速度是地震勘探中的壹個重要參數，也是地震勘探的物理基礎之壹。因為反射波、透射波和折射波的條件主要是由彈性介質的速度差異造成的。地震波在不同巖性地層中傳播的速度稱為層速度。縱波和橫波在地層中的傳播速度取決於巖石的彈性常數和密度。在…之中
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其中λ和μ是拉梅常數和剪切模量。縱波和橫波速度也可以用其他彈性模量表示，如楊氏模量e、泊松比σ、體積模量k等。它們之間的關系可在表8-1中給出。
從表8-1可以看出，彈性波的速度與許多彈性系數有關。當巖石性質、沈積環境、沈積時代、地層深度不同時，彈性系數不同，速度也相應變化。因此，速度是壹個重要的巖性參數，它可以連接地質模型和地球物理模型。同時，由於上述原因，速度值也有很大的變化範圍，即同壹巖石的速度值也有很大的變化範圍。
地震波傳播的速度與很多因素有關，需要研究影響波速的因素，分清主次，對不同的速度值做出不同的具體分析。在這個問題上，許多學者在實驗室對大量巖石進行了測量和研究，分析了大量測井資料，得出了許多有意義的結果和經驗公式。引用其中壹些結果來說明影響波速的主要因素。
表8-1幾個物理量之間的關系
8.7.1.1孔隙率是影響速度的基本因素。
大多數巖石是由各種粒狀礦物組成的。這種粒狀巖石可以看作是許多不同性質的小球堆積而成，小球之間有空隙。壹般粗粒巖石孔隙度比較大，如砂巖；細粒巖石的孔隙相對較小，如石灰巖。所以，所有的固體巖石，從結構上來說，基本上都是由兩部分組成的:壹部分是礦物顆粒本身，稱為巖石骨架(或基質)；另壹部分是充滿各種氣體或液體的孔隙，也就是本章討論的兩相介質。顯然，當地震波在具有這種結構的巖石中傳播時，實際上相當於阿波羅在骨架本身和多孔介質中傳播。盡管孔隙中充滿了各種氣體和液體。根據常識，波在氣體或液體中的傳播速度低於在巖石骨架固體中的傳播速度。因此，波在兩相介質中的傳播速度與孔隙度成反比，即相同巖性的巖石孔隙度大時，其速度值變得相對較小。在1956中，Wylie等人提出了壹個計算速度與孔隙度關系的簡單公式，稱為時間平均方程。
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式中:φ為孔隙度；v是巖石的速度；Vm是巖石骨架中的波傳播速度；V1為孔隙中充填介質的速度。
根據這個公式，作出了壹些巖石的理論關系曲線，如圖8-35所示。基於這些研究，認為當孔隙度從3%增加到30%時，速度變化可以達到90%，說明孔隙度是影響速度的重要因素。
上述方程只適用於流體壓力等於巖石壓力的情況，特別是孔隙流體為水和鹽水時，經驗證明是合適的。隨著流體壓力的降低，上述時間平均方程應修改如下
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圖8-35時間平均方程曲線
其中:c是常數。當流體壓力等於巖石壓力的壹半，巖石壓力相當於埋在約1900 m深度的2.56×1013 Pa(帕斯卡)的壓力時，c的值可約為0.85。
8.7.1.2巖石密度對速度的影響
巖石的孔隙度φ通常與密度ρ成反比，即φ越大，ρ越小。圖8-36顯示了φ和ρ之間的關系。圖8-35還表明，φ與V成反比，所以V和ρ壹定成正比。圖8-37顯示了不同巖性的速度與密度的關系曲線。
圖8-36孔隙度與密度關系曲線
根據經驗公式，φ和ρ壹般是線性的。
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其中:ρm為巖石骨架的密度；ρl為填石密度。公式仍然顯示了ρm和ρl按孔隙度φ分布的百分比關系。如果巖石只充滿了油、水和氣體，則密度ρ為
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其中:Sn是水的飽和度，ρn是水的密度。從式(8.7-4)或式(8.7-5)可以求出ρ和φ的關系，ρ和V壹般成正比，所以可以導出V和φ的關系。
圖8-37不同巖性的速度與密度關系曲線
8.7.1.3孔隙中填料性質的影響
巖石中的孔隙空間要麽充滿液體，如水和油，要麽充滿氣體或氣態烴。實驗結果表明，當孔隙中的水被液態烴取代並飽和時，速度可降低15% ~ 20%，而如果孔隙中充滿氣態烴，速度值將大大降低。人們預測油、氣、水已經成為可能，因為這些巖石，尤其是砂巖，由於孔隙中充填的油、氣、水介質不同，速度不同，必然會在油、氣、水之間，以及與上下圍巖之間形成良好的界面。它們是具有大反射系數的波阻抗表面。通常在沈積巖地區，壹般巖性界面的反射系數都比較小，在0.1以下，甚至更小，只有少數強反射面能達到0.2左右。但對於含氣砂巖和不含氣砂巖，當其與頁巖形成界面時，若頁巖密度為2.25 g/cm3，速度為5 200 m/s，則可得到φ = 10% ~ 20%時含氣砂巖的密度值及其與頁巖形成的反射面的反射系數，見表8-2。
