地震波衰减品质因子Q值与岩石孔隙度关系

摘要

地震波衰减品质因子Q是描述地震波在传播过程中能量衰减性质的参数.近年来,研究中强地震前后尾波衰减Qc值变化特征的文章越来越多,并认为某些频率的尾波Qc在中强地震前会出现不同程度的变化.从理论上讲,中强地震前几年,由于应力的积累,在破裂强度较弱的部位,破裂集中丛生,会影响对地震波的散射和吸收,引起地震波衰减品质因子Q值的变化.实验表明,饱和岩石的Q值低于干燥岩石.究其原因,湿岩石中存在的一个个薄薄液膜能起到减少载荷压力和保持裂纹张开的作用,可以产生跨颗粒边界的相对运动,这种相对运动将消耗地震波能量以克服液体的粘滞阻抗,造成地震波的衰减.对于地壳介质,造成地震波衰减的主要原因是地壳内裂隙中的流体在地震波的作用下运动造成能量损耗.因此,孔隙流体与岩石骨架的相对运动是引起地震波能量衰减的重要原因.水库地震区是研究地震波衰减品质因子Qc(f)值与岩石孔隙度少关系的天然实验场。文章选取浙江温州珊溪水库地震为研究对象，分别计算水库区岩石孔隙度和尾波Qc(f)值。结果表明，孔隙介质的孔隙度增大，介质的纵、横波品质因子降低。此外，沿发震断层Qo、η和Φ的分布特征有助于进一步理解珊溪水库地震发震机理，珊溪水库下闸蓄水后，库水首先沿着裂隙相对发育、岩层孔隙度Φ较大的断层东南段向下渗透，使断层面孔隙压力升高、正应力降低，诱发地震。地震活动又进一步使得库水沿着发震断层的渗透变得更容易，在水的渗透和地震活动的相互作用下，断层重新活动，使没有破裂的断层西北段出现地震活动，因此，孔隙度Φ较大、Qo值较小的断层东南段发震时间早于孔隙度Φ较小、Qo值较大的断层西北段。