Acoustic Waves in Boreholes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Paillet, Frederick L./ Cheng, Chuen Hon Arthur

出品人:

页数:176

译者:

出版时间:1991-10

价格:$ 282.44

装帧:

isbn号码:9780849388903

丛书系列:

图书标签:

• 声波
• 井中声波
• 井壁完整性
• 地球物理勘探
• 油气勘探
• 岩石物理
• 波传播
• 井眼测量
• 地层评价
• 声学日志

聆听地底的脉动：一项关于地球物理探测的深度探索 本书并非对“声波在井筒中的传播”这一特定物理现象的孤立探讨，而是一次更为宏大的地球物理探测之旅，旨在揭示我们如何通过解析地球深处传递而来的各种信号，来理解和绘制我们赖以生存的行星的复杂结构与动态。我们将从一个更广阔的视角出发，审视那些能够穿越地层、揭示地下奥秘的各类“信使”，并着重探讨工程师和科学家们如何巧妙地解读这些无声的语言，从而服务于资源勘探、地质灾害预警、环境保护以及地下工程建设等至关重要的领域。 第一章：地球的地下语言——信号的起源与传播 在这一章，我们并非仅仅聚焦于声波。地球是一个充满活力的系统，它的内部不断产生各种形式的信号。从地幔深处的缓慢涌动，到地壳中岩石的断裂，再到地下水流的扰动，这些地质过程都伴随着能量的释放，这些能量以波的形式向外传播。我们将深入了解这些信号的物理起源，例如： 地震波： 这是最广为人知的地球物理信号。我们将探讨地震的发生机制，以及P波（纵波）和S波（横波）这两种基本地震波的传播特性。理解它们的传播速度、衰减方式以及在地层中的转换，是地震学的基础。 电磁波： 地下岩石和流体中的电导率差异，以及地热活动产生的电化学效应，都会产生可被感知的电磁信号。我们将介绍自然电磁场的产生及其在地层中的响应，以及如何利用这些信号来探测地下矿产资源和地下水。 重力异常： 地下物质密度的不均匀分布会引起地球重力场的局部变化。我们将深入分析重力异常的来源，如矿体、空腔、地层界面等，并介绍重力测量技术如何将其转化为对地下结构的认知。 磁力异常： 磁性矿物的分布会造成地磁场的局部扰动。我们将探讨磁法勘探的原理，以及如何通过测量和解释磁力异常来推断地下磁性体的存在、形状和埋深。 热流： 地下热量的传递是地球内部活动的重要指示。我们将讨论地热梯度、热流异常与地质构造、岩浆活动等的关系，以及地热勘探的意义。 在本章的后续部分，我们将超越单一信号的讨论，开始关注这些信号在地层中的传播机制。这包括： 波的传播速度与介质性质的关系： 不同类型的岩石、流体，乃至不同温度和压力的条件下，都会影响波的传播速度。我们将阐述如何通过测量传播速度来推断地层的成分、结构和物性。 波的反射与折射： 当波遇到不同介质的界面时，会发生反射和折射。这将是我们在后续章节中利用地震和电磁信号进行成像的关键原理。 波的散射与衰减： 地层中的不均匀性会导致波的散射，而岩石的粘弹性等性质则会导致能量的衰减。我们将分析这些效应如何影响信号的质量，以及如何通过数据处理来克服这些挑战。 多物理场的耦合效应： 在实际的地层环境中，各种物理场并非孤立存在。例如，地下的流体流动可能伴随着电磁场的产生，地壳的应力变化也可能影响波的传播。我们将初步探讨这些耦合效应，为更复杂的地下探测模型奠定基础。 第二章：地下成像的艺术——探测技术与方法 有了对地下信号的初步认识，本章我们将聚焦于实际的探测技术和方法。我们将系统介绍用于获取这些地下信号的各种仪器和技术，并探讨它们如何被组合使用以构建地下三维模型。 地震勘探技术： 地震采集： 从传统的单点激发和接收，到现代的多道地震和三维地震，我们将详细介绍地震波的激发方式（如爆炸、可控震源）以及地震波的接收（如检波器）。 地震数据处理： 原始地震数据往往充斥着噪声和干扰。我们将介绍关键的数据处理步骤，如静校正、动校正、增益恢复、滤波等，以提取有用的信号。 地震成像方法： 从初级的层析成像到先进的偏移成像技术，我们将揭示如何通过反射和折射的地震波来绘制地下地层的边界和结构。 电法勘探技术： 大地电磁法（CSAMT, MT）： 通过测量地表感应的电磁场来推断地下电性结构。 直流电法（电阻率法）： 通过向地下注入电流并测量电压来确定地层的电阻率。 诱导极化法： 探测地下岩石和矿物的电化学极化特性。 