第一章地震地质模型精选文档.ppt
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1、第一章地震地质模型第一章地震地质模型本讲稿第一页,共十八页1 地震地质模型 1.1 地震地质模型的概念 地震勘探中研究的两个重要内容地震勘探中研究的两个重要内容地震勘探中研究的两个重要内容地震勘探中研究的两个重要内容:地震波地震波地震波地震波(人工激发的扰动人工激发的扰动人工激发的扰动人工激发的扰动)及及及及传播扰动的传播扰动的传播扰动的传播扰动的介质。介质。介质。介质。传播扰动的传播扰动的传播扰动的传播扰动的介质就是地质体介质就是地质体介质就是地质体介质就是地质体,在地质体中在地质体中在地质体中在地质体中传播的扰动就是传播的扰动就是传播的扰动就是传播的扰动就是地震波。地震波。地震波。地震波。
2、地下地质体的地下地质体的地下地质体的地下地质体的岩石成分、物理性质和空间分布岩石成分、物理性质和空间分布岩石成分、物理性质和空间分布岩石成分、物理性质和空间分布是千变万化是千变万化是千变万化是千变万化的。因此,必须把复杂的地质体简化成的。因此,必须把复杂的地质体简化成的。因此,必须把复杂的地质体简化成的。因此,必须把复杂的地质体简化成理想的弹性介质,理想的弹性介质,理想的弹性介质,理想的弹性介质,但但但但又不失其一般的特征。又不失其一般的特征。又不失其一般的特征。又不失其一般的特征。若简化可行若简化可行若简化可行若简化可行,则地震波可视为弹性波。则地震波可视为弹性波。则地震波可视为弹性波。则地
3、震波可视为弹性波。弹性波在弹性介质中传播时,弹性波在弹性介质中传播时,弹性波在弹性介质中传播时,弹性波在弹性介质中传播时,既与波自身的特性有关,也既与波自身的特性有关,也既与波自身的特性有关,也既与波自身的特性有关,也与地下地质体的弹性特征有关。与地下地质体的弹性特征有关。与地下地质体的弹性特征有关。与地下地质体的弹性特征有关。2本讲稿第二页,共十八页1 地震地质模型 1.2 1.2 地震地质模型基本分类地震地质模型基本分类 从实际地质介质的从实际地质介质的性质、结构、成分、形状性质、结构、成分、形状性质、结构、成分、形状性质、结构、成分、形状等出发,在不等出发,在不同的假设条件下,建立不同的
4、地震地质模型,使问题简同的假设条件下,建立不同的地震地质模型,使问题简化。化。理想弹性介质、粘弹性介质和塑性介质 各向同性介质、各向异性介质、均匀介质 层状介质和连续介质 单相介质和双相介质3本讲稿第三页,共十八页1 地震地质模型1.2.1 1.2.1 理想弹性介质、粘弹性介质和塑性介质理想弹性介质、粘弹性介质和塑性介质1 1 1 1、理想弹性介质理想弹性介质 弹弹弹弹性性性性及及及及弹弹弹弹性性性性极极极极限限限限:任任任任何何何何一一一一种种种种固固固固体体体体在在在在受受受受到到到到外外外外力力力力作作作作用用用用后后后后,它它它它的的的的质质质质点点点点就就就就会会会会发发发发生生生生
5、体体体体积积积积大大大大小小小小和和和和形形形形状状状状的的的的变变变变化化化化(统统统统称称称称形形形形变变变变),外外外外力力力力消消消消失失失失后后后后,由由由由于于于于阻阻阻阻碍碍碍碍物物物物体体体体形形形形变变变变的的的的内内内内力力力力作作作作用用用用,固固固固体体体体能能能能够够够够恢恢恢恢复复复复原原原原来来来来的的的的形形形形状状状状,这这这这就就就就是是是是弹弹弹弹性性性性。大大大大部部部部分分分分物物物物体体体体在在在在一一一一定定定定限限限限度度度度内内内内都都都都具具具具有弹性性质。有弹性性质。有弹性性质。有弹性性质。当外力消失后能立即完全恢复为原来状态的物体就称当外
