Главная – Журналы – Геология и геофизика 2023 номер 1

Представлены результаты изучения девяти образцов базальтоидных пород и ксенолита шпинелевого лерцолита, отобранных при драгировании гайота Альба (Магеллановы горы, Тихий океан). Пять пород датированы Ar-Ar методом. Изучены составы породообразующих, акцессорных минералов и стекла в породах. Получены оценки условий образования Ti-амфибола в базальтоидных расплавах. Верхние части склонов построек гайота Альба и его сателлита Ома Влиндер на глубинах 3600-2200 м слагают толщи базальтоидных пород мощностью около 1400 м, которые по ⁴⁰Ar-³⁹Ar данным образовались в интервале 112-86 млн лет. После завершения мелового вулканизма на протяжении более 60 млн лет при эрозии формировались плоские вершины (плато) гайотов, а в кайнозое возобновилась вулканическая деятельность. В миоцене (<20 млн лет) на плато гайота Альба извергалась базанитовая магма и появились небольшие конусы "petit-spot" вулканов. Отсутствие гиалокластитовых отложений вокруг этих вулканов и возраст слагающих их пород указывают на поверхностные (аэральные) извержения, которые происходили в кайнозое до погружения гайота ниже уровня океана. Повышенные содержания примесных элементов в вулканических породах гайота Альба относительно типичных базальтов океанических островов (OIB) могут объясняться низкой степенью частичного плавления различных мантийных источников: паргаситсодержащего шпинелевого перидотита метасоматизированной океанической литосферы, преимущественно для меловых базальтоидных пород и/или гранатового перидотита для миоценовых базанитов «petit-spot» вулканов. Многократный вулканизм гайота Альба на протяжении 100 млн лет мог быть вызван как суперплюмом Южной Пацифики (Southern Pacific Superplume) в области SOPITA (South Pacific Thermal and Isotopic Anomaly) в мезозое, так и глубинными разломами литосферы от уровня LAB (Lithosphere-Asthenosphere Boundary) в кайнозое.

Представлены новые данные о вещественном составе позднедокембрийских пород верхней части балаганахского регионального стратиграфического горизонта: нуганской свиты Байкальского сегмента Саяно-Байкало-Патомского пояса (СБПП) и бугарихтинской свиты балаганахской серии Патомского сегмента СБПП, а также U-Pb (LA-ICP-MS) возраст детритовых цирконов бугарихтинской свиты. Установлено, что породы нуганской и бугарихтинской свит образованы за счет разрушения магматических и метаморфических пород. Содержания и отношения редких и редкоземельных элементов в породах нуганской и бугарихтинской свит указывают на преобладание кислых магматических пород в области питающей провинции при дополнительном присутствии пород основного и среднего составов в источнике для терригенных пород нуганской свиты. U-Pb возраст детритовых цирконов из всех пород верхней части балаганахского регионального стратиграфического горизонта сопоставим с возрастом пород фундамента южной окраины Сибирской платформы и указывает на него как на основной источник обломочного материала в бассейны седиментации. Приведены аргументы, свидетельствующие, что "предледниковые" (предмаринонские) терригенные отложения нуганской и бугарихтинской свит, а также отложения ипситской свиты Саянского сегмента СБПП накапливались в позднем рифее (~720-640 млн лет), вероятно, в пострифтовых бассейнах, которые сформировались непосредственно после отделения Сибири от Лаврентии на ранних стадиях раскрытия Палеоазиатского океана.

В Южном Забайкалье (Дауро-Хэнтэйский хребет) развиты проявления кайнозойских щелочных базальтоидов. Они представлены маломощными потоками и покровами. В отличие от вулканических полей Южно-Байкальской вулканической области (ЮБВО), исследованные поля не связаны с рифтогенезом. Изучены вулканиты из потока р. Жарничиха. По своему составу они относятся к базанитам. Впервые определены составы минералов вулканитов. По своим геохимическим параметрам базаниты соответствуют основным вулканитам океанических островов. Определены PT -параметры равновесной кристаллизации фенокристов оливина и клинопироксена. Для рассчитанного родоначального расплава температура формирования составляла 1536 °С, а давление 3.28 ГПа. Полученные первые оригинальные данные по изотопии Sr, Nd и Pb показали, что изотопный состав магматического расплава формировался из источников PREMA при резко подчиненном участии последнего. Мантийным источником для исследованных базанитов предполагаются оливиновые пироксениты (Ol + Cpx + Grt). Формирование базальтоидных расплавов происходило под действием мантийного плюма, влияние которого вызвало активизацию кайнозойского вулканизма.

