地震波速度測量方法

Ⅰ 地震波傳播速度採用什麼儀器測量

地震波的波速是跟傳播介質有關的，沒有辦法控制。
測量的方法很多。基本的思想就是測出地震波的傳播時間。。。。V=S/T

Ⅱ 地震波速度及地震地質條件

8.7.1 地震波的傳播速度及其影響因素分析

速度在地震勘探中是一個重要的參數，它也是進行地震勘探的物理基礎之一。因為反射、透射和折射波的產生條件主要是彈性介質在速度上存在著差異所致。地震波在不同岩性地層中傳播的速度稱為層速度。無論縱波或橫波，它們在地層中傳播的速度決定於岩石的彈性常數和密度。其中

勘查技術工程學

式中：λ、μ為拉梅常數和剪切模量。縱、橫波速度值還可以由其他的彈性模量，如楊氏模量E，泊松比σ，體積模量K等來表示，它們之間的相互關系可由表8-1給出。

由表8-1可見，彈性波的速度與諸多彈性系數有關。當岩石性質、沉積環境、沉積年代和地層埋深不同時，則彈性系數也就不同，速度隨之而變化。因此，速度是一個重要的岩性參數，它可以把地質模型與地球物理模型聯系起來。同時由於以上原因，速度值也有很大的變化范圍，即是相同的岩石，其速度值也在很大的范圍內變化。

地震波傳播的速度與諸多因素有關，有必要研究影響波速的因素，分清主次，以利於對不同速度值作不同的具體分析。關於這方面的問題，不少學者對大量的岩石進行了實驗室的測定和研究，對大量的測井資料進行了分析，並得到了許多有意義的結果和經驗公式，引用其中一些結果以說明影響波速的主要因素。

表8-1 幾個物理量之間的相互關系

8.7.1.1 孔隙率是影響速度的基本因素

大部分岩石是由顆粒狀的各種礦物組成，這種顆粒狀結構的岩石可以看作是由許多不同性質的小球堆積而成，小球與小球之間具有空隙。一般粗顆粒結構的岩石其孔隙度相對大些，如砂岩；而細粒結構的岩石的孔隙相對小些，如灰岩。因此，一切固體岩石從結構上說，它們基本上由二部分組成：一部分是礦物顆粒本身，稱岩石骨架（或基質）；另一部分是由各種氣體或液體充填的孔隙，這就是本章開始討論的雙相介質。顯然地震波在這種結構的岩石中傳播時，實際上相當於波在骨架本身和孔隙兩種介質中傳播。盡管孔隙中充填了各種氣體和液體。根據一般常識，波在氣體或液體中傳播的速度要低於岩石骨架固體中的傳播速度。因而，波在雙相介質中傳播的速度與孔隙度成反比，即同樣岩性的岩石，當孔隙度大時，其速度值相對變小。1956年，威利（Wylie）等提出了一個較簡便地計算速度與孔隙度之間的關系式，稱為時間平均方程

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式中：φ為孔隙度；v為岩石的速度；v_m為岩石骨架中波傳播的速度；v₁為孔隙中充填介質的速度。

根據該公式做出了某些岩石的理論關系曲線，示於圖8-35。綜合這些研究後認為，當孔隙度3%提高到30%時，速度變化可達90%，這說明孔隙是影響速度的重要因素。

上述方程只適用於流體壓力與岩石壓力相等的情況，特別是孔隙流體為水和鹽水時，經驗表明是合適的，隨流體壓力的減小，上述時間平均方程要修改為

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圖8-35 時間平均方程曲線

式中：C是某個常數，當流體壓力等於岩石壓力的一半，且岩石壓力相當於埋藏在深約1900 m處所承受的壓力達2.56×10¹³ Pa（帕［斯卡］）時，C值可取0.85左右。

8.7.1.2 岩石密度對速度的影響

岩石的孔隙度φ與密度ρ通常是成反比的，即φ越大，ρ則越小。圖8-36表示了φ和ρ的關系曲線。圖8-35中又說明φ與v也是成反比的，則v和ρ必然應成正比。圖8-37給出了不同岩性的速度和密度的關系曲線。

