结晶岩中裂隙分形分布的深钻记录证据

南加州Cajon山口靠近圣安德烈斯断层的结晶岩中深达35km的声速和电阻率测井记录在长度尺度上小到分米级大至百米级的范围都显示出相关性,但对岩性比较敏感的天然γ强度测井记录未见任何这种相关性。可见声速和电阻率记录的相关性暗示着结晶岩中非岩性特征控制着记录幅度的变化。逻辑地推断,控制岩石这一性质的可能是岩石的破裂程度。声速和龟阻率记录幅度的变化在1 .sm<L<1 50Om深钻井记录间隔上用重新标定的Hurst范围参数进行检查.对于从一个尺度不变的物理过程产生的测井记录曲线的变化,重新标定的Hurst参数用数据间隔L标定成L气。<H<1).对于一个纯随机的现场实际裂隙序列产生的标度指数是H=0.5.可是根据Ca拍n山口的声速和电姐率记录幅度变化得到的H二0.7表明当地的裂隙组似乎是成群出现而不是以纯随机状态出现.在1 .sm<L<1 SO0m测井间隔上的这种倾向暗示裂隙的形成是分形过程而与长度尺度无关.大裂隙是由大量的小裂隙聚集形成的.由钻孔声速测井记录得到的地震反射率在1.5m<L<,50Om区段也与长度尺度无关,其Hurst指数H产0.21. 如果我们把裂隙聚集与地壳断裂构造联系起来,则C咖n山口钻孔声速和电阻率测井记录预示地壳断裂也是分形的,其分形维刀一2.30,地震源尺度分布的等效b值约是D/2一1 .1 5.根银这一假设,观测b值<1 .15则表示地震有成群发生在现存断裂(弱性断层7)带上的可能性.结晶岩裂隙构造中其大尺度裂隙由成群小尺度裂隙形成的这一机制提供了能使结晶岩声生各向异性的小而芡延的应力定向排列的裂缝组、裂隙组及微裂隙组和与有限应变及裂隙有关的大尺度裂隙组之间的力学联系.因而在活动而又属低应变的地壳内,可观测到裂隙具有各向异性可由其排列趋向推断最大主应力.而在活动性断裂地壳内,也可观测到裂隙的各向异性.并且更接近断裂平行线,好象是有限应变断裂过程使断裂定向排列似的.