В г. Октябрьском

Рис. 12. Типы смещения блоков по разрывным нарушениям
а,е - смещения блоков по вертикальным плоскостям; б, в, д – смещения блоков по наклонным плоскостям; ж – смещения блоков по горизонтальным плоскостям; г, з – более сложные типы смещений

Для точной характеристики геологической структуры необходимо иметь представление о залегании слоев, т.е. о положении их в пространстве относительно сторон света и горизонтальной поверхности Земли. С этой целью введено понятие об элементах залегания слоя (или любой наклонной плоскости – сброса, сдвига, стенки трещин, жил и т.д.), которыми являются простирание, падение и угол падения (рис. 4).

Простирание – это протяженность слоя на горизонтальной поверхности Земли. Оно определяется ориентировкой линии простирания. Линия простирания слоя – любая горизонтальная линия, лежащая в плоскости наслоения, т.е. линия пересечения подошвы или кровли слоя с горизонтальной плоскостью. Таких линий в плоскости слоя можно провести множество, отличаются они абсолютными высотными отметками. Если слой плоский, то линия простирания представляет собой прямую линию. Если слой изгибается по простиранию, соответственно, будет изгибаться и линия простирания. Азимут линии простирания (азимут простирания) – это горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана по ходу часовой стрелки до линии простирания, он может меняться от 0 до 360⁰. Т.к. любая линия простирания имеет два взаимно противоположных направления, то и азимут простирания может быть выражен двумя значениями, отличающимися на 180⁰

Падение слоев определяется двумя показателями: направлением падения и углом падения. Направление падения слоя (или любой плоскости) характеризуется ориентировкой его линии падения по отношению к странам света и определяется азимутом линии падения. Линия падения слоев (– это линия наибольшего наклона подошвы или кровли слоя. Она перпендикулярна к линии простирания и лежит на плоскости наслоения и направлена в сторону ее наклона. Линия восстания слоев – линия перпендикулярная к линии простирания, но направленная вверх, в сторону обратную линии падения. Азимут линии падения – это правый векториальный горизонтальный угол, отсчитываемый от северного направления географического меридиана до проекции линии падения на горизонтальную плоскость Азимут падения может меняться от 0 до 360⁰, он имеет, в отличие от азимута простирания только одно значение.

Азимуты линии падения и простирания отличаются на 90⁰, т.к. эти линии взаимно перпендикулярны. Следовательно, определив азимут падения, можно прибавляя или вычитая 90⁰, определить азимут простирания; обратную операцию проделать нельзя.

Угол падения – это двугранный угол между плоскостью наслоения и горизонтальной плоскостью, или вертикальный линейный угол между линией падения (вг) и ее проекцией (ве) на горизонтальную плоскость (см. рис. 4-I, углы a и a₁). Угол падения может меняться от 0 до 90⁰.

В полевых условиях элементы залегания слоев горных пород (или любой наклонной плоскости) проводятся с помощью горного компаса. Устройство горного компаса и правила работы с ним подробно разбираются в методическом пособии к проведению первой учебной общегеологической практики.

Региональные структуры земной коры

К главным региональным тектоническим структурам, образованным при сочетании многих описанных ранее форм залегания горных пород, относятся структурные элементы земной коры, возникшие как на самых ранних этапах ее формирования, так и продолжающие развиваться в современных условиях. Для них характерны большая протяженность до сотен и тысяч километров, длительность и сложность развития, значительная глубина залегания. Эти структуры отражают процессы не только развития земной коры, но и преобразования глубинных оболочек планеты, прежде всего, астеносферы и верхней мантии в целом.

Большая часть поверхности нашей планеты (5/8) покрыта океаническими бассейнами и лишь 3/8 представляет собой возвышающуюся над уровнем океанов сушу, образующую шесть крупных материковых массивов. На основании результатов бурения, глубинного сейсмического зондирования и гравиметрических данных можно с полной уверенностью говорить о резких, принципиальных отличиях в строении земной коры океанического дна и континентов.

Материковый тип земной коры характеризуется почти повсеместным развитием всех трех слоев (рис. 70). Мощность осадочного и гранит-метаморфического слоев на материках достигает 20–25 км. При этом наибольшая мощность гранит-метаморфического слоя отмечается под высокогорными областями, в то время как в фундаменте древних платформ она снижается до 15 – 20 км и лишь местами достигает максимальных значений. Мощность базальтового слоя составляет 10 – 15 до 20 км в пределах платформ и до 25–35 км в пределах горных сооружений.

