Способ оценки скорости осадконакопления

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для оценки скорости осадконакопления карбонатных отложений. Сущность: измеряют магнитную восприимчивость карбонатных пород на разных стратиграфических уровнях или участках разреза. Строят графики или карты значений, обратных магнитной восприимчивости, по которым судят о качественной вариации скоростей осадконакопления. Скорости осадконакопления на произвольном уровне (интервале) разреза рассчитывают с учетом значений магнитной восприимчивости и скоростей осадконакопления, соответствующих эталонным интервалам разреза, и измеренных значений магнитной восприимчивости. Технический результат: точное определение скорости осадконакопления для любого уровня или участка карбонатной формации. 3 ил.

 

Изобретение относится к области геологии и предназначено для оценки скорости осадконакопления карбонатных отложений по их магнитной восприимчивости.

Известен способ изучения геологических разрезов скважин с целью выявления несогласий и перерывов в осадконакоплении (см. заявку на изобретение RU 92003522, МПК G01V 1/40, G01V 1/00, опубл. 19.06.1995). Известный способ обеспечивает выявление в разрезе точек смены геологических циклов осадконакопления. Для этого известный способ определения геологических несогласий включает геофизические исследования, определение плотности пород по шламу, непрерывно отбираемому в процессе бурения, операцию разделения разреза на геологические циклы осадконакопления проводят по данным гармонического анализа кривых ГИС, преобразуя кривые ГИС в последовательности кривых - главных гармонических составляющих с периодами, равными размерам элементарных циклитов в соответствующих интервалах разреза, выявляют границы интервалов с непрерывной гармонической характеристикой, определяя тем самым точки смены циклов осадконакопления, по которым судят о местоположении несогласий.

Однако известный способ не позволяет определить скорости осадконакопления, отличные от нуля.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ построения осадочных атрибутов, включающий расчет скоростей осадконакопления (см. заявку на изобретение US 2014/0278106, МПК G01V 99/00, опубл. 18.09.2014). Способ основан на известной зависимости мощности пласта от темпа седиментации и включает реконструкцию темпов седиментации по латерали и палеогеографическое моделирование формирования пласта.

Однако прототип применим только для слоев с четко выраженными поверхностями напластования и позволяет производить только качественную оценку скорости осадконакопления и не позволяет получить абсолютные значения скорости седиментации.

Задачей изобретения является обеспечение возможности количественного расчета скорости осадконакопления для любого уровня или участка карбонатной формации.

Технический результат заключается в устранении недостатков прототипа и повышении точности определения скорости осадконакопления за счет использования магнитной восприимчивости в качестве индикатора скорости осадконакопления.

Указанный технический результат достигается тем, что способ оценки скорости осадконакопления включает измерение магнитной восприимчивости карбонатных пород на разных стратиграфических уровнях или участках разреза; построение графиков или карт значений, обратных магнитной восприимчивости, по которым судят о качественной вариации скоростей осадконакопления; вычисление скоростей осадконакопления для любого уровня или участка разреза по формуле , где Ki – значение магнитной восприимчивости на уровне или участке, для которого вычисляется скорость осадконакопления; a – произвольно выбранное значение при соблюдении условия a < Kmin в разрезе; , где Vэ1, Vэ2– скорости осадконакопления для первого и второго интервалов разреза с известной длительностью формирования соответственно, Kэ1, Kэ2 – средние значения магнитной восприимчивости для первого и второго интервалов разреза с известной длительностью формирования соответственно; Vэ и Kэ' – скорость осадконакопления и среднее значение магнитной восприимчивости, нормированное по формуле: , соответственно, для любого из двух интервалов разреза с известной длительностью формирования.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено сопоставление палеомагнитной колонки разреза «Большевик» и Шкалы геомагнитной полярности (Ogg J.G., Hinnov L.A., Huang C. Cretaceous // Gradstein F., Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. The Geologic Time Scale, 2012, v.1, p. 793-853) с целью определения скорости осадконакопления на двух интервалах разреза, на которых идентифицированы магнитные хроны; на фиг. 2 - график магнитной восприимчивости и график скорости осадконакопления по разрезу «Большевик»; на фиг. 3 - график магнитной восприимчивости и график скорости осадконакопления по разрезу «Коммунар». Позициями на чертежах обозначены:

1 – алеврит,

2 – фосфорит,

3 – мел,

4 – мел глинистый,

5 – флазерный известняк («узловатый» мел),

6 – мергель,

7 – мергель глинистый,

8 – перерыв в осадконакоплении,

9 – прямая геомагнитная полярность,

10 – обратная геомагнитная полярность,

11 – отсутствие данных о геомагнитной полярности,

12 – достоверная линия палеомагнитной корреляции.

