岩石的超聲波波速為什麼看縱波

1. 超聲波的縱波和橫波在不同介質中的傳播速度

一般來說。縱波和橫波的速度不相同，縱波的速度大於橫波。不過橫波不能在液體空氣中傳播，只能在固體介質中傳播。

2. 聲波是橫波還是縱波，為什麼

聲波有橫有縱，但大部分是縱波，要看傳播的介質。

聲音在空氣傳播是縱波，因為聲音在傳播過程中是空氣（介質）發生膨脹和收縮 是沿著聲波傳播方向的。聲音通過金屬等介質傳播，則是橫波，是上下振動，速度較快。

發聲體產生的振動在空氣或其他物質中的傳播叫做聲波。聲波藉助各種介質向四面八方傳播。聲波所到之處的質點沿著傳播方向在平衡位置附近振動，聲波的傳播實質上是在介質中能量的傳遞。

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橫波在傳播過程中，凡是波傳到的地方，每個質點都在自己的平衡位置附近振動。由於波以有限的速度向前傳播，所以後開始振動的質點比先開始振動的質點在步調上要落後一段時間，即存在一個位相差。

橫波的傳播，在外表上形成一種「波浪起伏」，即形成波峰和波谷，傳播的只是振動狀態，媒質的質點並不隨波前進。實質上，橫波的傳播是由於媒質內部發生剪切變形（即是媒質各層之間發生平行於這些層的相對移動）並產生使體元恢復原狀的剪切彈性力而實現的。

否則一個體元的振動，不會牽動附近體元也動起來，離開平衡位置的體元，也不會在彈性力的作用下回到平衡位置。

3. 有哪位達人知道各類岩石的聲波速度范圍啊幫幫忙!急用！

在井下的岩層中，有些岩石的縱波聲速（如用來做建築材料的大理石和白雲石）甚至比鋼軌還高（達7000米/秒以上）；有些岩石，如地面以下較淺處的黏土或泥岩，其縱波聲速約1800米/秒，僅略高於水（1450米/秒）；砂岩（最可能儲集石油天然氣或水的岩石）的縱波聲速可在3000米/秒至5000米/秒之間。這樣在井下可以通過測量記錄岩石的縱波聲速來判斷岩石的種類或性質，其方法是在井下放置一個發射聲波信號的探頭，並在固定的距離上再放置一個或幾個接收聲波信號的探頭，測量記錄在固定距離上各種岩石中縱波信號到達聲波接收探頭的時間（好像在比賽跑100米），根據在不同岩層中聲波縱波信號到達接收探頭時間的早晚，可計算出岩石的縱波速度。通常，在固定距離（例如1米）上，縱波信號最先到達接收探頭的，是速度快的岩石，例如大理岩、白雲岩、花崗岩等緻密的（密度大）的岩石，最後到達的則是速度慢的、疏鬆的（密度小）的泥質岩石。這樣，通過對井下岩石聲速的測量記錄就可以將不同種類的岩石區分開來：聲速快的是緻密堅硬的大理岩、白雲岩、花崗岩等岩石；而聲速慢的則是泥岩、頁岩等疏鬆的岩石。

我國華北平原第三系泥岩的聲波速度僅1820米/秒，砂岩聲波速度約2650米/秒，任丘油田著名的震旦系石灰岩、白雲岩的聲波速度則達6500米/秒以上。而任丘油田的石油天然氣，淺層是在第三系的砂岩中，深層則是在震旦系的石灰岩、白雲岩中。這樣只要根據聲波速度找出砂岩、石灰岩和白雲岩，再在這些岩層中找孔隙、裂縫明顯的層段，就有希望找到石油天然氣。

4. 　聲波法

固體中的機械波是聲波。由於其作用力的量級所引起的變形在線性范圍，符合虎克定律，也可稱其為彈性波。聲波檢測和淺層地震、面波勘探同屬彈性波「動測」技術。

聲波檢測（Sound Wave Detecting）所使用的波動頻率從幾百赫到50千赫（現場原位測試）及50到500千赫（岩石及砼樣品測試），覆蓋了聲頻到超聲頻，但在檢測聲學學科領域中稱其為「聲波檢測」。其測試原理與淺層地震相同，但使用頻率及測時精度均高於淺層地震勘探。

應提及的是，這里所闡述的聲波檢測包含被動聲波檢測，即不需要振源的地聲檢測技術。

12.3.1基本原理

聲波檢測技術中有三個聲學參量，即聲速（俗稱波速）、聲波波幅及頻率，可對介質的物性做出評價。當前應用最多的是聲速，其次為波幅，頻率參量也日漸加入應用。

聲波可以評價岩體（及混凝土）的性狀，更可提供物理力學參數，但固體的聲速和介質的幾何尺寸有關。無限體（大塊的岩體）、一維桿（防滑樁）、二維板（擋土牆）的聲速表達式中的動彈性力學參數不盡相同，邊界條件不一樣，有必要對它們分別討論。

12.3.1.1無限（無界）固體介質中的聲速

無限體指的是介質的尺寸遠比波長λ

波長A是一個基本的聲參量，其物理含意是聲波波動一個周期T所傳播的距離。所以A=T·C式中C為聲速。而周期 T與頻率f存在T=1/f，因此A=T·C=C/f。大，理論及實驗證明，當介質與聲波傳播方向相垂直的尺寸D＞(2～5）λ，此時的介質可認為是無限體。

聲速是介質質點彈性振動的傳遞（傳播）速度。由彈性理論可知，在無限固體介質中由應力引起彈性應變過程的波動方程為：

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式中：θ為體積膨脹率，

表示在聲波擾動下體積相對變化；u_x、u_y、u_z分別為x、y、z方向的位移；λ、μ為拉梅常數；▽²為拉普拉斯運算元，

；p為介質密度。將12.6式中的第一式對x求導，第二式對y求導，第三式對z求導，然後相加，可得：

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設

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式中：E為彈性模量；σ為泊松比，兩者都是介質的彈性常數，它們與拉梅常數λ、μ之間有一定互換關系。將（12.8）式代入（12.7）式，可有：

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顯然，（12.9）式中的C_l具有速度的量綱，代表介質內由質點振動傳遞過程引起的體積膨脹率的傳播速度，也就是縱波的傳播速度，人們常用v_P表示。即：

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縱波的質點振動傳播的物理過程可用圖12-6a表示。可見，質點的振動和傳播方向是一致的。