Океаническая земная кора характерна для ложа Мирового океана. Она резко отличается от континентальной как по составу, так и по мощности. Мощность океанической коры колеблется от 5 до 12 км, и в среднем составляет 5 – 7 км. Состоит она из трех слоев. Верхний слой представлен рыхлыми морскими осадками мощностью от первых сотен метров до 1 км. Скорость распространения сейсмических волн в нем не менее 3 км/с; второй слой, располагающийся ниже, по данным бурения сложен базальтовыми лавами с прослоями карбонатных и кремнистых пород. Мощность второго слоя от 1 до 3 км, а скорость распростране­ния сейсмических волн 4 – 4,5 км/с; третий слой мощностью 3,5 – 5 км сложен базитовыми и ультрабазитовыми породами (габбро и пироксениты), которые местами метаморфизованы до амфиболитов. Скорость сейсмических волн в этом слое составляет 6,3 – 7 км/c.

Помимо океанического и материкового типов земной коры существует еще переходный тип, свойственный областям, расположенным между океаническим ложем и континентом. В переходном типе коры гранит-метаморфический слой утоняется или совсем отсутствует, тогда под осадочным слоем непосредственно залегает базальтовый. Кора переходного типа развита под окраинными морями и островными дугами Тихого океана, на участках восточного побережья Атлантического океана и в других районах.

Как было отмечено ранее, в строении земной коры и литосферы отчетливо выделяются два ее типа: океанический и континентальный. Первый тип характеризует земную кору океанов, а второй – континентов. Поэтому выделение таких крупных тектонических структур, как континенты и океаны, не только геоморфологическое. Континенты и океаны – это структуры I-го порядка, которые четко различаются по строению тектоносферы.

Различное строение земной коры и ее мощности в пределах океанов и континентов позволяют различать структуры II-го порядка, главными из которых являются срединно-океанические хребты, геосинклинальные подвижные пояса, платформы (океанические и континентальные) и континентальные рифты (табл. 13).

Анализ развития земной коры показывает, что различные ее участки переживали описанную выше последовательность эволюционного развития в разное время. Продолжительность тектонического цикла обычно достаточно велика и достигает 150–200 млн лет, поэтому специфика развития участка земной коры отражается в особенностях его строения, а признаки проявления разных тектонических режимов четко отражаются в современной коре. В настоящее время выделяются зоны интенсивного спрединга и образования молодой океанической коры (например, Атлантический срединно-океанический хребет); зоны интенсивной субдукции – геосинклинали, где происходит накопление осадков, интенсивно проявляется магматизм (например, Восточно-Азиатская зона, протягивающаяся от Курильских островов до Новой Зеландии); зоны горообразования (Гималаи, Кавказ), развивающиеся в орогенном режиме.

Такие активные зоны с большим размахом и контрастностью тектонических движений, проявлением магматических процессов, глубоким метаморфизмом, развитием складчатых, разрывных движений, горообразованием называются геосинклинальными подвижными поясами. Таким образом, к геосинклинальным поясам относятся участки.

Срединно-океанические хребты – это подвижные пояса, представляющие собой протяженное линейное поднятие, возвышающееся на 3–4 км над средним уровнем дна океана. Их поперечные размеры достигают 0,5–2 тыс. км. Они соответствуют своему названию лишь в Атлантическом и Индийском океанах; в Тихом и Северном Ледовитом океанах они сдвинуты к краю океана.

В поперечном сечении срединных хребтов выделяются три зоны: фланговые, гребневые и осевые. Фланговые зоны – наиболее широкие (многие сотни километров). Гребневые зоны имеют ширину 50–100 км; они разбиты продольными разломами на узкие (от 1 до 10 км) блоки-пластины, приподнятые в виде гряд или опущенные относительно друг друга. Осевые зоны в своем типичном виде выражены рифтами – узкими (25–30 км) щелями сложного внутреннего строения. В центральной части рифтов расположены центры молодых базальтовых излияний, а ближе к бортам встречаются горячие источники, несущие сульфиды.