重磁勘探技术： 地面和航空重力测量： 介绍不同平台和仪器在重力测量中的应用。 地面和航空磁力测量： 介绍磁力仪的类型和测量原理。 测井技术（Well Logging）： 电阻率测井、声波测井、密度测井、中子测井等： 详细介绍在钻孔中进行的各种测量，它们为我们提供了地下岩石的详细物性参数，是地面勘探数据的有力补充和验证。 成像测井： 如电阻率成像、声波成像等，能够提供钻孔壁附近地层的微观结构信息。 遥感技术在地球物理中的应用： 地形测量与地貌分析： 如SAR干涉测量，可以监测地表形变，与地下活动关联。 热红外遥感： 用于探测地表温度异常，间接指示地下热异常。 在本章的后半部分，我们将强调多技术方法的融合。单一的探测技术往往只能提供有限的信息。通过整合来自不同技术的数据，我们可以获得更全面、更精确的地下视图。我们将讨论不同技术数据之间的互补性，以及如何通过反演和建模技术，将多种数据源整合到统一的地下模型中。 第三章：数据解析的挑战与智慧——反演、建模与解释 获取了大量的地下探测数据后，真正的挑战在于如何从中提取有用的信息并进行解释。本章将深入探讨数据分析和解释的理论与实践。 正问题与反问题： 正问题： 给定地下模型，预测观测到的数据。这是验证模型和理解物理过程的基础。 反问题： 给定观测数据，推断地下模型。这是地下成像的核心。我们将探讨反问题求解的数学原理和各种算法，如迭代反演、正则化方法等。 地下建模技术： 离散化方法： 如有限差分法、有限元法，用于将连续的地下介质离散化，以便进行数值模拟。 网格生成： 如何生成适合复杂地质结构的计算网格。 模型更新与优化： 如何根据新的观测数据不断优化地下模型，使其更符合实际情况。 数据融合与集成解释： 多属性分析： 结合不同物性参数（如速度、密度、电阻率）来综合解释地质构造。 机器学习与人工智能在地球物理中的应用： 介绍如何利用机器学习算法来加速数据处理、识别地质特征、预测油气藏或评估地质风险。 地质解释的经验与艺术： 地质背景知识的重要性： 解释地下模型不仅仅是技术问题，更需要深厚的区域地质知识。 不确定性分析： 任何地下模型都存在不确定性。我们将探讨如何评估和量化模型的不确定性，以及如何做出基于风险的决策。 多尺度解释： 从区域构造到局部细节，如何在不同尺度上进行有效的地质解释。 第四章：地下世界的应用——服务于人类社会 本章将展示我们如何将上述的探测技术和解释方法应用于实际的社会需求。这些应用涵盖了多个关键领域，直接关系到人类的生存和发展。 能源勘探与开发： 油气勘探： 如何利用地震、电法等技术来寻找和评价地下油气藏。 地热资源评价： 如何利用热流、电阻率等数据来评估地热田的开发潜力。 矿产资源勘探： 如何利用重磁、电法等技术来寻找有价值的矿产。 水资源勘探与管理： 地下水探测： 如何利用电法、地震等技术来寻找地下含水层。 地下水流模型： 如何利用地下水数据来建立流模型，预测地下水运动，评估水资源可持续性。 水污染监测与修复： 如何利用地球物理方法来监测地下水污染的范围和动态，并辅助修复方案的设计。 工程地质与基础设施建设： 地质灾害评估： 如何利用地震、形变监测等技术来评估滑坡、地震液化、地面沉降等风险。 地下工程选址与设计： 如隧道、大坝、核废料储存库等，需要详细的地下地质调查。 地基稳定性评估： 为建筑物的安全奠定基础。 环境地球物理： 污染场地调查： 如何探测地下污染物的分布和迁移。 地下空间利用： 如地下管线探测、地下储气库选址等。 考古地球物理： 利用无损探测技术来发现地下遗迹和文物。 科学研究与地球科学基础： 地壳与地幔结构研究： 理解板块构造、地球动力学过程。 地下流体与岩石相互作用： 了解地球内部的化学和物理过程。 结语：倾听地球的呼吸，预见未来的挑战 本书的结尾，我们将对当前地球物理探测领域的发展趋势进行展望，并提出未来可能面临的挑战。随着技术的不断进步，我们对地下世界的理解将越来越深入。精准高效的探测技术、智能化的数据分析方法，以及跨学科的合作，将是应对未来挑战的关键。我们将强调，对地球地下世界的深入了解，不仅是为了满足当下的资源需求，更是为了更好地保护我们赖以生存的家园，为可持续发展做出贡献。我们邀请读者一同加入这场探索地球深层秘密的旅程，去倾听那来自地底深处的脉动，去理解那无声的语言，去揭示那隐藏在地表之下的无限可能。

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