圖12-6縱波及橫波質點傳播過程

從三維角度看，質點的振動還可以與傳播方向相垂直，這種波動稱之為切變波或橫波，它不引起固體微元的體積變化，故從12.6式中令θ＝0可求得：

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式中：C_t代表橫波傳播速度，人們常用v_s表示。

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式中：G為剪切模量。橫波的質點振動傳播的物理過程可用圖12.6b表示。

（1）聲速與彈性力學參數：由（12.10）及（12.12）式可見，只要測取岩體的縱波及橫波聲速v_p及v_s，並已知岩體密度p的情況下，便可以獲取岩體的動彈性模量E、剪切模量 G及泊松比σ，對岩體的動力學特徵做出評價。故動彈性力學參數可由下列公式計算：

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（12.14）及（12.15）式中v_P及v_S以m/s計，p以kg/m³計，E、G的單位為Pa。

（2）用v_P/v_s評價岩體質量：泊松比σ反映的是岩體彈性性能，即在應力作用下產生縱向（應力方向）相對變形量與橫向（應力垂向方向）相對變形量之比的倒數，反映的是岩體的「軟」、「硬」程度。由於泊松比與縱、橫聲速之比有著密切的關系，所以常用縱、橫波速度之比來反映岩體的物理性狀。縱、橫波速度比v_P/v_s與泊松比σ的關系如表12-5。

顯然，v_P/v_s值越大，岩體越「軟」。通過大量的統計，v_P/v_s的量值與岩體的完整程度如表12-6。

表12-5縱橫波速度比 v_p/v_s與泊松比σ的關系

表12-6v_P/v_s的量值與岩體的完整程度

（3）聲速岩體完整性指數：評價岩體的質量也可以只用縱波聲速。例如「工程岩體分級標准」（GB50218-94）規定，可以用岩體的縱波波速v_Pm與岩石的縱波聲速v_Pr按（12.6）式測算出岩體完整性指數K_v。

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顯然岩體包含的裂隙、節理比小體積的岩石要少，故 K_v＜1。可見，它反映的是岩體的完整程度。由完整性指數，可對岩體的工程力學性質進行分類，如表12-7。

表12-7工程兵某部的岩體分類研究

（4）聲速與岩性：不同岩性由於其結構、礦物組合、成因、地質年代等因素的不同，聲速是不同的。又由於節理、裂隙等結構因素，它們的聲速並不固定，而分布在一定范圍。表12-8是常見到的幾種有代表性岩體的縱波聲速統計值。

表12-8常見岩體的縱波聲速統計值

（5）聲速與岩體風化：同一種岩性風化程度的不同其聲速有著明顯的區別（表12-9）。以長江三峽三斗坪壩岩體風化程度與縱波聲速為例，說明用縱波聲速劃分岩體風化的可行性。

表12-9風化岩石縱波聲速值（波速單位km/s)

（6）聲速與岩體的裂隙：眾所周知，岩體裂隙無論是原生的還是後期因地應力作用產生的次生裂隙，裂隙的出現便是岩體風化的開始。所以，有必要論述聲速與岩體裂隙及風化相關的機理。

聲學理論中的「惠更斯原理」對這一機理做出了合理的解釋。惠更斯原理指出：彈性介質中，在某一時刻 t，聲波波前上的所有點，均可視為該時刻開始振動的新的點振源，各點振源產生新的球面波，這些球面波在 t＋△t後波前的包絡的疊加組合，形成新的波前，如此循環不已。故當波動的前方有裂隙存在時，在裂隙尖端所產生的新的點振源將可繞過裂隙繼續傳播，形成波的「繞射」。繞射的過程聲線「拉」長，聲時（聲波傳播的耗時）加長，使視聲速降低，故聲速不僅可對岩體的風化程度加以劃分，對岩體中存在的裂隙有著極為敏感的反映，特別是張裂隙。

（7）聲速與岩體結構的關系：岩體的結構可分為四類：整體塊狀結構、層狀結構、碎裂結構、散體結構。聲波在整體塊狀結構中的傳播速度最快。後三類結構中，由於岩體的節理裂隙發育程度不相同，聲波在這種非均質介質中傳播，將會在不同的波阻抗界面產生波的反射、折射、波形轉換等，使聲線拉長，從而使聲速隨結構的復雜而降低。但在聲波的傳播中還有一個原理，即「費瑪原理」。費瑪原理指出：聲波從一個點向另一個點傳播，會沿著最短、最佳、最不費時的路徑傳播。這就決定了隨著岩體結構的不同，聲波的傳播走時是會有一定規律的，其關系如表12-10。

表12-10聲速與岩體結構

（8）聲速與地應力：裂隙對聲速的影響稱之為「裂隙效應」。岩體受到外界應力作用時，其變形首先是裂隙的壓密，由此可使聲速提高。但當應力超過強度極限，岩體又會出現新的裂隙而使聲速下降。圖12-7是四塊岩石試塊（砂岩）應力與聲速關系的實測曲線。

圖12-7岩石應力與超聲波波速的關系

P—壓力方向；F—發射換能器；S—接收換能器

根據上述原理，對岩體做應力釋放處理測取應力釋放前後的聲速，然後再對取得的岩心加壓測量其聲速，可推測出地應力的量值及方向。

12.3.1.2有限固體介質中的聲速

（1）一維桿的聲速：固體介質的尺寸和波長滿足下列關系稱為一維桿。即：

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式中：λ為波長，D是一維桿直徑，L是一維桿的長度。這時桿軸線方向的縱波聲速存在下列關系：

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顯然，

與無限體的縱波聲速相差

0.25,

，見（12.10式），當σ＝0.2～

（2）二維板的聲速：當固體二維板在x及y方向的尺寸遠大於：方向尺寸，且z方向的尺寸L_z＜λ時，二維板在x及y方向的縱波聲速如下：

而橫波聲速不依賴幾何尺寸。

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討論—維桿及二維板的縱波聲速，目的在於對滑坡體治理時可能採用抗滑樁及擋土牆等工程治理措施，其施工質量的檢測大多會採用聲波透射法及聲波反射法。對於正常聲速的取值及動彈性力學參數的測算，分別應使用（12.8式）及（12.9式）。抗滑樁使用混凝土的情況較多，一維桿使用反射波法對混凝土優劣的聲速劃分與用聲波透射法不同，見表12-11。其不同的原因是反射波使用的聲波頻率在1kHz左右（A=4m左右）屬一維桿的縱波聲速，而聲波透射法使用30kHz左右的頻率（λ＝0.13m左右）屬無限體的聲速。