圖8-36 孔隙度與密度關系曲線

根據經驗公式，φ與ρ一般是線性關系

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式中：ρ_m是岩石骨架密度；ρ_l是岩石充填物密度。該式仍說明ρ_m和ρ_l之間按孔隙度φ分配的百分比關系。如果岩石中只充填滿油、水和氣水時，則密度ρ為

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式中：S_n是含水飽和度，ρ_n是水的密度。由（8.7-4）式或（8.7-5）式可找出ρ和φ的關系，而ρ和v一般又成正比關系，則就可導出v和φ的關系了。

圖8-37 不同岩性的速度與密度的關系曲線

8.7.1.3 孔隙中充填物性質的影響

岩石中孔隙的空間不是被水、油等液體所充填就是被氣體或氣態碳氫化合物充填。實驗測定證明，當孔隙中的水被液態的碳氫化合物所代替且達到飽和時，速度就可以降低15%～20%，而孔隙中如果被氣態碳氫化合物充填時，則速度值會大大降低。它已可能提供人們對油、氣、水的預測，因為這些岩石，特別是砂岩，由於孔隙內充填的油、氣、水介質不同，引起速度上的差異，必然使油、氣、水之間，以及它們同上下圍岩之間形成良好的分界面，它們是具有較大反射系數的波阻抗面。通常在沉積岩地區，一般岩性界面的反射系數是比較小的，在±0.1以下，甚至更小，只有個別強反射面的反射系數可達0.2左右。然而，對含氣和不含氣的砂岩來說，當它同頁岩組成分界面時，如果頁岩密度為2.25 g/cm³，速度為5 200 m/s，可求得φ=10%～20%時含氣砂岩的密度值以及它們同頁岩構成反射面的反射系數，見表8-2。

表8-2 砂、頁岩界面的反射系數

由表中所得結果表明：①含氣和不含氣砂岩，在速度上有很大差異，由此而引起頁岩與含氣砂岩構成的分界面上的反射系數要比與不含氣砂岩構成的反射系數大得多。②當孔隙度只增加10%時，速度值可以大大降低，反射系數變化更為靈敏。這些結果說明利用較靈敏的反射系數代替速度的變化有可能預測油、氣、水的分界面以及直接找油氣。這些原理應用於「亮點」處理技術及岩性研究。

8.7.1.4 速度與地層埋藏深度的關系

一般岩石埋藏得越深則它的地質年代越老，承受上覆地層的壓力強度大、時間長。因此，相同岩性的岩石若埋得深，時代老的則比埋得淺、時代新的岩石的速度要大。福斯特曾對測井曲線進行了大量分析和總結，得出以下關系式：

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式中：z是埋藏深度，t是地質年代。a、c為比例常數，一般a=46.5（z取米，t取1/年）。R為地層的電阻率，c=2×10³。

加斯曼在1951年提出了速度、深度和孔隙度之間的經驗公式

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式中：v₀、ρ₀是指已規定的Z=0時的起始深度和密度；ν是泊松比。E是楊氏模量；a₁、a₂是固體顆粒和液體體積之比例常數。

如果令E=5.1，ν=0.25，ρ₁=2.7，ρ₀=1，則（8.7-7）式可變為

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式中：φ是孔隙度。

圖8-38 北美地區不同地質年代岩層的 v_P和 z 的關系圖

（根據測井結果）

圖8-38是取自北美地區不同地質年代岩石的縱波速度v_P和埋藏深度z的關系曲線圖。該曲線是根據測井數據分析總結而獲得。由圖中可知v是隨z增加而增大，老地層的速度一般比新地層大。需要注意的是一般地層埋藏越深溫度越高，由高溫、高壓超聲波物理模型實驗證明，超聲波速度隨溫度增加而下降，若將壓力和溫度同時考慮則有時會出現速度倒轉的現象。