Задание: на основе данных литературы и периодической печати, интернета сделать следующее

- провести анализ распространения месторождений нефти россии и газа по стратиграфическому признаку; обобщить принципы нефтегеологического районирования;

- произвести выборку основных нефтегазоносных провинций России;

- разделить приуроченность провинций по принадлежности к древним, молодым платформам и другим региональным элементам земной коры

- произвести выборку наиболее крупных месторождений (не менее 20) отдельно по каждому виду углеводородов;

3) данные выборки отразить в виде таблицы

- составить гистограмму следующего вида, придерживаясь условных обозначений;

По оси Y – количество месторождений.

Х – возраст коллекторов выделенных цветом по принадлежности к различным региональным структурным элементам, в том числе по возрасту.

м/р

нефть

газ

конденсат

G O S D C P T J K P N Q возраст

- провести анализ гистограммы и сделать вывод о характере распределения месторождений по стратиграфическому признаку.

Лабораторная работа № 3

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД. ПЕРЕСЧЕТ ДАННЫХ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВОД.

Цель работы: научится представлять химический анализ пластовых вод в различных формах, производить пересчет данных химического анализа, определять класс вод по Пальмеру, по Сулину для практического применения.

Химический анализ проводится для изучения ионно-солевого газового состава природных вод. В зависимости от целей исследования химические определения могут быть различными. Поэтому различают общий анализ и специальные виды анализов.

При общем анализе определяются такие ионы, как Cl^-, SO^--, HCO^-, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺, причем последний определяют по разности содержания анионов и катионов. Анализ, включающий определение перечисленных ионов, удельный вес и pH воды, называют стандартным (шестикомпонентным) анализом.

Специальные анализы могут быть весьма различными. В нефтяной гидрогеологической практике к стандартному комплексу определений часто добавляются определения ионов J^-, Br^-, NH^-, нафтеновых кислот и их солей. Наряду с ионно-солевым изучается и газовый состав.

Данные по химическому составу воды широко используют для промыслово-технических целей. Например, для определения мест аварийных притоков пластовых вод в скважину, оценки «агрессивных» и коррозионных свойств, учет продвижения воды в залежи, возможности использования сточных вод для закачки в пласт и т.д.

Учитывать химический состав вод и степень минерализации необходимо и в промысловой геофизике, в частности, при интерпретации данных электрометрии, нейтронного гамма-метода, метода наведенной активности и др.

Особое место занимают гидрохимические исследования при заводнении месторождения нефти и газа, когда важно подобрать такой состав закачиваемой в пласт воды, которая не приведет к выпадению солей в пласте и эксплуатационном оборудовании и будет обладать высокими моющими и нефтевытесняющими свойствами.

Существуют три основные формы выражения химического анализа воды.

1. Весовая ионная форма, при которой химический состав воды выражается в весовых и количествах отдельных ионов, образующихся вследствие диссоциации растворенных в воде солей. Содержание ионов в миллиметрах и граммах относят к объемной или весовой единице (обычно 100 см³, 1 л, 100г, 1 кг).

Для перехода от выражения состава воды, отнесенного к единице объема, к составу, отнесенному к единице веса, необходимо содержание отдельных ионов разделить на плотность волн.

Для выражения содержания растворенных газов и некоторых веществ, находящихся в коллоидном состоянии, весовая ионная форма не употребляется.

2. Эквивалентная форма изображения состава вод основана на том, что ионы реагируют между собой не в равных весовых количествах, а в определенных соотношениях, зависящих от их эквивалентного веса. Эквивалентом (или эквивалентным весом) называется частное от деления ионного веса на его валентность. Например, для иона Na⁺ эквивалентный вес составит 23/1=23, для Ca⁺⁺ 40/2 = 20, для Cl^- 35,5/1 = 35,5 и тд.

Весовую ионную форму переводят в эквивалентную путем деления величин содержания ионов, выраженных в килограммах или граммах, на величину эквивалента иона. В результате такого перехода получают содержание ионов в мг – экв. или г – экв на то же количество воды. Например, содержание иона SO₄^--, равное 144 кг/л, в эквивалентной форме равно 144/48 = 3 мг-экв/л.

Если содержание какого-либо иона выражают в эквивалентной форме, то перед символом иона ставят знак r (реагирующая величина), например, r SO₄^-- = 3 мг-экв/л.