6、力消失后能立即完全恢复为原来状态的物体就称当外力消失后能立即完全恢复为原来状态的物体就称当外力消失后能立即完全恢复为原来状态的物体就称为为为为理想弹性体或完全弹性体。理想弹性体或完全弹性体。理想弹性体或完全弹性体。理想弹性体或完全弹性体。当外力消失后不能完全恢复的物体称为当外力消失后不能完全恢复的物体称为当外力消失后不能完全恢复的物体称为当外力消失后不能完全恢复的物体称为塑性体。塑性体。塑性体。塑性体。当外力消失后不是立即恢复原状,而是过一段时间后才恢复当外力消失后不是立即恢复原状,而是过一段时间后才恢复当外力消失后不是立即恢复原状,而是过一段时间后才恢复当外力消失后不是立即恢复原状,而是过一
7、段时间后才恢复原状的物体称为原状的物体称为原状的物体称为原状的物体称为粘弹性介质。粘弹性介质。粘弹性介质。粘弹性介质。4本讲稿第四页,共十八页 弹性力学的研究内容弹性力学的研究内容:理想弹性介质在外力作用下引起的形变理想弹性介质在外力作用下引起的形变(应变应变)、内力(应、内力(应力)分布以及它们之间的关系。力)分布以及它们之间的关系。自然界大部分物体,在外力作用下,既可显示弹性自然界大部分物体,在外力作用下,既可显示弹性也可显示为塑性,这与也可显示为塑性,这与物体所处的状态(如温度、压物体所处的状态(如温度、压力)有关力)有关,更重要的条件是,更重要的条件是作用力的大小和时间的作用力的大小和
8、时间的长短长短。作用力小且短,大部分固体可近似看成理想弹性体。作用力小且短,大部分固体可近似看成理想弹性体。作用力大且延续时间长,则多数固体显示出塑性,甚至破碎。作用力大且延续时间长,则多数固体显示出塑性,甚至破碎。(如下图所示)(如下图所示)1 1 地震地质模型地震地质模型5本讲稿第五页,共十八页 曲线在第一象限表示拉伸,第三曲线在第一象限表示拉伸,第三曲线在第一象限表示拉伸,第三曲线在第一象限表示拉伸,第三象限表示挤压。象限表示挤压。象限表示挤压。象限表示挤压。当应力当应力当应力当应力 从变到从变到从变到从变到 时,该介质时,该介质时,该介质时,该介质显示为弹性形变(显示为弹性形变(显示为
9、弹性形变(显示为弹性形变(),应),应),应),应力与应变基本是线性的。力与应变基本是线性的。力与应变基本是线性的。力与应变基本是线性的。当应力在当应力在当应力在当应力在 时,时,时,时,介质处于塑性形变(介质处于塑性形变(介质处于塑性形变(介质处于塑性形变()。)。)。)。应力超过应力超过应力超过应力超过 时,介质被时,介质被时,介质被时,介质被破坏。破坏。破坏。破坏。1 1 地震地质模型地震地质模型6本讲稿第六页,共十八页 在地震勘探中,震源附近易形成破碎带。因为震源(外力)在地震勘探中,震源附近易形成破碎带。因为震源(外力)在地震勘探中,震源附近易形成破碎带。因为震源(外力)在地震勘探中
10、,震源附近易形成破碎带。因为震源(外力)的作用较大。的作用较大。的作用较大。的作用较大。向外逐渐扩展变成塑性带。向外逐渐扩展变成塑性带。向外逐渐扩展变成塑性带。向外逐渐扩展变成塑性带。远离震源处,介质受力作用变的很小(位移小于远离震源处,介质受力作用变的很小(位移小于远离震源处,介质受力作用变的很小(位移小于远离震源处,介质受力作用变的很小(位移小于1mm)1mm)1mm)1mm),且作,且作,且作,且作用时间短(小于用时间短(小于用时间短(小于用时间短(小于100ms)100ms)100ms)100ms)。因此,在地震波传播的范围内,。因此,在地震波传播的范围内,。因此,在地震波传播的范围内
11、,。因此,在地震波传播的范围内,绝大多数岩石可近似看成理想弹性体。绝大多数岩石可近似看成理想弹性体。绝大多数岩石可近似看成理想弹性体。绝大多数岩石可近似看成理想弹性体。事实上,很多物体在弹性极限内也会有轻微的塑性形变,但可理想事实上,很多物体在弹性极限内也会有轻微的塑性形变,但可理想事实上,很多物体在弹性极限内也会有轻微的塑性形变,但可理想事实上,很多物体在弹性极限内也会有轻微的塑性形变,但可理想化,忽略不计。化,忽略不计。化,忽略不计。化,忽略不计。基于理想弹性介质的假设前提对固体弹性力学许多问题的讨基于理想弹性介质的假设前提对固体弹性力学许多问题的讨基于理想弹性介质的假设前提对固体弹性力学
