1、,2.4较复杂地质条件下的时距曲线本节内容提要: 1. 倾斜层状介质时距曲线 2.弯曲界面附近的反射波时距曲线 3.断层构造附近的地震波 4. 山脊山谷附近的地震波 5.多次波的概念,2.4较复杂地质条件下的时距曲线 地震勘察地区的地质界面，实际往往是起伏不平的。对于地震勘察来说平界面和弯曲界面的概念可以说是相对的概念。比如地下的一个反射界面，在一个大的区域范围内（例如几十km )的范围内的起伏，对于地震勘探的局部地段（几百米上千米）进行观测来说，仍然可以看成为一个平面。弯曲界面一般是指在观测地段范围内出现弯曲的界面。一)倾斜层状介质的时距曲线 在这种比较复杂的多层结构的地质条件下，定量的建立
2、时距方程是比较困难。但是利用虚震源和单层平界面的时距曲线的特征，也可以定性划出相应的时距曲线，与界面形态相对应。 我们把多层倾斜平界面和任意倾斜方向的平界面的时距曲线划出来，并加以介绍。在图中可以看出，双曲线的顶点的纵坐标to=2hcos/v，横坐标X=2hsin，各层界面反射波对应的双曲线，在界面下倾方向相互平行,但双曲线顶点的横坐标，向X轴的正方向移动，并在界面上倾方向汇合。 任意界面的时距曲线比较复杂，但把每一层以上的介质都看成均匀介质把多层化为单层再去处理，就变得简单的多了。,2,3,二）弯曲界面附近地区的反射波时距曲线 由于地层长期收到各种各样的地质构造运动的作用，地层界面不再是水平
3、状态而变成弯曲形态，这时反射波的时距曲线也会发生一定的改变。 用光学中凹凸镜聚焦和发散原理来加以分析，当激发点选择在凸界面的正上方，在地表测线X1和X2点接收来自凸界面R1和R2的反射波。不难看出它的反射波路程OR1X1和ORX2分别要比平界面的反射波的路程OR1X1和OR2X2大一些，相同速度传播所使用的时间就长，时距曲线比水平平界面会更弯曲。反射段的长度R1RR2比R1RR2要短些。记录的地震波强度和能量也都比较小。若界面是凹界面，和凸界面反射波的情况正好相反，这点与光学中凸透镜发散而凹透镜聚焦的原理是相通的。在此基础上，可以得到更多种弯曲界面与时距曲线的对应关系图。 实际地层界面弯曲形态
4、是各种各样的，一般来说界面是凸型弯曲，曲率为正值，则相应的时距曲线就是向上弯曲的双曲线。当界面形状是凹界面时，界面的曲率为负值，相应的时距曲线形状变化较大。双曲线有向上弯曲的也有向下弯曲的甚至还有变成一条直线，也有可能蜕变成一个点。此时，界面将是一个以激发点O为圆心以界面埋藏深度为半径的半圆界面。,三）断层构造附近反射波 一、关于绕射波： 地震波在地下介质传播的过程中，若遇到断层的稜角点、地层的间灭点和地层不整合的突出点（这些点与周围介质的物性都发生了显著的差别）这些“棱”、“角”点都将变成一个新的点震源，由它产生的新的地震波并向周围介质中传播，这种新波叫绕射波。 从O点激发的地震波，到达绕射
5、点A，然后再以绕射波的形式到达地表面任意接收点S，显然波的传播旅行时间由两部分组成，第一部分：入射波传播OA路径使用的时间t1，它等于：另一部分是绕射波由A点到达S点的旅行时间t2：式中为A点在地面上的投影点，到激发点O的距离h为绕射点的深度，于是绕射波的时距方程可以写成： 这是典型的双曲方程，饶射波的时距曲线是双曲线，双曲线的顶点对应在绕点在地面的投影点上。利用这点，可以确定绕射点（断层）的位置。,二、断层构造附近的反射波和绕射波 有直立断层之上R为棱角点，1R和2R为断层的水平的上下盘，时距图中画出了1R界面的反射波的双曲线，也划出了断棱点（绕射点）R产生的饶射波的时距曲线。与反射波相比，
6、绕射波的时距曲线有其自身的一些特点：1、 绕射波的双曲线,相当于在R点激发，界面深度为绕射点R所在的界面埋藏深度h的1/2的平界面的反射波的双曲线。因其界面埋藏深度小，其双曲线比1R界面的反射波的双曲线要弯曲的多。2、绕射波的双曲线对称于过绕射点R在地表的投影点R的t轴。当激发点O的位置发生了变化，只会引起绕射波强度大小的变化，绕射波双曲线的形状不会发生变化，对称轴的位置也不变，只是双曲线沿t轴上下移动。3、 绕射波的双曲线和1R界面反射波的双曲线，在M点处相切，界面的反射波在此中断。在M点，两条双曲线的切线斜率相同，速度相等。由于绕射波的双曲线在客观上反映了棱角点R的空间位置和其它状况，用R
7、点的地面坐标来计算或确定断层的空间分布位置和形态，确定断点和尖灭点等地层构造突变异常点的真实位置。,在断层附近地区，地层产状发生变化，形成各种不同产状类型的地层。使反射波的时距曲线，在断层附近的形态就变得比较复杂。三、断层在地震时间剖面上常见的特点简单介绍几点：1、反射波组错断，表示有断层存在。但断层面两侧的波组分层特征、反射波组的稳定性，能够说明地质构造的变化状态。2、每张时间剖面图上都有数条明显的反射波同相轴，可以推断是浅部泥岩、砂岩、页岩及其它地层波组抗截面的反应。在地震剖面图上，地震界面是岩层波阻抗有差异的物理界面反射波的同相轴，地层中的层面、断层面、侵入体接触面、不整合面流体分界面、
