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1、4.地震波的速度地震波的速度 地震波的速度是地震勘探中最重要的参数，地震波的速度是地震勘探中最重要的参数，也是地震波运动学特点之一。地震勘探研究地下也是地震波运动学特点之一。地震勘探研究地下地质构造形态的基本公式是：地质构造形态的基本公式是： H是界面的深度，是界面的深度，V是地震波传播速度，是地震波传播速度，t是地震波从是地震波从地面垂直向下到界面又返回地面的双程旅行时间。地面垂直向下到界面又返回地面的双程旅行时间。1 (1) 地震波传播中的影响因素地震波传播中的影响因素 理论研究和大量实际资料证明，地震波在岩理论研究和大量实际资料证明，地震波在岩层中层中传播速度与岩石地质年代、岩性、埋藏深
2、度、传播速度与岩石地质年代、岩性、埋藏深度、密度、孔隙度、压力、温度等因素有关密度、孔隙度、压力、温度等因素有关。或与岩。或与岩石的石的弹性性质有关弹性性质有关。由于目前油气地震勘探主要。由于目前油气地震勘探主要利用体波，在谈到波速问题时，除非特别说明，利用体波，在谈到波速问题时，除非特别说明，一般都是指一般都是指纵波速度纵波速度。2与岩石弹性常数的关系：与岩石弹性常数的关系： 由波动方程得到纵波速度由波动方程得到纵波速度 泊松比泊松比 的值变化不大，在大多数情况下约等于的值变化不大，在大多数情况下约等于0.25。一般，随岩石密度一般，随岩石密度 增加，杨氏模量增加，杨氏模量E以更高级次增加，
3、以更高级次增加， 所以当岩石密度增大时，地震波的速度不是减小，而所以当岩石密度增大时，地震波的速度不是减小，而是增大。是增大。3与岩性的关系：与岩性的关系： 由于波的传播速度与岩石的弹性性质有关，不同岩石由于波的传播速度与岩石的弹性性质有关，不同岩石由于弹性性质不同，波速也不一样。一般，变质岩和火成由于弹性性质不同，波速也不一样。一般，变质岩和火成岩的波速大于沉积岩的波速。沉积岩中，灰岩波速大于页岩的波速大于沉积岩的波速。沉积岩中，灰岩波速大于页岩，页岩波速又大于砂岩。岩，页岩波速又大于砂岩。岩石岩石波速波速（m/s）沉积岩沉积岩15006000花岗岩花岗岩45006500玄武岩玄武岩4500
4、8000变质岩变质岩35006500岩石岩石波速波速（m/s）粘土粘土12002500泥质页岩泥质页岩27004100致密砂岩致密砂岩20004000石灰岩石灰岩250060004与密度的关系：与密度的关系： 实际的速度实际的速度密度关系可以通过对岩石样品的测定，密度关系可以通过对岩石样品的测定，在数据分析的基础上总结出经验公式。通常，速度在数据分析的基础上总结出经验公式。通常，速度密度密度的经验关系可表示成为一种近似线性的关系：的经验关系可表示成为一种近似线性的关系： 经验公式给参数换算提供了方便，如果已知波速，可经验公式给参数换算提供了方便，如果已知波速，可以直接由经验公式得到密度参数。以
5、直接由经验公式得到密度参数。5不同岩石密度与速度关系曲线不同岩石密度与速度关系曲线6与孔隙度的关系：与孔隙度的关系： 一切固体岩石的结构基本有两部分组成。其一是岩石骨架，一切固体岩石的结构基本有两部分组成。其一是岩石骨架，其二是孔隙。地震波在这种结构中的传播，实际上相当于在骨架和其二是孔隙。地震波在这种结构中的传播，实际上相当于在骨架和孔隙两种介质中传播。波在双向介质中传播的速度与孔隙度成反比。孔隙两种介质中传播。波在双向介质中传播的速度与孔隙度成反比。1956年年Wylie提出了一个简便计算速度和孔隙度关系的平均时间方提出了一个简便计算速度和孔隙度关系的平均时间方程：程： Vm:岩石骨架速度
6、，岩石骨架速度，Vl:岩石孔隙介质速度，岩石孔隙介质速度， :岩石孔隙度岩石孔隙度7 平均时间方程说明：平均时间方程说明：波在岩石中的传播时间，是岩波在岩石中的传播时间，是岩石骨架中和充填介质中波传播所用时间的总和。石骨架中和充填介质中波传播所用时间的总和。 该方程只适用于岩层孔隙中只有油、气或水一种流体，该方程只适用于岩层孔隙中只有油、气或水一种流体，并且流体压力与岩石并且流体压力与岩石压力相等的情况。压力相等的情况。 由该式可以计算由该式可以计算波传播的速度与孔隙波传播的速度与孔隙度理论曲线。度理论曲线。8 依据平均时间方程思想，还可以推导出计算速依据平均时间方程思想，还可以推导出计算速度
7、与砂泥岩百分含量的公式。如果在某一地层中度与砂泥岩百分含量的公式。如果在某一地层中沉积了一套砂泥岩层，则：沉积了一套砂泥岩层，则： 式中，式中， V波在砂泥岩中传播速度，波在砂泥岩中传播速度，Vs波在砂岩中传播速度，波在砂岩中传播速度， Vn波在泥岩中传播速度，波在泥岩中传播速度， Ps为砂泥岩中砂的百分含量，为砂泥岩中砂的百分含量， Pn为砂泥为砂泥岩中泥的百分含量。岩中泥的百分含量。9 孔隙度的变化意味着岩石密度的改变。孔隙度增大，孔隙度的变化意味着岩石密度的改变。孔隙度增大，岩石密度变小。统计表明，岩石密度变小。统计表明，孔隙度与岩石密度有如下线性孔隙度与岩石密度有如下线性经验关系：经验
8、关系： m:岩石骨架密度，岩石骨架密度， L :岩石孔隙介质密度，岩石孔隙介质密度， :岩石孔隙度岩石孔隙度10与岩层埋藏深度的关系：与岩层埋藏深度的关系： 在岩石性质和地质年代等相同的条件下，地震波的速度随岩在岩石性质和地质年代等相同的条件下，地震波的速度随岩石埋藏深度的增加而增大。石埋藏深度的增加而增大。因为，岩石埋藏越深，年代越久，承受上覆地因为，岩石埋藏越深，年代越久，承受上覆地层压力时间越长，强度越大。层压力时间越长，强度越大。 但当岩石的埋藏深但当岩石的埋藏深度增加到一定数值后，度增加到一定数值后，速度随深度的增加就速度随深度的增加就不明显了，速度随深不明显了，速度随深度增大的垂直梯度浅度增大的垂直梯度浅部大于深部。部大于深部。11
