Файл: Богданов, В. И. Вычисление гравитационных аномалий от трехмерных тел (графические способы).pdf

Известно также, что закрытая пористость в минералах и меж­ минеральных пространствах приводит к тому, что плотность образцов горных пород и их минералогическая плотность не сов­ падают. На рис. 25 это хорошо видно. График корреляции боль­ шого числа замеров плотности образцов с теоретическими значе­ ниями, рассчитанными по минералогическому составу и плот­ ности минералов, является прямой, отсекающей на оси ординат отрезок в 0.1 г/см3 [86]. Таким образом, минералогическая плот­ ность оказывается систематически больше плотности образцов. Закрытые норовые пространства могут вносить существенный вклад в общую пористость породы. Так, Н. Е. Галдин [84] при подсчетах коэффициентов пористости в полированных шлифах

получил значения 2.0—6.0%, т. е. в 20 раз большие тех, которые по­ лучаются при обычных способах насыщения.

Рис. 25. График корреляции средних зна­ чении плотности образцов горных пород и теоретической минералогической плот­ ности для района Ковдорского массива,

Поровые пространства характерны и для больших объемов горных пород. Об этом свидетельствуют, например, явления развития карста, факты выброса газов из кристаллических пород Кольского полуострова [86] и другие. В табл. 8 приведены данные о разуплотнении больших объемов горных пород вблизи дневной поверхности по результатам подсчета коэффициентов трещинной пустотности на нескольких обнажениях Кольского полуострова. Методика подсчета коэффициентов заимствована у А. В. Королева [90]. Как следует из таблицы, коэффициенты трещинной пустот­ ности в исследованных районах лежат в пределах 1.0—10.0%. При этом необходимо иметь в виду, что трещиноватость этого по­ рядка вносит дополнительный вклад в суммарную пористость породы наряду с минералогической пористостью и пористостью образцов. И наконец, если обратиться к территориям еще боль­ ших размеров, то и здесь можно обнаружить соответствующие аналогии. Так, по результатам сопоставления гравитационного поля со схемой трещиноватости территории Кольского геофизи­ ческого полигона, установленной при дешифрировании аэрофото­ снимков, была выявлена сравнительно тесная корреляционная связь между интенсивностью и знаком поля, с одной стороны, и степенью раздробленности кристаллических пород, с другой.

58

Таблица 8

Результаты определения относительной поверхностной пористости пород (коэффициента трещи и ной пустотности K s) по зарисовкам трещиноватости в обнажениях и на расчистках обнажений

П р и м е ч а н и е . Средняя плотность по данным ЗГТ п КФ АН СССР 2.80—2.90 г/см3. Среднее арифметическое K s = 5.0%, среднее взвешенное 6.7%.

Оказалось, что областям интенсивной раздробленности коры со­ ответствуют отрицательные аномалии силы тяжести.

На рис. 26 приведены корреляционные диаграммы зависимостей амплитуды гравитационного поля, длины линий тектонических нарушений, выделенных при дешифрировании аэрофотоснимков, и плотности горных пород по образцам для территории в 18 000 км2. Все значения коррелируемых величин осреднялись для площади квадрата со стороной около 16 км [86]. Для зависимости ЕД (о) коэффициент корреляции г=0.62, и график корреляции весьма близок к графику, полученному И. Г. Клушиным и Л. Е. Шусто­ вой [89] для всего Кольского полуострова. Для зависимости ГД, (L), г= —0.72, и, как этого и следовало ожидать, не отмеча­ ется зависимости L и о. При одинаковом значении L между поро­ дами основного состава и породами преимущественно кислого со­

59

става (из среднего графика) разность амплитуд аномалий силы тяжести составляет примерно 22 мгл, чему на графике W, (о) при совместном рассмотрении уравнений осреднягогцих линий соот­ ветствует разница в плотности 0.15 г/см3. Это значение неплохо совпадает с известным перепадом плотности между кислыми и ос­ новными породами, равным 0.18 г/см3 (2.85—2.67=0.18) и свиде­ тельствует о том, что илотиостиая неоднородность уже заложена в зависимости W. (L). Наличие огромного числа открытых трещин различных размеров, возрастание L и соответствующее пониже-

Рпс. 26. Графики корреляции амплитуды гравитационного поля Wz, плотности образцов горных пород о и степени раздроблен­ ности поверхности земной коры L по результатам дешифрирова­ ния аэрофотоснимков.

Для зависимости W z (=): 1 — точки и осредняющая линия для всего Коль­ ского полуострова, по И. Г. Клушнну и Л. Е. Шустовой [89]; 2 — то же, для исследованной территории.

Для зависимости W z (L): 1 — кислые и щелочные породы; г — кислые н щелочные породы Хибинского, Ловозерского массивов и породы, развитые в районе продолжения Кандалакшского грабена; л — основные и ультраосновныс породы.

ние гравитационного поля в наиболее подвижных районах (про­ должение Кандалакшского грабена, Хибинские и Ловозерские тундры), а также данные о плотности образцов различных ком­ плексов горных пород — все это позволяет считать, что параметр L отражает макропористость пород, т. е. суммарные норовые про­ странства различного генезиса как небольших, так и сравнительно' крупных объемов пород.

Анализ этих материалов приводит к выводу о дополнительном разуплотнении пород и на больших территориях [85, 86].

На рис. 27 построены графики изменения плотности и пори­ стости пород в зависимости от размеров исследуемой площади по оценкам вклада, вносимого поровыми пространствами различного порядка и генезиса. На рисунке приведены средние оценки для всего региона.

СО

Степень разуплотнения отдельных участков коры может из­ меняться в значительных пределах, в зависимости от геолого­ тектонической истории их развития. С глубиной степень раздроб­ ленности должна уменьшаться, вплоть до полного закрытия щелевидных пор. Однако среди исследователей нет единого мнения о глубине закрытия поровых пространств. Геологи склонны ог­ раничивать ее сотнями метров, а тектонисты, геохроиологи и гидро­ логи допускают, что норовые пространства прослеживаются на десятки километров [91—94 и др. ]. О значительной глубине рас­ пространения их косвенным образом свидетельствуют геофизи­ ческие данные [85, 86]. Таким образом, следует считать, что плот­

ит, П,%

Рис. 27. Графики изменения поверхностной пористости и плотности горных пород в зависимости от размеров исследуемой площади.

1 — пористость; 2 — плотность пород.

ность кристаллических пород как вблизи дневной поверхности, так и на глубине определяется не только минералогическим со­ ставом и петрологическими особенностями, но и суммарными поровыми пространствами различного порядка и генезиса.

В качестве примера изучения влияния трещиноватости кристал­ лических пород на общую пористость рассмотрим район ИмандраВарзугской структурной зоны и Хибинского массива щелочных пород, пересекаемый Вековым гравиметрическим профилем [95— 97]. Для изучения плотности пород вдоль профиля проводился отбор образцов из обнажений, привязанных или к гравиметри­ ческим пунктам (ВГП), или к реперам нивелирования I класса. Среднее расстояние между реперами составляет 500 м, количество проб, отобранных в одном обнажении — порядка 100 образцов. Плотность определена гидростатическим взвешиванием на весах Т-1000 и ВНЦ-10. В последнем случае широко практиковался способ валового изучения плотности, когда измерялся «вес в воз­ духе» и «вес в воде» одновременно для нескольких образцов. По­ грешность определения плотности не превышала 0.02 г/см3. То­ чечные диаграммы распределения плотности образцов кристал­ лических пород приведены на рис. 28. Оценка трещиноватости

61