8.7.2 地震地質條件

在一個地區利用地震勘探方法能否取得好的地質（勘探）效果，在很大的程度上是取決於地震地質條件。地震地質條件一般分為兩類：①表層地震地質條件；②深部地震地質條件。

不同盆地的地震地質條件通常是不相同的，就是同一個盆地的不同地段，其地震地質條件也常常是不同的。掌握、分析和解決復雜的地震地質條件問題是地震勘探中的基礎工作。

8.7.2.1 表層地震地質條件

表層地震地質條件包括地形、地表風化層的性質等因素。它不僅影響地震勘探的激發和接收，而且影響地震波的運動學和動力學特點，嚴重影響地震剖面的精度。

1）低速帶的影響。地殼的風化殼也稱為低速帶。它是由於受到長期風吹、日曬、雨淋等地質風化作用而形成，其岩石變得十分疏鬆。低速帶的特點是：①低速帶一般是指不含水的風化層，當風化層含飽和水後，其速度會增高，就不屬於低速帶范圍。這也是地質風化層與低速帶的差別。②低速帶的速度 v₀ 是極低的，一般小於1 500m/s，而且速度橫向變化較大。③低速帶的厚度常常是不均勻的。④由於 v₀≪v（下覆岩石速度），根據斯奈爾定律出射角β是很小的

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由於炮檢距（OS）相對於勘探深度z是較小的，通常α也不太大，則β就更小。因此，在地表附近縱波的位移幾乎是垂直於地面，橫波的位移則近似於平行於地面。由於這個原因，在縱波勘探中，接收系統必須為垂直運動的檢波器。橫波勘探則應設計水平運動的檢波器。

由於低速帶存在，要影響地震波的運動學和動力學特徵：一是影響波的傳播時間，甚至影響到最後地震剖面成像和地質構造形態；二是影響地震波的頻帶和能量，改造地震波的動力學特徵；三是容易產生多次波，增加地震反射記錄的復雜性。因此，地震勘探中的低速帶校正和補償已成為地震數字處理中難度較大的，但又是極為重要的問題。

8.7.2.2 深層地震地質條件

它通常是指地下地質構造的復雜程度。在一些復雜的斷、陡構造地區，常常得不到好的地震資料，也無法弄清楚地下的真實形態。所以，地下構造的復雜程度不僅影響地震勘探工作方法的選擇，而且影響地震資料的處理和解釋。

一般而言，要取得好的勘探效果，地下具備以下幾方面的地震地質條件對提高勘探質量是有利的。

①具有地震層位和地質層位的一致性；

②具有較好的標准層；

③具有良好的地層波組關系；

④具有明顯的地震相特徵；

⑤速度變化具有一定的穩定性。

Ⅲ 地震波在各層內傳播速度如何測定。請詳細說明。

這個都不知道呀，地震是不是一種震盪波，在原石層中傳播，他的速度不同，地表設置電磁檢波器，接受到地震波，經過時距改正，就可以得到地下岩石層結構，可以用來勘探

Ⅳ 地震波速度的應用有哪些

影響地震波在岩層中傳播速度的地質因素有很多，主要有：
岩石本身的彈性性質：包括楊氏彈性模量、拉梅常數、泊松比、體變模量等。這些因素與岩石的成分和岩石形成時經歷的熱力作用、壓實作用程度相關。
岩石的岩性：岩漿岩、沉積岩和變質岩當中地震波波速不同，主要與岩性有關，而這一因素根本上是與成岩環境相關的，一般來說，岩漿岩當中的地震波波速較高，深變質岩中地震波波速也較大。
岩石的密度：岩石的密度主要與岩石所經歷的壓縮作用有關，密度大的岩石波阻抗一般比較大，其中的地震波波速一般較高。
岩石的埋藏深度：岩石埋深增大，壓縮比較強烈（對於沉積岩來說，埋深增大則壓實作用增強），波速也增大。淺部的岩石隨著埋深增大，地震波速度梯度增大，但是深部的岩石則沒有那麼大的地震波速度梯度。
岩石的構造歷史與地質年代：岩石的構造歷史對岩石中地震波傳播是有影響的，強烈褶皺的地區，岩石中的地震波速度增大，構造抬升而遭到風化破碎的岩石，地震波速度較小。地質年代老的岩石一般具有比年輕岩石更大的地震波速度。
岩石的孔隙度、流體速度和流體飽和度：由威里時間公式可以知道，岩石孔隙度越大，密度越小，波速變小，岩石當中流體速度增大，地震波速度增大，岩石當中的流體飽和度越大，剪切波的速度越小。
壓力：上覆岩層壓力增大，孔隙壓力不變，地震波增加，孔隙壓力增加而上覆岩層壓力不變，則地震波速度減小。
岩石的結構：岩石的膠結程度越高，通常地震波速度越大。岩石越疏鬆，孔隙度越高，波速越小。
其他因素還有溫度和地震波頻率等。

