Кіріспе. Тау жыныстарының физикасының мақсаты мен есептері
Тау-кен жыныстары үлгілерінің акустикалық қасиеттері
жүктеу/скачать 281,03 Kb.
|
Лекции каз ФГП
| Тау-кен жыныстары үлгілерінің акустикалық қасиеттері
Акустикалық қасиеттер, жыныста ауыспалы таңбалы серпімді деформацияның (серпімді толқындардың) таралу заңдылықтарын сипаттайды. Серпімді толқындардың таралу процесі толқынды теңдеу арқылы беріледі. (9.11) мұндағы2- Лаплас операторы ; -серпімді толқындардың таралу жылдамдығы; u- жыныс бөлшектерінің серпімді жылжуының амплитудасы; t -уақыт. Серпімді толқындар тербелу жиілігі бойынша мынадай түрлерге бөлінеді: инфрадыбысты – жиілігі 20 Гц-ке дейін, дыбысты жиілігі 20-20000 Гц, ультрадыбысты жиілігі 20 кГц-тен жоғары, гипердыбысты жиілігі 1000 МГц-тен жоғары. Серпімді деформация түрлеріне байланысты келесі толқындар түрлеріне бөледі: бойлай-заттағы көлемді қысу мен созылудың алма-кезек деформациясының таралуы; көлденең-ысырылудың серпімді деформациясының таралуы. Бойлық толқында кез-келген ортада-газда, сұйықтықта және және қатты денелерде таралады, себебі барлық заттар көлемді қысуға серпімді кедергілер тудырады. Көлденең тоқындар тек қатты денелерге тән, өйткені сұйықтық пен газдарда ысырылуға кедергі болмайды деседе болады. Толқындардың бұл екі түрі жыныстың бүкіл көлеміне таратылудың көлемі деп аталады. Тау-кен жынысының бетінде бөлшектер ерекше күйде болады, себебі бос жазықтыққа қарай жылжуына аз кедергілер кездестіреді. Нәтижесінде онда, бөлшектердің эллипсоидалдық траектория бойынша қозғалуымен сипатталатын, жазық беттік толқындар пайда болады. Беттік толқындар тек қатты денелерге тән. Жыныстың негізгі акустикалық параметрлері серпімді толқындардың таралу жылдамдығы, сіңіру коэффициенті және толқынды кедергілер. Әртүрлі жыныстардың түйісу жерлерінде, өздеріне сәйкес коэффициенттерімен сипатталатын, шағылысу және сыну құбылыстары пайда болады. Толқын жылдамдығы орнына көбінесе оның шебінің таралу жылдамдығын түсінеді. Толқын шебі - бұл қарастырылып отырған уақыт моментінде толқын фазасы бірдей мәнге ие нүктелердің геометриялық орны. Серпімді толқындардың шексіз абсолют серпілуі изотроп ортада таралу жылдамдықтарын, толқынды теңдеулерден шығарылған, формулалар арқылы анықтауға болады. Бойлық толқындардың таралу жылдамдығы (9.12) Егер ν=0,25 Көлденең толқындардың таралу жылдамдығы (9.13)
Егер ν=0,25 болса, ондаυL= 0,95 v=0,25, онда,
Егер v=0,25 болса, оңда υL= 0,95 Осы жерде жылдамдықтардың келесі қатынасы байқалады: υб> υS> υL Бойлық серпімді толқынның жұқа тілігінде таралу жылдамдығы (9.15)
Егер v=0,25, онда,
(9.16)
Сонымен, серпімді толқындардың тау-кен жыныстарында таралу жылдамдығы, оның серпімділік қасиеттері мен тығыздығына байланысты. Ол жиілігінен ешқандай байланысты емес, сондықтан зерттеу жұмыстары үшін кез-келкен жиіліктегі толқындарды қолдануға болады. Бойлық және көлденең толқындардың жылдамдықтарының қатынасы Пуассон коэффициенттінің функциясы ғана болып табылады (9.17) v мәні 0,1-ден 0,45-ке дейін өзгергенде υб/υS қатынасы 1,5-тен 3,3-ке дейін өседі екен. Яғни, υб/υS кристалды және метаморфты жыныстарда көбінесе 1,7-1,9 аралығында болады. υб/υS -1,5пен 14-ке дейін. Мұның себебі, әлсіз және кеуекті жыныстарға тән(ν→0,5) ысырылуға кедергісінің төмендігі. υб/υS қатынасы сазды жыныстар үшін өте жоғары. Бойлық толқындардың таралу жылдамдығы жыныстың Юнг модулі мен Пуассон коэффициентінің өсуімен арта түседі. Мысалы, Пуассон коэффициенті 0,1-ден 0,4-ке өзгергенде υб шамамен 45%-ке артады. Көлденең толқындардың таралу жылдамдығыда Е-нің өсуімен артып, ν-дың өсуімен баяулайды (шамамен ν минимал шамасының максимал шамасына дейін өзгергенде 1,2 есе). Соған байланысты серпімді толқындар, Юнг модулі үлкен, қара түсті минералдардан құралған, кеуектілігі аз жыныстарда жылдам таралады. Мысалы, көлденең толқындардың таралу жылдамдығы габброда, перидотиттерде, базальтта, скарнахда 6000-7000 м/с-ке жетеді. Көп фазалы жыныстардың акустикалық қасиеттері фазаларының акустикалық параметрлерімен байланысты (3.1-кесте). Тау-кен жыныстарын құрайтын фазалардың акустикалық параметрлері
Қабатты жыныстарда серпімді толқындардың, қабаттарды бойлай және көлденең таралуының әр түрлі жылдамдықтары байқалады, және әрдайым υ11> υ. Егер жыныс әр түрлі қабаттардан тұрса, онда серпімді толқындардың қатпарға перпендикуляр, қарапайым жағдайда (қабаттардың меншікті толқынды кедергілері тең болғанда) таралу жылдамдығы толқындардың бүкіл қабат арқылы өтуінің уақыты бойынша табылады, яғни гармониялық орта шама теңдеуі шығады (2.2). Серпімді толқындардың қатпар бойымен таралу жылдамдығы (тура жаңағыдай жағдайда) (2.1) теңдеуі бойынша анықталады. Серпімді толқындардың шөгінді жыныстарда таралу жылдамдығының анизотропия көэффициенті 1,1-1,3 аралығында. Толқындардың таралу жылдамдығына жынысты құрайтын түйір мөлшері де әсерін тигізеді. Негізінде, серпімді толқындардың таралу жылдамдығы майда түйірлі жыныстарда жоғарырақ. Серпімді толқындардың тау-кен жыныстарында таралуы, басқа заттағыдай, таралу көзінен алыстаған сайын, қарқындылығы (амплитудасы) төмендеумен ілесе жүреді. Көп жағдайда тербеліс қарқындылығының төмендеуі келесі себептерден болады: Тербелу қозғалысына ұшырайтын, жыныстың бөлшектерінің өзара үйкелісінен (серпімді емес) туындаған, тербелістер қуатының бір бөлігін жыныстың, оны жылу қуатына айналдыруынан. Жыныстың меншікті толқындық кедергісі, оның серпімді толқындарды сыну және шағылыстыру мүмкіндігін анықтайды. жүктеу/скачать 281,03 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||