常见地质介质的密度和纵波速度
工程物探技术知识
（三）接收条件与检波器
选择良好的接收条件，主要考虑检波器的性能和埋置条件、检波器组合、仪器因素 等方面。使地震记录有效波突出，并有明显的特征；与各地震界面相对应的有效波层次 分明，波间关系清楚；干扰波少且强度弱，易于分辨。 检波器分为垂直灵敏和水平灵敏两种，前者用于接收纵波，后者接收横波。一般选 用固有频率 !" # $"%& 的低频检波器（频率低的地震波不易被介质吸收而且有较大的探 测深度） 。外业工作检波器应正确安置并尽量使安置条件保持一致。
图()!)* （$）追逐排列的观测系统
相遇排列及其时距曲线特征
在相邻点 +! ，+$ 布置激发，没 +! ， +$ 的同一侧布置接 — !,! —
第四篇
地质物探
收，分别锤击接收，就构成追踪排列的观测系统。它除能有效地追踪同一界面外，还能 根据追逐时距曲线中折射波干涉带的位置，发现不同岩性的接触带。 !" 浅层反射波法的观测系统 浅层反射波法的观测系统有简单连续观测系统和单点接收与激发的观测系统等形 式。
（五）测网布置原则
路线测量 面积测量 初勘阶段了解工作地区概略地质构造轮廓。布置数条横贯全区主构造的 详勘阶段详细了解地质构造形态，为钻探点布置提供资料。测线布置取 长测线，进行连续的地震剖面测量。测点间距为 #$$ % !$$&。 决于已有资料给出的构造范围、形态和走向。主要测线方向，应尽可能垂直于地层（或 构造）走向，并布置在地形起伏较小，表层介质较为均一的地段。尽可能与地质勘探线 以及其它物探的测浅重合，通过孔拉，以利资料的对比分析。在主要测线之间，适当布 置联络测线，以控制成果精度。
图!"#"$ 费马原理 斯奈尔定律
地球物理测#(第二章)声波测井
地球物理测井—声波测井 注意
岩石的声学性质
在井下，纵波和横波都能在地层传播，而
横波不能在流体（气、液体）中传播，因为 泥浆中只能传播纵波。 它的切变模量=0
纵波可以在气体、液体和固体中传播。
地球物理测井—声波测井
2、岩石的声速特性
岩石的声学性质
声波在介质中的传播特性主要指声速、声幅和频率特性。
纵波速度
岩性不同 VP、VS的影响不同 弹性模量不同 VP、VS 不同
Vp增加
地球物理测井—声波测井
2、孔隙度的影响
声速测井（声时差测井）
流体的弹性模量和密度都不同于岩石骨架，相对讲，即使岩性相 同，其中的流体也不同。
孔隙度
传播速度
3、岩层的地质时代的影响
实际资料表明：厚度、岩性相同，岩层越老，则传播速度越快。
横波速度
E (1 ) Vp (1 )(1 2 ) E Vs 2 (1 )
σ—泊松比 ρ—介质密度
E—杨氏模量
地球物理测井—声波测井
纵横波比
岩石的声学性质
Vp
2(1 ) Vs (1 2 )
由于大多数岩石的泊松比等于0.25，所以岩石的纵横波速度比 为1.73。可见，岩石中传播的纵波比横波速度快。一般，岩石 的密度越大，传播速度越快，反之亦然。
A. 瑞利波（井壁泥浆的交界面上产生的波，与横波混在一起 不易区分。） 在弹性介质的自由表面上，可以形成类似于水波的面波，这 种波叫瑞利波(Rayleigh waves)如图所示，瑞利波具有以下特点： (1)产生在弹性介质的自由表面。 (2)质点运动轨迹为椭圆。 (3)质点运动方向相对于波的传播方向是倒卷的，波速约为横 波波速的80％～90％。
纵、横波速度识别火成岩气、水层影响因素实验研究