表8-2砂泥巖界面反射系數
從表中得到的結果表明:①含氣砂巖與含氣砂巖的速度差異很大，導致頁巖與含氣砂巖界面上的反射系數遠大於含氣砂巖。②孔隙度僅增加10%時，速度值可大幅降低，反射系數變化更敏感。這些結果表明，用靈敏反射系數代替速度變化來預測油氣水界面和直接尋找油氣是可能的。這些原理應用於“亮點”處理技術和巖性研究。
8.7.1.4速度與地層埋深的關系
壹般巖石埋得越深，其地質年代越老，長期承受上覆巖層的壓力。因此，如果巖性相同的巖石埋藏較深，則年齡大的巖石的速度比埋藏淺、年齡新的巖石的速度快。福斯特對測井曲線做了大量的分析和總結，得出如下關系:
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其中:z為埋深，t為地質年代。a和c是比例常數，壹般a=46.5(z取米，t取1/年)。r為地層電阻率，c=2×103。
在1951中，Gasmann提出了速度、深度和孔隙度之間的經驗公式。
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其中:v0和ρ0指Z=0時指定的初始深度和密度；ν是泊松比。e是楊氏模量；A1和a2是固體顆粒和液體體積的比例常數。
如果E=5.1，ν=0.25，ρ1=2.7，ρ0=1，那麽(8.7-7)可以改成
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式中:φ為孔隙率。
圖8-38北美不同地質年代地層vP與Z的關系。
(根據測井結果)
圖8-38是北美不同地質年代巖石的縱波速度vP和埋深Z之間的關系圖。這條曲線是通過分析和總結測井數據得到的。從圖中可以看出，V隨著Z的增大而增大，老地層的速度壹般高於新地層的速度。需要註意的是，壹般地層埋得越深，溫度越高。根據高溫高壓超聲波物理模型實驗，隨著溫度的升高，超聲波的速度降低，如果同時考慮壓力和溫度，有時速度反而降低。
8.7.2地震地質條件
地震勘探方法能否在壹個地區取得良好的地質(勘探)效果，很大程度上取決於地震地質條件。地震地質條件壹般分為兩類:①地表地震地質條件；②深部地震地質條件。
不同盆地的地震地質條件通常不同，即同壹盆地不同剖面的地震地質條件往往不同。掌握、分析和解決復雜的地震地質條件是地震勘探的基礎工作。
8.7.2.1地表地震地質條件
地表地震地質條件包括地形地貌、地表風化層性質等因素。它不僅影響地震勘探的激發和接收，而且影響地震波的運動學和動力學特征，嚴重影響地震剖面的精度。
1).地殼的風化殼也叫低速帶。它是經過長期的風吹日曬雨淋等地質風化作用形成的，它的巖石變得非常松散。低速帶的特征有:①低速帶壹般指不含水的風化層。當風化層含有飽和水時，其速度會增加，因此不屬於低速帶。這也是地質風化層和低速帶的區別。②低速帶速度v0極低，壹般小於1 500m/s，速度橫向變化大。③低速帶的厚度往往不均勻。4因為v0？v(下伏巖石的速度)，根據斯涅爾定律，出射角β很小。
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由於炮檢距(OS)相對於勘探深度z較小，α通常不會太大，所以β更小。因此，縱波在地表附近的位移幾乎垂直於地面，而橫波的位移近似平行於地面。為此，在P波勘探中，接收系統必須是垂直移動的檢波器。在橫波勘探中，需要設計水平運動檢波器。
由於低速帶的存在，地震波的運動學和動力學特征會受到影響:壹是影響波的傳播時間，甚至影響最終的地震剖面成像和地質構造形態；二是影響地震波的頻帶和能量，改造地震波的動力特性；三是容易產生多次波，增加了地震反射記錄的復雜性。因此，地震勘探中低速帶的校正和補償已成為地震數字處理中壹個困難但又極其重要的問題。
8.7.2.2的深部地震地質條件
通常指地下地質結構的復雜程度。在壹些斷層復雜、構造陡峭的地區，往往得不到好的地震資料，無法弄清地下的真實形態。因此，地下構造的復雜性不僅影響地震勘探方法的選擇，也影響地震資料的處理和解釋。
壹般來說，為了取得良好的勘探效果，地下具備以下地震地質條件有利於提高勘探質量。
①地震層位與地質層位的壹致性；
②具有良好的標準層；
③良好的地層波組關系；
④具有明顯的地震相特征；
⑤變速有壹定的穩定性。