第一節(jié)地震波的基本概念

第一節(jié)地震波的基本概念第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日波動(dòng)：振動(dòng)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(gè)特征振動(dòng)和波動(dòng)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。第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日2.波前、波后和波面波前：介質(zhì)中某一時(shí)刻剛剛開始振動(dòng)的各點(diǎn)組成的面叫波前。

波面：

介質(zhì)中同時(shí)開始振動(dòng)的各質(zhì)點(diǎn)所組成的曲面叫波面。第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日波后：

介質(zhì)中某一時(shí)刻剛剛停止振動(dòng)的各點(diǎn)組成的面叫波后。如圖:第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日在t0時(shí)刻，波源開始振動(dòng)，過了一段時(shí)間到了t0’

（t0’>t0

），波源的振動(dòng)可能停止了或暫時(shí)停頓了；到了t1時(shí)刻，傳播了一段距離。

第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日S:t1時(shí)到波前，波是不

斷前進(jìn)的，波前、波尾是相對(duì)某一時(shí)刻的波前、波尾。介質(zhì)中的任何一點(diǎn)都有一個(gè)波面。在V0區(qū)域：波已經(jīng)傳播過去，振動(dòng)已停止；在V1區(qū)域：介質(zhì)振動(dòng)正在進(jìn)行；在V2區(qū)域：波還沒有傳到；

第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日在一定條件下，可以認(rèn)為波及其能量是沿一條“路徑”從波源傳到所考慮的一點(diǎn)P，然后又沿那條“路徑”從P點(diǎn)向別處傳播，這樣的理想路徑就叫通過P點(diǎn)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。第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日振動(dòng)曲線：

4.振動(dòng)曲線和波形曲線某一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的情況；第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日為了反應(yīng)各點(diǎn)的振動(dòng)之間的關(guān)系，把同一時(shí)刻各點(diǎn)的位移畫在同一個(gè)圖上

，即描述某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的曲線。

波形曲線：第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日不同的質(zhì)點(diǎn)可能有不同的振動(dòng)曲線；

不同的時(shí)刻有不同的波形曲線；

在地震勘探中，通常把沿著測(cè)線畫出的波形曲線叫“波剖面”。

5.正弦波的幾個(gè)特征：正弦波:

如果各點(diǎn)的振動(dòng)都是諧振動(dòng)。第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日對(duì)于正弦波介質(zhì)中各部分振動(dòng)頻率等于波源頻率，周期T和頻率有固定值。

（1）波長(zhǎng)λ：

在一個(gè)周期內(nèi)，正弦波沿著波線前進(jìn)的距離叫波長(zhǎng)。波源每振動(dòng)一次，波長(zhǎng)前進(jìn)一個(gè)等于波長(zhǎng)的距離λ，波源每秒振動(dòng)的次數(shù)就是頻率f，波每秒前進(jìn)距離是f（即波速v）。第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日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(zhǎng)時(shí)，所得結(jié)果叫做正弦波的視速度和波長(zhǎng)，用和來表示。（2）視速度：

當(dāng)涉及的波速和波長(zhǎng)時(shí)，我們是沿著波的傳播方向來考慮問題。第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日如圖:為沿著測(cè)線方向的視波長(zhǎng)

第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日波沿測(cè)線方向傳播速度

第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日三、地震波傳播的規(guī)律

1、反射和透射

當(dāng)波入射到2種介質(zhì)分界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和透射。第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日第二種介質(zhì)

（波阻抗）

當(dāng)時(shí)：地震波才會(huì)發(fā)生反射。

第一種介質(zhì)

第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日2.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，第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日透射定律：透射線也位于入射面內(nèi)，而且：

第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日表示：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:

第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭?，但還未到時(shí)，已增大到，這時(shí)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(shí)的入射角叫臨界角

第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日對(duì)于水平層狀介質(zhì)，各層的縱波，橫波速度分別用斯奈爾（Snell）定律：第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日表示入射波為縱波，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)第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日3、費(fèi)馬（Fermat)原理：

波在各種介質(zhì)中的傳播路線滿足所用時(shí)間為最短的條件。第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日介質(zhì)中波所傳到的各點(diǎn)，都可以看成新的波源叫子波源，可以認(rèn)為每個(gè)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(diǎn)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：第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日5、地震折射波：當(dāng)入射角時(shí)，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(huì)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，這種由滑行波引起的波，在地震勘探中叫“折射波”。

第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日四、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(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致，產(chǎn)生縱波；橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向垂直;

縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致;

㈠按波在傳播過程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向區(qū)分為

在地震勘探中用炸藥激發(fā)時(shí)，一聲炮響之后會(huì)產(chǎn)生各種各樣的地震波。第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日同一次爆炸產(chǎn)生的縱波比橫波強(qiáng)的多，在同一介質(zhì)中，在地震勘探中，主要用縱波。

又由于實(shí)際的爆炸作用不具有球形的對(duì)稱性，以及實(shí)際的地層不是均勻介質(zhì)，也會(huì)產(chǎn)生使質(zhì)點(diǎn)沿著與波傳播方向相垂直的振動(dòng)，即形成橫波。㈡按波在傳播過程中的傳播路徑：直達(dá)波，反射波，折射波，透射波。

第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日直達(dá)波：

由震源出發(fā)向外傳播，沒有遇到分界面直接到達(dá)接收點(diǎn)的波叫直達(dá)波。一個(gè)縱波入射到反射面時(shí)

，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。

第三十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日㈢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?qiáng)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(gè)立體空間中傳播，合稱為體波。

體波：面波：第三十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日R：反射系數(shù)（由介質(zhì)1入射到分界面時(shí)界面的反射系數(shù)）。第三