纵、横波速度识别火成岩气、水层影响因素实验研究贾俊;李昌;王亮;赵宁【摘要】为了揭示纵、横波速度识别火成岩气、水层的物理机理与储层内在因素的联系,指导火成岩储层流体类型识别,选取准格尔盆地石炭系火成岩岩心,采用超声波脉冲法对其纵、横波速进行测量,分别获取了干燥和饱和水状态下岩心的纵、横波速度,并进一步分析了流体类型、孔隙度、密度和岩性等地层因素对纵、横波速度的影响.地层含气会引起纵波速度和纵、横波速比明显减小,而对横波速度影响较小;在低孔隙层段,气、水层的纵、横波速差异特征弱化,流体类型识别较困难;火成岩岩性复杂,纵波速度受SiO2含量影响较大,应区分不同岩性进行流体识别.基于实验认识,分岩性建立VP/Vs—Rt交会图对研究区测试层段进行气、水层识别,中—基性岩和酸性岩VP/Vs分别为1.85和1.75时,气、水层被有效区分,但受到低孔隙度影响,气、水层响应特征差异弱化,不能区分气层与气水同层.【期刊名称】《油气藏评价与开发》【年(卷),期】2018(008)005【总页数】6页(P8-13)【关键词】火成岩;纵、横波速度;物理机理;影响因素;流体识别【作者】贾俊;李昌;王亮;赵宁【作者单位】绵阳师范学院资源环境工程学院,四川绵阳621006;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;中国石油杭州地质研究院,浙江杭州310023;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500;西南石油大学地球科学与技术学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】P631流体类型识别是发现油气富集区，认识油气藏类型的关键。
针对流体类型的测井识别方法包括电法和非电法两大类。
其中，非电法中的声波测井以岩石声学物理特性为基础，通过分析地层纵、横波速及速度比对气层、水层的特征差异来识别流体类型。
早期的研究主要关注纵、横波速对不同流体响应特征差异，随着研究的深入，研究重点逐渐转向通过岩石物理实验，深入揭示纵、横波速影响因素及其物理机理。
岩石的密度和波速
湿砂
——
0.6~0.8
——
砂质粘土
——
0.3~0.9
——
干砂、砾石
——
0.2~0.8
——
饱水沙、砾石
——
1.5~2.8
——
沉积岩
砾岩
1.60~4.20
1.6~4.2
0.9~2.2
泥质灰岩
2.45~2.65
2.0~4.4
1.2~2.4
硅质石灰岩
2.80~2.90
4.4~4.8
2.6~3.0
致密石灰岩
5.2~5.8
3.4~3.5
橄榄岩
2.90~3.40
6.5~8.0
4.0~4.8
凝灰岩
1.60~1.95
2.6~4.3
1.6~2.6
其它
水
1.0
1.4~1.6
——
冰
0.8~0.9
3.1~3.6
——
混凝土
2.40~2.50
2.0~4.5
1.2~2.7
地震波速度的主要影响因素(纵波)：岩性、孔隙度、孔隙填充物、密度、地质年代、构造运动、岩层埋藏深度等因素。
致密岩石
1.8~4.0
白垩
1.8~3.5
泥质页岩
2.5~4.1
石灰岩、致密白云岩
2.5~6.1
石膏、无水石膏
3.5~4.5
泥灰岩
2.0~3.5
盐岩
4.2~5.5
常见岩土介质的密度和波速
类别
名称
密度ρ（g/cm3）
纵波速度Vp（km/s）
横波速度Vp（km/s）
松散层
粘土
1.60~2.04
岩土力学中的声波测试技术及应用
岩土力学中的声波测试技术及应用第一章前言岩土力学作为地质工程学科的重要分支，研究岩土的力学性质和行为规律。
声波测试技术是岩土力学中一种常用的非破坏性检测手段，它可以通过声波在岩土体内传播的反射、折射、透射等现象，获取岩土体的物理参数等信息。
本文将对声波测试技术在岩土力学中的应用进行介绍。
第二章声波传播基础声波是指在介质中传播的机械波，它的传播速度与介质的密度、弹性模量、泊松比等参量有关。
在岩土力学中，声波可以通过固体、水和气体等多种介质传播，但固体介质的传播方式最为常见。