表12-11測樁混凝土聲速分級

12.3.1.3聲波的反射、折射及波型轉換

聲波在固體介質中的反射、折射及波型轉換是岩體及砼聲學檢測的重要理論依據。

（1）垂直入射時的反射及透射：當固體介質不連續時，如存在波阻抗界面（波阻抗的定義是介質密度ρ與聲速c的乘積，即Z＝ρc），如圖12-8，如聲波傳播的聲線與x=n的界面相垂直，則為垂直入射。在該界面處，質點振動振速 v及振動產生的聲壓P具有聲壓連續及振速連續，如下：

圖12-8聲波（平面波）的入射、反射及透射示意圖

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式中：P、v為入射聲速的聲壓及振速；P₁、v₁為反射聲壓與振速；P₂、v₂為透過的聲壓及振速。將波阻抗Z＝ρc關系代入上式可求出：

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（12.22）式中的R_P為聲壓反射系數，（12.23）式中的_Rv為振速反射系數。它們從不同角度說明聲波反射的同一物理現象，聲壓反射系數說明了反射時質點振動的應力關系。同理可推導出聲壓透過系數。

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垂直反射比較簡單，不產生波型轉換。

（2）斜入射時的反射、折射及波型轉換：如果在波阻抗界面處入射聲波不是垂直入射，將產生反射、折射及波型轉換，其規律見圖12-9及圖12-10。

圖12-9聲波斜入射時的反射示意圖

註：

(a）縱波斜入射；（b）橫波斜入射

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反射、折射規律遵循Snell定律，如（12.25）式：

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式中：α_l、

β_l、β_t的含意見圖12-9及圖12-10。由（12.25）式可得到一個重要的入射角，稱為第一臨界角α_i：

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該式說明：當縱波入射角等於第一臨界角時，在比第一層介質聲速高的第二層介質中的折射角等於90°，即折射波在第二層介質表面滑行。

（3）斜入射時的反射及折射系數：圖12-9(a）縱波斜入射的反射系數 R_P（如式12.27），而圖12-10(a）中聲波的透過系數R_T（如式12.28）：

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（12.27）式及（12.28）式中的Z₁＝ρ₁c₁,Z₂＝ρ₂c₂，分別為上下層介質的波阻抗。

（4）聲波的繞射及散射：用惠更斯原理可解釋聲波的繞射，前文已述及，不再贅述。

聲波在介質中傳播，如介質中含有隨機分布的不同波阻抗的顆粒，而這些顆粒的幾何尺寸 r＜λ（λ為波長），這時聲波將被這些顆粒反射而散射開來，使聲波不能全部向前傳播形成聲能的損失，這種現象稱為散射。

12.3.1.4聲波的波幅及聲波的衰減

聲波的傳播是質點振動的傳遞過程，單位時間傳遞的距離就是「聲速」，而質點在振動傳遞過程中其振動的幅度便是聲波的「波幅」。聲波波幅會隨著質點振動相互碰撞，在將動能轉換成熱能的過程中，質點振動的能量耗損使其振動幅度漸減，稱之為聲波的衰減。聲波的衰減顯然隨介質材質、結構及聲波頻率的不同而各異，同一種介質，聲波頻率高衰減快。

在聲波檢測技術的應用中，目前還沒有用聲波的衰減評價被測介質特性，而是通過測量聲波波幅的變化檢測諸如岩體內裂隙的發育情況、風化特徵以及混凝土內部的各種缺陷等。

聲波的波幅A與傳播距離有下列關系：

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兩式中：A_m為發射點的聲波波幅；α為聲波衰減系數，l為傳播距離。（12.29）式適用平面波，（12.30）式適用球面波。

12.3.1.5聲波的頻率

由富氏變換可知，聲波檢測發射的脈沖波是由多個不同頻率的正弦波組成。在岩體中隨著傳播距離加大，或由於岩體裂隙的發育程度、風化程度的不同，接收到的脈沖波的高頻信號衰減快，使接收信號的主頻（能量最豐富的頻率）降低。故接收到的聲波信號的頻率特性，可反映出岩體的物理性狀。

12.3.1.6聲發射現象與凱薩效應

當岩體受到外力作用，例如地下殘余應力、人為或自然界對岩體產生擾動引發的應力集中等，超過岩體的強度時，岩體內部將被破壞。這種破壞往往要經歷一個過程，開始時局部產生微破裂，出現一些新的裂隙，當外應力增加，這種破裂的數量（次數）增加，新生的裂隙增加並延伸，外應力增加到一定程度後，最終造成整塊岩體破損坍塌。在上述岩體受力破壞的過程中，每產生一次破裂，能量被釋放並轉換成一次脈沖波動，形成一組聲脈沖，稱為「聲發射」。每出現一次聲發射，即為一次聲發射「事件」。

聲發射現象產生的脈沖聲波的頻譜甚為豐富，據國外文獻及國內有關單位研究，其頻率的上限到兆赫，下限到千赫。因此，可以在距離聲發射點幾十米以外接收到聲發射信號，一般接收儀器接收到的是主頻數千赫以下的聲發射脈沖波組。由所接收到聲發射事件的次數、單位時間內事件數，及聲發射信號的波幅強度等動力學特徵，可對岩體是否失穩進行預報。

岩體聲發射現象，還有一個特殊效應系由凱薩氏發現，定名為「凱薩效應」。從岩體上取下一塊完整的岩石試樣，放在材料試驗機上緩緩施加壓力，在所加壓力未超過它歷史上所受到應力之前，是不會發生聲發射的。由此，從加壓後開始出現聲發射現象之前的一級壓力，即為該岩體歷史上所受到的最大應力。

12.3.2觀測方法

聲波檢測（主動式）的全過程，可用圖12-11加以說明。當今聲波檢測儀均已數字化，現以數字化聲波檢測儀的發射、接收、數據採集及信號處理過程說明聲波檢測的觀測原理。

圖12-11聲波檢測（主動式）原理框圖

（1）聲波的發射：傳統的聲波儀用壓電型換能器的逆壓電效應將電脈沖信號轉換成機械振動，向岩體輻射聲波，其透射距離在10m以內（頻率20～50kHz）。為加大穿透距離，聲波儀也可以用電火花、錘擊等單次瞬態激勵振源向岩體發射聲波（頻率約3kHz以下）。

