Мельник Е.А., Суворов В.Д., Мишенькина З.Р., Павлов Е.В. Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН Петрофизическая интерпретация сейсмогравитационных данных в районе Муйской впадины

К. Булленом была предложена следующая зависимость: η = K/ p –(1/g) Ф/ z, где Ф=К/ρ=Vp 2 -(4/3)Vs 2 К - модуль сжатия, р – литостатическое давление, g – ускорение силы тяжести, ρ – плотность, z – глубина, Vp, Vs – скорости продольных и поперечных волн. Теоретически величина η равна единице для однородных областей при всестороннем сжатии и отличается от единицы при отклонениях от однородности и при фазовых переходах. Параметр петрофизической (химической) неоднородности Теоретической основой решения поставленной задачи будет являться зависимость установленная К. Булленом [Буллен, 1955] для глубоких оболочек Земли и связывающая параметр химической (петрофизической) неоднородности η с изменениями модуля сжатия и плотности с давлением и соответственно с глубиной.

оценить параметр петрофизической неоднородности по замерам на образцах горных пород по данным ГСЗ и гравитационного моделирования обсудить возможную природу вариаций параметра петрофизической неоднородности

Изменения коэффициента петрофизической неоднородности в земной коре БРЗ, ЯКП по данным ГСЗ [Мишенькина З.Р., Мишенькин Б.П., 2005; Суворов В.Д., Мельник Е.А., 2008] и по результатам теоретического моделирования состава сухих магматических пород [Sobolev &Babeiko, 1994] Данные иллюстрируют характерное уменьшение петрофизической неоднородности с увеличением скорости Vp в обоих регионах. В теоретических моделях сухих пород без трещин величина η близка к единице. Отсюда можно сделать вывод о том, что изменения коэффициента η обусловлены трещиноватостью горных пород, уменьшающейся с глубиной.

Для более подробного изучения природы изменений коэффициента петрофизической неоднородности в зависимости от давления использованы результаты измерений на образцах кристаллических горных пород подвергнутых всестороннему сжатию [Баюк и др. 1988]. Для конкретного примера рассмотрим образец Эклогита P(МПа) Vp(м/с)Vs(м/с)ρ(г/см3) Изменения параметра η с глубиной по измерениям на образцах горных пород Петрофизическая неоднородность при давлениях до 500 МПа изменяется от 50 до 1. Градиент ее изменения резко уменьшается при давлениях соответствующих глубинам км и связан, по-видимому, с закрытием трещин и с различной реакцией минеральных компонент пород на давление.

Обзорная тектоническая схема северо-восточного фланга БРЗ Приложение к Государственной геологической карте РФ (Тектоническая схема). Масштаб 1: , Серия Алдано- Забайкальская. О-50 Бодайбо. ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, Профили ГСЗ р. Янчуй-оз. Леприндо оз. Баунт-оз. Орон

Соотношение скорость-плотность для земной коры и верхов мантии по результатам гравитационного моделирования и сейсмическим данным. Сейсмические разрезы по данным Р- и S-волн по профилю ГСЗ р. Янчуй-оз. Леприндо (северо-восточный фланг Байкальской рифтовой зоны) Изменение скорости продольных волн Изменение скорости поперечных волн

Коэффициент петрофизической неоднородности изменяется от -20 до 20. В разрезе отчетливо выделяется верхний слой коры мощностью до 8 км с повышенными значениями петрофизической неоднородности. В рельефе его подошвы видны узкие зоны, проникающие на глубину до км. Природа слоя не вполне понятна. В интервал глубин км коэффициент η изменяется в диапазоне от 20 до -20 в пределах узких протяженных и наклонных зон, достигающих глубины км. Изменение скорости продольных волн Изменение скорости поперечных волн Петрофизическая модель Петрофизическая модель земной коры (профиль р. Янчуй-оз. Леприндо) Мишенькина З.Р., Мишенькин Б.П., 2005

При удалении трендовой компоненты, которая предполагается связанной с трещиноватостью пород, распределение петрофизических аномалий заметно упрощается. На глубине до 8 км наблюдается отчетливая зона протяженных, частично прерывистых петрофизических аномалий, проникающих на глубину до км в трех узких наклонных зонах. Петрофизическая модель Аномальная компонента петрофизической неоднородности Двумерное распределение неоднородности и средний тренд ее изменения с глубиной Распределение петрофизической неоднородности и ее аномалий (профиль р. Янчуй-оз. Леприндо) Зоны могут соответствовать вещественным неоднородностям, выделяющихся на фоне обширного однородного поля (неоднородность близка к единице).