12、许多问题的讨基于理想弹性介质的假设前提对固体弹性力学许多问题的讨论是至关重要的。论是至关重要的。论是至关重要的。论是至关重要的。1 1 地震地质模型地震地质模型7本讲稿第七页,共十八页1 1 地震地质模型地震地质模型8本讲稿第八页,共十八页1 地震地质模型2 2、粘弹性介质、粘弹性介质n n理想弹性介质模型可以从一定精度范围内满足实际地质体的理想弹性介质模型可以从一定精度范围内满足实际地质体的理想弹性介质模型可以从一定精度范围内满足实际地质体的理想弹性介质模型可以从一定精度范围内满足实际地质体的要求。但是实际工作中所获得的要求。但是实际工作中所获得的要求。但是实际工作中所获得的要求。但是实际工
13、作中所获得的似正弦状地震记录似正弦状地震记录似正弦状地震记录似正弦状地震记录与经典弹与经典弹与经典弹与经典弹性理论所预言的性理论所预言的性理论所预言的性理论所预言的规则脉冲地震记录规则脉冲地震记录规则脉冲地震记录规则脉冲地震记录存在巨大的差异。即存在巨大的差异。即存在巨大的差异。即存在巨大的差异。即理想弹性介质模型很多时候不能解释实际问题。理想弹性介质模型很多时候不能解释实际问题。理想弹性介质模型很多时候不能解释实际问题。理想弹性介质模型很多时候不能解释实际问题。n n地震波在实际岩石中传播时,地层介质对地震波有吸收作用,地震波在实际岩石中传播时,地层介质对地震波有吸收作用,地震波在实际岩石中
14、传播时,地层介质对地震波有吸收作用,地震波在实际岩石中传播时,地层介质对地震波有吸收作用,吸收了激发脉冲波的高频成分,从而使地震波的能量发生了吸收了激发脉冲波的高频成分,从而使地震波的能量发生了吸收了激发脉冲波的高频成分,从而使地震波的能量发生了吸收了激发脉冲波的高频成分,从而使地震波的能量发生了损耗。因此,实际的岩石既有弹性又有象粘性流体那样的粘损耗。因此,实际的岩石既有弹性又有象粘性流体那样的粘损耗。因此,实际的岩石既有弹性又有象粘性流体那样的粘损耗。因此,实际的岩石既有弹性又有象粘性流体那样的粘性,即性,即性,即性,即实际的地质体可以近似地视为粘弹性体或粘弹实际的地质体可以近似地视为粘弹
15、性体或粘弹实际的地质体可以近似地视为粘弹性体或粘弹实际的地质体可以近似地视为粘弹性体或粘弹性介质。性介质。性介质。性介质。9本讲稿第九页,共十八页1 地震地质模型1.2.2 1.2.2 各向同性介质、各向异性介质、均匀介质各向同性介质、各向异性介质、均匀介质 凡介质的凡介质的凡介质的凡介质的弹性性质与空间方向无关弹性性质与空间方向无关弹性性质与空间方向无关弹性性质与空间方向无关的介质称为各向同性介质。的介质称为各向同性介质。的介质称为各向同性介质。的介质称为各向同性介质。反之则称为各向异性介质。反之则称为各向异性介质。反之则称为各向异性介质。反之则称为各向异性介质。岩石弹性性质的方向取决于岩石
16、弹性性质的方向取决于岩石弹性性质的方向取决于岩石弹性性质的方向取决于组成岩石的矿物质点的空间方向特性、组成岩石的矿物质点的空间方向特性、组成岩石的矿物质点的空间方向特性、组成岩石的矿物质点的空间方向特性、矿物质点排列结构和岩石成分矿物质点排列结构和岩石成分矿物质点排列结构和岩石成分矿物质点排列结构和岩石成分。矿物质点的方向性由矿物质点的方向性由矿物质点的方向性由矿物质点的方向性由矿物结晶体的结构矿物结晶体的结构矿物结晶体的结构矿物结晶体的结构决定,一般地,矿物晶体决定,一般地,矿物晶体决定,一般地,矿物晶体决定,一般地,矿物晶体的粒度远远小于地震波长,因此,由晶体引起的各向异性可被忽略,的粒度
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