Abstract

The effect of pore-water salinity on the elastic wave velocities and electrical resistivities of frozen, saturated specimens of two sandstones and a limestone have been studied in the temperature range −15 to +4 °C. The specimens were saturated with solutions whose salinities varied from 0.0 M (distilled water) to 1.0 M NaCl.An increase in pore-water salinity reduces the effect of sharp increases in velocity as the temperature is reduced below 0 °C. The ratio of compressional to shear-wave velocities shows a weak dependence on temperature and salinity. Calculations of the ice content showed that the pore spaces were not completely filled with ice, even at the lowest temperature (−15 °C) reached.An increase in either temperature or salinity was found to lower the complex resistivity, and to extend the range of frequency over which the resistive behavior, rather than the dielectric, was dominant. The decrease in resistivity was observed to be most rapid when the pore water salinity was increased from 0.0–0.3 M. The ratio of the resistivity of a rock when frozen (ρf) to that when thawed (ρt) can be shown to be related to the fraction (Sw) of the water remaining unfrozen at subzero temperatures by ρft = (Sw)1−n. By combining the results of the velocity and resistivity measurements, it was found that n = 0.9 log pf/pt + 2.3.

On a étudié l'effet de la salinité de l'eau interstitielle sur la vitesse des ondes élastiques et sur la résistivité électrique d'échantillons gelés et saturés de deux grès et d'un calcaire dans le domaine de températures de −15 à +4 °C. On a saturé les échantillons avec des solutions dont la salinité variait de 0.0 M (eau distillée) jusqu'à 1.0 M de NaCl.Une augmentation de la salinité de l'eau interstitielle réduit l'effet des augmentations abruptes de vitesse lorsque la température descend en dessous de 0 °C. Le rapport de la vitesse de l'onde de compression à celle de l'onde de cisaillement indique une faible dépendance avec la température et la salinité. Les calculs de teneur en glace ont montré que les pores n'étaient pas complètement remplis par la glace même lorsqu'on atteint la plus faible température (−15 °C).Une augmentation de la température ou de la salinité diminue la résistivité du complexe et étend le domaine de fréquence dans lequel le comportement résistif, plutôt que diélectrique, domine. On a observé que la diminution la plus rapide de résistivité se produisait lorsque la salinité de l'eau des pores augmentait de 0.0–0.3 M. Le rapport de la résistivité de la roche à l'état gelé (ρf) à la résistivité à l'état dégelé (ρt) est lié à la fraction (Sw) de l'eau non gelée à des températures sous zéro selon la relation ρft = (Sw)1−n. En combinant les résultats des mesures de vitesse et de résistivité, on a trouvé que : n = 0.9 log ρft + 2.3. [Traduit par le journal]