关于P / s波速度

Question

我觉得我缺少一些盲目地简单,但我好奇的东西。

我们有纵波的速度美元v_ {p} = \√6 {(K + \压裂{4}{3}μ)/ρ}$。所以我理解概念,随着密度的增加,纵波的速度也增加。然而看着方程表明较低的速度与密度增加。只是一种体积和剪切模量的增加速度超过密度低你穿越深度?

Answer 1

这不是一个愚蠢的问题!和你的直觉是正确的:当你埋葬和紧凑的沉积岩,它的孔隙度会降低,所以它的密度增加。但我们也看到,它的速度会增加。这似乎相反,方程所示。

然而,正如你埋葬的岩石和减少其孔隙度,你是同时增加岩石的有效刚度(体积和剪切模)。是的,这影响了密度效应结果是纵波速度更快。所以即使这个方程的推导从连续介质力学告诉我们,硬度和密度是独立的参数,他们很少在自然。大多数地质情况密度会增加,也增加了岩石的有效刚度。

但是这里是一个例子,这并非如此。想象你有两个页岩之间的砂岩。砂岩孔隙度和它完全装满盐水。如果相同的砂岩(即保持一切不变)现在是充满气体代替盐水,它的体积弹性模量会下降很多,密度也将下降,而是少。然而,根据Gassmann方程,剪切模量将保持不变。所以纵波速度下降因为体积弹性模量影响了密度效应和剪切模量没有改变。但是现在考虑的横波速度方程是$ v_s = \ sqrt{μ/ρ}$。在这种情况下没有体积弹性模量压倒密度的横波速度会增加了少量当岩石充满了气体。这是纯粹的密度效应。

这种效应通常被观察到在油气勘探已经钻到一个装满水的砂岩,然后向上倾斜,找到这样一个背斜,相同的砂岩现在充满了气体。