Геофизические методы

Эти методы расчленения и корреляции разрезов близки к литологическим и основаны на изучении и сравнении физических свойств горных пород. При этом обязательно сопоставление геофизических разрезов с опорным геологическим, возраст которого определён другими, желательно палеонтологи-ческими методами.

Широко используется электрокаротаж, основанный на измерении естественного

электрического поля ПС (потенциал собственной поляризации) и кажущегося удельного сопро-тивления КС (сопротивление поровых вод и частично самой породы). Разница в значениях ПС и КС позволяет различать обломочные, глинистые и карбонатные породы, выделять рудные тела, пласты, насыщенные нефтью. Расчленение разреза на отдельные пачки осуществляется по каротажной диаграмме необсаженной трубами скважине. Так на диаграммах песков ПС дадут минимумы, КС – максимумы (рис. 1.2).

Радиоактивный каротаж состоит в измерении, как естественного излучения пород, так и возникающего при искусственном облучении. Повышенной радиоактивностью обладают фосфориты, битуминозные породы, калийные соли, а низкой – ангидрит, гипс, доломиты. Так на месторождениях фосфоритов гамма-каротаж чётко позволяет выделить их пласты и более того, определить содержание Р₂О₅ в них. Применяют также акустический, термический, механический и другие виды каротажа. Сопоставляя различные его виды, можно установить литологический состав, мощность и последовательность залегания пластов пород, выделить маркирующие горизонты и провести корреляцию с геологическими разрезами, вскрытыми другими скважинами.

Палеомагнитный метод основан на измерении естественной остаточной намагниченности горных пород, фиксирующей магнитное поле времени и места её образования. В истории Земли многократно происходили инверсии магнитного поля, когда векторы первичной намагниченности менялись на 180 °С, т. е. северный магнитный полюс становился южным и наоборот. Вектор первичной намагниченности длительное время сохраняется в горных породах и на основании его определения можно сопоставлять отложения и устанавливать их возраст.

Явление остаточной намагниченности объясняется тем, что ферромагнитные частицы при застывании лав и выпадении осадков намагничиваются и ориентируются в магнитном поле Земли. В процессе диагенеза и даже сильных тектонических деформациях первичная остаточная ориентировка ферромагнитных частиц не нарушается. Лишь при нагреве породы до точки Кюри происходит её пере-магничивание, что случается в процессах метамор-физма и внедрении интрузий. Поэтому начальная намагниченность соответствует ориентировке маг-нитного поля, которое было во время формирования данного слоя. Определяя первичную намагни-ченность взятых из разреза ориентированных образцов (в случае их смятия надо мысленно вернуть в горизонтальное положение), удаётся расчленить раз-рез на горизонты с прямой и обратной намагни-ченностью.

В геологической истории Земли менялось не только положение магнитных полюсов, но и расположение крупных блоков земной коры. Вместе с тем установлено, что в пределах одних и тех же блоков одновозрастные породы обладают одинаковым вектором остаточной намагниченности. По массовым определениям удаётся не только расчленить разрез, но и установить положение данного блока относительно магнитных полюсов, выявить прямую или обратную намагниченность.

Облегчает выделение в разрезе определённых реперных палеомагнитных горизонтов наличие в истории Земли длительных интервалов времени с постоянным положением магнитных полюсов с одной стороны эпох многократных инверсий, т.е. изменений полярности с другой (рис. 1.3). Геомагнитные инверсии – мгновенные события глобального масштаба, что позволяет построить палеомагнитостратиграфическую шкалу. Расчленение и корреляция палеомагнитным методом предваряется определением радиохронологическими методами возраста горных пород опорных разрезов, для которых проводилось исследования полярности магнитного поля. Наиболее детально разработана магнитохронологическая шкала кайнозоя по данным определений геомагнитной полярности основных эффузивов и глубоководных океанических осадков.

Сопоставление горизонтов прямой и обратной намагниченности только по их знаку без учёта геологической истории региона и всей палеомагнитной шкалы нередко приводит к ошибкам, так как в разрезах часто имеются скрытые перерывы в осадконакоплении. Палеомагнитный метод применяется в совокупности с биостратиграфическими и радиогеохронологическими методами. Его ценность заключается в том, что каждая инверсия повсеместно отражалась одновременно, и поэтому выделяемые палеомагнитные горизонты являются строго одновозрастными. Широкое применение палеомагнитного метода сдерживается его трудоёмкостью и необходимостью большого числа наблюдений.

Сейсмостратиграфический метод. Возник в процессах поисков месторождений нефти и газа на больших глубинах с помощью сейсморазведки при выявлении структурных, стратиграфических и литологических ловушек этих энергоносителей. Интерпретация сейсморазведочных данных позволяет выявлять вещественный состав пород, их контакты, последовательность пластов и пачек, геологический возраст. Такая интерпретация геологических данных известна под названием сейсмостратиграфии.

Сущность методикисостоит в регистрации и прослеживании отражающих границ осадочных пород по профилю. Границы обычно соответствуют поверхностям напластований или заметного изменения физических свойств пород, характеризующихся разной акустической жесткостью (произведение плотности пород на скорости распространения в них упругих волн). Сейсмические или упругие волны возбуждаются на поверхности Земли взрывами, вибраторами или специальными ударными устройствами. В акваториях применяются электроискровые и газодинамические источники возбуждения упругих волн. Распространение их в недрах зависит от типа пород и их пористости.

На границах напластований эти волны отражаются и регистрируются расположенными по профилю на поверхности Земли или кораблях сейсмоприёмниками, в которых сейсмические колебания переводятся в электрические сигналы, усиливаются специальными сейсмическими станциями, преобразуются в фотоизображение, представляющее собой вертикальный акустико-геологический (сейсмостратиграфический) разрез. Он приводится в прямоугольной системе координат на равномерно движущейся ленте и в общем виде соответствует графическому изображению геологического (стратиграфического) разреза.

Сейсмостратиграфия позволяет выделять по физическим свойствам и расчленять осадочные образования на слои и пачки, определять геологические тела. Обычно данные сейсмического анализа увязываются с геологическими данными, полученными в результате бурения одиночных опорных скважин. В них керн изучается палеонтологическими и геохронологическими методами для определения точного возраста слоев и пачек, который затем наносится на разрезы соответствующих сейсмостратиграфических подразделений.