（2）聲波的接收：傳統的聲波儀多使用壓電型接收換能器的壓電效應，將經岩體傳播後的聲波信號轉換成電信號，這些信號攜帶了岩體的物理力學及地質信息。

（3）放大及數據採集：見圖12-11，由接收換能器送出的信號先經接收放大系統加以適當的放大，再經A/D轉換數據採集系統對放大後的信號由A/D轉換器將模擬信號轉換成二進制數字信號，並按采樣的時間順序存儲在隨機存儲寄存器（RAM），再將這些離散的二進制數字信號送入微電腦，最終接收換能器接收到的聲波信號波形顯示在電腦顯示屏上。目前最高檔的聲波檢測儀，在將波形顯示在屏幕上的同時，可將接收信號的首波波幅及首波的到達時間（即聲時）自動加以判讀，同時加以顯示。接收到的波形、波幅、聲時等可存入電腦的硬碟或軟盤，用作下一步的分析處理。上述聲波信息可在專用的數據與信息處理軟體的支持下，對被測介質作出評價。

（4）被動式聲波檢測：岩體中的聲發射信號、滑坡體蠕動產生的摩擦聲信號統稱為「地聲信號」。對這些信號的接收過程與圖12-11基本相同，只不過沒有聲波發射系統，但接收是多通道的（三個以上），故稱之為被動式聲波檢測。另一個重要的不同點是，它需要計時系統，記錄出現地聲的時刻，同時需對地聲脈沖信號的主頻、波幅量化處理後存儲記錄，統計出地聲事件出現的頻度。被動式聲波檢測儀必須長時間連續工作，提供不間斷的觀測記錄。地聲監測是地質災害的勘查手段之一，對於研究地質災害發展規律十分重要。

12.3.3檢測方法

由檢測對象及檢測目的的不同，聲波檢測有多種方法。

12.3.3.1透射法

發射的聲波經被測介質傳播透過後，由接收換能器接收的測試方法為透射法。

（1）表面測試：工程場地的岩體、混凝土，如需檢測內部結構特性、缺陷及力學性能，而目標體又有外露的測試面，可採用對測法，如圖12-12(a）；只有一個檢測面時，可採用平面測試法，如圖12-12(b）。

表面測試多用於地下洞室、隧道、邊坡、大型橋墩等如圖12-13。

圖12-12表面測試原理圖

I—聲波檢測儀；T—發射換能器；R—接收換能器；M—檢測介質

圖12-13聲波表面測試示意圖

1～3—隧道及洞室；4—橋墩類

＞發射點；接收點

（2）跨孔測試：在兩個相距一定距離的鑽孔中，分別放入發射振源和接收換能器，如圖12-14。具體方法有同步提升測試法，圖12-14(a）；斜測法，如圖12-14(b）；及扇面測試法，如圖12-14(c）。

跨孔測試用於孔間岩體破碎帶、岩溶、滑坡的滑帶（床）的測試；扇面測試用於聲波層析成像（CT）測試。此外，跨孔測試還用於防滑樁、擋土牆等地質災害防治工程的工程質量檢測。

如圖12-15，在鑽孔地面旁敲擊，孔中用三分量檢波器（或壓電換能器）接收。橫敲木板可測取地層橫波聲速，直接敲地面測取縱波聲速。地面—孔中測井可用於測取地層動力學參數，劃分地層，對滑坡體進行檢測，掌握滑床（帶）部位、物理性狀等。

圖12-14聲波跨孔測試示意圖

T—發射振源；R—接收換能器；H—鑽孔

12.3.3.2折射法——單孔一發雙收聲測井

如圖12-16，發射換能器 T近似點振源，故總有一條聲線滿足第一臨界角，這時進入岩體的聲波折射角為90°，射波沿孔壁滑行，以後又被相距L的R₁及相距為L＋△L的R₂接收，其聲時分別為t₁及 t₂。聲速v_P為：

圖12-15聲波地面—孔中測試示意圖

I—聲波儀；R—三分量檢波器；B—帖壁氣囊；M—岩體；H—鑽孔；W—激振木板；P—壓力；F—正向激振；F′—反向激振I—聲波儀；T—發射換能器；R₁、R₂—接收換能器；M—岩體；H—鑽孔

圖12-16單孔一發雙收聲波測井原理

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單孔－發雙收聲波測井用於岩體風化殼劃分及強度評價，深部地層的構造、軟弱結構面、破碎帶埋深及發育的勘查。

一發雙收聲波測井必須注意的問題是，接收換能器R₁在接收到沿孔壁滑行折射波的同時，還能接收到由井液中直接傳播的聲波，因此必須保證滑行波的走時t_.小於井液中傳播的聲時t_w，才能保證正確的測試。由於岩體的聲速大於井液的聲速，所以，只要加大發射換能器 T與接收換能器R1之間的距離 L(L稱源距）即可達此目的。通過計算可求得最小的源距 L_min有下列關系：

（12.32）式中D為鑽孔直徑；α為換能器外徑；C_w為井液聲速；C_m為岩體縱波聲速的最低值。

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（12.31）式說明，當一發雙收換能器的直徑及源距確定後，所能適用的鑽孔孔徑也就被限制在一定范圍之內。用其在鑽孔中進行測試之前，應按（12.31）式核算一下是否適應孔徑。

12.3.3.3反射法

圖12-17是樁（或混凝土擋土牆）反射波測試示意圖。用手錘或力棒敲擊樁頂產生入射波T，在樁底（或有缺陷 F）產生反射波R(R′）。接收感測器 T_，先後接收到直達波D、缺陷反射R′及樁底反射波R，即可由檢測儀器I將它們依次記錄。由記錄的波形可判斷樁是否完整，或有無缺陷，以及樁身混凝土聲速，並由聲速推斷混凝土質量（強度等級）、缺陷的位置。

圖12-17樁（牆）反射波測試

I—儀器；H—手錘；Tr—感測器；P—樁（牆）；F—缺陷；E—地層；T—入射波；R—樁底反射波；R′—缺陷反射波；D—直達波

上述樁的反射波法，實際是一維桿的「零」偏移距反射波法（也就是淺層地震所謂的最小偏移距反射法）。按此原理，還可以對地下連續牆、擋土牆進行牆體的完整性及深度檢測。依此類推，也可以對地下隧道開挖面前方的岩體破碎帶、溶洞等不良地質體進行「零」偏移距反射波法測試，目前已取得較好的實測結果。

