巖石物理學(xué)1（巖石）課件

《巖石物理學(xué)》授課人：黃文新地球物理與石油資源學(xué)院長江大學(xué)聯(lián)系方式：E-mail：huangwx@

nmrwxh@tel:8060418(o)137072191817/31/20231地球物理與石油資源學(xué)院《巖石物理學(xué)》授課人：黃文新聯(lián)系方式：E-mail：hu《巖石物理學(xué)》課程教材：陳颙、黃庭芳主編《巖石物理學(xué)》北京大學(xué)出版社2001、9主要參考書：J、E懷特著《地下的聲音---地震波的應(yīng)用》地震出版社1986、12楚澤涵主編《聲波測井原理》石油工業(yè)出版社1986、5LAWRENCEE.KINSLER著《FUNDAMENTALSOFACOUSTIC》1982總學(xué)時：48學(xué)時，必修課，閉卷考試，平時成績占20%，考試成績占80%7/31/20232地球物理與石油資源學(xué)院《巖石物理學(xué)》課程教材：主要參考書：總學(xué)時：48學(xué)時，必修課《巖石物理學(xué)》授課計劃第1章巖石8學(xué)時第2章巖石孔隙度和滲透率6學(xué)時

第3章巖石中波的傳播與衰減14學(xué)時第4章巖石的彈性8學(xué)時第5章巖石的變形6學(xué)時第6章巖石的斷裂4學(xué)時第7章巖石的強度2學(xué)時7/31/20233地球物理與石油資源學(xué)院《巖石物理學(xué)》授課計劃第1章巖石巖石物理學(xué)（petrophysics)

巖石物理學(xué)是巖石和物理學(xué)之間的交叉邊緣學(xué)科，它通過專門實驗技術(shù)手段研究地殼和地幔，巖石在地球不同深度環(huán)境下（即不同溫度、壓力、流體含量等）原始（insitu)巖石物理性質(zhì)、成分變化和地質(zhì)構(gòu)造特征，同時為地表地球物理探測成果的正確解釋提供科學(xué)約束。7/31/20234地球物理與石油資源學(xué)院巖石物理學(xué)（petrophysics)巖石物理學(xué)是《巖石物理學(xué)》第1章巖石第2章巖石孔隙度和滲透率第3章巖石中波的傳播與衰減第4章巖石的彈性第5章巖石的變形第6章巖石的斷裂第7章巖石的強度7/31/20235地球物理與石油資源學(xué)院《巖石物理學(xué)》第1章巖石7/30/20235地球物理與第1章巖石1.1地球上的巖石和礦物1.2巖石的分類1.3巖石的特點1.4研究巖石物理學(xué)的意義《巖石物理學(xué)》7/31/20236地球物理與石油資源學(xué)院第1章巖石《巖石物理學(xué)》7/30/20236地球物理與石第1章巖石礦物：由地質(zhì)作用所形成的自然元素的單質(zhì)或化合物。它們具有一定的化學(xué)成分、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)呈固態(tài)出現(xiàn)者還具有確定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它們在一定條件下穩(wěn)定，是組成礦石和巖石的基本單位。1）礦物的化學(xué)成分類型

分為兩類：一類是單質(zhì)：石墨（C）、自然硫（S）、自然金（Au)另一類是化合物：石鹽（NaCl)、石英（SiO2)、方解石（CaCO3)

1.1地球上的巖石和礦物1.1.1礦物7/31/20237地球物理與石油資源學(xué)院第1章巖石礦物：由地質(zhì)作用所形成的自然元素的單質(zhì)或化合物1.1地球上的巖石和礦物礦物中的水

許多礦物中都含水，根據(jù)水的性質(zhì)和它在礦物中的存在形式，礦物中的水可分為：1、吸附水：以中性水分子H2O的形式被吸附于礦物顆粒表面或顆粒之間的水。2、層間水：以中性水分子H2O的形式存在于蒙脫石等礦物的晶體結(jié)構(gòu)層之間的水。3)礦物中的化學(xué)式4）礦物的晶體結(jié)構(gòu)5）礦物的物理性質(zhì)

