Файл: Физические свойства пород Балтийской синеклизы..pdf

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОД С ГЛУБИНОЙ

Анализ таблиц, характеризующих изменения физических свойств литолого-стратиграфических комплексов и отдельных литологических разностей в их пределах (см. табл. 1—35), по­ казывает, что средние величины физических параметров ком­ плексов определяются в основном физическими свойствами пре­ обладающих в них литологических разностей и в меньшей мере зависят от глубины залегания и структурных особенностей ком-, ллекса. Именно литологический состав обусловливает увеличе- НИ6 ЗНаЧбНИЙ 0 И Упл в массивных карбонатных отложениях ор­

довика и галогено-сульфатных пермских отложениях.

Роль фактора уплотнения отчетливо выявляется при сравне­ нии физических параметров разновозрастных, но сходных по составу литолого-стратиграфических комплексов. Так, для тер- ригенно-карбонатного комплекса меловых и юрских отложений плотность составляет 1,77— 1,99 Т/см3, пластовая скорость — 1,97—2,40 км/с. Пористость отдельных литологических разно­ стей достигает 40% и более. Сходный по составу комплекс верх- недевоноко-каменноугольных отложений имеет плотность 2,30—

h.M

Рис. 7. Зависимость величин о и га терригенн'ого комплекса пород кембрийско-верхнепротерозойского возраста' от глу­ бины их залегания в пределах склона Балтийского щита (Л)

иБалтийской синеклизы.

/— прибортовая часть синеклизы; 2 — прносевая часть.

37

2,46 г/см3 и пластовую скорость 2,45-j3,07 км/с. Средняя пори­ стость отложений не превышает 13— 15%.

Зависимость изменения значений а, п и vnn в литологиче­

ских комплексах осадочного чехла от глубины их залегания исследована в различных по тектонике частях Балтийской сине^. клизы. По всем изученным комплексам нижнего структурного яруса — верхнепротерозойско-кембрийскому, ордовикскому и силурийским — выявлена достаточно четкая связь величины плотности и пористости с глубиной залегания и структурной приуроченностью комплексов (рис. 7— 10). Относительно боль­ шая плотность и низкая пористость при одних и тех же глуби­ нах залегания комплексов отмечены для склонов Балтийского щита и прибортовой зоны Балтийской синеклизы. В направле­ нии осевой части синеклизы начальная плотность уменьшается, начальная пористость возрастает*. В наименьшей степени

Рис. 8. Зависимость величин а и п карбонатного ком­ плекса пород ордовикского возраста от глубины их зале­ гания в пределах склона Балтийского щита (4) и Бал­ тийской синеклизы.

/ — прнбортовая часть и межблоковые зоны синеклизы; 2 — Кур­ земский н Куршский блоки; 3 — Прегольскнй блок

* о и п начальные — соответствующие значения параметров при h = 0.

38

уплотнен ордовикский комплекс отложений. Более уплотнены верхнепротерозойско-кембрийские и силурийские отложения.

Для литологических комплексов девона связь величин фи­ зических параметров пород с глубиной их залегания прослежи­ вается менее отчетливо, но отмеченная выше закономерность сохраняется. Следует заметить, что уплотнение пород этого структурного яруса происходило более интенсивно, чем нижеле­ жащих отложений.

Наибольшее уплотнение пород с глубиной установлено для мезозойских литологических комплексов. Особенно четкой явля­ ется связь между скоростью распространения продольных волн (по данным сейсмокаротажа) и глубиной залегания пород мезо­ зоя (рис. 11). Однако поскольку все породы мезозойского возраста были исследованы в тектонически сходных условиях, подметить какую-либо зависимость величин физических пара­ метров от структурных особенностей литологических комплек­ сов не представляется возможным.

Оценка корреляционных зависимостей величин пористости, плотности и скорости распространения продольных волн от глу-. бины залегания литологических комплексов среднего и нижнего палеозоя дана по средним значениям физических параметров пород в скв. Колка-54, Талсы-55, Скрунда-56, Энгуре-4 и

Рис. 9. Зависимость величин а и п глинисто-карбонатного комплекса пород нижнесилурийского и нижнелудловского возраста от глубины их залегания в пределах Балтийской синеклизы.

39

Пилтене-1, расположенных в пределах Курземского блока и на­ ходящихся в сходных тектонических условиях.

Для изучения парных связей были построены корреляцион­ ные поля трех видов: /г*—* /г, а *—• /г и о*—*/г. Корреляционные

графики этих полей представлены на рис. 12, в табл. 36—38 приведены параметры и соответствующие статистические харак­ теристики связей. При аппроксимации использованы зависимо­ сти трех видов:

линейная —

Расчет проводился по известной программе (Бяков, Соснина, Чащина, 1970; Урупов и др., 1972) без подразделения и с под­ разделением пород на терригенные и карбонатные.

Анализ показал, что наиболее тесная связь величин физи­ ческих параметров с глубиной отмечается для пород, более или менее однородных по литологическому составу. При этом, судя по величинам среднеквадратических погрешностей, наиболее точно связь между параметрами выявляется с помощью лога­ рифмической аппроксимации. Для выявления связи скорости распространения продольных волн с глубиной лучше использо­ вать степенную зависимость. Исключение из рассмотрения тер-, ригенных пород, характеризующихся близкими значениями оПл

Рис. 10. Зависимость величин а и п верхнесилурий­ ского карбонатного комплекса пород от глубины их залегания в пределах Балтийской синеклизы.

/ — борт синеклизы; 2 — Курземский и Куршский блоки; 3 — ПрегольскнЙ блок.

