Раздел 4: Основы структурной геологии и контроль залежей УВ Вопросы: 1. Формы залегания горных пород 2. Структуры сжатия 3. Структуры растяжения 4. Структуры сдвига 5. Структурные карты 6. Трещинные структуры ( структуры без смещения) Структуры со смещением
Структурная геология изучает формы залегания горных пород в земной коре, причины их возникновения и историю развития. Залеганием называется пространственное положение в земной коре тел горных пород. Формы залегания горных пород – это простейшие составные части земной коры: отдельные слои (пласты) горных пород, складки, трещины, разрывные смещения.
Пласт (слой) — геологическое тело, сложенное однородной породой, ограниченное двумя более или менее параллельными поверхностями напластования, имеющее одинаковую мощность и занимающее значительную площадь. Что такое пласт ( слой ) ?
Горизонтальное залегание (первичное) – кровля и подошва пласта близки к горизонтальным поверхностям (измеряется горным компасом, определяется по топографической карте или вычисляется по трем буровым скважинам) Наклонное залегание (вторичное ) – пласты на обширных пространствах наклонены в одном направлении (моноклинальное залегание) – определяется по элементам залегания (падение, простирание, угол падения) Складчатые формы залегания (вторичные) – волнообразные изгибы в слоистых толщах образующиеся при пластических деформациях
Пример горизонтального залегания пластов
Пример субгоризонтального залегания пластов
Пример наклонного залегания пластов
Пример наклонно залегающих песчаных пластов
Пример складчатого залегания пластов
10 Элементы слоя (пласта) и элементы залегания кровля подошва
Элементы залегания слоя
Определение истинной мощности пласта в буровой скважине
Пластическая деформация Хрупкая деформация Сжатие Растяжение Сдвиг Складки Растяжение и утонение Изгиб Разломообразование Разломообразование Разломообразование Структуры – реакция недр на деформации, т.н. структурный «отпечаток» Упругая деформация
14
Типы структур сжатия: 1. Взбросы 2. Надвиги 3. Складки
Элементы строения взбросов : АБ — амплитуда по сместителю; БВ — стратиграфическая амплитуда; БД — вертикальная амплитуда; АД — горизонтальная амплитуда; — угол наклона сместителя Взбросы – это разрывные нарушения, у которых плоскость сместителя наклонена в сторону приподнятого крыла
Надвиги – разрывы взбросового типа, возникающие одновременно со складчатостью или накладывающиеся на складчатые структуры. По наклону поверхности сместителя выделяют : крутые (более 45), пологие (менее 45) и горизонтальные надвиги. Амплитуды перемещений – сотни метров – первые километры
Тектонический покров – это горизонтальный или пологий надвиг с перемещением пород на расстояния в десятки и сотни километров. В строении выделяют: 1) нижний ярус (автохтон), 2) верхний ярус (аллохтон)
20 Надвиговый комплекс Центральных Карпат
3. Складчатые структуры Антиклинали – изгибы, в центральных частях которых располагаются наиболее древние породы относительно их краевых частей Синклинали – изгибы, в центральных частях которых располагаются более молодые породы, чем в краевых частях
Тип складки устанавливается по возрасту отложений
Складки в обнажении
Графическое изображение основных элементов складок
Графическое изображение симметричных, асимметричных, опрокинутых и лежачих складок. 1. Классификация складок по положению осевой поверхности Морфологическая классификация складок
Складки продольного (вдоль слоев) и поперечного (поперек слоев) изгиба, механизм их образования и ориентировка напряжений Складки продольного изгиба Складки поперечного изгиба
Примеры типов структур, возникающих в складках продольного изгиба с нейтральной деформационной поверхностью. Верхняя часть слоя находится в обстановке растяжения, а нижняя – сжатия.
Изображение складок в плане и разрезе прямая наклонная опрокинутая
лежачие ныряющие
Примеры складок толстокожной и тонкокожной тектоники (1-3)
Примеры складок поперечного изгиба (1-4) (складки облекания)
рпл Соляной диапиризм Ловушки соляных куполов Экранирования боковой поверхностью диапира Экранирования оперяющими разломами В антиклинальных структурах облекания В кепроке В линзах трещиноватости над диапиром
3. Структуры растяжения - сбросы Сбросы – разрывные нарушения, у которых плоскость сместителя наклонена в сторону опущенного крыла.
Продольные Поперечные Косые
Чередование падающих навстречу друг другу сбросов – система горстов и грабенов Горст (в центре более древние отложения) Грабен (в центре более молодые отложения)
Какой тип разломов?
Blue Ben Fault, Somerset (Ehrlich 2006) Пример строения разлома Глинка трения в плоскости разлома является обычной, однако другие факторы, например будинирование и цементация, являются важными в экранировании разломами.