（1）礦物的放射性含鈾、釷和鉀的放射性同位素等放射性元素的礦物，由于放射性元素蛻變而放射出α、β、γ射線的性質(zhì)。（2）礦物的導(dǎo)電性礦物對電流的傳導(dǎo)能力，通常用電阻率的大小表示。（3）礦物的密度石英2.65g/cm3,石灰石2.71g/cm3（4）礦物的磁性礦物在外磁場作用下被磁化時，被外磁場吸引或排斥的性質(zhì)7/31/20238地球物理與石油資源學(xué)院1.1地球上的巖石和礦物礦物中的水7/30/20238地1.1地球上的巖石和礦物（5）礦物的硬度礦物抵抗刻劃、研磨、壓力等機械作用的能力（6）礦物的解理和斷口解理礦物晶體在外力作用下，沿著一定結(jié)晶方向裂成光滑平面斷口礦物在外力作用下，在任意方向裂成不平的斷面6）礦物的分類及主要礦物描述礦物分類主要礦物描述：

1、石英（Quartz)SiO2含Si46.7%,O53.3%物理性質(zhì)：低放射性，密度2.65-2.66g/cm3,電阻率在1012-1014

歐姆米。2、正長石（Orthoclase)K[AISi3O8],含K2O16.9%,AI2O318.4%,SiO264,7%物理性質(zhì)：高放射性，密度2.57g/cm3,電阻率14*1011歐姆米

7/31/20239地球物理與石油資源學(xué)院1.1地球上的巖石和礦物（5）礦物的硬度礦物抵抗刻劃巖石：

巖石是由一種或幾種造巖礦物按一定方式結(jié)合而成的礦物的天然集合體作為天然物體，巖石具有自己特定的比重、孔隙度、抗壓強度等許多物理性質(zhì)。正如礦物由原子組成，但礦物可顯示出個別原子不具備的性質(zhì)一樣;巖石雖由礦物組成，但巖石所表現(xiàn)出來的特性，卻常常是不能用單獨的一種或幾種礦物的特性加以替代或描述的。1.1地球上的巖石和礦物1.1.2巖石7/31/202310地球物理與石油資源學(xué)院巖石：巖石是由一種或幾種造巖礦物按一定方式結(jié)合而成的礦物

作為礦物的天然集合體，巖石的性質(zhì)既與其組成礦物的性質(zhì)，各種礦物所占的比例有關(guān)，也與這些礦物在巖石中的幾何表現(xiàn)、分布狀況、膠結(jié)情況以及礦物顆粒之間的孔隙度及孔隙流體有關(guān)。為了描述后者的關(guān)系，地質(zhì)學(xué)上特別提出了微構(gòu)造這個術(shù)語。礦物顆粒的排列，礦物成分的變化，礦物顆粒的形狀和大小，孔隙的數(shù)目以及破裂程度等造成了巖石微構(gòu)造的不均勻和無序性。由此我們可以得到一個直接的推論:巖石的物理性質(zhì)是與進行測量的尺度(scale)有關(guān)的。當(dāng)我們在不同的尺度范圍內(nèi)研究巖石性質(zhì)時，所得到的結(jié)果必然會有顯著的差別。1.1地球上的巖石和礦物1.1.3巖石的微構(gòu)造(microstructure)7/31/202311地球物理與石油資源學(xué)院作為礦物的天然集合體，巖石的性質(zhì)既與其組成礦物1.1地球上的巖石和礦物