В силу электронейтральности растворов сумма катионов (S r_к) равна сумме анионов (S r_кa):

S r_к = S r_кa (1)

Используя это равенство, можно определить содержание одного из шести ионов, если известны пять других. В частности, так определяется содержание одного из шести ионов, если известны пять других. В частности, так определяется содержание натрия:

r Na⁺ = (r Cl^- + r CO₃^- + r SO₄^--) – (r Ca⁺⁺ + r Mg⁺⁺) (2)

Остальными ионами, кроме главных, пренебрегают, поскольку их содержание незначительно. Для определения содержания и в весовой и ионной форме полученную величину умножает на его эквивалент

3. Процент-эквивалентная форма показывает относительную долю каждого иона в общей массе растворенных ионов. При пересчете анализов в процент – эквивалентную форму сума всех ионов, взятых в эквивалентной форме, принимается за 100%:

S r_a + S r_к = 100% - экв (3)

Следовательно, сумма анионов и сумма катионов каждая порознь составит 50 % - экв.

Содержание каждого аниона, выраженное в процентах от суммы всех ионов, дает процент – эквивалентную форму, например:

(4)

Процент-эквивалентная форма наглядно представляет соотношение между ионами и позволяет устанавливать черты сходства вод, различающихся по величине минерализации. Однако для полного представления о химическом составе воды она должна сопровождаться данными об общей минерализации воды.

Процент-эквивалентная форма позволяет применять различные способы изображения химического состава воды. К числу таких способов принадлежит формула, предложенная гидрогеологом М.Г.Курловым. Она представляет собой псевдодробь, в числителе которой указывают содержание в процент эквивалентах анионов, а в знаменателе – катионов. Ионы записывают по убывающим величинам. Ионы, содержащиеся в количестве менее 1%, не указывают. Перед дробью перечисляют основные компоненты состава растворенных газов и величину минерализации в г/л, за дробью проставляют, темперетуру, содержание микрокомпонентов в мг/л и т.д. (рис. 2).

Из графиков, характеризующих ионно-солевой и газовый составы вод, наибольшим распространением пользуются круговые диаграммы. Примером может служить график-круг Толстихина. Минерализация воды, обычно, соответствует радиусу круга, взятого в определенном масштабе.

Принимая эквивалентное содержание суммы анионов и катионов соответственно за 100%, можно найти процентное содержание каждого иона. Такие графики удобны для нанесения анализов вод на карты и профильные разрезы. (При помощи графиков-кругов можно изображать и газовый состав вод).

А	б	в

а – формула Курлова; б – график-круг Толстихина; в – график-круг газового состава вод

Рисунок 2 – Способы изображения результатов химического и газового состава вод

Результаты химического анализа природных вод пересчета обычно сводятся в таблицы (табл. 8).

Таблица 8 – Результаты химического анализа воды

Если отсутствует прямое определение иона Na⁺, то в графе, соответствующей содержанию его в весовой форме, ставят прочерк. Число миллиграмм-эквивалент натрия а этом случае определяется по разности сумм анионов и катионов. Весовое содержание натрия находится путем умножения числа его миллиграмм-эквивалентов на его эквивалент.

В нефтяной гидрогеологической практике анализы вод выражают также в солевой форме, впервые предложенной Ч. Пальмером.

По Пальмеру выделяется шесть солевых групп (характеристик), из которых основное значение имеют четыре: первая соленость (S₁), вторая соленость (S₂); первая щелочность (A₁), вторая щелочность (A₂).

Первая соленость – соли сильных оснований и сильных кислот – это NaCl и Na₂SO₄.

Вторая соленость – соли слабых оснований и сильных кислот – СаCl₂, CaSO₄, MgCl₂, MgSO₄

Первая щелочность – это соли сильных оснований и слабых кислот (А в природных водах это NaHCO₃.) При наличии соды вода имеет щелочную реакцию.

Вторая щелочность – соли щелочноземельных металлов и слабых кислот (гидрокарбонаты кальция и магния), т.е. устранимая жесткость.

Помимо этих основных характеристик по Пальмеру выделяют еще третью соленость (S₃) и третью щелочность (A₃), однако соли, их представляющие, встречаются в природных водах лишь в очень малых количествах.

Соединение ионов в солевые группы происходит в порядке уменьшения их химической активности. Для основных ионов эта последовательность такова: анионы - как Cl^-, SO₄^{- -}, HCO₃ ^-, катионы - Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, Na⁺. В соответствии с этой закономерностью ион Cl^- соединяется с ионом Na⁺, при избытке хлора его остаток затем соединяется с магнием, а в случае преобладания над последними с кальцием, при избытке же натрия остаток последнего соединяется с сульфат – ионом. Если натрий преобладает над сульфатом, то он соединяется с гидрокарбонатом.

