基于压电效应的大地极化声子模拟研究

吴洋，严家斌

(1.中南大学 地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083； 2.有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室，湖南 长沙 410083)

0 引言

大地极化声子测深技术是由乌克兰科学家尤·阿·博格达诺夫提出的一种被动源地球物理电磁勘探方法，地球内部岩石的应力变化导致岩石产生变形以及破坏断裂，从而产生声发射和电磁辐射，该方法通过测量电磁波辐射强度来研究地球内部结构[1]。大地形变产生的电磁辐射具有较宽的频率范围，理论上，该方法可用于研究大地的地质结构。目前，在国内已经开始进行了一些试验和研究[2]。

大地构造运动(如地震)会导致地球内部应力场发生巨大变化，造成岩石中断裂和裂隙产生。同样，由于页岩储层的低孔和极低基质渗透率的特点，页岩气的开发主要采用压裂技术，页岩气通常含有天然裂缝，一般会因为胶结而封闭，这些天然裂缝容易在压裂中破裂[3]，这个过程也会造成岩石的破裂。岩石破裂是指岩石在一定的应力条件下，岩石中裂纹开始萌生或者扩大。1966年Cook通过实验研究了岩石的应力—应变曲线，岩石的失稳破裂并非发生在峰值强度点，而是在峰值载荷后。Cook的研究开启了岩石破裂过程的新篇章[4]。华保钦归纳了岩石破裂的3个应力场条件：莫尔圆直径增大；异常压力发育时，造成一定深度下孔隙流体压力与上覆负荷之比增大，有效应力减小；最小主应力为张力，最大主应力与最小主应力的大小差距小[5]。……