12.3.3.4岩石樣品的聲波測試

（1）岩石樣品（試件）聲波測試的目的。岩石樣品多由鑽探取芯或工程現場取樣獲取。測試岩石樣品的目的是：獲取無結構面的完整岩石聲速，作為評價岩體完整性的基礎數據；研究聲速與應力間的關系；利用凱薩效應掌握歷史上曾受到過的地應力的最大值；提供岩石動彈性力學參數 E_d、G_d、σ等。

（2）岩樣的幾何尺寸與測試頻率的選擇。岩石樣品幾何尺寸較小，按有關規程規定，其尺寸應為5×5×5(cm）、5×5×10(cm）、φ7×5及φ7×10(cm）。為了獲取無限體的聲速，必須採用高頻換能器測取縱波、橫波聲速v_p、_v。頻率的選取原則是 D≥（2～5)A如2.1.1(B）節中的要求。因此，聲波換能器的頻率應在200～1000kHz，儀器的測量聲傳播時間的解析度，應達到0.1μs。

表12-12多種聲波檢測方法總匯

（3）岩石樣品的加工要求，見原地質礦產部《岩石物理力學性質試驗規程》（1986年12月頒布）。

12.3.3.5多種聲波檢測方法總匯

因檢測目的的不同，聲波檢測有著多種測試方法，各種方法又隨探測距離各異，出現多種發射振源及不同接收方式。各種聲波檢測方法的總匯如表12-12。

12.3.4信號處理

我國的聲波檢測儀已普遍實現數字化並領先於國際水平。數字化的實現，加速了信號處理技術的提高。目前已在多個方面應用了信號處理技術，並開發出了相應的處理軟體。

（1）為研究應用聲波信號的頻率特性，傅氏變換頻譜分析技術普遍用於聲波檢測，並備有相應軟體供用戶使用；

（2）高、低、通數字濾波軟體，用於濾除不同的干擾信號；

（3）積分處理對接收信號進行積分運算，將振動加速度信號轉換成振動速度型信號及消除接收信號（直達波及反射波）的余振；

（4）多點平滑濾波將數字序列中的第i點信號（i=0、1、2、3、……N）與相鄰的i+n個信號幅度相加除以i+n的值作為i點的波幅，目的是消除噪音使波形光滑；

（5）疊加處理將n次（n任選）發射、接收到數字信號序列逐點相加，使波幅增強，以提高信噪比，消除隨機噪音。

上述信號處理軟體，多已裝入儀器，可以方便地調用。

12.3.5數據處理

數據處理的目的是用測取的聲學參量，以及由它們衍生出的物理量評價岩體的結構、物理力學性能及混凝土結構強度、完整性等。

（1）聲速計算：

地質災害勘查地球物理技術手冊

其含義與（12.10）式及（12.12）式相同。

（2）岩體完整性指數（K_v）：

地質災害勘查地球物理技術手冊

式中：vP_m為岩體縱波聲速[km/s],vP_r為岩石試件縱波聲速[km/s]。根據《工程岩體分級標准》（GB50218-94）,K_v定性劃分岩體完整程度的對應關系如表12-13。

表12-13K_v定性劃分岩石完整程度的對應關系表

（3）准岩體抗壓強度（F_m）:

地質災害勘查地球物理技術手冊

式中：F_r為岩石試樣的單軸抗壓強度。

（4）岩體風化系數（I）：

地質災害勘查地球物理技術手冊

式中：

為完整岩體的縱波聲速；

為風化岩體的縱波聲速。

（5）動彈性力學參數：當測取了岩體及混凝土的縱波及橫波聲速，可求得下列動彈性力學參數

地質災害勘查地球物理技術手冊

地質災害勘查地球物理技術手冊

地質災害勘查地球物理技術手冊

（12.36）至（12.38）式中：v_P、v_s為縱、橫波聲速；ρ為密度。

12.3.6儀器設備

（1）水文地質工程地質專用聲波測井儀見表12-14。

表12-14水文地質工程地質專用聲波測井儀一覽表

（2）典型超聲波（聲波）檢測儀見表12-15。

（3）電火花振源：為加大聲波穿透距離，可使用大功率電火花振源。其原理是：在高壓儲能電容上充4～8kV電壓，然後通過電纜及放電電極在水中瞬間放電，使水高熱氣化，產生激勵脈沖聲波。其特點是：能量可控、一致性好、能量大。攜帶型電火花振源的能量可達300～700J（焦爾），湘潭市無線電廠生產，型號XW5512A。

表12-15典型超聲波（聲波）檢測儀

（4）發射與接收換能器：由於聲波測試方法的不同，需要有多種換能器，滿足不同的測試要求。現有定型生產的各類換能器，表12-16所示給出了它們的名稱及主要技術性能、外形尺寸、耦合方法及適應的測試方法。

表12-16定型生產的各類換能器

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5. 岩石超聲波測試和動態參數

9.2.1 影響超聲波傳播的主要因素

岩石的彈性波速度受到其礦物成分、結構、孔隙、含水、壓力和溫度等許多因素的影響。文獻［4］對有關研究成果進行了詳細介紹。

9.2.1.1 岩石構成對超聲波傳播的影響

火成岩中礦物緊密結合在一起，孔隙空間很小，彈性波速主要由礦物成分決定。縱波速度隨石英含量增大而降低。而酸性火成岩的密度比基性岩小，因而火成岩的縱波速度與密度具有明顯的正相關性，可以用線性關系進行回歸。不過，不同研究者測試的岩石不同，給出的經驗公式差別很大。如Birch給出的關系^［10］是

υ_P=2.76ρ-0.98

而Volarovich和Bajuk給出的關系^［11］是

υ_P=3.25ρ-3.46

式中，波速單位為km/s；密度單位為10³kg/m³。火成岩的橫波速度與密度也大致呈線性關系。

沉積岩不僅含有更多的孔隙，而且組成成分遠比火成岩豐富、復雜。因此，沉積岩中波速與密度的關系遠不如火成岩那樣清楚。圖9-1給出幾類主要火成岩、變質岩和沉積岩的彈性波的平均值及變化范圍，從中可以清楚地看出，沉積岩波速低於火成岩，且同類岩石的波速變化范圍也較大。

圖9-1 幾類主要火成岩、變質岩和沉積岩的彈性波的平均值及變化范圍^［4］

9.2.1.2 孔隙對超聲波傳播的影響

沉積岩中有許多孔隙，孔隙內的空氣對縱波的衰減極大，即使被水飽和，水中縱波速度也低於岩石骨架（matrix）中的速度；而橫波只能在固體中傳播。因而可以預期岩石中孔隙的增加將導致波速的降低。這對火成岩同樣成立。文獻［12］給出的水飽和砂岩試樣的測試結果表明，縱波和橫波的速度都大致以線性規律隨孔隙率而降低。

