Способ расчленения геологических разрезов осадочных толщ

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для расчленения геологических разрезов осадочных толщ. Сущность: определяют для каждой пробы пород непараметрический -критерий как отношение процентных содержаний циркона и рутила. Вывод о принадлежности пород к одной толще делают при величине -критерия в пределах 1,0-1,31. Технический результат: повышение детальности и достоверности расчленения геологических разрезов осадочных толщ.

 

Изобретение относится к минералогии и геологии, в частности к седиментологической системе минералов и может быть использовано для дифференцирования терригенных осадочных толщ при геологических исследованиях и поиске нефтегазовых и россыпных месторождений.

Известен способ расчленения и корреляции при помощи петрографических методов, основанный на визуальных оценках [Петрография осадочных пород: руководство по петрографии осадочных пород. / Г.Б. Мильнер - Том II. - М.: Недра, 1968. - 403 с.].

Однако известный способ основан на теоретических домыслах, последовательных впечатлениях от ассоциаций минералов по методике "похожи" или "непохожи" без конкретных эмпирических данных и математических обоснований, что снижает эффективность способа.

Наиболее близким техническим решением является способ, в котором для установления корреляционно-стратиграфической связи сходных одновозрастных отложений и не подверженных существенным колебаниям используются терригенно-минералогические коэффициенты, представляющие собой процентные содержания седиментологически полностью эквивалентных (или близких) минералов, т.е. минералов одной и той же группы (или близких групп) седиментологической системы минералов циркон - рутил или других минералов одной группы или близких групп. Изменения содержаний сравниваемых минералов в широких пределах отражают смену исходного (первичного) состава материнских пород источников сноса (питающих провинций), носят, как правило, региональный характер и обусловлены, соответственно, региональными причинами, в основе своей тектоническими и денудационными, приводящими к смене пород, выведенных на дневную поверхность в зону денудации и осадконакопления [Седиментологическая система минералов и фундаментальные основы терригенной минералогии. / М.Г. Бергер. - Москва, 2009. - URSS.- с. 165-166].

Недостатком способа-прототипа является то, что при идентификации терригенно-минералогических ассоциаций на их копетрофондовость (единый источник сноса) по содержаниям акцессорных (минералы, содержащиеся в горных породах в незначительных количествах) минералов на различных пунктах территории отбора проб, не учитываются акторы химических (растворимость) и гидроаэродинамических (механическая истираемость) условий на стадии гипергенеза (вторичные процессы), различных для разных участков каждой отдельной территории, которые в разных условиях по-разному будут воздействовать на минералы одной и той же группы. Воздействие химических и гидроаэродинамических процессов при едином источнике сноса (единый петрофонд) на стадии гипергенеза для тяжелых минералов одной группы или близких групп будет идентичным. Это позволяет считать, что сохраняется постоянство процентных соотношений рассматриваемых акцессорных минералов одной группы как в петрофонде, так и на любой стадии гипергенеза.

Технический результат - повышение качества расчленения осадочных толщ терригенных минералов, повышение детальности и достоверности их дифференцирования, обоснование корреляционной связи терригенной толщи на основе эмпирически установленного корреляционного критерия.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что расчленение или идентификация отложений проводится на основе сопоставления значений непараметрического χ²-критерия в пределах значений 1,0-1,31, вычисленных как частные отношений процентных содержаний присутствующих терригенных минералов тяжелых фракций - циркон/рутил и принадлежащих к одной группе или соседним группам седиментологической системы минералов, эквивалентных по гидроаэродинамической и химической устойчивости, рассматриваемых в качестве петрофондовых с достоверностью на уровне коэффициента корреляции 0,76-0,80.

