Page 158 - 《应用声学》2025年第2期

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孔隙度临界值时，纵波声速转变为随着孔隙度增大 Bachman [19] ：
而增大，从而形成了相应于海底沉积物孔隙度临界
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值出现纵波声速最小值的向上开口抛物线形态的 C p = 2540 − 24.53 × 10 n + 0.1460 × 10 n
参数相关变化曲线。 (大陆架、大陆坡). (13)
另外一些学者得到的海底沉积物纵波声速
由以上公式看出，这些不同海区的海底沉积物
(C p ，m·s −1 ) 与孔隙度 (n) 的一元二次经验公式，
纵波声速 (C p ，m·s −1 ) 与孔隙度 (n) 经验公式，都是
包括：
2
Hamilton等 [34] ： 形式为y = c + bx + ax (且a > 0)的一元二次函数。
这种函数在x = −b/2a 时，有最小值(4ac − b )/4a。
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2
4 2
C p = 2502.0 − 23.45 × 10 n + 0.14 × 10 n
所以，这些参数相关经验公式表述的海底沉积物纵
(大陆架、大陆坡). (10)
波声速与孔隙度相关变化特征，都是在其孔隙度由
Hamilton [17] ： 小增大到某一孔隙度临界值时，纵波声速由大变小
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C p = 2475.5 − 21.764 × 10 n + 0.123 × 10 n 转为由小变大，从而形成了纵波声速随孔隙度变化
的最小值。
(大陆架、大陆坡). (11)
上述不同学者得到的不同海区海底沉积物纵
Hamilton [35] ：
波声速 (C p ，m·s −1 ) 与孔隙度 (n) 经验公式计算出
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C p = 2455.9 − 21.716 × 10 n + 0.126 × 10 n 的纵波声速随孔隙度变化的最小值及其相应孔隙
(大陆架、大陆坡). (12) 度临界值见表2。

表 2 不同学者经验公式的纵波声速最小值及其孔隙度临界值数据
Table 2 Data tables of longitudinal wave sound velocity minimum and critical poros-
ity values from different scholars’ empirical formulas

研究者及引用文献 经验公式编号 二次项系数 一次项系数 常数项 孔隙度临界值 纵波声速最小值/(m·s −1 )
Hamilton 等 [34] 式 (10) 1400 −2345 2502 0.84 1520.03
Hamilton [17] 式 (11) 1230 −2176.4 2475.5 0.88 1512.75
Hamilton [35] 式 (12) 1260 −2171.6 2455.9 0.86 1520.22
Bachman [19] 式 (13) 1460 −2453 2540 0.84 1509.66
Anderson [18] 式 (6) 1868 −2758 2506 0.74 1487.99
Orsi 等 [31] 式 (7) 1782 −2713.2 2527 0.76 1494.25
唐永禄 [32] 式 (8) 1560 −2502 2471.8 0.80 1468.59
卢博等 [33] 式 (9) 1850 −2553 2369.1 0.69 1488.29
本文 式 (1) 1256 −1931.28 2211.4 0.77 1469

由表 2 看出， 由不同学者经验公式计算得 度临界值时，存在着纵波声速趋势变化的转折点。

到 的 海 底 沉 积 物 纵 波 声 速 最 小 值 在 1468.59∼ 这是需要深入研究、揭示和解释的海底沉积物纵波
1520.22 m/s 之间，孔隙度临界值在 0.69 ∼ 0.88 声速随着孔隙度发生相关变化的重要特征。由于海
之间。这反映出海底沉积物纵波声速最小值及其相 底沉积物纵波声速与孔隙度相关变化规律及其响
应的孔隙度临界值，一般出现在高孔隙度区间。 应机制研究是海底沉积声学及其相关交叉学科的
由以上结果看出，利用不同学者得到的海底沉 重要内容，所以，对海底沉积物纵波声速随着孔隙度
积物纵波声速与孔隙度经验公式，可以计算出包括 变化过程中出现纵波声速最小值的形成机制及其
大陆架、大陆坡和深海盆地等不同海区海底沉积物 与孔隙度临界值变化关系的物理机制研究，具有重
的纵波声速最小值及其相应孔隙度临界值。这反映 要的海底沉积声学理论意义和海底地声模型等应
出海底沉积物纵波声速随孔隙度变化到某一孔隙 用价值。