Geowissenschaften

Spannungsabhängigkeit der seismischen Geschwindigkeit in anisotropen siliklastischen Gesteinen

Ziel des Projektes war es, die Spannungsabhängigkeit der seismischen Geschwindigkeit in anisotropen siliklastischen Gesteinen besser zu beschreiben. Dies dient der besseren Interpretierbarkeit seismischer Daten hinsichtlich der effektiven Spannung und der Lithologie. Wir nutzen den tensoriellen "porosity-deformation approach" für anisotrope Gesteine (ursprünglich piezo-sensitivity theory, Shapiro 2003; Shapiro und Kaselow 2005) und geben eine für uniaxial und triaxial belastete vertikal und horizontal transversal isotrope Gesteine angepasste Formulierung dieser Theorie. Durch die Anwendung dieser Theorie verringert sich die Anzahl der freien Parameter im Vergleich zur phänomenologischen Anpassung der Daten. Mit dieser Theorie erklären wir Literaturdaten von "compliances", die in einer Tonsteinprobe während eines mehrstufigen pseudo-triaxial Experimentes gewonnen wurden. Wir nutzen die Modelparameter, welche bei der Anpassung des hydrostatischen Teils der Daten gewonnen wurden, um die S-Wellen compliances bei zusätzlicher axialer Belastung vorherzusagen. Des Weiteren sind wir mit einer weiterentwickelten Version des experimentellen Aufbaus in der Lage, alle notwendigen Geschwindigkeiten zur Beschreibung von transversal isotropen und orthorhombischen Gesteinen zu messen. Die neuen Daten weisen auf neue Aspekte der Abhängigkeit der Anisotropieparameter von der Spannung hin. Die Anwendbarkeit der Theorie auf die neuen Datensätzen und auf zuvor erhaltene unvollständige Datensätze wird gezeigt; letzteres einschließlich der Rekonstruktion der Geschwindigkeiten.