9.2.1.3 溫度和壓力對超聲波傳播的影響

在壓力作用下，岩石內部裂隙閉合，隨著壓力的增大孔隙也將逐步減小。因而在壓力增加初期，聲波速度增加很快，而高壓力下速度則增加較慢。隨著溫度增加，岩石內的波速則有降低的趨勢。對於隨著深度增加，地殼岩石承受的壓力和溫度都將同步增加，因而波速隨深度的變化比較復雜。淺部受壓力影響較大，波速隨深度增加；深部受溫度影響較大，波速隨深度增加而減小；其間也有波速保持不變的情況。在大陸地區的地殼底部，縱波速度都歸化為8km/s左右。對於沉積岩中含泥質成分多、孔隙率大的岩石，波速受溫度和壓力的影響大；反之則較小。

9.2.2 岩樣尺寸與超聲波參數的選取

波速υ是岩石的特性參數，波長λ是波速υ與頻率f的比值，λ=υ/f。因而在進行岩石試樣的超聲波測試時，為了能利用公式（9.1）和（9.2）計算彈性波的速度，必須選擇合適的試樣尺寸和換能器的頻率。具體地說，就是波長必須大到可以忽略顆粒界面等的影響，能將岩石視為均勻彈性介質；同時波長必須小到可以將試樣視為無限介質；而試樣的直徑與長度相比要大到可以忽視試樣邊界的影響。不過對試樣尺度和波長的具體選取要求各個規程並不完全相同。

國際岩石力學學會標准化委員會（ISRM）規定：D≥10λ，λ＞d，L≥10d。美國實驗和材料學會（ASTM）規定：D≥5λ，λ＞3d，5D≥L≥10d。D為試樣最小橫向尺寸；L為試樣長度；d為岩石顆粒的平均尺度^［2］。

水利水電工程岩石試驗規程要求，測試所用換能器的頻率應根據試件直徑與材料性質在50 kHz至1 MHz選用，並滿足D≥2λ^［9］。其對試件尺度的要求是，圓柱體直徑或方柱體邊長宜為48～54mm，直徑或邊長應大於最大顆粒尺寸的10倍；試件高度與直徑或邊長之比宜為2.0～2.5。

9.2.3 岩石動靜態參數的區別

楊氏模量、泊松比系數是岩石的重要參數，其確定方法在試驗規程和教科書中均有詳細說明，一般需要對圓柱試樣進行單軸壓縮試驗。另一方面，由於超聲波測試非常方便，且對岩石材料沒有任何的損傷，通常在壓縮試驗之前都會對岩樣進行超聲波測試。基於彈性波理論，在測量岩石中縱波（P波）速度υ_P、和橫波（S波）速度υ_S後，可以確定岩石的動態彈性模量和動態泊松比系數。

記 R=υ_P/υ_S，由公式（9.1）、（9.2），求得泊松比系數

ν_d=（R²-2）/2（R²-1） （9.4）

由波速比值R唯一確定，且隨之增大而增大；繼而求得彈性模量

岩石的力學性質

又由公式（9.1）得到

岩石的力學性質

通常將由超聲波速度確定的參數稱為動態參數，而壓縮試驗得到的稱為靜態參數。大量試驗證明，岩石材料的動態參數與靜態參數並不相同^［3，4］，因而尋求二者之間的換算關系成為研究的目標。不過岩石種類繁多，內部存在不同的空隙、裂紋等微觀結構，動態和靜態參數之間的統一關系可能是不存在的。而超聲波通過試樣時岩石的變形極小，與實際工程中岩體的變形也完全不同。

如果試樣內存在具有一定粘聚力、貫通整個試樣的大傾角弱面，則單軸壓縮強度和楊氏模量都會很低，但超聲波速度仍可以很高。超聲波測量時探頭與試樣端面之間的耦合，即潤滑脂（縱波）或錫箔（橫波），就是一個顯著的弱面，但它們並不影響超聲波的傳播。另一方面，類似的張開裂隙可以阻止超聲波的傳播，而軸向壓縮時裂隙能閉合承載，對平均模量和強度的影響並不顯著。

9.2.4 動態泊松比

從式（9.4）可以看到，縱橫波速比值R較小時不僅ν_d較小，而且其變動對ν_d的影響也較大（圖9-2）。R小於 2時，得到的動態泊松比成為負值。由於岩石不是完全線彈性材料，負值泊松比完全可能的。但這並不意味著岩石在縱向發生壓縮時橫向也同樣發生壓縮。

文獻［13］通過大量試驗數據的比較，得到動態與靜態泊松比系數沒有關系的結論。毫無疑問，由於岩石的非均質性，以及橫波速度存在測量偏差，動態泊松比的適用程度需要研究。

文獻［2］對縱橫波速比值R 小於 2的片岩和粉砂岩等七段岩心進行了單軸壓縮試驗，在軸向壓縮初期側向變形減小，並依據泊松比與體積模量K、剪切模量G的關系

ν=（3K-2G）/（6K+2G）（9.7）

從而認為泊松比的取值范圍是-1≤ν≤0.5，出現負值是可以理解的。

圖9-2 縱波、橫波速度之比與動態泊松比

不過岩石並非均勻、各向同性和線彈性，並不能完全用上述公式描述，且實際測得的側向變形都很小。因而負值的泊松比是否表示了岩石的真實行為，值得懷疑。下面僅就作者所得到負值泊松比的幾種情形作一說明。

9.2.4.1 動態泊松比系數為負值

動態泊松比系數完全由縱波與橫波的速度之比確定，而影響超聲波速度的因素眾多。岩樣初期的非線性變形表明其內部存在裂隙，而裂隙使縱波速度降低。而測試橫波時需要施加相當的接觸荷載，有時可以減少裂隙等的影響。這也是某些岩石試樣的動態模量低於其靜態模量的根本原因^［5］。

9.2.4.2 利用應變片測量變形

在岩樣側面粘貼應變片測量軸向和側向變形是傳統的方法。由於岩石結構的非均質性和屈服破壞的局部性，因此應變片測量的結果通常會隨粘貼位置而不同。特別是，在試驗機球形壓頭與岩樣二者的軸線不一致，則載入初期岩樣內變形將隨位置顯著變化。即岩樣在受到壓應力的同時，還承載一定的彎矩，某一局部產生軸向拉伸、側向收縮變形是完全可能的，即結構力學上所稱的大偏心受壓。因而最好能在岩樣外側相隔120°粘貼三組應變片，而不是兩組^［9］，以檢查載入是否均勻。