Сдвиги – разрывы, смещения по которым происходят в горизонтальном направлении по простиранию сместителя
с вертикальным сместителем с наклонным сместителем с горизонтальным сместителем
Взаимоотношения сдвигов с вмещающими породами
Морфология сдвиговых зон в разрезе При преобладании растяжения в зоне сдвига При преобладании сжатия в зоне сдвига
Ступенчатые взбросы Ступенчатые складки Ступенчатые структуры с уступом влево и вправо Осевые плоскости
Типы ловушек Сейшельского НГБ 1. Ловушки в блоках с наклонными разломами 2. Ловушки в приразломных складках 3. Ловушки в приподнятых блоках
Ступенчатые складки Наклоненные клиновидные структуры Поперечные складки между ступенчатыми сбросами
5. Структурные карты - изображение структур на картах с помощью изолиний
Изолинии, изображающие поднятие
Изолинии
Изолинии: долина
Изолинии: долина
Топографическая карта
Структурная карта
63 Серия структурных поверхностей
Макроскопическое планарное нарушение сплошности, являющееся результатом напряжения, превышающего прочность породы на разрыв (Stearns, 1990). Пластовая трещина это естественное макроскопическое планарное нарушение сплошности в породе вследствие деформации (Nelson, 1985). 6. Трещинные структуры (структуры без смещения)
Разрушение растяжения – развитие отрыва Разрушение сдвига – образование трещин скалывания Трещины растяжения (отрыва) Очень многочисленные Компенсируют незначительную деформацию Трещины сдвига (скалывания) Менее многочисленны Компенсируют значительную деформацию в трещиноватых зонах и разломах Могут быть схожими по свойствам с пористыми пластами
В экспериментах по деформации пород различные типы трещин образовывались при различных условиях напряжения Сдвиговые трещины Трещины отрыва при растяжении и сжатии
Отдельные трещины 1. Ориентировка (азимуты падения, простирания, угол падения) 2. Размер (протяженность) 3. Местоположение 4. Kh – пропускная способность 5. Апертура (ширина) 6. Частота Системы трещин 1. Густота, 2. Ограниченность, 3. Связанность Трещины близкой ориентировки (отличия не более 10-15 град.), объединяются в ряды трещин.
Систематич. трещины Несистематич. трещ. Стыковые соединения Несистематич. трещины Номенклатура трещин отдельности
Плотность – Общая длина / площадь Частотность (1/ расстояние между соседними ) = Кол-во / длину
В объеме трещиноватой породы много трещин … Частотность трещин – это кол-во пересек. скважину трещин на ед. длины. Зависит от ориентировки ствола скважины ! Что такое частотность трещин ?
Трещины связанные со складчатостью Трещины связанные с разломом Высокая плотность трещин в замке складки Зона открытых трещинных каналов
Растяжение Сжатие
Траектории скважин, рассчитанные для пересечения наборов трещин в складках. Продуктивная скважина в заднем крыле антиклинали. Скважина, под большим углом пересекающая направление простирания трещин. Скважина в переднем крыле, пересекающая ось складки и пробуренная до крутого крыла. A B C
Трещины в связи с разломами Трещины возникают в зоне динамического влияния разлома
s 3 s n Трещины сдвига и растяжения в породах различного состава. Как они будут влиять на проницаемость?
Трещина растяжения переходит в трещину сдвига в мягкой породе. Почему ? Как это повлияет на проницаемость ?
Кальцитовые прожилки пересекают карбонатную породу и не распространяются в глинистые сланцы
Избирательная приуроченность трещин к прослоям известняков
Анализ керна позволяет : 1. Отличить естественные трещины от вторичных, 2. Определить геологические характеристики проводящих трещин, 3. Установить последовательность формирования трещин по характеру заполнения минералами и взаимным пересечениям 4. Проверить на наличие потенциально изолирующих трещин
Трещины входят и выходят из керна под углом Они не параллельны оси керна Трещины имеют нарушенную или (корродированную) поверхность Это не «свежий» скол Трещины иногда совпадают с природными ослабленными границами Например с границами пластов Обычно трещины минерализованы Если трещина полностью заполнена минералами ее называют «залеченной» Характеристика естественной трещиноватости в керне
Характеристика естественной трещиноватости в керне Естественная трещиноватость в карбонатных породах. Трещины косо ориентированы относительно оси керна, субпараллельны и проникают через весь образец. Заметьте «корродированность» поверхности левой трещины
Распределение азимутов простирания трещин Гистограмма распределения углов падения трещин
ИЗУЧЕНИЕ И ОЦЕНКА ТРЕЩИНОВАТОСТИ (а) И КАВЕРНОЗНОСТИ (б) КАРБОНАТНЫХ ПОРОД (по К.И.Багринцевой, 1977)
Какая информация нужна для создания модели трещины? Чтобы установить потенциальную проницаемость трещинной системы необходима: Информация о геометрии трещинной системы (o риентировке, протяженности, апертуре и др. ). Информация о современном поле напряжения, полученная путем прямого измерения (трещины гидроразрыва ) Информация о механических свойствах вмещающих пород Информация о направлении флюидного потока.
