不同围压下岩石中泊松比的各向异性

由弹性波纵横波速比计算得到的泊松比 ,在利用地震波反演地下结构和物质组成时 ,可以提供比单纯地利用纵波或者横波波速更强的约束 .为了研究不同岩石中泊松比及其各向异性随围压的变化 ,选取 1 9块典型的岩石样品 ,在不同围压下沿相互正交的 3个方向同时测量纵、横波速度 ,并通过计算得到了泊松比及其各向异性 .结果表明 ,在大部分样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性有一定的相关性 ,但在有的样品中泊松比各向异性与纵波速度各向异性没有明显的关系 ,甚至表现出完全相反的变化规律 .由于泊松比也表现出很强的各向异性 ,在排除微裂隙的影响后有的仍可以达到 30 %以上 ,在利用实际地震波传播数据通过泊松比反演地下物质结构时必须考虑其各向异性的影响 .

围压作用下岩石样品中微裂纹的闭合

岩石中普遍存在的微裂纹对其物理性质有十分显著的影响 .为了得到不同围压条件下岩样内部微裂纹形态的变化 ,选取几种具有明显层理的岩石圈岩石样品 ,在不同围压下沿相互正交的三个方向对纵横波速度和线应变等进行了测量 ,根据O’Connell模型通过计算得出有效泊松比、裂纹密度、裂纹孔隙度和裂纹的c/a比值 (a为硬币形裂纹半长轴的长度 ,c为其半宽度 ) .结果表明 ,随着围压的增加 ,在垂直于层理面的方向上裂纹闭合最快但c/a比值不减反增 .结合显微组构分析可知 ,岩石中的裂纹表面实际上是凸凹不平的 ,在围压增加引起裂纹闭合过程中一条裂纹可以变成几个 ,长度成倍减小但宽度变化不大 ,所以在垂直于层理面的方向上c/a比值随围压增加而增大 .但另两个方向上的变化明显不同 ,应该与模型本身的适用范围有关 .通过同时测量纵、横波速度 ,计算c/a比值 。

内核地震波速各向异性的成因

地球内核是轴对称各向异性的，其对称轴与地球的极轴之间有１１°左右的夹角，本 文根据地球内核相对于外部地球有差异转动这一观测结果，利用晶体生长理论，对内核地震波 速度各向异性的成因进行了探讨．当从熔融状态结晶时，晶体的生长速度与晶体和熔融态之 间相对运动的线速度成正比涸此当固态内核在液态外核中生长时，沿赤道方向的生长速度比 两极方向快．在万有引力场的作用下内核始终保持近似球形，生长速度较快的赤道附近的物 质会向两极区域流动，形成轴对称的流变场。这一轴对称的流变场伴随着轴对称的应力场，使 得构成地球内核的ｈｃｐ型铁晶体的ｃ轴沿着内核自转轴的方向排列，导致观测到的地球内核地 震波速度各向异性。作为推论，内核相对于外部地球可能同时存在着进动和章动。

沉积岩中波速、衰减及渗透率随压力的变化

在三轴围压容器内对泥岩、粉砂岩、砂岩和杂砂岩中的弹性波速度、衰减和渗透率进行了测量,并对样品作了显微组构分析。实验发现,由于砂岩的孔隙率大,矿物颗粒的分选度和磨圆度较好,颗粒间孔隙的连通性很好,其渗透率最高;粉砂岩中晶体颗粒尺寸比砂岩的小,颗粒间的孔隙也较小,连通性受到影响,因此渗透率比砂岩的低;泥岩的渗透率更低,因为它的矿物颗粒更细小且固结性较差,很容易将连通的孔隙堵塞;杂砂岩是由分选性差、未经磨圆的碎砾通过基质胶结形成的,孔隙间的连通性很低,它的渗透率最小。随着围压和轴向差异应力的变化,四种样品中的波速、衰减和渗透率均发生不同形式的变化,反映了岩样组构特别是微裂隙的变化情况。