完整版地震勘探原理地震波的速度

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杨氏模量
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Vp ?
? (1? ? ) ? (1? ? )(1? 2? )
Vs ?
?
2? (1? ? )
8
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Vp ?
? (1?? ) ?(1??)(1? 2?)
Vs ?
? 2? (1?? )
上两式相除：
Vp ? 2(1 ? ? )
Vs
1 ? 2?
v1
v2
v
v
( ? 1)
t ?t ? x ? v
x ?? ?
v
4v t
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式中：
? tv
v ??
?t ?
? tv4
v 4 ? ?1
?t ?1
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从另一角度考虑(如图) ：
V av
?
OS t
?
l1 ? l 2 ? ? l1 ? l2 ? ?
?l ?l
v1 v2
v
h1 ? h2 ? ? ? h
?h
? Vav ?
cos ? cos ?
cos ?
h1 ? h2 ? ? ? h
? ?1 h
v 1 cos ? v 2 cos ?
表6-1-2 几种沉积岩的波速
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三、地震波速度与岩石密度的关系
沉积岩中的波速与岩石密度的关系:
如对某些石灰岩、页岩来说，可用线性方程 来描述：
V ? 6? ? 11
式中V——Km/s，? —— g / cm 3
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地震波速度与沉积地质年代、地质构造 历史有关,不同的地区有不同的表现，主 要有以下几个特点：
1）、地质年代越长、构造历史越久，地 震波速度越高；地质年代越短、构造历 史越短，地震波速度越低。
2）、在强烈褶皱地区，经常观测到的地 震波速度大；而在隆起的构造顶部，则 发现速度减低。
表6-1-1 各大类岩石的波速
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岩石类型 砾岩碎石干砂 砂质粘土 湿砂 粘土 砂岩 泥灰岩 石灰岩，白云岩 泥质页岩 盐岩
速度 （米/秒） 200~800 300 ~ 900 600 ~ 800
1200 ~ 2500 1400 ~ 4500 2000 ~ 3500 2500 ~ 6100 2700 ~ 4100 4200 ~ 5500
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第二节 几种速度的概念
速度类型： 一、平均速度与层速度 二、均方根速度 三、等效速度 四、叠加速度
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一、平均速度与层速度
平均速度定义与计算公式：
Vav ?
h1 ? h2 ? ? h1 ? h2 ? ?
?h ?h
v1 v2
v
?h
? ?1
?h
?1 v
由此可知：引入平均速度 的基本假设是：地震波沿 着最短路径传播，即直线 传播
V Vf
Vr
? ——孔隙度；
V ——波在岩石中的实际速度；
Vf ——波在孔隙流体中的速度； Vr ——波在岩石基质中的速度； C ——压差调节系数。
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1 ? ? ?1?? V Vf Vr
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一般地，随岩石 埋藏深度的增加， 地震波的速度增 大，垂直梯度减 小。
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六、与孔隙度和流体性质的关系
岩石孔隙度示意图
流体（孔隙） Vf
岩石骨架
Vr
1 ? ? ?1?? V Vf Vr
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当考虑流体压力变化影响因素时，引入压差调 节系数C，上式变为：
1 ? C? ? 1? C?
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五、地震波速度与埋藏深度的关系
一般来说，随深度的增加地震波速度增大。 不同的地区，速度随深度变化的垂直梯度 可能相差很大。一般地说，在浅处速度梯 度较大；深度增加时，梯度减小。
V(H ) ? V0 ? ? H
1
V(H ) ? V0 (1? ?H ) 2
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? 与地震波速度有关的因素：
介质性质
弹性常数 岩性 密度
构造历史和沉积年代
吸收衰减
埋藏深度 孔隙度及流体性质
温度压力
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一、速度与岩石弹性Biblioteka Baidu数的关系
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弹性模量 拉梅系数、体变模量K、杨氏模量E、泊松比v
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剪切模量
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体变模量
v cos ? ?1 v
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二、均方根速度
地震波在地层中实际传播遵循费马原理，即
沿时间最短的路径传播。在界面两侧遵循透
射定律。
? ?
x
?
n
2?
?
i?1
?
n
? ?t ? 2
??
i?1 v
hv p 1?v 2 p 2
h 1?v 2 p 2
sin? ? sin? ? ? ? ? sin? ? p
第六章 地震波的速度
研究地震波速度的意义： 1、反演（构造解释、岩性解释、参
数反演) 2、资料处理； 3、模型正演.
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主要内容：
一、影响地震波速度的因素 二、几种速度的概念 三、平均速度的测定 四、各种速度之间的关系 五、速度场的建立
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第一节 影响地震波速度的因素
七、与频率和温度压力的关系
与频率无关，温度每升高100度，速度减少5~6 ％。
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理 论 曲 线 图
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八、沉积岩中速度的一般分布规律 ：
1、沉积岩的成层沉积决定了速度剖面上 成层分布。 2、速度梯度是随深度的增加而减小的。 3、一般地，速度的水平梯度不会很大， 细致处理和解释资料时，考虑速度的水 平梯度还是必要的。如构造破坏（断 层）、地层不整合及尖灭。
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完全充水饱和时， 地震纵波速度与岩 石密度之间存在着 良好的定量关系， 非线性关系经验公 式（加德纳公式 ）：
1
? ? 0.31?V4
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四、速度与构造历史和沉积年代的关系
一般来说，地层越深， 地震波速度越大
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一般来说，沉积年代越 久，地震波速度越大
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Vp ? 2(1 ? ? )
Vs
1 ? 2?
泊松比v为0.25左右， 所以
Vp Vs ? 1.73
（含气时泊松比变小）
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二、地震波速度与岩性的关系
岩石类型 沉积岩 玄武岩 变质岩 花岗岩
速 度 （米/秒） 1500——6000 4500——8000 3500——6500 4500——6500