Mudanças na velocidade da onda P em rochas duras congelantes de baixa porosidade: um modelo laboratorial baseado na média do tempo

Resumo. A sísmica de refração da onda P é um método chave na pesquisa sobre permafrost, mas sua aplicabilidade a rochas de baixa porosidade, que constituem paredes rochosas alpinas, foi negada em estudos anteriores. Estes explicam as mudanças na velocidade da onda P em rochas congelantes exclusivamente devido a variações nas velocidades do preenchimento dos poros, ou seja, água, ar e gelo. Nos modelos existentes, não se espera um aumento de velocidade para o leito rochoso de baixa porosidade. Postulamos que as leis de mistura se aplicam a rochas de alta porosidade, mas o congelamento em espaço confinado no leito rochoso de baixa porosidade também altera as propriedades físicas da matriz rochosa. No laboratório, medimos as velocidades da onda P de 22 decímetros de rochas de baixa porosidade (100 micro-fissuras) de 25 °C a –15 °C em incrementos de 0,3 °C, próximos do ponto de congelamento. A velocidade da onda P aumenta de 7 a 78 % quando o congelamento ocorre paralelo ao cizalhamento/estratificação e a velocidade da matriz aumenta de 5 a 59 % coincidente com uma diminuição da anisotropia na maioria das amostras. A expansão do leito rochoso rígido ao congelar é restrita e a pressão do gelo aumentará a velocidade da matriz e diminuirá a anisotropia, enquanto as variações nas velocidades do preenchimento dos poros são insignificantes. Aqui, apresentamos uma equação de 2 fases modificada de Timur que implementa mudanças na velocidade da matriz dependentes da litologia e demonstramos a base física para a sísmica de refração em leitos rochosos de baixa porosidade.