Заявляемый способ основан на использовании магнитной восприимчивости (K) в качестве показателя темпа накопления карбонатных отложений.

Возможность такого подхода определяется общеизвестной обратной связью между скоростью кристаллизации кальцита и концентрацией терригенных, преимущественно глинистых, частиц в осадке. Породообразующий минерал кальцит является диамагнетиком (характеризуется отрицательной магнитной восприимчивостью), а увеличение магнитной восприимчивости до нулевых и положительных значений происходит за счет посторонних примесей в карбонатной матрице, обладающих пара- и ферромагнитным эффектом. Многие карбонатные формации формировались в удаленных от берега глубоководных частях палеобассейнов, где колебания уровня моря практически не сказывались на интенсивности терригенного привноса. Для таких объектов значения магнитной восприимчивости горных пород будут обратно пропорциональны скоростям осадконакопления.

Качественная картина вариаций скоростей осадконакопления получается путем построения графика величины, обратной K, по стратиграфическому разрезу.

Для получения количественной информации о скоростях седиментации на основе данных о магнитной восприимчивости необходимо располагать эталонными определениями скоростей (Vэ), полученными с помощью традиционных методов, минимум, на двух любых интервалах исследуемого разреза.

Учитывая, что карбонатные породы зачастую диамагнитны, перед проведением расчетов необходима процедура нормировки всех значений K к положительным значениям. При пересчете магнитной восприимчивости за нулевой уровень принимается значение a < Kmin (минимального значения K в исследуемом разрезе). Если бы этот условный нулевой уровень соответствовал истинному значению K аутигенного чистого (без аллотигенных примесей) кальцита, то скорость осадконакопления для любого уровня (интервала) разреза (Vi) рассчитывалась по формуле:

(1),

где Kэ – среднее арифметическое значений Ki в «эталонном» интервале разреза (где была определена скорость Vэ), предварительно нормированных к положительным значениям путем прибавления a:

(2),

где n – количество замеров K в пределах «эталонного» интервала разреза.

Магнитная восприимчивость природного карбоната кальция может варьировать от (–1.5) до (–0.1)*10-5ед. СИ (Almqvist, B. S. G., Herwegh M., Schmidt V., Pettke T., Hirt A. M. Magnetic susceptibility as a tool to study deformed calcite with variable impurity content // Geochemistry Geophysics Geosystems, 2010, v. 11, № 1, p. 1-15; Kodama K.P., Hinnov L.A. Rock Magnetic Cyclostratigraphy. – NJ: John Wiley & Sons Inc., 2015, 166 p. и др.). В слабомагнитных карбонатных толщах, K которых изменяется, как правило, от (–1) до 1-2*10-5ед. СИ, результаты расчета Vi сильно зависят от величины магнитной восприимчивости, характеризующей кальцит без аллотигенных компонент. Для вычисления истинной K аутигенного CaCO3 в исследуемом разрезе необходимо задействовать, минимум, два значения скоростей, определенных по разным участкам разреза (Vэ1 и Vэ2).

При условии, что K аутигенного кальцита по разрезу есть величина постоянная, значения скоростей осадконакопления, полученные для произвольного уровня (интервала) разреза по формуле (1) при использовании как Vэ1, так и Vэ2, должны совпадать. Поэтому справедливо уравнение:

(3),

где Kэ1 и Kэ2 – Kэ, использованные для расчета Vэ1 и Vэ2, соответственно, b – разница между a и истинным значением K чистого кальцита.

После вычисления b:

(4)

проводится перенормировка всех значений Kэ путем прибавления к ним b:

(5).

Скорости осадконакопления на произвольном уровне (интервале) разреза рассчитываются, используя значения параметров Vэ и Kэ', соответствующими любому из двух эталонных интервалов разреза:

(6).

Заявляемый способ был апробирован в разрезах кампана–маастрихта «Большевик» и «Коммунар» (г. Вольск, Саратовская обл.) (Гужиков А.Ю., Беньямовский В.Н., Барабошкин Е.Ю., Гужикова А.А., Калякин Е.А., Копаевич Л.Ф., Первушов Е.М., Сельцер В.Б., Яковишина Е.В. К вопросу о нижней границе маастрихта в Саратовском Поволжье // Меловая система России и ближнего зарубежья: проблемы стратиграфии и палеогеографии. – Сб. научн. трудов / под ред. Е.Ю. Барабошкина, В.С. Маркевич, Е.В. Бугдаевой, М.А. Афонина, М.В. Черепановой. – Владивосток: Дальнаука, 2014, с. 103–106), представленных мелоподобными мергелями, с помощью палеомагнитного метода рассчитаны скорости седиментации: Vэ1 = 4.8 мм/тыс. лет и Vэ2 = 10.4 мм/тыс. лет, для двух интервалов, охваченных магнитозонами прямой (N) и обратной (R) полярности, соответственно (фиг. 1), по формулам:

(7),

(8),

где MN и MR – мощности N- и R-магнитозон, TN и TR – длительности хронов C32n1.n и C32n1.r, являющихся аналогами N- и R-магнитозон в шкале геомагнитной полярности (Ogg J.G., Hinnov L.A., Huang C. Cretaceous // Gradstein F., Ogg J.G., Schmitz M.D., Ogg G.M. The Geologic Time Scale, 2012, v.1, p. 793–853) (фиг. 1).

Коэффициент b был вычислен по формуле (4) на основе данных только по «Большевику», потому что в «Коммунаре» границы магнитозон – аналогов магнитополярных хронов не зафиксированы. Но, учитывая литологическое сходство объектов исследований и небольшое расстояние (4.7 км) между ними, значение a было использовано для оценки темпов седиментации в обоих разрезах. Расчеты по формуле (6) для каждого из 126 стратиграфических уровней в разрезе «Большевик» (фиг. 2) и 73 уровней в «Коммунаре» (фиг. 3), на которых проводились измерения магнитной восприимчивости, позволили построить детальные графики вариаций скоростей осадконакопления по всем исследованным интервалам разрезов «Большевик» (фиг. 2) и «Коммунар» (фиг. 3), в то время, как палеомагнитный метод для расчета скоростей в данном случае возможно было применить только к 3,7-метровому интервалу в «Большевике», составляющему всего ~ 5% от общей изученной мощности в двух разрезах.

Полученные оценки темпов седиментации хорошо согласуются с особенностями состава и строения разрезов: минимальные значения Vi фиксируются на границе сенгилеевской и карсунской свит, между которыми имеется крупный гиатус (фиг. 2, 3); Vi для медленно накапливающихся флазерных известняков (Барабошкин Е.Ю., Веймарн А.Б., Копаевич Л.Ф., Найдин Д.П. Изучение стратиграфических перерывов при производстве геологической съемки. Методические рекомендации. М., Изд-во МГУ, 2002, 163 с.) (верхи сенгилеевской свиты) ниже, чем для остальных пород (фиг. 2, 3); более высоким, в целом, темпам формирования отложений в «Коммунаре» сопутствуют большие мощности обоих свит в этом разрезе (фиг. 3), по сравнению с «Большевиком» (фиг. 2).

Заявляемый способ расчета скоростей седиментации по магнитной восприимчивости базируется на ряде допущений, которым тем не менее могут удовлетворять многие реальные карбонатные формации:

- магнитная восприимчивость чистого (без терригенных примесей) аутигенного кальцита является константой в исследуемом разрезе,

- интенсивность аллотигенного привноса за рассматриваемый интервал геологического времени существенно не изменялась,

- увеличение K пород, по сравнению с чистым аутигенным кальцитом, обусловлено только аллотигенными примесями.

Предложенный метод наиболее эффективен в отложениях, которые формировались при минимальном терригенном привносе. В противном случае, для оценки темпов седиментации по петромагнитным данным нужно вводить маловероятное дополнительное условие – о неизменности интенсивности терригенного сноса в течение геологического времени.

Поскольку магнитная восприимчивость внутри карбонатных толщ, лишенных терригенных примесей, варьирует, как правило, в пределах первых единиц (10-5ед. СИ), то результаты расчета скоростей осадконакопления сильно зависят от значений K аутигенного кальцита, которые могут изменяться в сопоставимом диапазоне, в зависимости от концентрации некоторых микроэлементов (Fe, Mn) в составе минерала (Almqvist, B. S. G., Herwegh M., Schmidt V., Pettke T., Hirt A. M. Magnetic susceptibility as a tool to study deformed calcite with variable impurity content // Geochemistry Geophysics Geosystems, 2010, v. 11, № 1, p. 1-15). Поэтому практическое использование предлагаемого метода подразумевает третье допущение, которое правдоподобно применительно к палеобассейнам с чисто карбонатной седиментацией: K чистого CaCO3 в исследуемом разрезе (или, другими словами, микроэлементный состав морской воды) существенно не изменялся за рассматриваемый интервал времени.