Ⅳ 地震波檢測儀的原理

其基本原理是利用一件懸掛的重物的慣性，地震發生時地面振動而它保持不動。由地震儀記錄下來的震動是一條具有不同起伏幅度的曲線，稱為地震譜。

曲線起伏幅度與地震波引起地面振動的振幅相應，它標志著地震的強烈程度。從地震譜可以清楚地辨別出各類震波的效應。縱波與橫波到達同一地震台的時間差，即時差與震中離地震台的距離成正比，離震中越遠，時差越大。

由此規律即可求出震中離地震台的距離，即震中距。

值得注意的是，地震儀只能用於測量地震的強度、方向，並不能用於預測地震。

(5)地震波速度測量方法擴展閱讀：

在地震研究中使用的地震儀主要有三種，每一種都有與它們將要測量的地震震動幅度（速度和強度）相應的周期（周期指的是擺完成一次擺動所需的時間長度，或者來回擺動一次所需的時間）。

短周期

一般用於研究初次和二次震動，測量移動速度最快的地震波。這是因為這些地震波移動速度太快，短周期地震儀在不到一秒鍾的時間就能完成一次擺動；它同樣能夠放大記錄下來的地震波圖，使研究人員能夠看出地殼瞬間運動的軌跡。

長周期

使用的擺錘一般需要20秒左右的時間完成一次擺動，可以用來測量跟隨在地殼初次和二次震動後的較緩慢的移動。地震檢測儀網路使用的就是這種類型的工具。

超長或寬波段

具有最長擺錘擺動周期的地震儀叫超長型或寬波段地震儀。寬波段地震儀的應用越來越廣泛，通常能夠對全世界范圍內的地殼運動提供更為全面的信息。

參考資料來源：

網路-地震儀

Ⅵ 地震波速度是多少

縱波速度快，一般在3000m/s以上，但是產生的破壞小，橫波速度慢，根據地基土的情況不同，從幾千米每秒到幾百米每秒的都有，破壞很大，通常地震時房子的破壞主要是橫波造成的。

Ⅶ 地震波的速度

地震波的速度是傳播介質特性的一種體現，因而它是地震勘探中一個十分重要的參 數。地震資料處理和解釋過程中的疊加、偏移、濾波、時深轉換、層位對比以及岩性研究 等許多環節都要用到相關的速度參數。下面介紹有關速度的概念。

（一）幾種速度的概念

1.層速度

簡單說，層速度就是地震波在不同岩性地層中的傳播速度。沉積岩地層剖面中的速度 分層同地質年代和岩性上的分層一般是一致的，但沒有地質分層那麼細，有時地質年代不 相同但岩性相同的一些地層可以成為一個速度層。

由於層速度與岩性密切相關，因而在岩性解釋中非常重要。層速度除利用聲波測井測 得外，亦可由其他速度求取。

2.平均速度

地震波垂直穿過某一界面之上各水平層狀介質的總厚度與傳播總時間之比，稱該界面

上覆地層的平均速度，即

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式中：h_i，v_i分別表示各層厚度和速度。

可見，平均速度是一種對實際地層結構的近似假設，相當於用一個速度為v的均勻介 質代替某界面上覆所有地層的一種等效處理，因而僅在垂直入射或炮檢距較小情況下才比 較准確。