Представлены результаты геохимических и геохронологических (U-Pb, LA-ICP-MS) исследований плагиогранитов массива горы Змеиная Нора-Сухотинского террейна. По химическому составу изученные породы относятся к образованиям известково-щелочной серии высокоглиноземистого типа, сформированным в результате коллизионных процессов на заключительном этапе развития Нора-Сухотинского террейна. Высокие значения соотношения Sr/Y при низких концентрациях Y и Yb свидетельствуют об адакитовой природе исследованных пород. Анализ микроэлементного состава плагиогранитов позволяет предполагать, что формирование исходных для них магм связано с плавлением метабазитов при высоких показателях давления ( Р > 15 кбар). Средневзвешенный конкордантный возраст наиболее молодой популяции цирконов из образца плагиогранита составляет 295 ± 4 млн лет, что соответствует ранней перми. Учитывая морфологические особенности цирконов, полученный возраст можно рассматривать как возраст кристаллизации плагиогранитов.

Выполнена тектонофизическая инверсия поля коровых напряжений на основе каталога механизмов очагов землетрясений Байкальской рифтовой системы, полученных по данным региональной сейсмической сети. Использование метода катакластического анализа разрывных смещений, созданного в ИФЗ РАН, позволило установить ряд закономерностей ориентации главных напряжений, которые ранее не были выявлены. Показано, что напряжения наибольшего девиаторного растяжения изменяют направления своего погружения при переходе через ось Байкальской рифтовой системы. Получено поле пространственных изменений величин нормированных шаровой и девиаторной компонент тензора напряжений, что позволило выявить участки высокого уровня этих напряжений в коре Байкальской впадины. Полученные закономерности поля напряжений лучше всего соответствуют механизму формирования современного напряженного состояния Байкальской рифтовой системы, сочетающему вертикальное восходящее течение от верхнемантийной конвекции и воздействия, связанные с горизонтальным потоком в астеносфере и отодвиганием Амурской плиты от Евразийской в СЗ-ЮВ направлении.

Разработана методика фильтрационной томографии для выделения составляющих гравитационных аномалий от неоднородностей горизонтально-слоистой плотностной модели. Фильтрационный алгоритм разделения полей опирается на решение прямой и обратной задачи аналитического продолжения гармонических функций через горизонтальную граничную плоскость. При продолжении поля "вниз", в направлении порождающих его источников, используются регуляризующие алгоритмы. Последовательные пересчеты полей "вверх-вниз" относительно заданных глубин позволяют разделить исходное (суммарное) поле на сумму полей от слоев при надлежащем выборе параметра адаптивной регуляризации α. Для устойчивости численного решения обратной задачи аналитического продолжения наблюденного гравитационного поля на глубину использована схема регуляризации по Лаврентьеву с применением метода L -кривой (для выбора параметра адаптивной регуляризации). При заданных последовательных интервалах глубин и шаге сетки наблюденного поля получены значения параметра регуляризации сглаживающего функционала, оптимальные для разделения наблюденного поля на составляющие от разноглубинных слоев. Программная реализация многопоточных параллельных вычислений для семейства различных высот разработана и численно реализована на суперкомпьютере "Уран".

Работа посвящена теоретическому обоснованию новой технологии импульсного электромагнитного зондирования для изучения нетрадиционных залежей углеводородов. Разрабатывается математическая модель, описывающая процесс зондирования с помощью импульсного источника возбуждения электромагнитного поля, для дискретизации по времени которой используется преобразование Фурье, а по пространственным координатам - векторный метод конечных элементов. Для повышения быстродействия рассматривается способ организации параллельных вычислений, учитывающий особенности построенной дискретной модели трехмерной задачи. С использованием ресурсов Сибирского суперкомпьютерного центра СО РАН на вычислительных узлах KNL и Broadwell проводятся расчеты электромагнитных сигналов, которые показывают высокую эффективность разработанной вычислительной схемы и производительность реализованного алгоритма. Результатами компьютерного моделирования обосновывается новая геофизическая технология изучения сложнопостроенных геологических сред.