例如，在組成巖石的礦物顆粒大小的范圍內(nèi)進行測量時，巖石表現(xiàn)出了不均勻和無序的物理性質(zhì);但當(dāng)我們轉(zhuǎn)而在比礦物顆粒大許多的范圍內(nèi)進行測量時，就可以把巖石看成是均一的—一種統(tǒng)計上的均一性;若再在足夠大的尺度范圍內(nèi)進行測量，就可以認為巖石的所有部分都具有相同的物理性質(zhì)，而這時的測量結(jié)果可以視作是與尺度無關(guān)的。當(dāng)然，這僅是一種理想化的結(jié)果。自然界發(fā)現(xiàn)的巖石，很少表現(xiàn)出如此理想的性質(zhì)，通常在測量尺度變化時，它們的物理性質(zhì)也會發(fā)生變化。這是因為自然界中存在著許多導(dǎo)致不均勻的因素，而這些因素在各種尺度上都會起到一定的作用。舉例來說，這些因素包括礦物顆粒的大小與排列，顆粒大小的分布關(guān)系，顆粒大小的空間分布和巖石的破裂，等等。這里就提出了一個重要的間題，怎樣才能把實驗室內(nèi)用小尺度進行測量得到的結(jié)果外推應(yīng)用至大尺度的自然界呢?顯然，研究巖石的尺度效應(yīng)是重要的，這可以將巖石的整體性質(zhì)與其組成礦物的性質(zhì)和巖石內(nèi)部微結(jié)構(gòu)特點聯(lián)系起來。1.1.3巖石的微構(gòu)造(microstructure)7/31/202312地球物理與石油資源學(xué)院1.1地球上的巖石和礦物例如，在組成巖石的礦物顆粒巖石研究的尺度問題研究地球材料存在著不同的研究尺度。第一種是礦物顆粒(grain)的尺度，亦可稱為礦物尺度(micro-scale):研究各個礦物的性質(zhì)，礦物與礦物之間相互的接觸幾何等，第二種是研究由多個礦物組成的巖石尺度，通常稱為巖石尺度(macro-scale):在這種尺度下，礦物的性質(zhì)被平均掉了，取而代之的是巖石的性質(zhì);第三種尺度則更大了，不僅包括了完整的巖石，而且還包括了多種巖石的組合，包括了巖石中的節(jié)理等間斷面，這種稱為巖體(mega-scale)的尺度，巖體性質(zhì)取決于巖石的組成和各種間斷面的控制;最后一種尺度是地質(zhì)尺度(gtga-scale)，它是各級尺度性質(zhì)的高度且復(fù)雜的綜合。地質(zhì)現(xiàn)象是由礦物、巖石、巖體和構(gòu)造運動的總體所決定的。1.1地球上的巖石和礦物1.1.3巖石的微構(gòu)造(microstructure)7/31/202313地球物理與石油資源學(xué)院巖石研究的尺度問題1.1地球上的巖石和礦物1.1.1.1地球上的巖石和礦物1.1.3巖石的微構(gòu)造(microstructure)圖1-1巖石地質(zhì)現(xiàn)象7/31/202314地球物理與石油資源學(xué)院1.1地球上的巖石和礦物1.1.3巖石的微構(gòu)造(mi1.2巖石的分類第1章巖石

可以按照巖石包含的礦物種類，各種礦物的比例，礦物的空間分布等，對不同的巖石進行分類。當(dāng)然，也可以針對一種或兩種巖石的具體性質(zhì)進行分類。例如，當(dāng)研究流體在巖石中的輸運過程時，最重要的是礦物顆粒的大小，而礦物的磁性卻可放在一邊。于是，可以把礦物顆粒和孔隙度大小作為巖石分類的依據(jù)。但考慮到這種分類的任意性，采用目前最通用的按照巖石的形成過程分類的方法，即按照不同的成巖過程對巖石進行地質(zhì)學(xué)上的分類。7/31/202315地球物理與石油資源學(xué)院1.2巖石的分類第1章巖石可以按照巖石包含的礦1.2巖石的分類1.2.1成巖過程