Коэффициент петрофизической неоднородности изменяется от -20 до 20. Повышенные значения коэффициента петрофизической неоднородности наблюдаются в слое на глубине от 2-5 км в западной части профиля до 8-10 км в центральной и восточной. В среднем интервале разреза (глубина 5-17 км) коэффициент η близок к единице, а ниже возрастает до 20. На этом фоне видны наклонные зоны относительно повышенной неоднородности до значений Изменение скорости продольных волн Изменение скорости поперечных волн Петрофизическая модель Петрофизическая модель земной коры (профиль оз. Баунт-оз. Орон) Мишенькина З.Р., Мишенькин Б.П., 1996

Повышенная неоднородность в верхнем слое может быть связана с трещиноватостью пород, т.к. в аномальном поле она представлена только локальными участками вещественных неоднородностей. Аналогично и на глубине, где на фоне обширного однородного поля выделяется узкая наклонная зона вещественной неоднородности. Петрофизическая модель Аномальная компонента петрофизической неоднородности Распределение петрофизической неоднородности и ее аномалий (профиль оз. Баунт-оз. Орон) Двумерное распределение неоднородности и средний тренд ее изменения с глубиной

Приложение к Государственной геологической карте РФ (Тектоническая схема). Масштаб 1: , Серия Алдано-Забайкальская. О-50 Бодайбо. ВСЕГЕИ, Санкт- Петербург, По геологическим данным центральная аномалия вещественной неоднородности ( км профиля) располагается в западной зоне сочленения Байкало- Витимского вулкано-плутонического пояса и Муйского дорифейского складчатого основания. Более протяженная восточная петрофизическая аномалия ( км профиля) соответствует зоне сочленения Байкало-Витимского вулкано-плутонического пояса и дорифейского складчатого основания. Наиболее уверенно выделяется западная аномалия вещественной неоднородности. Центральная прерывается на глубине 7-10 км и третья, прослеженная на глубину до 10 км, намечается в восточной части профиля вблизи Муйско-Чарской межвпадинной перемычки. Распределение петрофизической неоднородности и ее аномалий (профиль р. Янчуй-оз. Леприндо) Наиболее уверенно прослеживаемая на глубину западная петрофизическая аномалия (в интервале км профиля) по геологическим данным не выделена.

По геологическим данным, как и на предыдущем профиле, аномалия вещественной неоднородности в центральной части профиля ( км) соответствует западной зоне сочленения Байкало-Витимского вулкано- плутонического пояса и Муйского дорифейского складчатого основания. Распределение петрофизической неоднородности и ее аномалий (профиль оз. Баунт-оз. Орон) Более протяженная восточная петрофизическая аномалия ( км профиля), наблюдается только в верхней части коры до глубин 5 км и хорошо коррелируется в точке пересечения с данными предыдущего профиля и восточной зоной сочленения Байкало-Витимского вулкано- плутонического пояса с дорифейским складчатым основанием, но не прослеживается на глубину. Полученные данных о петрофизической неоднородности соответствуют, в основном палеозойской тектонике района Муйской впадины и ее окрестностей. Основная часть положительных аномалий петрофизической неоднородности приурочены к сочленению блоков архейских и протерозойских пород, представленных зонами динамометаморфитов и диафторитов.

Выводы В изученном районе Муйской впадины значения петрофизической неоднородности в целом уменьшаются с глубиной от до 2-3, стабилизируясь в интервале глубин км. Вместе с тем, на фоне общего уменьшения наблюдаются значительные локальные положительные и отрицательные аномалии. По измерениям на образцах горных пород общий тренд уменьшения коэффициента петрофизической неоднородности с давлением обусловлен закрытием трещин, а отклонения от него связаны с изменениями вещественного состава. Сейсмогравитационные данные указывают на возможность глубинного картирования зон разломов, выраженных вещественными неоднородностями. Спасибо за внимание!