8、以及岩行有显著差异的物理界面均可成为地震反射界面。3、断裂引起地层反射波同相轴的中断，所以反射界面的中断点，就对应地层的断点。一般都要用上盘的中断点来确定断点的位置，当地震剖面上出现断层绕射波时，使用绕射波双曲线的极小值点确定断层位置是非常可靠的。4、地震剖面也可以确定断层的形成的时期，深层断而浅层不断的是时代较老的断层，深浅层均断且落差相近的断层是新发育的断层。5、断层面也可以形成倾斜角度比较大的断面波，这种波的同相轴的倾角比一般地层大，而且延续性也较差。,四、山谷和山脊地层附近的反射波时距曲线： 当反射界面是由平界和弯曲界面面组合而成的复合界面时，时距曲线就会变得相对复杂了。 若界面的形状
9、象山谷R1AR2，此时，我们可以把这组界面分解为倾斜方向相反的两个平界面，分别找到两个反射界面的虚震源，O1*、O2*，从这两点向地表面作垂线，反射界面双曲线应当对称这两条直线。反射界面对应的双曲线的长度，可由虚震源O1*、O2*连接R1、A、R2、并延长到地表面，其两个交点的长度，就是反射界面相对应的双曲线。 山谷形状界面的反射波的两条双曲线相交在一起，而且扰射波的双曲线分别和反射界面的双曲线相切，它对称过A点向地面引垂线的交点的时间轴。 当界面的形状是山脊的时，反射界面所对应双曲线是什么样子？与山谷使用相同的方法，分别找到两个界面的两个虚震源，过这两个点向地面作垂线，双曲线对称于过这两个交
10、点的 t 轴，长度也可以确定。绕射波的位置也可以确定，并和界面的反射波的双曲线相交。 与山谷不同的是，两个界面的双曲线不在相交而是错开一段距离，但绕射波在错开的位置上出现。和山谷附近的反射波时距曲线形成了明显变化。,当界面的形状更为复杂时，我们仍然和前面遇到的情况一样待。如图所示，界面是各向斜构造，在轴部CG段可以认为是一个弯曲界面，界面AC、GI段是倾斜方向不同的两个界面。作两段反射的两个虚震源和双曲线，然后在划出弯曲界面对应的时距曲线。 凹界面上的反射波，在特殊化的地质构造条件下，产生来自这些界面之上的方向发生反转了的反射波，又称回转波。 当在O点激发时，弯曲界面CG段反射点自左向右排列的
11、顺序为CDEFG，与界面相对应的时距曲线上是自右向左的CDEFG的排列顺序正相反。可见在凹界面上，波的反射方向发生了回转，C、G点叫回转点，它是正常反射波和回转波的公共点，回转波时距曲线的最低点位置，就对应了凹界面的最低点。不是所有的凹界面都能产生回转波，只有当界面的埋藏深度小于弯曲界面的的曲率半径R时，才有可能出现回转波。,五、多次反射波 当地震波入射到波阻抗分界面时，除了要产生反射波(一次)外，还可能生一些往来于分界面之间的多次反射波。如图所示。按射线路把多次波分为全程和短程多次波。关于多次波我们介绍如下：1）多次波产生的条件： 当入射波遇到反射系数R大的良好的反射界面时，就可能产生多次波
12、。这是因为一般地反射界面R都较小，一次反射的能量已经就很小了，再经过几次反射，能量就更弱小，检波器已经记录不到这种反射波。但地表面是一个比较特殊的界面。地表面与空气接触，它是一个良好的反射界面。假如地下存再一个属于基岩面、岩石的不整合面、低速带的底界面这样的有良好地下反射界面，由震源发发出的地震波，在R较大的界面形成反射，会造成反射回地表面的反射波的能量很强，而地表面的反射系数也很大，反射回地下的波还会很大。再经过底下界面的下一次反射，再回到地表被接收，就形成多次波。2）形成机制：我们以全程多次波为例进行讨论。设地下有一平坦界面R，倾角为。在界面A点上产生一次反射，回到地表面B点。在前面的讨论
13、中我们提出过，B 是一个反射系数很高的点，经B再反射回地下R界面的C点的反射波能量仍然比较强，可以再一次反射回地表面的S点，完成了一次全程二次反射。在R界面的一次反射处，可以找到虚震源O*。地震波由O*发出直接到达B，在界面的C点完成了第二次反射，为了找到虚震源，再作一个辅助界面R。这个R是把R为轴，把地面转动180度，就得到二次反射波得虚震源O*。可以把以上的,二次反射波，看成是在R*界面上的一次反射一样。R叫等效界面，R与地表面的夹角为2。R界面的法线深度为h，R的界面法线深度为h。从图中可知： 把经过R界面的二次反射波，看成在R等效界面的一次反射。按图中的射线的几何关系，仿照一次反射波时
14、距方程建立的方法，可以得到倾斜平界面二次反射波的时距方程式：代入h及的关系式，变为：此公式就是二次反射波的时距方程式，如果写成n次反射波，其时距方程为：,3.全程多次波时距曲线的特点： 1）双曲线和 t 轴的交点叫界面法线回声时，一次波回声时t01，等于二次反射波的1/2，既t01=1/2 t02，三次反射波就是1/3。 2）一次反射波的双曲线顶点X坐标，是二次波的1/4，即： 3）等效界面的倾角等于界面角的两倍，即： =2,作业与思考题 1)划图说明多层倾销平行界面时距曲线有那些主要特点? 2)划出各种类型地质界面与反射波对应的时距曲线图? 3)断层附近的反射波和绕射波有哪些特征? 4)什么叫多次波?简述它的特点?,
