影响地震波传播速度的地质因素ppt课件.ppt

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1、第二章地震勘探的地质基础一个地区地震勘探工作效果的好坏，取决于两个因素：①技术装备和工作方法②地震地质条件第一节岩土介质的一般波速特征及影响因素一、岩土介质的一般波速特征不同岩土介质由于其弹性性质的差异而具有不同的传播速度和波阻抗。一般：火成岩和变质岩比沉积岩的波速大，沉积岩的波速较低而变化范围较大。下表列出了部分常见岩土介质的波速和波阻抗。从表可见，不同岩石或地层之间，存在着波速和波阻抗的差异，因而不同岩性的分界面，往往就是地震波的反射或折射界面，这是开展浅层地震勘探工作的基础。岩　　石速　　度Vp(m/s)波

2、阻抗104g/cm2s岩　　石速　　度Vp(m/s)波阻抗104g/cm2s风化带干砂、砾石泥湿砂、砾石粘土疏松砂岩泥灰岩致密砂岩100～150100～600500～1900200～20001200～28001500～25002000～47001800～43001.2～92.8～143.8～303～4015～6527～6020～12040～116泥质片岩灰岩、白云岩硬石膏、岩盐煤空气石油水冰2700～48002000～62504500～65001600～1900310～3601300～14001430～15903

3、100～420065～13535～180110～14020～350.00412～1514～1630～45二、影响地震波传播速度的地质因素地震勘探中，影响波传播速度的地质因素很多，除具有不同岩石成分和结构的岩性外，主要还与岩石的密度、孔隙度、孔隙充填物、地质年代、埋藏深度等因素有关。1.密度沉积岩中波速与岩石密度相关，两者关系为如果岩石密度处于1.9g/cm3与2.7g/cm3之间，则V、ρ间存在线性关系，表达式为：由于自然界大多数岩、矿石的密度处于1.9g/cm3～2.7g/cm3之间，因此式(2.2)有着更重要

4、的实用价值。图2.1表示了不同岩石的密度与速度的关系。2.孔隙度图2.1不同岩石的密度与速度的关系曲线单相介质：只有同一岩相的介质。双相介质：由两种岩相组成的介质。对于一块岩石，从结构上来说，由二部分组成：一部分：矿物颗粒本身，岩石骨架（基质）；另一部分：各种气体或液体充填的孔隙。岩石实际上是双相介质，地震波就在这种双相介质中传播。时间平均方程：计算波速和孔隙度之关系的公式(2.3)θ——孔隙度，V——波速，Vm——骨架波速，VL——孔隙介质波速方程说明：波在岩层中传播总时间＝骨架时间＋充填物时间。一般：波在流

5、体中传播速度＜骨架波速。因此，孔隙度大的岩石，波速减小；反之，孔隙度变小，速度增大。图2.2孔隙度和速度的关系曲线孔隙度的变化也会影响岩石密度的变化，密度和孔隙度之间成反比关系，孔隙度增大，岩石密度相对变小，反之则变大。3.孔隙充填物V气＜V油＜V水充填物不同→V·ρ不同→R不同。三者之间会形成良好的波阻抗界面。4.风化程度风化作用使岩体矿物变异、原生结构破坏导致质点间弹性联系减弱岩体波速随风化程度增加而减小。下表给出了长江三峡坝区结晶岩（闪长花岗岩）中不同风化带的波速。表2.2长江三峡坝区结晶岩中风化带的波速从

6、上表可见，全、强风化带其波速要比新鲜岩体小得多，而微风化带与新鲜岩体几乎波速不可分。波速因岩体受风化而减小的特征是浅层地震勘探划分风化带的重要依据。风化带全风化带强风化带中风化带弱风化带微风化带与新鲜岩波速（km/s）0.5～1.51.5～3.02.5～5.04.5～5.55.0～5.855.其它因素地质年代、埋藏深度、地压力。一般：年代越久，埋藏越深→上覆地层压力时间越长，强度越大→孔隙度变小，密度增大。第二节地震介质的划分在讨论地震波传播速度与深度的关系时，把实际的岩层假设为均匀介质、均匀层状介质和连续介质

7、。这是为了方便问题的研究。先从理想简单的情况入手，然后再去讨论实际的复杂的情况，这种由简单到复杂、由已知到未知、由理想条件到实际条件的研究问题的方法是科学研究中经常采用的。一、均匀介质定义：波速不随深度变化，各向同性，最理想的假设。定义：速度随深度成层分布，在V—Z坐标中的图象是阶梯状的。最简单的层状介质称水平层状介质。二、均匀层状介质定义：速度随深度成层分布，在V—Z坐标中的图象是阶梯状的。最简单的层状介质称水平层状介质。层状介质模型是最常用的物理模型，因为在沉积岩地区岩层有很好的成层性，把实际地层理想化成层

8、状介质具有实际意义。图2.3(a)均匀介质(b)层状介质(c)连续介质三、连续介质定义：速度随深度的增加连续缓慢地增加，在V—Z坐标中的图象是一条平滑的曲线或斜直线。对于连续介质的地层，通过大量的观测数据统计，可近似地认为速度随深度连续变化的规律可表示为：式中：V0Z=0时的速度，即地表速度；β速度增长系数；n等于或大于1的整数。当n=1时：速度随深度呈线性增加，线性连