Физика сейсмического процесса: лабораторные эксперименты, полевая верификация, петрофизический анализ

Объектами исследований являлись горные породы и их свойства, исследуемые на различных масштабных уровнях (от нано- до макро-), процессы разрушения горных пород при флюидной инициации и неустойчивых подвижек на лабораторных моделях. Общей целью работы являлось выявление закономерностей и физических механизмов развития неустойчивости горных пород применительно к проблемам физики сейсмического процесса, развитие методик лабораторного моделирования сейсмических режимов и разработка методологических принципов, приёмов и аппаратно-программных средств для достижения поставленных задач. Основным методом исследования являлась постановка широкого спектра экспериментов в ЦКП “Петрофизика, геомеханика и палеомагнетизм” ИФЗ РАН. Выявлены два механизма динамики флюида, актуальных при рассмотрении флюидной инициации разрушения: поршневое вытеснение при распространении фронта флюида в сухой пористой среде и диффузия давления в насыщенной флюидом среде. Показано, что изменения медианной частоты ультразвуковых волн могут быть индикатором состояния горных пород и отражать степень разрушенности образца, а наиболее ярко эффект проявляется на высокопористых песчаниках. Определены и обоснованы требования к системе измерений из распределённых датчиков кинематических величин, которые минимизируют погрешность, вносимую конструкцией установки, и позволяют оценивать их пространственную неоднородность. Исследованы временные зависимости сигналов фрактолюминесценции при разрушении новых минералов и подтверждён степенной закон распределение микротрещин по размерам. Рассчитаны геометрия поверхности сейсмического разрыва и поля смещений на ней на примере землетрясения М=6.6 по данным спутниковой интерферометрии. Созданы программно-аппаратные средства проведения геомеханических экспериментов, зарегистрированы новые РИД. Разработанные передовые технологии и методики будут востребованы для решения широкого спектра проблем в приоритетных направлениях фундаментальных научных исследований России.