Работа посвящена развитию методико-алгоритмического обеспечения количественной интерпретации данных электрокаротажа нефтяных скважин. Рассматриваются результаты применения нейросетевого подхода к инверсии данных электрокаротажа, измеренных на интервалах, сложенных маломощными контрастными по электрофизическим свойствам пластами. Возможности предлагаемого подхода демонстрируются на примере алгоритма неитерационной экспресс-инверсии данных бокового каротажного зондирования (БКЗ) - одного из основных зондирующих методов электрометрии, широко применяющегося на территории СНГ при исследовании нефтяных скважин. Известна сложность интерпретации данных БКЗ: на сигналы нефокусированных градиент-зондов метода могут оказывать существенное влияние свойства среды значительно выше и ниже точки измерения. Разработанный алгоритм основан на инверсии каротажных диаграмм на интервале скважины в параметры двумерной осесимметричной модели среды, что позволяет естественным образом учитывать влияние вмещающих пород и скважинных условий. Переход от стандартной попластовой параметризации разреза к непрерывному распределению свойств по вертикали позволяет извлекать значимую информацию из измерений в каждой точке по глубине с построением высокоразрешенных геоэлектрических моделей отложений. Неитерационный характер алгоритма обеспечивает высокое быстродействие, что открывает возможности использования преимуществ 2D инверсии для повышения достоверности результатов оперативной интерпретации. Апробация алгоритма на практических данных, полученных в скважинах на месторождениях Западной Сибири, выявила область его максимальной эффективности - исследование свойств непроницаемых и слабопроницаемых отложений, таких как сложные глинистые покрышки и битуминозные отложения баженовской свиты. При высоком качестве входных практических данных алгоритм эффективен и для исследования проницаемых терригенных отложений.

Исследуются возможности прогноза коэффициента открытой пористости на глубину, а также в пространстве между скважинами, по данным электромагнитных зондирований и электрокаротажа. Модельные данные пористости синтезированы из данных лабораторных исследований на образцах пород из двух скважин, пробуренных на Бишкекском геодинамическом полигоне. Прогноз пористости осуществляется по данным удельного электрического сопротивления, полученным по одномерной инверсии результатов магнитотеллурического зондирования в окрестности скважин. Предложен новый способ прогноза пористости, основанный на построении электромагнитного псевдокаротажа сопротивления в пункте прогноза. Cравнение с другими вариантами прогноза показало, что его применение позволяет повысить точность оценки пористости в несколько раз (соответствующие относительные ошибки прогноза на удвоенную глубину и в межскважинном пространстве составляют в среднем 2 и 8 % соответственно). В то же время оценки пористости, сделанные с использованием формулы Арчи, дают худшие результаты.

Альбские карбонаты свиты Киссама в бассейне Кампос на юго-востоке Бразилии являются важными коллекторами нефти. Они являются частью карбонатной платформы, которая сформировалась вдоль восточного побережья Бразилии и западного побережья Африки в альбе, что привело к открытию южной части Атлантического океана. Впоследствии карбонатный коллектор подвергся различным постседиментационным диагенетическим процессам. В настоящем исследовании для оценки пористости этого коллектора использовались результаты ГИС, включая данные по его плотности, пористости по нейтронному каротажу и результаты акустического каротажа. Полученные оценки плохо согласуются с лабораторными измерениями пористости. Учитывая тот факт, что каротажные диаграммы были получены разными физическими методами, для дальнейших оценок были использованы множественная линейная регрессия и искусственная нейронная сеть с байесовским стохастическим подходом, что позволило оценить пористость более точно. Поскольку пористость является важным петрофизическим параметром для характеристики коллекторов, в дальнейшем её значения использовались для оценки проницаемости и водонасыщенности карбонатного коллектора с помощью эмпирических уравнений. Недостаточно оценить лишь размерность пористости, необходимо еще и определить ее тип. Для этого были использованы пластовый коэффициент, коэффициент цементирования и значения извилистости поровых каналов и анизотропии. С их помощью были закартированы зоны первичной межзеренной и межчастичной пористости, а также вторичной пористости (разрывы, трещины и пустоты). Сделан вывод, что подобные исследования позволяют также выявить связанную и несообщающуюся пористости и, таким образом, оценить эффективную пористость вдоль скважины.