Способ осуществляется следующим образом:

По интервально из керна скважин или на пунктах по сети профильных или маршрутных наблюдений отбираются пробы, в которых лабораторным путем определяются в общей массе пробы процентные содержания циркона и рутила, рассматриваемые в изобретении как наиболее известные, химически и гидроаэродинамически устойчивые элементы в седиментологической системе минералов, широко распространенные в магматических, метаморфических и осадочных породах. Затем для каждой пробы определяется отношение процентных содержаний циркона и рутила. В качестве критерия однотипности толщ терригенных пород (копетрофондовость) в разрезе или по площади вводится непараметрический χ²-критерий, как частное процентных отношений содержаний циркона и рутила в пробах по объекту исследований (площади или керну скважин). Для оценки качества дифференцирования разреза на копетрофондовость устанавливаются коэффициенты корреляций в пределах 0,76-0,80 (что для геологии является достаточно высоким критерием), определяемые на основе процентных содержаний циркона и рутила в пробах на разных территориях, использованных для обоснования сущности изобретения и приводимые ниже как примеры. В качестве эталонной величины, относительно которой вычисляются значения непараметрического χ²-критерия для каждой пробы, принимается минимальное значение отношения процентных содержаний циркона и рутила для рассматриваемого объекта.

Установленный предел коэффициента корреляции, характеризующий уровень достоверности дифференцирования разреза по петрофондности, определяет разброс значений χ²-критерия в пределах 1,0-1,31.

Изобретение позволяет путем установления положительной корреляционной связи между однотипными по химической и гидроаэродинамической устойчивостям акцессорными терригенными минералами, приведенными в таблице 1, расчленять и коррелировать терригенные толщи с большой достоверностью, коэффициент корреляции при которой, на примере циркона и рутила, составляет 0,76-0,80.

Изложенное делает решение вопросов расчленения и корреляции осадочных толщ по терригенным минералам в отличие от применяемой в настоящее время методики "похожи" или "непохожи", объективным и основанным на численных значениях непараметрического χ²-критерия.

Ниже приводятся примеры использования данного способа на первичных материалах полевых наблюдений, где использованы параметры, указанные в формуле изобретения.

Пример 1. Процентные содержания циркона и рутила (Скваж. 114) в тяжелой фракции нижнебатских морских глинистых отложений прилукской площади Днепровско-Донецкой впадины и вычисленные значения непараметрического χ²-критерия по соотношению процентных содержаний циркона и рутила согласно предлагаемому нами способу.

Эти отложения характеризуются значительными колебаниями в содержании отдельных минералов тяжелой фракции. Так, различия в содержании циркона в тяжелой фракции этих отложений достигают почти 7 раз, рутила - более 5 раз (табл. 2).

Столь большие различия препятствуют обоснованной устойчивой корреляции этих отложений по терригенным минералам с использованием принятой в настоящее время методики. В отличие от прототипа, применение предложенного авторами способа расчленения геологических разрезов осадочных толщ на основе значений непараметрического χ²-критерия, вычисленного как частное количественных отношений процентных содержаний циркон/рутил в каждой пробе массива к минимальному значению такого процентного отношения в массиве оказывается вполне эффектным и обоснованным: максимальные различия в величине сравнительного критерия не превышают 1,25 раза (табл. 2), что определяет коэффициент корреляции 0,80.

Полученные значения непараметрического χ²-критерия по прилукской площади Днепровско-Донецкой впадины однозначно указывают на принадлежность горизонтов отбора керна одной толще, образованной одним источником сноса.

Пример 2. Процентные содержания циркона и рутила в современном аллювии Камы, и значения непараметрического χ²-критерия по соотношению процентных содержаний циркона и рутила согласно предлагаемому нами способу.

Как показывают данные, приведенные в таблице 3, различия в содержании циркона в этих отложениях могут составлять более 3 раз, рутила - более 4 раз, хотя известен единый источник сноса для всех указанных участков. Значительно более выдержанным является значения непараметрического χ^2_критерия циркон/рутил: разброс величины χ^2_критерия находится в пределах 1,0-1,31, согласно которым делается вывод о едином источнике сноса. Коэффициент корреляции - 0,76.

Способ расчленения геологических разрезов осадочных толщ, включающий определение корреляционно-стратиграфических связей сходных возрастных отложений, отличающийся тем, что расчленение или идентификация отложений проводится на основе сопоставления значений непараметрического χ²-критерия в пределах значений 1,0-1,31, вычисленных как частные отношений процентных содержаний присутствующих терригенных минералов тяжелых фракций - циркон/рутил, принадлежащих к одной группе или соседним группам седиментологической системы минералов, эквивалентных по гидроаэродинамической и химической устойчивости, рассматриваемых в качестве петрофондовых с достоверностью на уровне коэффициента корреляции 0,76-0,80.