裂隙页岩中的地震波散射与耗散

颗粒多孔介质中的地震衰减在岩石物理与地震学中至关重要。与砂岩不同，页岩是砂粒与黏土的混合物，具有极低的孔隙度与渗透率。黏土润湿后膨胀会在颗粒-黏土界面诱发微裂纹，并导致强烈的弹性波散射。此类散射阻碍了通过弹道波衰减对吸收进行充分测量。此处我们如地震学与超声学中那样，从多次散射波推断这种本征衰减。我们发现增大围压通过微裂纹闭合降低了散射衰减，却出人意料地增加了吸收，这很可能源于黏土及颗粒表面吸附更多液体所带来的黏滞耗散。此外，我们观察到循环加热与冷却引起黏土收缩、微裂纹扩展以及宏观断裂的成核。这导致该裂隙页岩中占主导的混沌混响。基于裂隙样品 X 射线层析成像的数值模拟证实了多次散射行为，并揭示了从初始完整页岩到最终裂隙页岩特征长度的增加。本研究有助于改进用于页岩及其他裂隙岩石中油气多尺度勘探的声学技术。