矿物和岩石的速度——实验结果

如题所述

声波(弹性波)在岩石中的传播速度是岩石声学的主要研究内容。早在20世纪30年代,人们在发展地震勘探理论和技术的同时,就开始了在实验室内观测地震波在沉积岩中的传播速度。随着后来声波测井技术的提出和发展,实验室测定的频段扩展到了超声波频段。

1.矿物的速度

弹性波在矿物中的传播速度与矿物的结晶化学特征及元素的原子结构有关。在元素周期表中,纵波的传播速度在每一周期的前半部分的元素中是增加的,而在后半部分中是减小的。实验观测结果表明,纵波在矿物中的传播速度在2000~18000m/s的范围内变化;横波的速度在1100~10000m/s的范围内变化。此外,矿物的纵波速度和横波速度的比值比较稳定。表6-6-1给出了一些常见矿物的纵、横波速度。

表6-6-1 若干常见矿物的声波(地震波)速度

2.岩石的速度

岩石的速度与岩石的其他物理参数一样,其值在很大的范围内变化。另外,由于孔隙流体的作用,在高频段的观测值具有明显的频散现象出现。

表6-6-2 常见火成岩的声波(地震波)速度

声波(弹性波或地震波)在火成岩中的传播速度与其矿物成分有关,一般是随着岩石的酸性程度增加而降低。变质岩的波速除了与其矿物成分有关外,还受到岩石的结构和构造的影响。与上述两类岩石相比,沉积岩的声波传播速度在很大的范围内变化。对于纵波,其在松散的泥质砂岩中的传播速度只有每秒几百米;而在胶结良好的陆相沉积物和碳酸盐岩中可高达每秒6000m。另外,沉积岩中的声波传播速度具有很大的分散性,其离散系数多在15%以上。表6-6-2、表6-6-3和表6-6-4分别给出了地震波在火成岩、变质岩及沉积岩中的传播速度。

表6-6-3 常见变质岩的声波(地震波)速度

表6-6-4 常见沉积岩的声波(地震波)速度

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