固体介质中的声波分为纵波和横波两种类型，纵波是指沿传播方向振动的压缩波，能够穿过液体和气体等任何介质，传播速度相对较大；横波是指沿传播方向垂直振动的剪切波，不能穿过液体和气体介质，传播速度相对较小。
在岩土力学中，通常采用纵波进行声波测试。
第三章声波测试仪器声波测试仪器是进行声波测试的基础设备，其主要包括发射器、接收器、信号处理系统和显示器等模块。
其中，发射器负责向岩土体内发射声波，接收器负责捕获岩土体内反射的声波信号，信号处理系统负责对捕获的信号进行放大、滤波、AD转换等处理，将测试结果以数字或图形形式显示在显示器上。
具体的声波测试仪器型号和技术规格应根据具体测试需求进行选择。
第四章声波测试应用4.1 岩土体评价声波测试可以通过测试不同深度和方向的声波速度，从而推算出岩土体的弹性模量、泊松比等物理参数，并绘制出声速曲线和射线图等图形，以显示岩土体的结构特征和质量状况。
同时，声波测试还可用于探测岩土体内的裂隙、孔隙和薄层等缺陷，以评价岩土的可靠性和稳定性。
4.2 岩土体勘探声波测试可以向岩土体内发送高频率的声波信号，并通过记录反射波、折射波和透射波等信息，获取岩土体的结构、材质、厚度和深度等信息。
在岩土体勘探中，声波测试可以有效地实现对地下水位、地基承载力和建筑物基础等信息的探测和分析，为工程建设提供技术支持。
4.3 岩土体治理对于存在岩土体滑坡、塌陷、沉降和爆炸等灾害风险的区域，声波测试可以提供可靠的预警和监测手段。
地震波的传播速度及其影响因素的分析
§1.10 地震波的传播速度及其影响因素的分析一、速度与岩石本身的弹性常数有关ρμρμλ=+=S P V V 2 (6.1-11)σσ21)1(2--=S P V V 只与泊松比σ有关 有很多岩石的泊松比41=σ，这时3=S P V V说明：不要从公式表面看V 反比于21ρ，即ρ↗，V ↘。
实际上是ρ↗，V ↗，这是因为ρ↗，λ、μ也↗，且增大的速率比ρ快。
二、速度与岩性有关不同的岩石中波速不同，一般地，火成岩中的速度变化范围比沉积岩和变质岩中的小，火成岩中波速平均值比其它类型岩石中的速度高。
0 1 2 3 4 5 6 7 V(km/s) P37图6.1-37各类岩石速度分布规律P38 表6.1-2地震波在几种主要类型岩石中的速度变化范围P38 表6.1-3地震波在不同类型的沉积岩中的速度变化范围地表-地下 V=几百-几千m/s 三、速度与密度有关ρ↗，P V 和S V 都↗。
经验公式：4131.0p V =ρρ——完全充水饱和的体密度，单位用3/cm g 。
P V ——纵波的速度， 单位用m/s 。
沉积岩中ρ=2.3四、速度与构造历史和地质年代有关同样的深度，同样的岩性情况下，年龄↗，V ↗（原因是压力↗，V ↗）。
例如：挤压区V ↗，强褶皱区。
拉张区V ↘，隆起顶部。
五、速度与埋深有关岩性相同，地质年代相同的条件下，h ↗，V ↗(原因是h ↗,压力↗，V ↗)。
所以人们常用速度随深度连续增加去模拟实际介质，其中最简单的是线性介质。
六、速度与孔隙度有关 φ↗，V ↗。
1．时间平均方程（Wylie 公式）lm V V V φφ+-=)1(1 (6.1-105) φ——孔隙度 V ——岩石的速度m V ——岩石骨架的波速l V ——孔隙中流体的速度公式适用范围：①双相介质②流体压力=岩石压力比较适合于流体是水和盐水的情况 2．修正的时间平均方程lm V C V C V φφ+-=)1(1 (6.1-106) C ——常数公式适用范围：①双相介质②流体压力≠岩石压力岩石压力=流体压力的2倍时，C=0.85目前有许多介绍用地震资料提取孔隙度以及如何利用孔隙度的文献。
岩石的密度和波速
