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文章导读:
库水升降条件下水-岩作用特征
水库蓄水后主要从两个方面使库基岩体孔隙水压力增高,一是水体的压力迫使库水向外和向深部渗透,二是水库载荷条件下,库基弹性变形使岩体孔隙和裂隙被压缩,从而改变孔隙水压。
热液交代变质作用是典型的水-岩化学作用,在高温条件下更活跃。交代作用常主要通过热液与围岩的相互作用来实现,使围岩成分发生变化的过程即热液蚀变,交代后的围岩称为蚀变围岩。
黄土层孔隙水主要接受大气降水垂直入渗补给,以滞缓的速度向四周排泄,构成独立水文地质单元,黄土层水量贫乏,单孔涌水量0.186L/s,水位埋深20~40m,含水层厚度602m,水质良好,矿化度2g/L左右,属于HSnm型水。
水-岩作用(water-rock interaction)是自然界最普遍的地球化学过程,从地表到地幔流体无处不在,无时不在。
矿物和岩石的速度——实验结果
实验观测结果表明,纵波在矿物中的传播速度在2000~18000m/s的范围内变化;横波的速度在1100~10000m/s的范围内变化。此外,矿物的纵波速度和横波速度的比值比较稳定。表6-6-1给出了一些常见矿物的纵、横波速度。
所以,矿物的弹性在微观上来源于其组成元素的电子壳层。表6-3-1给出了一些典型造岩矿物的弹性模量。岩石的弹性参数 岩石是矿物和孔隙充填物的堆积混合体,具有不连续性、不均匀性和各向异性。
作者对采自秦岭和华北地区的138个样品进行了高温(达1500℃)和高压(达3GPa)条件下纵波速度的测定结果,探讨了岩石纵波速度的一般特征,并且发现了岩石纵波低速现象。
从岩石结构看矿物结晶次序为磁铁矿、斜长石、微斜长石、石英、黑云母。实验结果表达于图7-60(与图7-47-44相似)。
由于密度直接由元素的平均相对分子质量所决定,所以矿物和岩石的密度对地震波速度的影响可以由平均相对分子质量与地震波速度的关系导出。根据Brich在1961年发表的结果,地震波的速度与矿物的平均相对分子质量大致成比例。
一方面从土壤和岩石中吸取某些元素为营养,同时分泌有机酸腐蚀岩石 --- 由上面的定义可以知道了,由于月球上没有生物,大气和水,因此只有可能存在物理风化,而地球上的风化作用是综合结果,速度要比月球上的快。
温度、压力对岩石波速的影响
1、(1)软化现象 在岩石的波速与温度的关系中,通常的表现如图4所示,对于所有的玄武岩包括叶蜡石和金伯利岩[1]低于3GPa的实验中,在软化温度θx时都有软化现象发生。软化温度θx是随压力条件改变。
2、压力增加使波速增大,而温度升高会使波速降低。这样,了解岩石波速随温度、压力的变化,对于解释地震资料非常重要。由于地球内部温度和压力都比地面高,故问题常归结为研究波速v随深度Z的变化。
3、在低温或常温条件下,压力的影响为主,在高温条件下,温度与压力对波速起联合控制作用,一般随温压升高,波速增大。例如,砂岩横波速度随温度略有下降,品质因素明显减小。
4、式中:C是个常数,当流体压力等于岩石压力的一半,且岩石压力相当于埋藏在深约1 900m处所承受的压力达56×1013Pa(帕斯卡)时,C值可取0.85左右。
5、基性岩石的造岩矿物如角闪石、辉石,vP大于0公里/秒。超基性岩中的造岩矿物例如橄榄石,vP达0公里/秒以上。石油的超声波速度随密度和压力的增大而增大,随温度的升高而减小。
高温高压下各种岩石的超声波速
超声波在标准大气压和15摄氏度的条件下中的速度是340米/秒。温度对声传播媒质的影响很大,温度越高,传速度越大。一般情况下在固体中传播最快,液体中次之,气体中最慢。
每个试样进行8次冲击,每次冲击之后从三轴缸中取出试样,测量超声波(纵波?)通过速度,研究岩石的损伤演化。
空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/秒。温度越高,传播速度越大;一般情况下在固体中传播最快,液体中次之,气体中最慢。在钢铁中的速度是5300m/s;在铝中是6400m/s。
基性岩石的造岩矿物如角闪石、辉石,vP大于0公里/秒。超基性岩中的造岩矿物例如橄榄石,vP达0公里/秒以上。石油的超声波速度随密度和压力的增大而增大,随温度的升高而减小。
岩石声波速度的测量方法
实验室内观测的主要方法是行波法。通过特殊的换能器(一般是压电晶体),首先将电磁振荡能量转换为声波能量,然后测量声波通过标本的时间。如果标本的长度是L,而实际测得的时间是t′,则速度为vp=L/t′。
到60年代,Birch(1961)利用超声波在岩石中传播的方法,首先实现了在实验室中对岩石样品中纵波传播速度的测量。之后不久,横波速度也成功测得。
发射的有可能为球面波;用接收换能器做反射面也会使误差增大;调节超声波的谐振频率也会是误差增大;判断最大值的位置不准确。超声波测量是指测量频率超过16-20kHz的弹性波在岩体中传播速度的方法。
测量技术的第二个特点是进行岩石轴向变形测定。波速的测量是通过岩心样品的实时长度除以声波 通过样品的实际时间计算的。疏松砂岩加压过程中变形比较大,必须进行实时变形测定才能保证波速测 量的精度。
测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。
声波速度测井简称声速测井,是在井中测量井壁地层声波传播速度的一类测井方法。由于声波速度测井直接记录的是声波时差(即声波速度的倒数),因此也常被称为声波时差测井。
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