波速各向异性广泛存在于沉积岩中，在地震资料处理过程中，如果不考虑波速各向异性，将会导致波速反演层析成像的结果不准确。从岩石的微观结构上来看，矿物的择优取向和微裂纹排列（图1）是岩石具有波速各向异性的原因。在外力作用下，岩石的微观结构会发生改变，从而影响波速的各向异性特征。因此，研究岩石波速各向异性的应力敏感性对波速成像及波速反演岩石微观结构变化具有实际工程意义。
在传统的室内岩石物理实验中，很难连续观测不同应力条件下岩石的微观结构特征。基于此，中国科学院武汉岩土力学研究所二氧化碳地质封存研究团队通过基于离散元的数值分析方法模拟了层理平行/垂直与最大主应力的砂岩在不同应力条件下P波波速变化过程，并基于椭圆拟合方法分析了波速各向异性参数（图2），从而揭示了波速应力敏感性的微观机理：微裂纹的应力敏感性是波速各向异性变化的主要原因。围压作用下，微裂纹闭合，其数量减小是波速各向异性减弱的原因（图3）；偏应力作用下，微裂纹平行于最大主应力方向的微裂纹张开，垂直方向的微裂纹闭合。因此，对于层理与最大主应力方向平行的砂岩，即使偏应力作用下微裂纹数量在减小，微裂纹的各向异性也会增强。而层理与最大主应力方向垂直的砂岩，在持续偏应力作用下，波速各向异性先减小再增大，波速各向异性方向在应力诱导下发生转向。由于矿物的排列难以受应力影响而改变，从而影响波速各向异性转向过程，因此波速各向异性转向滞后于微裂纹各向异性转向。
本研究成果得到国家自然科学基金（资助号：41902297，41872210，41274111）、湖北省青年基金（资助号：2018CFB292）等共同资助。相关论文已经发表在岩石力学和岩石物理方面国际主流期刊Rock Mechanics and Rock Engineering，Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering，Geophysical Journal International。
论文链接1 ：https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-017-1356-2
论文链接2 ：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775519307255
论文链接3 ：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674775520300780?via%3Dihub
论文链接4 ：https://academic.oup.com/gji/article-abstract/228/2/876/6375415?redirectedFrom=fulltext
图1 含层理砂岩岩石微观结构（矿物和微裂纹定向排列）
图2 基于最小二乘法拟合得到波速各向异性参数
图3 外力作用下砂岩微观结构变化
（文/图 二氧化碳地质封存组）
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