地球處于不斷的運動之中，其內(nèi)部的過程也多種多樣，細節(jié)各異。但就巖石的形成而言，地球(特別是地殼和上地慢)中的過程主要有以下三種:

火成過程((igneousprocess):地殼深部融化的物質(zhì)、熔融的巖漿在地下或噴出地表，發(fā)生結(jié)晶和固化的過程。

沉積過程(sedimentaryprocess):地表巖石風(fēng)化的產(chǎn)物，經(jīng)過風(fēng)、流水的搬運，在某些低洼地方沉積下來的過程。有些易溶解的巖石、礦物經(jīng)過流水溶解、搬運和沉積，也屬于沉積過程的一種。

變質(zhì)過程(metamorphicprocess):在地球內(nèi)部高溫或高壓環(huán)境下，先已存在的巖石發(fā)生各種物理、化學(xué)變化，使其中的礦物重結(jié)晶或發(fā)生交互作用，進而形成新的礦物組合。這些變化可以在低于硅的熔化溫度時發(fā)生，所以，先已存在的巖石可以始終保持固態(tài)。這種過程不同于前面敘述過的火成過程或沉積過程，一般稱之為變質(zhì)過程。7/31/202316地球物理與石油資源學(xué)院1.2巖石的分類1.2.1成巖過程地球處于不斷的1.2.2火成巖1.2巖石的分類

火成巖一般指巖漿在地下或噴出地表冷凝后形成的巖石，又稱巖漿巖，是組成地殼的主要巖石。

構(gòu)成火成巖的主要元素有氧、硅、鋁、鈣、鈉、鉀、鎂和鈦，后幾種元素氧化物的含量即占火成巖總重量的99%左右，特別是二氧化硅的含量最高，在不同的火成巖中均占總重量的35%一78%。

在火成巖中，二氧化硅被稱作酸性組分;鐵、鎂和鈣被稱作基性組分，鈉和鉀稱作堿性組分。按照火成巖中二氧化硅含量的多少，一般將火成巖分為酸性、中性和基性3類。富含二氧化硅(>65%)的火成巖稱為酸性巖，如花崗巖、流紋巖等;含二氧化硅少(<52%)的稱為基性巖，如輝長巖、玄武巖等，介于二者之間的稱為中性巖，這類巖石的典型代表有閃長巖、安山巖等。圖1-2火成巖7/31/202317地球物理與石油資源學(xué)院1.2.2火成巖1.2巖石的分類火成巖一般指巖漿在1.2巖石的分類1.2.2火成巖

在各種不相同的地質(zhì)環(huán)境下巖漿都可以冷凝成巖。

如果巖漿在地下活動，冷凝固化后可以形成侵入巖((intrusiverocks);

如果巖漿由火山活動噴發(fā)到地表后才冷凝固化，則形成噴出巖(extrusiverocks)。按火成巖中礦物顆粒的大小，也可以將火成巖分成兩類:

細粒火成巖(玄武巖、安山巖和流紋巖等)細?；鸪蓭r大都是噴出巖，它們的溫度先是急劇下降，然后至地面進行冷卻;

粗?；鸪蓭r(輝長巖、閃長巖和花崗巖等)。粗粒火成巖多是侵入巖，它們的溫度是逐漸冷卻的。不少人把按侵入巖和噴出巖作為區(qū)分火成巖的最重要的方法。7/31/202318地球物理與石油資源學(xué)院1.2巖石的分類1.2.2火成巖在各種不1.2巖石的分類1.2.2火成巖圖1-3火成巖類型7/31/202319地球物理與石油資源學(xué)院1.2巖石的分類1.2.2火成巖圖1-3火成巖類型7/1.2.3沉積巖1.2巖石的分類1)沉積巖沉積巖是成層堆積的松散沉積物固結(jié)而成的巖石。也就是說，它是早先形成的巖石破壞后，又通過物理或化學(xué)作用在地球表面(大陸和海洋)的低凹部位沉積，經(jīng)過壓實、膠結(jié)再次硬化，形成的具有層狀構(gòu)造特征的巖石。2)沉積巖的分類1、陸源沉積巖礫巖、砂巖、粉砂巖、粘土巖2、火山物源沉積巖集塊巖、火山角礫巖、凝灰?guī)r3、內(nèi)源沉積巖石灰?guī)r、白云巖7/31/202320地球物理與石油資源學(xué)院1.2.3沉積巖1.2巖石的分類1)沉積巖2)沉積巖的分1.2巖石的分類1.2.4變質(zhì)巖

