達波： 由震源出發(fā)向外傳播，沒有遇到分界面直接到達接收點的波叫直達波。一個縱波入射到反射面時 ，即產(chǎn)生反射縱波和反射橫波，也產(chǎn)生透射縱波和透射橫波。與入射波類型相同的反射波或透射波稱為同類波。改變了類型的反射波或透射波稱為轉(zhuǎn)換波。入射角不大，轉(zhuǎn)換波很小，垂直入射不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波。 30按波所能傳播的空間范圍：沿自由表面或分界面?zhèn)鞑サ牟ń忻娌?。其強度隨離開界面的距離加大而迅速衰減。 縱波和橫波可以在介質(zhì)的整個立體空間中傳播，合稱為體波。 體波：面波：31R：反射系數(shù)（由介質(zhì)1入射到分界面時界面的反射系數(shù)）。32進行反射波法