Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah (KAUST) han descubierto ideas críticas sobre estilolitos, costuras irgulentas en piedra caliza, que influyen en el comportamiento de las ondas acústicas en muestras de rocas sedimentarias. Sus hallazgos publicados en la revista Tektonofísicaarroja luz sobre la complejidad de la propagación de la onda acústica, especialmente durante la fractura hidráulica, un método que a menudo se usa para extraer gas y aceite de rocas basadas en carbonato como piedra caliza.
Los estilolitos son discontinuidades serradas que crean límites visibles en la roca sedimentaria, generalmente formadas a medida que los minerales se disuelven bajo la presión del estrés de la capa de cubierta. Estas características dan como resultado un material contrastante, que a menudo consiste en arcilla, en los bordes, lo que puede interrumpir la transferencia de ondas acústicas a medida que las ondas de sonido viajan a través de la roca.
El equipo de investigación, dirigido por Thomas Finkbeiner, inicialmente se preparó para estudiar bloques de piedra caliza para otro experimento cuando descubrieron la presencia de estilolitos en sus muestras. Intrigados por este descubrimiento, decidieron profundizar en las propiedades físicas de los estilolitos y sus efectos sobre la acústica. Finkbeiner enfatizó la novedad del estudio y señaló que pocos estudios anteriores desde esta perspectiva se han centrado en los estilolitos.
Con la ayuda de equipos avanzados de rayos X, los investigadores visualizaron las estructuras tridimensionales de las estilolitas para caracterizar su morfología y dimensiones. Finkbeiner enfrentó desafíos durante este proceso debido a la naturaleza delgada e irregular de los estilolitos. Para evaluar su dureza y propiedades mecánicas en relación con la roca circundante, el equipo abrió físicamente las muestras de piedra caliza, con la ayuda de herramientas como el aserrado y los cinceles.
El equipo registró velocidades y amplitudes de golf acústica cuando pasaron por las muestras de piedra caliza. Luego se ingresaron los datos en un modelo de computadora diseñado para simular la reproducción de la onda de sonido a través de la roca en escalas de laboratorio. Los resultados indicaron que aunque los estilolitos tienen un efecto mínimo en la transmisión inicial de formas de onda acústica, influyen considerablemente en las ondas CODA, las ondas secundarias que se desarrollan como resultado de la dispersión de pequeñas variaciones en la roca. Esta dispersión contribuye al aumento de los niveles de ruido y complica la transmisión general de energía sonora.
Finkbeiner enfatizó que los estilolitos más gruesos conducen a una dispersión más fuerte de las ondas acústicas, lo que resulta en un mayor ruido de fondo dentro del campo de golf sísmico. Estos hallazgos son particularmente importantes para monitorear el pronóstico de fractura hidráulica en muestras de rocas a escala de laboratorio que contienen estilolitos porque comprender su impacto puede mejorar la precisión de la localización de las emisiones acústicas.
Sobre la base de sus hallazgos, los investigadores se están preparando para realizar pruebas más grandes con rocas, utilizando métodos avanzados para detectar fibra y mejores técnicas de procesamiento de datos. Esto ayudará a determinar si sus observaciones de laboratorio pueden ampliarse y repetirse en estudios geológicos más extensos.
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