平均速度是時深轉換不可缺少的參數，通常由地震測井方法獲得。

3.均方根速度

對於水平層狀介質，除震源處垂直反射的路徑是直線外，其他檢波點接收的反射波射 線路徑均是折線。考慮到射線的折射效應，用均方根速度代替層狀介質的速度，同樣可以 把層狀介質視為均勻介質，地震波沿折射線路徑傳播看成沿直線傳播，共反射點時距曲線 簡化為雙曲線，即

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式中：

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為水平層狀介質中的均方根速度。

由式（1-67）可以看出，均方根速度是把各分層的速度平「方」對時間取加權平 「均」，再求平方「根」。相當於用一個速度為v_R的均勻介質代替某界面上覆所有地層的一 種等效處理。顯然，在均方根速度中，速度較高的「層」所佔比例要大些。

均方根速度總是大於平均速度，比平均速度更近似地反映了地震波在層狀介質中的 「真速度」。但均方根速度僅在炮檢距比較適中的情況下才是精確的，炮檢距太小或太大均 不適用。

在水平層狀介質情況下，且炮檢距不十分大時，疊加速度就是均方根速度；在傾斜界 面情況下，疊加速度稱等效速度，數值等於均方根速度除以界面傾角之餘弦。

均方根速度主要用於動校正。在實際工作中，疊加速度（包括均方根速度和等效速 度）通過計算速度譜的方法求取。

（二）影響地震波速度的主要因素

地震波的速度與諸多因素有關。理論研究和實際觀測表明，地震波的傳播速度主要受 岩性、岩石孔隙度及孔隙間充填物性質等因素的影響。

1.岩性的影響

岩石性質是影響地震波速度的最明顯因素。由公式（1-1）和公式（1-2）可以看 出，地震波的速度與岩石的彈性常數有直接關系。由於岩石性質不同致使其彈性常數有差 異，實際的岩層是非常復雜的。此外，即使同一岩性的岩石，因其形成時代、沉積環境的 不同，亦會使岩石密度、孔隙度以及充填物等有很大差異。這就導致每類岩石的速度值可 在一定的范圍內變化，並且不同類型岩石間的速度值會有重疊，見表1-2。

大多數火成岩和變質岩只有很少孔隙或沒有孔隙，因此地震波的速度主要決定於構成 這些岩石的礦物自身的彈性性質。一般說來，火成岩波速變化范圍較小，波速較高；變質 岩波速變化范圍相對大些；沉積岩的波速低，變化范圍寬——如砂岩、頁岩和泥岩等，因 其結構比較復雜，受孔隙度和孔隙中充填介質性質的影響較大。沉積岩中碳酸鹽岩的波速 相對高些（表1-3）。

表1-2 地震縱波在幾種主要類型岩石中的速度變化范圍

表1-3 地震縱波在某些沉積岩中的速度變化范圍

由於不同類型的岩石可以有相同的速度段，致使岩石的性質與速度不是單值對應關 系。因此，岩性地震勘探單純用速度作為提取岩性信息的唯一參數是不合適的，必須採用 多參數綜合分析研究。

2.孔隙度與孔隙充填物性質的影響

大部分岩石由呈顆粒狀的各種礦物組成：一般粗顆粒結構岩石孔隙度相對大些，如砂 岩；細粒結構岩石的孔隙度相對小些，如灰岩。固體岩石的結構基本由兩部分組成：一部 分是礦物顆粒本身，稱岩石骨架（或基質），另一部分是由各種氣體或液體充填的孔隙，這種由兩種相態介質構成的岩石稱雙相介質。顯然，地震波在這種結構的岩石中傳播，相 當於在骨架本身和孔隙兩種介質中傳播。盡管孔隙中充填了各種氣體或液體，但由於波在 氣體或液體中傳播的速度要低於在岩石骨架中的傳播速度，因而波在雙相介質中傳播的速 度與孔隙度成反比——相同岩性的岩石，孔隙度大的速度相對較小。