地球上的第三類巖石是由變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖。在地球內(nèi)部高溫或高壓的情況下，先已存在的巖石發(fā)生各種物理、化學(xué)變化使其中的礦物重結(jié)晶或發(fā)生交互作用，進而形成新的礦物組合。7/31/202321地球物理與石油資源學(xué)院1.2巖石的分類1.2.4變質(zhì)巖地球上的第三類

一般說來，巖石的物理性質(zhì)主要由三個方面的因素決定:第一，巖石的組成，包括組成巖石的礦物成分，巖石內(nèi)部的孔隙度，巖石的飽和狀態(tài)和孔隙流體的性質(zhì)等，第二，巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，包括礦物顆粒的大小、形狀及膠結(jié)情況，巖石內(nèi)部的裂隙和其他不連續(xù)界面等;第三，巖石所處的熱力學(xué)環(huán)境，包括溫度、壓力和地應(yīng)力場等。

盡管不同的巖石具有不同的礦物組成、結(jié)構(gòu)、孔隙度等，所處的熱力學(xué)環(huán)境也大不相同，但在受到應(yīng)力(天然的力或是人為的力)作用時，同一類別內(nèi)巖石的反應(yīng)差別較小，并且有許多相似處。1.2巖石的分類7/31/202322地球物理與石油資源學(xué)院一般說來，巖石的物理性質(zhì)主要由三個方面的因素決定

表1-l給出了地殼中最常見的三類9種巖石的一些物理性質(zhì)。從表中可以看出，沉積巖的孔隙度比其他類別大，而對于抗壓強度，火成巖則明顯高于沉積巖。因此，上面介紹的巖石分類方法對于描述多種巖石的共同特性，是十分有意義的。表1-1常見某些巖石的物理性質(zhì)

1.2巖石的分類7/31/202323地球物理與石油資源學(xué)院表1-l給出了地殼中最常見的三類9種巖石的一些物1.2.5成巖旋回(rockcycle)1.2巖石的分類

由火成巖、沉積巖和變質(zhì)巖的形成過程可以看出它們之間有著密切的聯(lián)系，它們都是活動著的地球過程的產(chǎn)物，同時，隨著地球上主要地質(zhì)過程的演變，這三類巖石之間可以互相轉(zhuǎn)變(圖1-4)。對這種轉(zhuǎn)變過程的研究不但可以加深對巖石生成過程的認識，還可以了解在某類巖石變到另一類巖石的轉(zhuǎn)變過程中包含的地質(zhì)現(xiàn)象。巖石循環(huán)這個地質(zhì)學(xué)中的重要概念，最早是JamesHutton在200多年前提出來的(Hutton,1795)。圖1-4成巖旋回7/31/202324地球物理與石油資源學(xué)院1.2.5成巖旋回(rockcycle)1.2巖石的1.3巖石的特點第1章巖石

巖石，作為一種特殊材料，和材料科學(xué)中研究的一般材料有很大的不同。這些不同表現(xiàn)在以下方面:1.3.1高壓高溫環(huán)境

地球內(nèi)部壓力和溫度隨地球半徑的分布。地殼是地球最外面的一個殼層，平均厚度在大陸上為35km，海洋里為幾公里。地殼底部的壓力約為1GPa,溫度約600℃，地球半徑為6371.從圖中可以看出，地殼以下的地球內(nèi)部ss%的巖石都處在1GPa和600C以上的高壓高溫狀態(tài)(據(jù)Wylhe,1992)