Безусловным преимуществом петромагнитного метода перед другими известными способами расчета скоростей осадконакопления является возможность оценки скорости осадконакопления на произвольном интервале разреза, вследствие чего вариации темпов формирования отложений могут быть установлены с любой требуемой детальностью. Но к недостаткам метода следует отнести неспособность к самостоятельному определению темпов седиментации. Количественный расчет с использованием данных о магнитной восприимчивости базируется на оценке скорости, полученной другим способом.

Способ оценки скорости осадконакопления, отличающийся тем, что включает измерение магнитной восприимчивости карбонатных пород на разных стратиграфических уровнях или участках разреза; построение графиков или карт значений, обратных магнитной восприимчивости, по которым судят о качественной вариации скоростей осадконакопления; вычисление скоростей осадконакопления для любого уровня или участка разреза по формуле , где Ki – значение магнитной восприимчивости на уровне или участке, для которого вычисляется скорость осадконакопления; a – произвольно выбранное значение при соблюдении условия a<Kmin в разрезе; , где Vэ1, Vэ2 – скорости осадконакопления для первого и второго интервалов разреза с известной длительностью формирования соответственно, Kэ1, Kэ2 – средние значения магнитной восприимчивости для первого и второго интервалов разреза с известной длительностью формирования соответственно; Vэ – скорость осадконакопления для любого из двух интервалов разреза с известной длительностью формирования; Kэ' –среднее значение магнитной восприимчивости, нормированное по формуле для любого из двух интервалов разреза с известной длительностью формирования.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения магнитных полей при проведении геофизических и космических исследований, разведке полезных ископаемых и др. Способ измерения компонент и полного вектора напряженности геомагнитного поля при помощи феррозондового магнитометра, расположенного на неподвижной платформе в системе ориентации с прямоугольной системой координат {X, Y, Z}, отличающийся тем, что векторные измерения осуществляют одним магниточувствительным датчиком (МД) феррозондового магнитометра (ФМ) путем его равномерного вращения с угловой скоростью ω под углом α к оси вращения Ω с угловыми координатами αX=αY=αZ=α=arctg().

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), например в системах наземной обработки нескольких перекрывающихся по полосе обзора и спектральному диапазону изображений, которые сформированы в результате одновременной съемки несколькими оптико-электронными приборами (ОЭП), установленными на спутнике.

Заявлен способ оценки технического состояния подводных коммуникаций. Способ включает измерения расстояния до дна водоема и анализ состояния дна гидроакустическими средствами, а также измерения параметров электромагнитного поля, излучаемого коммуникацией.

Изобретение относится к геофизике и может использоваться в системе мониторинга окружающей среды, контроля околоземного космического пространства. Раскрытый способ реализуется расположением приемника или нескольких приемников в зонах полярных шапок и авроральных овалов, расчетом распределения значений полного электронного содержания в атмосфере (ПЭС) вдоль траекторий подионосферных точек космических аппаратов (КА) в зоне видимости каждого приемного устройства, выделяя траектории подионосферных точек КА вблизи магнитного меридиана приемных устройств.

Использование: для мультимодального анализа бурового раствора. Сущность изобретения заключается в том, что анализирующее устройство, предпочтительно ЯМР или МРО устройство, располагается вокруг системы рециркуляции бурового раствора и приспособлено осуществлять связь с системой управления системой рециркуляции.
Изобретение относится к освоению подводных месторождений полезных ископаемых, преимущественно жидких и газообразных, а именно к сооружению технологических комплексов, предназначенных для обустройства морских глубоководных нефтегазовых месторождений и работающих в экстремальных условиях.

Изобретение относится к методам и средствам обнаружения малоразмерных электронных устройств (ЭУ) на базе импульсных металлодетекторов. Поставленная цель - повышение эффективности обнаружения ЭУ - достигается за счет более рационального использования временного ресурса, отводимого на поиск ЭУ, и расширения функциональных возможностей импульсного металлодетектора путем его комплексирования с пассивным обнаружителем излучаемого ЭУ потока магнитных импульсов.

Изобретение относится к устройствам для подводных геофизических исследований морей и океанов. Заякоренная профилирующая подводная обсерватория сочленена с диспетчерской станцией и состоит из: подповерхностного буя, заякоренного с помощью стального буйрепа, который служит ходовым тросом для профилирующего носителя, содержащего комплект измерительных датчиков, модуль центрального микроконтроллера, электропривод, и передвигающегося по ходовому тросу; системы цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос, поверхностного буя-вехи с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу, гидроакустического размыкателя якорного балласта.

Изобретения относятся к нефтегазовой промышленности и могут быть использованы для определения местонахождения углеводородного сырья при бурении скважин. Техническим результатом является упрощение и повышение достоверности способа и устройства определения пластов, содержащих углеводороды.

