Stylolitlerin – kireçtaşında meydana gelen tekil dikişler – akustik dalgaların kaya örneklerinden nasıl hareket ettiğini etkilediği bulunmuştur. KAUST araştırmacılarının laboratuvar tabanlı içgörüler, bu özelliklerin hidrolik kırılma sırasında indüklenen mikroseismik olayları analiz etmek için kullanılan akustik görüntüleme tekniklerini nasıl etkilediğine dair daha iyi bir anlayış sunmaktadır.
Makale dergide yayınlandı Tektonofizik.
Kireçtaşı gibi karbonat bazlı sedimanter kayalar genellikle katmanlarında gaz ve yağ rezervleri tutar. Araştırmacılar, yer altı kayaçlarını sorgulamak ve kaya türlerini, rezervuar boyutunu ve sıvı akışını etkileyen iç sedimanter veya yapısal özellikleri tanımlamak için yaygın olarak ses (akustik) dalgalar kullanırlar.
“Sedimanter kaya katmanları nadiren eşittir. Örneğin stilolitler, karbonat kayasından geçen ve görünür, pürüzlü ‘sınır katmanlarına’ genellikle yatağa eğik açılarda,” diyor.
Stylolites, konak kayadan gelen minerallerin büyük aşırı yük gerilmeleri ile çözüldüğü yerleşim yüzeylerini işaretler. Ortaya çıkan sınır, kil gibi yeniden söndürülmüş, çözünmeyen malzemeden oluşur. Ana kaya ile mekanik kontrastları nedeniyle, bu süreksizlikler ses dalgalarını geçerken bozabilir.
Bulgu, araştırmacılar için bir şans vuruşundan geldi. Finkbeiner, “Örneklerimizde stilolitlerin bulunduğunu fark ettiğimizde başka bir deneysel laboratuvar çalışması için kireçtaşı blokları kullanıyorduk” diyor. “Bu, fiziksel özelliklerini daha ayrıntılı olarak araştırmamıza ve laboratuvar ölçeğinde akustik dalga yayılmasını nasıl etkilediğini öğrenmemize ilham verdi. Az sayıda çalışma stilolitleri daha önce bu açıdan araştırdı.”
Ekip, üç boyutlu morfolojileri hakkında veri toplamak ve boyutlarını karakterize etmek için stilolitleri X-ışını tomografi ekipmanı kullanarak görüntüledi.
Finkbeiner, “Bu stilolitleri görüntülemek zordu çünkü oldukça inceydi ve geometrik olarak çok düzensiz yüzeylere sahiplerdi.” “Ayrıca, mekanik özelliklerinin ortam ana bilgisayar kayanıyla nasıl kontrast oluşturduğunu daha iyi anlamak için, stilolitlere erişmek ve sertliklerini ölçmek için kaya örneklerimizi bir testere, keski ve çekiçle açmak zorunda kaldık.”
Araştırmacılar, kaya örneklerinden geçen akustik dalga hızları ve genlikleri kaydetti. Alınan verileri, laboratuvar ölçekli örneklere uygun frekanslarda kayalardan ses dalgası yayılmasını simüle eden bir bilgisayar modeline beslendiler.
Sonuçlar, stilolitlerin, iletilen akustik dalga formlarının ilk gelişleri üzerinde minimal etki gösteren zayıf süreksizlikler olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, coda dalgalarını önemli ölçüde etkilerler-küçük ölçekli varyasyonlardan saçılma nedeniyle oluşan saniyelik dalgalar. Bu, kayadan genel ses dalgası enerji iletimini etkiler.
Finkbeiner, “Artan stilolit kalınlığı ile akustik dalgalar daha güçlü bir şekilde dağılıyor ve dalga alanına daha fazla gürültü getiriyor” diyor. “Laboratuvar deneylerinde, bunun stilolit içeren kaya örneklerinde hidrolik kırık yayılmasını izlemek için sonuçları vardır. Sonuçlarımız, laboratuvar-ölçekli kaya örnekleri içindeki akustik emisyonları bulmanın en iyi yolunu belirlemeye yardımcı olacaktır.”
Araştırmacılar şimdi daha büyük kaya bloğu testleri yapıyorlar. Bu bulguların ölçeklendirilip tekrarlanamayacağını görmek için gelişmiş fiber optik algılama ve rafine veri işleme tekniklerini kullanacaklardır.
