[科普中國]-貝切定律

貝切定律（英文；Birch's law)，是美國地球物理學(xué)家弗朗西斯·貝切于1961年建立的。

定義貝切定律（英文；Birch's law)，是美國地球物理學(xué)家弗朗西斯·貝切于1961年建立的，指出在平均原子量為Mavg的巖石和礦物中，彈性波傳播速度vp與密度成線性關(guān)系。其數(shù)學(xué)式為：

其中a(x)為某類函數(shù)，b為常數(shù)。1

缺點(diǎn)先前已假設(shè)速度 - 密度關(guān)系是恒定的。 也就是說，定律在任何情況下都會(huì)成立，但是當(dāng)你深入了解地幔時(shí)，這種關(guān)系并不適用于你在過渡區(qū)（地球）附近的地幔深處看到的壓力增加。 在假設(shè)經(jīng)過過渡區(qū)（地球）的情況下，可能需要修改解決方案。 在未來的情況下，可能需要其他規(guī)則來確定高壓下的速度。

例子Mg2SiO的平均原子質(zhì)量等于原子質(zhì)量之和除以公式中的原子數(shù)：

地幔中的典型氧化物和硅酸鹽的值接近20，而地球核心的接近50。

通過實(shí)驗(yàn)解決Birch定律當(dāng)對(duì)不同材料的波進(jìn)行研究時(shí)，注意到材料密度與穿過材料的P波速度之間的關(guān)系。 在該實(shí)驗(yàn)中，將電壓脈沖施加到極化鈦酸鋇陶瓷（換能器）的圓形板上，該圓形板附著在材料樣品的末端。 增加的電壓會(huì)在樣品中產(chǎn)生振動(dòng)。 這些振動(dòng)通過樣品傳播到另一端的第二個(gè)傳感器。 然后將振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電波，在示波器上觀察以確定行程時(shí)間。 速度是由波浪的旅行時(shí)間決定的阻尼器的放射器。 由此產(chǎn)生的材料密度與發(fā)現(xiàn)的速度之間的關(guān)系稱為Birch定律。

應(yīng)用貝切定律所建立的彈性波速和材料密度的單一關(guān)系適用范圍較廣；不管由于晶體結(jié)構(gòu)、壓力、成分或溫度所引起的變化，貝切定律都適用。有人用NaCl和KCl多晶做實(shí)驗(yàn)，壓力高達(dá)17吉帕斯卡，NaCl體積壓縮達(dá)百分之40，KCl體積壓縮達(dá)百分之60的情況下，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示仍服從貝切定律。

參見Archie's定律

Byerlee's定律

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

段春偉 - 教授級(jí)高工 - 中國新興建設(shè)開發(fā)總公司