Изобретение относится к области магниторазведки и может быть использовано в археологии для выявления границ археологических объектов. Сущность: по квадратной сети наблюдений измеряют магнитную восприимчивость поверхности почвенного слоя.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к земледелию, и может быть использовано для оценки степени деградации черноземной почвы и выбора оптимального способа ее основной обработки.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания массива армированного щебеночными вертикальными элементами слабого грунта. Для этого определяют деформируемость основания армированного слабого грунта.

Изобретение относится к области инженерных изысканий. В способе определения границ пластичности грунтов, заключающемся в определении удельного сопротивления одного образца грунта, имеющего известные значения показателей wm и kw линейной зависимости влажности грунта на границе текучести от числа пластичности WL=wm+kw⋅Iр, при степени влажности 0,97-0,98, погружению конусного индентора с углом 30° при вершине и определении по формулам влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания, образец грунта помещают в цилиндрическую камеру диаметром не менее 60 мм и высотой не менее 45 мм и размещают соосно вершине конуса индентора, а погружение конусного индентора производят с постоянной скоростью, равной 120 мм/мин, на глубину до 35 мм и с регистрацией величины сопротивления грунта через каждые 0,01 мм погружения конусного индентора с дискретностью не более 2,0 Н, при этом в полученном массиве значений сопротивления образца грунта погружению конусного индентора выделяют диапазон инвариантных значений сопротивления грунта погружению конусного индентора из заданного соотношения, а определение влажности грунта на границе текучести и на границе раскатывания производят на основании заданных расчетных зависимостей.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к автоматизированным оптико-электронным системам определения содержания питательных веществ в почве.

Изобретение относится к области исследования механических характеристик грунтов в лабораторных условиях. Новым в способе является то, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связущим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной.

Изобретение относится к исследованию деформационных и прочностных свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Способ включает деформирование образца грунта природного или нарушенного сложения в условиях трехосного осесимметричного гидростатического и последующего девиаторного нагружения, дающих возможность ограниченного бокового расширения образца грунта, близкого к реальным условиям, затем после установления условной стабилизации при статическом режиме достижением скорости деформирования образца, соответствующей условной стабилизации деформации образца на данной ступени деформирования, переходят поочередно на следующие ступени испытания, а по окончании испытаний, по конечным результатам, полученным на каждой из ступеней испытания, строят график зависимости относительной осевой деформации от осевых напряжений и определяют искомые характеристики грунта, причем после стабилизации деформаций гидростатического нагружения выполняют контролируемое девиаторное нагружение, первая часть которого - дозированное кинематическое нагружение с управляемой скоростью деформации и ограничением по приращению осевых напряжений, а вторая часть - стабилизация напряженно-деформированного состояния образца в режиме ползучести - релаксации напряжений по условной стабилизации модуля общей деформации, многократно повторяя нагружения и стабилизацию до достижения предельного напряженного состояния, а далее продолжают (при необходимости) только кинематическое нагружение до величины предельной относительной осевой деформации.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости.

Изобретение относится к области экологии, а именно используется при биомониторинге состояния почв в естественных и экологически неблагоприятных экосистемах, вызванных разнообразными загрязнениями.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, а также при отборе почвенных растворов на избыточно увлажнительных почвах, занятых рисовыми чеками.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к экологии пчеловодства. Способ включает отбор точечных почвенных проб согласно «розе ветров», выполняемый послойно, через каждые 50 см, на глубину до 150 см, на пасеках, расположенных в промышленной зоне, и на пасеках фоновой зоны, не имеющих промышленных выбросов экологических токсикантов. В ходе способа получают стандартные эталонные образцы диатомей почв, осуществляя моделирование процесса взаимодействия диатомей почв фоновой зоны с промышленными выбросами (пестицидами, тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами) в лабораторных условиях. Почвенные пробы подготавливают путем очищения диатомовых водорослей, содержащихся в пробе от примесей фильтрованием, промыванием кислотой с последующим кипячением, промыванием от кислоты дистиллированной водой, отстаиванием и фильтрацией. Приготовление препаратов диатомей осуществляют путем фиксации панцирей диатомей в смоле Кольбе, проводят видовую идентификацию таксонов диатомовых водорослей и оценку обилия диатомовых водорослей с последующим сравнением состояния диатомовых водорослей опытного участка (предположительно загрязненного) с контрольным (фоновое состояние почвы). Способ обеспечивает повышение точности определения загрязняющих веществ и уровня их сосредоточения в почве пасеки. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Наверх