圖1-5地球內(nèi)部壓力和溫度隨地球半徑的分布7/31/202325地球物理與石油資源學(xué)院1.3巖石的特點第1章巖石巖石，作為一種特殊材1.3.2多孔介質(zhì)1.3巖石的特點

巖石是由固體的礦物和礦物顆粒之間的孔隙組成的，孔隙中通常有孔隙流體存在。圖1-6給出了砂巖的掃描電子顯微鏡照片，可以清楚地看到砂巖中的石英顆粒，并且還可以看到石英顆粒之間存在著流體流通的網(wǎng)絡(luò)。巖石正是這樣一種特殊的多孔介質(zhì)，一種由固體礦物和流動的孔隙流體組成的多相體。孔隙流體的存在，對巖石性質(zhì)有著極其重要的影響。例如，巖石中孔隙體積增加100，會導(dǎo)致巖石彈性參數(shù)變化10倍或者更多，也會導(dǎo)致巖石滲透率發(fā)生幾個數(shù)量級的變化

圖1-6砂巖的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。照片中可以看到砂巖中的石英礦物顆粒(黑色)，也可以看到它們之間的孔隙。砂巖孔隙體積可占巖石體積的6%，這些孔隙相互連通，形成了孔隙流體流動的通道(Crampm和Aztsep}n，1997)7/31/202326地球物理與石油資源學(xué)院1.3.2多孔介質(zhì)1.3巖石的特點巖石是由固體的1.3.3長期作用1.3巖石的特點

巖石在短時間外力的作用下，表現(xiàn)為完全彈性體，但在長時間力的作用下(可以與地質(zhì)年代相比較)，則表現(xiàn)出非完全彈性。例如地殼受到長時間的擠壓后，發(fā)生韌性形變，可以產(chǎn)生褶皺，當(dāng)一個大規(guī)模的區(qū)域受到侵蝕時，易侵蝕的低洼部分形成谷，抗侵蝕的地層形成山脊。接近地表的巖石由于溫度低，壓力不大，在外力作用時間不太長的情況下，巖石可作為彈性體看待，表現(xiàn)出脆性的性質(zhì);隨著深度的增加，巖石所處的溫度和壓力增高，承受形變的能力大大增加，介質(zhì)就從脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檠有?或稱為韌性)，若外力作用的時間很長，如造山運動、地慢對流等，巖石可以像粘性流體那樣產(chǎn)生形變,在漫長的地質(zhì)年代里，巖石在外力的作用下不斷地發(fā)生變形，其受力作用時間之長、變形過程之久，是其他材料學(xué)科研究中難以遇到的。人們難以想到在長期的內(nèi)力和外力作用下，印象中既硬又脆的巖石竟會發(fā)生塑性變形。在野外經(jīng)?？梢钥吹皆刃纬傻乃匠练e地層發(fā)生了褶皺，地層嚴重地彎曲，有的翻轉(zhuǎn)了180(或者更大的角度。實驗室中同樣也可以看到礦物巨大的塑性形變。巖石在長期作用下可表現(xiàn)出許多與時間有關(guān)的特性，例如巖石的蠕變和流動(見本書“巖石的變形”一章)，又如巖石的斷裂也經(jīng)過了一個與時間有關(guān)的過程:裂紋擴展直至最后斷層的形成(見“巖石的斷裂”一章)。這種特性對于解釋地球動力學(xué)的基本間題，顯然是有意義的。20世紀(jì)70年代的板塊運動學(xué)說的建立，對巖石物理學(xué)性質(zhì)的研究曾經(jīng)起過重要的作用，90年代大陸動力學(xué)研究的開展，對巖石物理性質(zhì)的理解又提出了新的課題。7/31/202327地球物理與石油資源學(xué)院1.3.3長期作用1.3巖石的特點巖石在短時間外1.3巖石的特點1.3.4最廣泛的應(yīng)用材料

