与初至波相关的常见误解

摘要: 初至波是指检波器首次接收到的波. 对它的误解会使我们失去重要的信息.

1. 波从震源到检波器的传导过程

从震源产生波以后,

• 有些波通过地面直接传导到检波器, 这些称为直达波 (面波);
• 有些在地层中传播,遇到两种地层的分界面时
  • 产生波的反射,在原来地层中形成一种新波, 且其角度与入射角相同, 称为反射波.
  • 产生波的折射, 称为 折射波
    • 当入射角不大于临界角时, 改变角度进入下一地层;
    • 当入射角大于临界角时, 在入射波大于临界角时, 出现滑行波和全反射. 在分界面上的滑行波还会影响第一界面, 并激发新的波.

图 1. 折射波 (来自百度).

2. 初至波的构成

浅层介质的传播速度慢 (类似于乡道), 而深层介质的传播速度快 (类似于高速路), 这导致:

• 离震源比较近的检波点, 接收到的初至波为面波.
• 离震源越远的检波点, 接收到的初至波来自于越深的界面.

3. 对初至波作用的误解

误解: 仅限于帮助找到第一个地层界面, 并从叠前数据获得叠后数据.
实际情况: 在海洋地震勘探中, 铺设几十公里长的检波器, 仅从初至波就可以反演出整个地下结构 (很深的地层). 另外, 由于初至波最为干净 (没有不同波之间的干涉), 所以也更可靠.
我们真的可以用模拟数据尝试一下 “基于初至波的反演”.

4. 对反演难度的误解

误解: 浅层反演容易, 深层反演难. 因为浅层所涉及的传播时间短, 而且越深信号衰减越多.
实际情况: 浅层的介质传播速度慢, 且介质混杂导致传播速度不稳定, 所以反演难. 如果浅层能做好, 则深层就没太大问题 (介质稳定, 传播速度高, 信号衰减少); 如果浅层有一定的误差, 则在深层会被放大.

误解: 离炮点越近的检波器, 信号越有用. 炮点下方附近的地层, 更容易反演.
实际情况: 根据前面的分析, 还真不一定.