9.2.4.3 利用位移計測量

作者使用的RMT-150 B試驗機，利用兩個位移計測量岩樣側向變形。岩樣端面加工質量、感測器的安裝等原因，軸向載入時岩樣位置可能發生宏觀移動。而位移計沒有與岩樣固定為一體，其讀數並不完全是岩樣的側向變形。這在前面第1章1.7.1節已經進行了討論。

顯然動態泊松比系數不能作為一個力學參數來表示岩石材料的變形特性。

6. 我看到一本聲學書計算橫波和縱波的速度 橫波和縱波不都是聲波的速度嗎 聲波是什麼波

在空氣中傳播的聲波是縱波,橫波和縱波的波速是不一樣的.
那為什麼縱波和橫波的波速會不相同的呢?
首先我們應該知道：橫波是質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波.縱波是質點的振動方向與傳播方向平行的波.
我們如果對分子運動論很熟悉,就會知道,既然我們研究的介質分子是靜止的、均勻分布的,那麼,對於縱波來說,當振子向前運動時,它將占據前方原來均勻分布介質分子的空間,把原來的介質分子壓縮在一個小空間中,形成一個密部.密部的分子之間的距離變小,呈現的分子力是斥力.斥力使分子向周圍作離心運動.離心運動的結果,使原來是密部的小空間變成疏部,而周圍的空間變成新的密部.
那麼,宏觀地看,相當於原來密部變成疏部,而且密部傳播出去.
那麼,新的疏部也傳播出去.
於是,宏觀地看,振子（波源）不斷向外傳播出密疏相間的振動,這就是縱波.
顯然,分子力的斥力較為強大,而且作用范圍較近,因此,振動傳播出去的速度較快.所以,縱波的傳播速度較快.
不僅如此,這一敘述對所有介質都適用.所以,縱波可以在固體、液體、氣體的內部傳播,也可以在固體的表面傳播,卻不可以在液體和氣體的分界面上傳播.
那為什麼縱波不可以在液體和氣體的分界面上傳播?
在液體和氣體的分界面上,液體的表面層分子比較稀薄,形成一個呈現表面張力的特殊層.這一層如果出現密部和疏部,意味著液體的表麵粉碎.
表面張力不允許液體表麵粉碎,所以液體表面不能傳播縱波.
那麼橫波呢?對於波速V,介質分子是橫向運動的,它們之間的分子力主要為分子引力,力較小,作用范圍又較大,所以振動的傳播比較慢.
氣體分子之間沒有橫向力,液體內部的分子之間也沒有橫向力,所以,橫波不能在氣體中傳播,也不能在液體中傳播.橫波可以在固體內部、固體表面、液體和氣體的分界面上傳播.

7. 高溫高壓下各種岩石的超聲波速

徐濟安

（中央研究院地球科學研究所，台北11529）

謝鴻森張月明

（中國科學院地球化學研究所，貴陽550002）

摘要本文回顧了最近在高溫高壓條件下超聲波速測量方面的進展。通過使用脈沖透射技術，測定了各種岩石在高溫（至1500℃）、高壓（至5.5GPa）條件下的縱波波速（V_p）。根據實驗結果，對於無裂隙的樣品，觀察到的縱波波速在初試壓縮時將大幅度減小。這種效應隨著壓力的增加而逐漸減弱，最終在2.5GPa以上完全消失。而在常溫常壓條件下，無微裂隙玄武岩樣品的V_p是6.856km/s，大大高於一般手冊中承認的有裂隙玄武岩6.044km/s的V_p值。這樣我們相信以前測試過的玄武岩大多數存在微裂隙。在高溫高壓模擬實驗中，當溫度達到某個特別值θ_x時，岩石將出現某種形式的軟化現象，值得注意的是θ_x與玻璃樣品的轉化溫度θ_g有關，因此岩石在高溫階段的表現近似於玻璃。另外，高於3.5GPa和500℃時，玄武岩轉化為榴輝岩，這可代表了俯沖帶和地球深部地幔的主要過程。

關鍵詞超聲波速高壓高溫玄武岩榴輝岩

1引言

各種地球物質在高溫高壓條件下的超聲波速信息對理解地幔、地核的結構和狀態以及低速帶和地球內部其它不連續界面的性質都是很有意義的。這種信息是各種深部地質災害機制研究的實驗基礎。最近，專門針對研究上地幔岩石圈與軟流層所需要的壓力（6.5GPa）和溫度（1500℃以上）的實驗系統已經建立起來^[1]。在實驗測量中，我們發現：

（1）由於觀察到的波速依賴於樣品中存在的微裂隙，因而波速不是樣品的本徵參數。然而，對於所有的測試樣品，壓力超過2.5GPa時這些微裂隙將閉合並且對波速的影響也將同時消失，這樣可以認為2.5GPa以上觀察到的波速代表了高壓下的實際波速；

（2）軟化溫度（以θ_x表示）存在於所有測試的玻璃和晶體物質中，它與玻璃物質的應變點Ts有關。晶體物質軟化的物理機制仍然不很清楚。

（3）在所有測試的樣品中軟化溫度θ_x與微裂隙無關，僅與溫度源有關。

本文中對各種岩石在高溫高壓條件下（壓力≈5.5GPa，溫度≈1500℃）獲得的最新結果進行了討論。

2實驗

實驗工作是在中國科學院地球化學研究所的YJ-3000噸壓力機的高溫高壓腔體中進行的。實驗細節已有詳細的描述^[1]。被測試的樣品是葉蠟石、金伯利岩和玄武岩等各種岩石。岩石中各種物質有較均勻的分布，沒有明顯的微裂隙，這樣在常溫常壓條件下觀察到的縱波波速（V_p）₀基本上是相同的（玄武岩）或有輕微的不同（金伯利岩），後者是出現在不同方向切割的樣品中（其（V_p）₀為6.055km/s±0.010km/s）。