巖石最后一個特點是顯而易見的。如果把巖石也看做是一種材料的話，它是世界上分布最廣、重量最大、應(yīng)用最廣泛的一種材料，這是其他任何一種材料不能相比的。7/31/202328地球物理與石油資源學(xué)院1.3巖石的特點1.3.4最廣泛的應(yīng)用材料巖石最1.4研究巖石物理學(xué)的意義第1章巖石1.4.1巖石物理學(xué)的內(nèi)容

第一，巖石物理學(xué)是研究巖石這種特殊的材料，在地球內(nèi)部特殊環(huán)境下的各種行為(behaviour)及其物理性質(zhì)的。

第二，在巖石的各種性質(zhì)中，研究的重點是那些與地球內(nèi)部構(gòu)造與運動、能源和資源的勘察與開發(fā)、地質(zhì)災(zāi)害的成因與減災(zāi)、環(huán)境保護與監(jiān)測有密切關(guān)系的特性。針對油儲問題開展的巖石物理性質(zhì)的研究，是巖石物理學(xué)研究中成功的例子。還可以從另一個角度來描述這一點:巖石物理學(xué)研究的重點是與地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、地球化學(xué)、油儲地球物理學(xué)、地?zé)釋W(xué)和環(huán)境科學(xué)密切有關(guān)的特性。巖石物理學(xué)的研究重點，反映了這門學(xué)科的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性。

研究地球的學(xué)科有許多，它們共同的特點是利用地面附近的觀測資料，推算地球內(nèi)部的組成、構(gòu)造和動力學(xué)運動。例如通過地震勘探方法，得到關(guān)于地下深處結(jié)構(gòu)、彈性波速度分布的地震反射走時圖。屬于一種反演問題，其最大的特點，或者說帶給我們的最大的困難就在于它的多解性。而通過巖石物理學(xué)的研究，就能夠設(shè)法知道地球內(nèi)部巖石的物理性質(zhì)，這不僅會為反演提供知識基礎(chǔ)以及必要的數(shù)據(jù)資料，同時也可以大大減小反演問題的不確定性。7/31/202329地球物理與石油資源學(xué)院1.4研究巖石物理學(xué)的意義第1章巖石1.4.1巖石1.4.2正演問題和反演問題1.4研究巖石物理學(xué)的意義

(1)已知礦物、巖石的性質(zhì)，如何由這些礦物、巖石的性質(zhì)推斷巖體和地質(zhì)性質(zhì)，這是一個由微觀到宏觀的推演過程，通常稱為正問題;

(2)已知地質(zhì)、巖體的性質(zhì)，如何反過來推演巖石和礦物的性質(zhì)，這是一個由宏觀到微觀，由整體到局部的反演問題;

(3)進一步，如何人為地改變礦物、巖石的特性，從而影響到巖體和地質(zhì)特性的改變，這在巖石物理學(xué)中具有的重要的潛在應(yīng)用價值。7/31/202330地球物理與石油資源學(xué)院1.4.2正演問題和反演問題1.4研究巖石物理學(xué)的意義1.4研究巖石物理學(xué)的意義圖1-7研究巖石中流體輸運過程由不同尺度研究間題組成的研究框架，是巖石物理學(xué)中正間題研究的典型例子圖1-7中列舉的研究框架是巖石物理學(xué)正問題研究的典型例子。先從礦物尺度研究礦物和其晶粒的輸運特性，從微觀角度研究礦物的微結(jié)構(gòu)和滲透性、礦物之間的孔隙以及礦物變形對這些輸運過程的影響;然后研究巖石作為礦物集合體的輸運特性，主要研究巖石內(nèi)部微破裂和孔隙的發(fā)展，孔隙的幾何情況，密度，以及它們的空間分布;第三則集中研究那些連通的