地震波在几种主要类型岩石的速度变化范围岩石速度Vp（km/s）沉积岩 1.5~6.0花岗岩 4.5~6.5玄武岩 4.5~8.0变质岩 3.5~6.5地震波在不同类型沉积岩的速度变化范围岩石速度Vp（km/s）砾石、砂岩、干砂0.2~0.8砂质粘土0.3~0.5湿砂0.6~0.8粘土 1.2~2.5疏松岩石 1.5~2.5致密岩石 1.8~4.0白垩 1.8~3.5泥质页岩 2.5~4.1石灰岩、致密白云岩 2.5~6.1石膏、无水石膏 3.5~4.5泥灰岩 2.0~3.5盐岩 4.2~5.5常见岩土介质的密度和波速类别名称密度ρ（g/cm 3）纵波速度Vp （km/s）横波速度Vp （km/s）粘土1.60~2.04 1.2~2.5——湿砂——0.6~0.8——砂质粘土——0.3~0.9——干砂、砾石——0.2~0.8——松散层饱水沙、砾石—— 1.5~2.8——砾岩 1.60~4.20 1.6~4.20.9~2.2泥质灰岩 2.45~2.65 2.0~4.4 1.2~2.4硅质石灰岩 2.80~2.90 4.4~4.8 2.6~3.0致密石灰岩 2.60~2.77 2.5~6.1 1.4~3.5页岩 2.30~2.70 1.3~4.00.8~2.3砂岩 2.42~2.77 2.4~4.20.9~2.4致密白云岩 2.80~3.00 2.5~5.0 1.5~3.0沉积岩石膏2.41~2.583.5~4.51.8~2.3煤 1.30~1.500.8~1.50.5~1.0片麻岩 2.65~2.79 6.0~6.7 3.5~4.0大理岩2.68~2.72 5.8~7.33.5~4.7石英岩 2.65~2.75 3.0~6.6 2.8~3.2片岩 2.68~2.925.8~6.1 3.5~3.8板岩 2.31~2.75 3.6~4.5 2.1~2.8变质岩千枚岩 2.71~2.86 2.8~5.2 1.8~3.2花岗岩 2.30~2.80 4.5~6.5 2.3~3.8闪长岩 2.52~2.70 5.7~6.4 2.8~3.8玄武岩2.53~3.104.5~8.0 3.0~4.5安山岩 2.30~2.75 4.1~5.6 2.5~3.3辉长岩 2.55~2.98 5.3~6.5 3.2~4.0辉绿岩 2.53~2.97 5.2~5.8 3.4~3.5橄榄岩 2.90~3.40 6.5~8.0 4.0~4.8岩浆岩凝灰岩1.60~1.952.6~4.3 1.6~2.6水 1.0 1.4~1.6——冰0.8~0.93.1~3.6——其它混凝土2.40~2.502.0~4.51.2~2.7地震波速度的主要影响因素(纵波)：岩性、孔隙度、孔隙填充物、密度、地质年代、构造运动、岩层埋藏深度等因素。
常见岩体的纵波速度
3100~1500
BHDG6
第三纪地层
泥岩、页岩、砂岩、砾岩、凝灰岩、角砾凝灰岩、凝灰熔岩
4000~3100
3100~2200
2200~1500BFra bibliotekDG6新第三纪地层及第四纪火山喷出物
泥岩、砂岩、粉砂岩、砂砾岩、凝灰岩
3100~2400
2400~2000
2000~1500
BGF
5500~4500
4500~4000
4000~2400
BHDG6
古生代及中生代地层片理显著的变质岩
片理发育的古生代及中生代地层
4600~4000
4000~3100
3100~1500
BHDG8
中生代火山岩地层，早三纪地层
页岩、砂岩、角砾凝灰岩、流纹岩、安山岩硅化页岩、硅化砂岩、火山质凝灰岩
5000~4000
常见岩体的纵波速度(m／s) (据唐大雄等，1987)
成因及地质年代
岩石名称
裂隙少、未风化的新鲜岩体
裂隙多、破碎、胶结差微风化岩体
节理密集、软弱、胶结差、风化显著岩体
BHDG
古生代及中生代的岩浆岩、变质岩和坚硬的沉积岩
玄武岩、花岗岩、辉绿岩、流纹岩、蛇纹岩、结晶片岩、千枚岩、片麻岩、板岩、砂岩、砾岩、石灰岩