40

По карбонатным комплексам определены средние значения плотности глин, глинистых мергелей, глинистых известняков и глинистых доломитов. Из терригенных пород рассмотрены глины алевритистые, алевролиты, песчаники 'слабо сцементированные и песчаники. Плотность доломитов, известняков и сильно сце­ ментированных песчаников с глубиной изменяется несущест­ венно.

Рис, 12. Корреляционные зависимости величин апл, п и иПл от глубины залегания комплексов.

1 — террнгенные комплексы; 2 — карбонатные комплексы.

41

Уплотнение с глубиной различных пород палеозоя (рис. 13, 14) незначительно, и характер изменения величин их плотно­ сти сходен. Это позволяет сделать вывод, что изменение плот­ ности палеозойских отложений на данной территории подчиня­ ется единой закономерности. Наиболее отчетливо она проявля­ ется в отношении карбонатно-глинистых пород, причем каждая из литологических разностей имеет определенный диапазон из­ менения плотности.. Доломитовые разности отличаются боль­ шими величинами плотности, известковистые — меньшими. Зна­ чения плотности песчано-алевритистых отложений имеют боль­ шой разброс, литологические разности их по плотности слабо дифференцированы.

Количественная оценка изменения плотности пород с глу-i биной показывает, что распределение плотности палеозойских пород удовлетворительно описывается экспоненциальной зави­ симостью

Рис. 13. Изменение средних значений плотности терригенных пород с глуби­ ной.

Кривые, подобранные по палеткам (Озерская, 1967): 4 — суммарные; 5 — для отло­ жений пярнуской свиты; б — для отложений верхнего протерозоя и кембрия.

42

где гаМакс — начальная пористость; 6 — минералогическая плотность.

Подбор соответствующих аналитических выражений осуще­ ствлялся графоаналитическим методом М. Л. Озерской.

Как следует из приведенного материала, карбонатно-глини­ стые и терригенно-глинистые отложения среднего и нижнего па­ леозоя уплотняются с глубиной залегания, подчиняясь при этом общей закономерности. Очевидно, что уплотнение их происхо­ дит под влиянием одних и тех же факторов. Сведения о плотно­ сти пород в Южной Прибалтике и других районах СССР (Фи­ зические свойства осадочного покрова территории СССР, 1967) показывают, что в более молодых мезозойских и кайнозойских

6} Г/GM 3

I

Рис. 14. Изменение средних значений плотности карбонатных и кар­ бонатно-глинистых пород с глубиной.

Породы: a — глины карбонатные; б — мергели глинистые; в — мергели и известняки глинистые; г — известняки глинистые и доломиты глинистые.

Возраст отложений: / — наровской свиты; 2—4 — ордовика и силура. Кривые, подобранные по палеткам (Озерская, 1967): 5 — суммарные; 6 — для мергелисто-известковых отложений наровской свиты; 7 — для пород ордовика

и силура.

43

Рис. 15. Зависимость между мощностью, сред­ ней плотностью осадочного чехла (а) и сред­ ней скоростью (5).

Данные по скважинам: / — на склоне Балтийского щита; 2 — на борту и в пределах восточного об­ рамления Балтийской синеклизы; в пределах: 3 — Ю.-Латвийской и Неманской зон; 4 — Курземского блока; 5 — Куршского блока; 6 — Прегольского

блока.

Осреднягощие линии: а — для склона Балтийского щита (Л), борта Балтийской синеклизы (Б), Кур­

земского. Куршского блоков и Ю.-Латвийской зоны (/), Прегольского блока (2); 6 — для Курземского,

Куршского блоков и Ю.-Латвийской ступени (/), Прегольского блока и Неманской зоны (2).

44

отложениях уплотнение обусловливается в основном гравита­ ционным давлением. Можно полагать, что в палеозойских от­ ложениях, уже уплотнившихся вследствие гравитационного дав­ ления, дальнейшее уплотнение происходит под влиянием ряда других факторов, среди которых основным можно считать про­ должительность воздействия физико-химических агентов, вызы­ вающих перекристаллизацию и цементацию отложений.

Таким образом, величину а, п и оПл определяют прежде

всего возраст и литологический состав отложений. По карбо­ натным и терригенным комплексам четко разграничиваются все виды связей. В свою очередь, более древние отложения в пре­ делах карбонатных либо терригенных пород в меньшей степени зависят от глубины залегания комплекса, чем мезозойские от­ ложения.

По средним значениям а и оПл литолого-стратиграфических комплексов были вычислены средневзвешенные величины а и

средней плотности осадочного чехла в пределах Куршского и Курземского блоков по площади существенно не меняется и составляет 2,40—2,45 г/см3.

Зависимость скорости распространения продольных волн от мощности осадочного чехла характеризуется коэффициентом корреляции 0,82—0,83. Большие относительные величины ско­ рости отмечаются для северной и центральной частей синеклизы (рис. 15,6, /), меньшие — для южной ее части (рис. 15, б, 2).

Зависимости величин а и vnn осадочного чехла от его мощ­

ности различны. Можно предположить, что эти различия об­ условлены дифференцированным характером изменения скорости распространения продольных волн и плотности литолого-стра­ тиграфических толщ с глубиной, находящим отражение в типе связи между обоими физическими параметрами в зависимости от литологического состава комплексов (см. рис. 6).

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОРОД ПО ПЛОЩАДИ

Несмотря на различия литологического состава комплексов и значительные фациальные изменения их по площади, боль­ шинство литолого-стратиграфических толщ характеризуется сходными закономерностями распределения физических пара­ метров в пределах Балтийской синеклизы, определяемыми ее тектоническим строением. С одной стороны, основные особен­ ности палеотектонического развития и формирования современ­ ной структуры отражаются в мощностях литолого-стратиграфи­ ческих комплексов; с другой стороны, сопоставление мощности

45