岩石物理性质的弹性波传播速度

如题所述

纵波和横波在岩石和矿物中传播的速度vP和vS是地球物理勘探中常用的两个参数。
天然金属如金的波速最低,vP为2.00公里/秒,vS为1.18公里/秒;硅铝矿物和无铁氧化矿物如黄玉、尖晶石、刚玉的vP约为9~11公里/秒;金刚石中vP达18.3公里/秒。大多数造岩矿物的vP为5.50~7.50公里/秒。
矿物中波的传播速度与矿物的密度有关,对于主要造岩矿物,如长石、石英等,波速一般随密度的增加而升高;对于金属矿物和天然金属,波速一般随密度的增加而下降。
云母、石墨等矿物弹性波速度的各向异性非常显著。酸性岩石的造岩矿物如正长石、石英等,vP一般为5.70~6.25公里/秒;其暗色矿物如黑云母中的波速较低。基性岩石的造岩矿物如角闪石、辉石,vP大于7.0公里/秒。超基性岩中的造岩矿物例如橄榄石,vP达8.0公里/秒以上。石油的超声波速度随密度和压力的增大而增大,随温度的升高而减小。地层水的vP随压力和矿化度的升高而增大;它也随温度的升高而增大,但当温度超过80~100℃以后又随温度升高而减小。
岩石中的波速取决于其矿物成分和孔隙充填物的弹性。
岩浆岩和变质岩的弹性波速度与岩石密度的关系接近于线性关系,密度越大,速度越高。岩浆岩和变质岩的含水饱和度增大时,vP变大,vS也变大,但不如vP的变化那样显著。气饱和岩石的vP比相应的水饱和岩石的vP小。片麻岩等片理发育的岩石,沿片理面测量的波速大于垂直片理面测量的波速,有时相差一倍以上。
沉积岩中的弹性波速度受孔隙度的影响很大,变化范围很宽。地面疏松土壤和黄土的vP最小,砂岩、页岩次之,碳酸盐类岩石的vP最大。孔隙为油、水所饱和的岩石的波速比干燥岩石的波速大。同一类沉积岩,年龄较老或埋深较大的,其波速也较大。
压力增大时,岩石中的波速增大。

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