孔隙度的變化意味著岩石密度的變化，同密度成反比關系，即孔隙度變小，密度相對 增大。據此也證明速度隨岩石密度的增大而增大。

岩石中的孔隙不是被水、油等流體充填，就是被氣體或氣態碳氫化合物充填。實驗測 定表明，如果以油替代孔隙中的水並達到飽和時，速度就可以降低15％～20％，而由氣 飽和充填時，則速度下降更多。這種速度差異，便使油、氣、水之間及其同上下圍岩之間 形成波阻抗差界面，尤其是含氣砂岩與頁岩之間可形成具有較大反射系數的波阻抗面。這 樣以較靈敏的反射系數取代速度的變化，就有可能預測油、氣、水的分界面以及指示油氣 的存在。

3.其他因素的影響

同樣岩性的岩石埋藏深度不同其波速也不同。這是因為岩石埋藏深度越大，受到上覆 地層的壓力越大，使其孔隙度變小而密度增大，因而波速也越大。

研究還發現，成分類似的岩石形成地質年代不同，地震波的傳播速度也不同，一般年 代老的岩層比新岩層的波速要大。就某一地質年代的地層而言，速度隨深度增加而增大；對於同一深度，則地質年代較老的岩層波速較大。

此外，溫度對速度略有影響——溫度升高100℃，速度會減小5％～6％。

Ⅷ 如何通過地震台站記錄圖計算地震波速度

地震學的主要內容之一就是研究地震波所帶來的信息。地震波是一種機械運動的傳布，產生於地球介質的彈性。它的性質和聲波很接近，因此又稱地聲波。但普通的聲波在流體中傳播，而地震波是在地球介質中傳播，所以要復雜得多，在計算上地震波和光波有些相似之處。波動光學在短波的情況下可以過渡到幾何光學，從而簡化了計算；同樣地，在一定條件下地震波的概念可以用地震射線來代替而形成了幾何地震學。不過光波只是橫波，地震波卻縱、橫兩部分都有，所以在具體的計算中，地震波要復雜得多。

Ⅸ 地震波的傳播速度是多少

根據橫縱不同，速度不同，具體如下：

縱波是推進波，地殼中傳播速度為5．5~7千米/秒，最先到達震中，又稱P波，它使地面發生上下振動，破壞性較弱。

橫波是剪切波，在地殼中的傳播速度為3.2～4.0千米/秒，第二個到達震中，又稱S波，它使地面發生前後、左右抖動，破壞性較強。

彈性模量和波速

均質各向同性的固體可由兩個常數： k和μ來描述其彈性，兩常數都可表示為單位面積的力。

密度為ρ的彈性固體內，可以傳播兩種彈性波。

P波，速度vP =√(k+4/3μ)/ρ。

花崗岩： vP=5.5千米/秒；

水： vP=1.5千米/秒。

S波，速度vS=√μ/ρ。

花崗岩：vS=3.0千米/秒；

水： vS=0千米/秒。

Ⅹ 地球內部地震波速可測嗎如何測得

這個問題說簡單也簡單，說復雜很復雜！
計算速度，無外就是距離/時間。
在地球內部，地震波傳播路徑不是直線，而是曲線！在速度未知時，這個曲線路徑難以確定。
再看時間，地震波在介質內部會出現折射、反射、投射，會出現波形轉換，有pp、ps、sp、pr、rp...，有psp、pps、pss、spp...，（R指瑞雷波，P縱波，S橫波，此外還有LOVE波...）。各種波的波速是不同的，轉換後更難一一分辨。因此，需要選擇最為簡單的判據。在實踐中，無外是採取最早到達（初至波P波）、最強振幅（瑞雷波，R波）、質點振動方向（P、S、R等)，來分別判斷各種波形的走時。
可參考楊文采院士的「地球物理反演」的相關著作。