2021年5月24日和9月7日，国际权威学术期刊《Geophysical Journal International》分别发表了题为“Frequency-dependent anisotropy in partially saturated porous rock with multiple sets of mesoscale fractures”和“Analysis of S waves singularity points in porous rock with two orthogonal sets of mesoscale fractures”的最新研究成果。该成果是由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室逄硕博士后、邢会林教授和挪威科技大学Alexey Stovas教授合作完成。

岩石内部结构与流体的强非均质性是导致地震波速度频散与能量衰减的主要原因。该研究构建了非饱和含多组裂缝介质岩石物理模型，推导了地震波速度各向异性参数及相速度计算公式。模型计算结果表明，非饱和流体对含多组裂缝介质的纵波速度频散和衰减特征有显著影响。此外，裂缝介质中的非饱和流体不仅影响纵波速度数值的大小，还会影响纵波速度的方位变化特征。

地震波在正交各向异性（ORT）介质种传播时会产生剪切波奇异点，即快横波和慢横波数值相等的点，此奇异点会给地震数据的处理和分析带来困难和挑战。该研究基于含正交裂缝介质岩石物理模型，推导了该ORT介质三个对称平面内剪切波奇异点的计算公式和判别条件。计算结果表明，地震波频率与介质孔隙度、饱和流体类型、裂缝密度和裂缝尺度均会影响对称面内剪切波奇异点的个数和位置。

图1纵波速度(a)和衰减因子(b)随q值和含水饱和度的变化。实线表示频率为0 Hz, 虚线表示频率为10 Hz。

图2 频率为0 Hz (a) 和20 Hz (b) 时，快横波和慢横波随入射角和方位角的变化。黑点表示剪切波奇异点的位置。

[1] Pang, S., Stovas, A., Xing, H., 2021. Frequency-dependent anisotropy in partially saturated porous rock with multiple sets of mesoscale fractures. Geophysical Journal International 227(1): 147-161.

[2] Pang, S., Stovas, A., Xing, H., 2022. Analysis of S waves singularity points in porous rock with two orthogonal sets of mesoscale fractures. Geophysical Journal International 228(1): 604-619.

文章链接: [1] https://doi.org/10.1093/gji/ggab204

                  [2] https://doi.org/10.1093/gji/ggab362