Согласно правилу комбинирования ионов при наличии второй солености исключается первая щелочность.

Характеристики Пальмера вычисляют в процент-эквивалентной форме. Расчет производят следующим образом:

При наличии неравенства:

(r Cl^- + r SO₄^{- -}) > r Na⁺ (5)

S₁ = 2r Na⁺, A₁ = 0, S₂ = 2 (r Cl^- + r SO^{- -} – r Na⁺) (6)

A₂ = 2r HCO₃^- (7)

Если же (r Cl^- + r SO₄ ^{- -}) £ r Na⁺ (8)

S₁ = 2 (r Cl^- + r SO₄^{- -}), A₁ = 2 (r Na⁺ – r Cl^- – r SO₄ ^{- -}) (9)

S₂ = 0, A₂ = r Ca^{+ +} + r Mg^{+ +} (10)

Характеристики Пальмера легко определяются с помощью графика Роджерса. График Роджерса состоит из трех параллельных столбиков (прямоугольников). Внутри одного крайнего столбика в порядке убывающей химической активности располагаются анионы, а внутри другого крайнего столбика – катион, в среднем столбике располагаются характеристики Пальмера.

График Роджерса дает наглядное изображение состава воды (в процент-эквивалентной форме).

Классификация природных вод

Первой классификацией промысловых вод была классификация ПАЛЬМЕРА, основанная на солевых характеристиках в соотношениях меду ними. По этой классификации все воды подразделяются на пять классов.

Обозначая через а – сильные основания (щелочные металлы), b – слабые основания (щелочноземельные металлы), m - сильные кислоты, получим следующие характеристики классов по ПАЛЬМЕРУ (табл. 9).

Таблица 9 – Классификация пластовых вод по Пальмеру

Всеобщее признание среди нефтяников получила классификация СУЛИНА. В.А.СУЛИН подразделяет природные воды на четыре типа по характерным соотношениям между главнейшими ионами. Типы, в свою очередь, подразделяются на группы и подгруппы по признаку преобладания того или иного аниона и катиона.

Характерные соотношения между ионами выражаются тремя коэффициентами, названными СУЛИНЫМ «генетическими»:

; ; (11)

Здесь ионы показаны в процент-эквивалентной форме. Пользуясь этими коэффициентами, выделяют четыре генетических типа вод (табл.10). Типы называются генетическими потому, что они приблизительно отвечают определенным условиям формирования и существования природных вод.

Таблица 10 – Классификация пластовых вод по Сулину

Тип воды по СУЛИНУ	Коэффициенты
Гидрокарбонатнонатриевый	> 1	> 1	< 1
Сульфатнонатриевый	> 1	< 1	< 1
Хлоридномагниевый	< 1	< 1	< 1
Хлориднокальциевый	< 1	< 1	> 1

Типы вод называют генетическими, потому что они приблизительно отвечают определенным обстановкам существования природных вод. Так, сульфатно-натриевый отвечает континентальной обстановке формирования вод, гидрокарбонатно-натриевый типы – континентальной шельфовой, хлоридно-кальциевый тип – морской батиальной, хлоридно-магниевый – морской абиссальной. Такое соответствие справедливо лишь в самых общих чертах.

Практика пользования классификацией СУЛИНА показала, что при небольших отклонениях величин коэффициентов от единицы воду следует относить к переходному типу. Например, если = 0,99, то вода относится к типу, переходному от хлоридномагниевого к хлоридно-кальциевому.

Воды, не содержание натрия и хлора, следует относить к особому, неопределенному типу. Такие случаи могут быть, например, для грунтовых вод тундры.

Преимущество классификаций СУЛИНА заключается в ее достаточной детальности.

Минерализация

Суммарное содержание в воде растворенных ионов, солей и коллоидов характеризеут степень минерализации воды. Минерализация обычно выражается в граммах на 1 кг раствора или на 1 л раствора.

По ГОСТу воды с минерализацией до 1 г/кг относятся к пресным, от 1 до 25 г/кг к солоноватым, от 25 до 50 г/кг к соленым и при минерализации более 50 г/кг к рассолам. При изменении глубины залегания вод свыше 2000 м эти границы изменяются. Так воды с минерализацией до 36 г/кг будут относится к пресно-солоноватым, с М=70 г/кг к соленым, с М=70 г/кг и выше к рассолам (сильно-минерализованные).

Таблица 11 – Варианты заданий