第一章 地震波传播的基本原理
第一节地震波的基本概念
一：振动： 介质中的质点离开其平衡位置的往返运动。 波动： 振动在其介质中传播的过程。
弹性：物体在外力作用下发生了形变，当外力去掉以后， 物体 就立刻恢复其原状。弹性体: 具有弹性的物体叫做弹性体；
塑性：物体在外力作用下发生了形变，当外力去掉以后仍旧保持 其受外力时的形状。塑性体: 具有塑性的物体叫做塑性体； 弹性波: 振动在弹性介质中传播就形成了弹性波；
注意: 弹性理论已证明,许多固体包括岩石在内,当受力较小、变形较小、作用时间较短时均可看成是弹性体。
地震波实质上就是一种在岩层中传播的弹性波。
以炸药为震源激发地震波的过程
破坏圈: 在炸药包附近, 强大压力 >> 岩石的弹性极限; 塑性带: 离开震源一定距离, 压力 > 岩石的弹性极限;
弹性形变区: 远离震源一定距离, 压力 < 岩石的弹性极限. 二：波在传播过程中, 某一质点的位移u是随时间t变化的, 描述某一质点位移与时间关系的图形叫做振动图形.
与地震记录之间的关系1)地震勘探中所获得的一道地震记录，实际上就是一系列地震波传播到地表时，引起地表某一质点振动的振动图形。2）地震勘探中所获得的一张原始地震波形记录，实际上就是在地面沿测线设置多道检波器，得到的多个振动图形的总和。 地质意义
有利于了解地震波在介质中传播时不同时刻的具体位置；
有利于识别和分辨不同类型的地震波，从而解决与波传播有关的地质问题。
三：在地震勘探中，通常把同一时刻沿地震测线的各质点离开平衡位置的位移分布所构成的图形叫做地震波的波剖面。即位移u 是距离x 的函数，u=f(x) 。
波前: 波在空间传播时，某一时刻空间介质刚刚开始振动的点连成的曲面。 波尾: 波在空间传播时，某一时刻空间介质刚刚停止振动的点连成的曲面。 波面: 波在空间传播时，某一时刻空间介质振动质点中相位相同的点连成的曲面，称为该时刻的波面。
射 线：波的传播方向称为射线(假想)。
地震子波(wavelet): 当地震波传播一定距离后，其形状逐渐稳定，具有2-3个相位，我们将这有一定延续时间的地震波，称为地震子波，它是地震记录的基本元素。
? 地震子波在持续传播的过程中，严格来讲其幅度和形状都会发生改变，在研究中有时可以近似认为地震波的基本不变，但其振幅有大有小、极性有正有负，到达接收点的时间有先有后。
波前和波尾是相对某一时刻而言的；
波面和波前在概念上是不同的。波面可以说是波前的“遗迹”。
波剖面只反映波在一个特定时刻沿着一个特定方向的“形象”，而决不是波在时间和空间中的全面反映，切不可把它与波的真正“形状”混为一谈。
在各向同性介质中，射线和所过各点处的波面相垂直。 地质意义 我们根据波前和射线的几何图形，可以研究波在介质空间的位置，从而有利于确定地质界面的空间分布。
四：当涉及波速和波长时，我们是沿着波的传播方向来考虑问题。若沿着其它方向，则讨论的是视速度和视波长.