圖1實驗裝置圖

實驗裝置如圖1所示。樣品為長度33mm、直徑12mm的圓柱體，連同三層不銹鋼加熱片一起裝入立方體葉蠟石塊的樣品腔中。超聲振動由位於下頂砧背部的換能器（PZT1）產生，由安裝於上頂砧背部的另一個換能器（PZT2）接收，聲速就可由聲波在樣品中的走時決定。當頂砧擠壓並且加熱電流通過包在樣品周圍的不銹鋼片時，在立方葉蠟石中就同時產生了高溫高壓的條件，盡管樣品的溫度分布並不均勻，但由於溫度的分布有較好的對稱性，可以進行超聲波速的測量。沿樣品的z方向，可以在樣品的中央達到最高溫度，用θ_max表示，它可以由加熱的電功率計算出來。溫度的誤差大約在5～20℃范圍。壓力精度在0.2GPa之內，聲速的誤差小於6%，這主要是由於上下頂砧在不同溫壓條件下波速和長度的改變引起的。

2.1高壓下縱波波速V_p

在超聲測量中觀察到一個異常現象，該現象發生在玻璃樣品壓縮的初始階段＜0.5GPa）。施壓後聲速V_p突然大幅降低（比緻密玻璃的始波速（V_p）₀降低很多），這個反常表現是由於初始壓縮階段非靜水壓條件引起的微裂隙產生的，事實上，我們也注意到樣品中的聲發射^[1]。同樣的結果在金伯利岩中也發現了，如圖2。顯然，初始波速（V_p）₀可以由2.5GPa以下的數據外推到常壓下而獲得。

玄武岩的一個不同情況如圖3所示。如上所述，沒有微裂隙的玄武岩樣品（V_p）0的期望值為6.856km/s（由＞2.5GPa的數據外推），但加壓開始測到的（V_p）₀大約為6.055km/s。這樣，我們認為原始樣品中存在大量的微裂隙，正如所期望的，這些微裂隙在2.5GPa左右閉合。顯然，樣品不同程度的微裂隙可以引起10%的波速差異。

圖3中的方點是用脈沖透射法在室溫、壓力低於0.2GPa的條件下取得的，加壓與卸壓過程中都保持了靜水壓力條件^[2]。在這種環境下，加壓過程中不應有新的微裂隙產生。縱波波速與壓力的相關性（dV_p/dp）甚至比靜水壓條件下測到的值還大。這個結果同樣給出了這樣的一個結論：原始的玄武岩中存在大量的微裂隙，並隨著加壓過程而減少。這種樣品中波速在初始壓縮過程中的變化是由雙重效應引起的：①實際的壓縮；②微裂隙的閉合。這樣，由於後一種效應在壓力大於2.5GPa時將消失，壓力的相關性（dV_p/dp）將顯得特別的大。

圖2金伯利岩縱波波速V_p/（V_p）₀作為壓力的函數

直線是當前研究中大於2.5GPa下實驗數據的擬合線

圖3室溫條件下玄武岩不同壓力下的縱波波速

大小實心方塊數據點是靜水壓條件下獲得的（加壓及卸壓），該條件下觀察到的波速高於非靜水壓條件下的值

大多數報道的玄武岩的縱波波速低於6.0km/s^[3]，因而，我們認為絕大多數測試過的玄武岩包含有微裂隙，所測波速不能代表它們在地球深部的實際波速。

2.2高壓下的V_p-θ_max的關系

（1）軟化現象在岩石的波速與溫度的關系中，通常的表現如圖4所示，對於所有的玄武岩包括葉蠟石和金伯利岩^[1]低於3GPa的實驗中，在軟化溫度θ_x時都有軟化現象發生。軟化溫度θ_x是隨壓力條件改變。實驗完成後，V_p值又返回到它的初始值（或略低）。這種軟化現象可能存在於所有的地球物質中，這樣，它為地幔的低速帶提供了一個可能的解釋。

（2）玄武岩中的相變另一種V_p與θ_max的關系如圖5所示。在高於3.5GPa的不同壓力條件下，波速在400～600℃以上有一個明顯的增加，並且實驗之後V_p不返回到它們的初始值，而是略高一些。由於2.5GPa以上所有的微裂隙均已閉合，因而這個增加不是由於微裂隙效應引起的。實驗之後，玄武岩中的蛇紋石消失而產生石榴子石，因而我們認為這種表現是由於玄武岩向榴輝岩的轉變產生的。

榴輝岩的結構較玄武岩更為緻密，具有更高的波速值。在實驗之後由於榴輝岩的形成，（V_p）₀返回到一個較初始值高的波速值。如果繼續加熱，則V_p與θ_max的關系與通常的情況相似，觀察到的θ_x即是榴輝岩在各種壓力條件下的軟化溫度。

圖4低於3.0GPa的各壓力條件下，縱波波速與溫度的關系

對金伯利岩和葉蠟石，類似的實驗曲線也可以得到^[1]

圖5高於3.5GPa各壓力下縱波波速與溫度的關系

波速的增加對應於玄武岩向榴輝岩的轉變。轉變後，各壓力條件下的樣品都降溫至250℃，再加到高溫，這些過程中的波速由本圖中空心方塊所示，可以見到與圖4中類似的V_p模式，它們是對應於榴輝岩的曲線

3結論

因為玄武岩向榴輝岩的轉變是低速帶和地幔的主要過程，這種轉變也為深源地震提供了一個可能的成因機制。這個轉變的詳細研究對地球科學將是非常有意義的。如果知道樣品中水的影響，那將是很有意義的。脫水作用是否在這個轉變中起了作用，這些都將是我們未來工作的重點。

致謝衷心感謝中國科學院地球化學研究所的許祖鳴先生在編輯上的幫助以及實驗過程中中國科學院地球化學研究所和台北中央研究院地球科學研究所的支持，並感謝國家自然科學基金委員會和台灣國科會的資助（資助號NSC-84-0202-001-015）。

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[1]Xu.J,Zhang.Y,Hou.W,Xu.H,et al..Ultrasonic wave speed measurements at high-temperature and high-pressure for window-glass,pyrophyllite and kimberlite up to 1400℃and 5.5GPa.High-Temp.and High-Pres．,1994,26:375～384.

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[3]N.I.Christensen.Seismic Velocities.In:Practical handbook of physical properties of rocks and minerals.Ed.by R.S.Carmichael.Inc.,Boca Raton,CRC Press,1989,429～546．

8. 岩石中的波及其速度測量

1.彈性波與波速

均勻岩石中可能產生兩類彈性波，一類是縱波，也稱P波，其質點運動方向與波傳播方向平行。縱波在岩石中傳播速度是

圖3－14 高壓聲速測量樣品室