走進石油：聲波在巖石中能走多遠

[加入收藏][字號:大中小] [時間:2009-06-19 中國石油報關(guān)注度:0]

摘要:　　地球物理學家的研究對象是地球，或是地球某個局部的巖石。科學家感興趣的地球內(nèi)部，是肉眼甚至通常的光學方法所不能及的。X光可以透視人體，用在實驗室檢查巖石薄片的結(jié)構(gòu)也還可以，但要穿透大塊的巖石就比較困難了。能對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行探測的工具，只...

　　地球物理學家的研究對象是地球，或是地球某個局部的巖石�？茖W家感興趣的地球內(nèi)部，是肉眼甚至通常的光學方法所不能及的。X光可以透視人體，用在實驗室檢查巖石薄片的結(jié)構(gòu)也還可以，但要穿透大塊的巖石就比較困難了。能對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行探測的工具，只有聲波。

　　在地球內(nèi)部傳播的聲波，叫做彈性波或地震波。實際上能在巖石中傳播的是一種在彈性介質(zhì)中傳播的機械波或彈性波。地震波是由于在天然地震和人工誘發(fā)地震時能觀察到的一種波。地震波的頻率要比超聲波的頻率低得多。在醫(yī)院用來檢查人體的超聲波由于頻率高，攜帶的能量少，因此穿透人體還可以，但穿透不了巖石層。

　　雖然都是彈性波，為什么超聲波穿透不了巖石層，而地震波能穿透巖石層呢？這里有兩方面的原因，一是波攜帶的能量，二是波長。地震波和超聲波都是介質(zhì)的機械振動，這兩種波在地層中的傳播速度是相同的，但由于頻率不同，波長也不相同。例如在地層中超聲波和地震波的速度都是4000米/秒，但超聲波的頻率是20000次/秒，在巖層中的波長僅0.2米，而頻率僅為2次/秒的地震波的波長達2000米，兩者相差1萬倍。

　　地震波是通過地震或人工爆炸產(chǎn)生的，能量遠大于用人工方法產(chǎn)生的超聲波。因此，能量弱、波長短的超聲波在巖層中傳播才幾米就消耗殆盡，而能量大、波長長的地震波則可以穿越幾十甚至幾百千米的巖層，頻率在1赫茲以下的地震波甚至可以穿透整個地球。通常頻率為幾十赫茲的地震波可在地層中穿透幾十至幾百千米，而聲波測井所用的頻率則是接近超聲波的20000赫茲的信號，其在巖層中的傳播距離僅幾厘米至幾十厘米。