视速度: 地震波沿非射线传播的速度, 常用v*表示.出射角: 指射线与地平面法线间的夹角, 常用α表示. 表示视速度与真速度之间的关系，叫做视速度定理。 v* =v/sinα其中: v* 为视速度, v为真速度,α为出射角。 主要特点1) 当α＝90o时, 波前垂直于测线, v*＝v; 2) 当α＝0o时, 波前平行于测线, v* →∞;
3) 当0o < α <90o时, v* ≥ v;
4) 视速度一方面决定于真速度，但更重要的方面决定于波到达地面的出射角. 地质意义 研究视速度的变化，有利于区分不同类型的地震波。 五：地震介质的近似简化
? 均匀介质 假设地震波在地层中的传播速度都相同，这种地层介质叫做均匀介质。 ? 层状介质 假设地层是成层分布，地震波在某一层的传播速度不变，而在各层之间速度不同，这种地层介质叫做层状介质。
?连续介质 假设地震波在地层中的传播速度随深度连续变化，这种地层介质叫做连续介质。 第一节 地震波的传播规律
一、地震波的传播原理
1. 惠更斯原理（波前原理） 在弹性介质中，若已知任一时刻 t 的波前，则该波前面上的每一个点都可以看作是新的震源（子波源），并各自发出子波（由子波源向各方发出的微弱的波），所有这些子波以介质中的波速 v 向各方传播，经过Δt时间间隔，它们的包络面便是 t+Δt 时刻的波前。
意义 A. 它是已知波前来确定其它时刻波前位置的准则；
B. 利用这个原理能揭示波的反射、透射和折射等现象的规律。 惠更斯-菲涅尔原理 (Huygens-Fresnel principle) 惠更斯原理只给出了波传播的空间几何位置，而不能给出波传播的物理状态，如能量变化问题，在1814年菲涅尔补充了惠更斯原理。他认为：波传播时，任一点处质点的新扰动，相当于上一时刻波前面上全部新震源所产生的子波在该点处相互干涉叠加形成的合成波。 2. 费马原理（射线原理或最小时间原理）
1) 内容 它较通俗的表达是：波在各种介质中传播路径，满足所用时间为最短的条件。 2) 意义 根据费马原理，可以确定地震波在已知传播速度介质中的射线路径。 二、地震波在界面上的反射、透射和折射
1.把由震源发出的波传播到两种介质的分界面，再由分界面的反射产生的波叫做反射波。 反射定律
1) 内容 入射线、反射线位于反射界面法向的两侧，入射线、反射线和法线同在一个平面内；入射角等于反射角。
2) 注意 射线平面永远和界面垂直。
3) 地质意义 由反射定律就能确定出反射波的传播方向。 3. 反射系数
2.把由震源发出的波传播到两种介质的分界面，再由分界面的透射产生的波叫做透射波。 透射定律
1) 内容 入射线、透射线位于反射界面 向的两侧，入射线、透射线和法线同在一个平面内；入射角, 透射角及介质两侧的速度存在关系：
2) 地质意义 由透射定律就能确定出透射波的传播方向。 透射系数
1) 一般的定义
3) 结论A. 透射波形成的必要条件：
即透射波产生在速度不同的分界面上。
B. 透射波能量与波阻抗之间的关系：反射强，则透射弱；反射弱，则透射强。
折射波勘探特点：利用折射波传播时间中的信息计算浅层低速带的厚度及速度。
4.当地震波的入射角大于临界角时，入射波的全部能量都转换为反射波，这种现象叫做波的全反射。
在地震勘探中，波的全反射现象就是”地层的屏蔽“现象，它给地震勘探带来巨大的困难。
地质意义 炮检距大于折射波盲区范围就接收不到深层的反射波。 5.地震波的种类
波前形状: 球面波、柱面波、平面波; 质点振动方向: 纵波、横波; 传播空间: 体波、面波;
传播路径: 反射波、透射波、折射波、直达波等; 改变类型: 同类波、转化波;
所起的作用: 有效波、干扰波和特殊波。 纵波（P波）：质点的振动方向与波传播方向平行（或一致）的波。 横波（S波）：质点的振动方向与波传播方向垂直的波。
横波分为两种形式： 质点的横向振动发生在波传播方向的水平面内。质点的横向振动发生在波传播方向的垂直平面内。
体波：指在整个立体空间传播的波。
面波：指在自由表面或不同弹性介质的分界面附近观测到的波。
沿地面传播的面波叫瑞利面波，也叫地滚波。 地滚波质点的运动轨迹是通过传播方向的铅直面内沿椭圆轨迹倒转运动；地滚波的能量随离开界面的距离加大而迅速衰减。
同类波：与入射波性质相同的波。转换波：与入射波性质相反的波。
有效波：地震勘探中所利用的波干扰波：地震勘探中妨碍我们记录有效波的其它所有的波。 第二章 地震波运动学基础
第一节 地震反射波的时距曲线
一、一个分界面情况下反射波的时距曲线
同相轴: 地震记录上, 同一个波的相同极值相位的连线。
时距曲线: 同相轴在相应的直角坐标系中所对应的t(x)曲线。 时距方程: 描述时距曲线的数学表达式。
时距曲线的应用 ? 有利于区别不同类型的波。
? 有利于了解地下的构造形态。 ? 有利于进行数据处理中的动校正处理。 水平界面的共炮点反射波时距曲线方程
虚震源：过震源作界面的垂线并延长，再过反射线的反方向延长，两条延长线的交点O*称
