Геофизические методы в стратиграфии. Сейсмостратиграфический метод

Геофизические методы основаны на сравнении пород по их физическим характеристикам. Они применяются для корреляции разрезов между собой и с опорным разрезом, возраст отложений которого ранее определен другими методами (абсолютными или палеонтологическими).

К геофизическим методам относятся: 1. анализ каротажа скважин (или скважинная геофизика); 2. сейсмостратиграфический метод, 3. палеомагнитостратиграфический метод; 4. изотопные методы.

Анализ каротажа скважин (или скважинная геофизика).

Каротажом называют геофизические исследования скважин. Он включает в себя различные виды каротажа: электрический, радиоактивный, механический и т.д.

Все методы каротажа представляют собой измерение значений каких-либо физических свойств пород, слагающих стенки скважины, специальным устройством (зондом). Зонд спускается в скважину и в процессе спуска измеряет те или иные физические характеристики пород по разрезу. На поверхности эти измерения фиксируются самописцем, который чертит кривые.

Наиболее распространен электрический каротаж. Он основан на разной способности горных пород поглощать воду, нефть, промывочную жидкость, что отражается на их электрических свойствах. Для этого: по необсаженной скважине непрерывно измеряют: а) потенциал собственной поляризации ПС(естественное электрическое поле) и б) кажущееся удельное сопротивление КС (сопротивление перовых вод и частично самой породы). Разница в значениях ПС и КС позволяет различать обломочные, глинистые и карбонатные породы, выделять рудные тела, пласты насыщенные нефтью.

Радиоактивный каротаж основан на измерении интенсивности естественного радиоактивного излучения осадочных пород (γ – каротаж), или изучении взаимодействия источников радиоактивного излучения и горных пород (γγ – каротаж и нейтронный каротаж).

Для геологического объяснения результатов каротажа необходима опорная скважина, из которой извлечен и изучен керн, а также сделан каротаж. Сопоставляя данные каротажа и литологии в опорной скважине, получают стандартные геологические характеристики толщ, развитых в исследуемом районе.

Сопоставляя диаграммы различных видов каротажа, можно установить литологический состав и последовательность пород в скважине, их мощность, выделить маркирующие горизонты и провести корреляцию с геологическими разрезами, вскрытыми другими скважинами.

В скважинах, из которых керн по разным причинам не отбирается, единственным источником информации о строении разреза является каротажная диаграмма.

Палеомагнитостратиграфический метод. Инверсия магнитных полюсов

Палеомагнитостратиграфический метод основан на явлениях палеомагнетизма, заключающихся в том, что магнитное поле Земли геологического прошлого фиксируется в горных породах: при своем образовании горные породы намагничивались по направлению геомагнитного поля того времени и места, где они возникали. Полученный при этом вектор первичной намагниченности сохранился в горной породе и может быть определен.

В геологической истории Земли происходили изменения положения магнитных полюсов, вызванные их инверсиейи миграцией.

Инверсия магнитных полюсов – это смена знаканамагниченности с прямого на обратный. Полярность намагниченности, которая совпадает с полярностью современного геомагнитного поля, именуют прямой, т.е. северный магнитный полюс более или менее совпадает с географическим северным полюсом. Она обозначается латинской буквой N или n. Полярность, противоположную современному полю, называют обратной и обозначают латинской буквой R или r. При этом северный магнитный полюс более или менее совмещается с южным географическим. Существует также переменная полярность, которая обозначается сочетаниями букв в зависимости от примерного равенства или преобладания прямой или обратной полярности – NR, Nr, Rn.

Геомагнитные инверсии — события глобального масштаба.

Продолжительность инверсий может быть от десятков тысяч до сотни тысяч лет. Продолжительность стационарного существования полярности значительно дольше – от сотен тысяч лет до десятков миллионов лет.

Палеомагнитные данные позволяют производить корреляцию местных и региональных стратиграфических подразделений, но главная ценность палеомагнитостратиграфического метода заключается в возможности глобальных корреляций.

Миграция магнитных полюсов – это их блуждание по поверхности земного шара. В сущности, инверсию можно рассматривать как очень быструю миграцию полюсов через экватор.

К настоящему времени создана шкала магнитостратиграфических подразделений для фанерозоя. Магнитостратиграфические подразделения – это совокупности горных пород в их первоначальной последовательности, объединенные своими магнитными характеристиками, отличающими их от подстилающих и перекрывающих слоев.

Преминение палеомагнитостратиграфического метода, как и других непалеонтологических методов, должно контролтроваться биостратиграфическими данными.

Сейсмостратиграфический метод

Сейсмические исследования основаны на изучении распространения в земной коре упругих волн, вызванных взрывом или ударом. Методика исследований основывается на прослеживании и регистрации отражающих границ внутри толщи осадочных пород по изучаем ому профилю. Скорость распространения волн зависит от состава пород и их пористости. На границах определенных типов пород волны отражаются. Отражённые волны достигают поверхности Земли и регистрируются сейсмоприёмником. Колебания сейсмоприёмников преобразуются в фотоизображения вертикального разреза изучаемой толщи пород. Измеряя время распространения волн и изучая характер их колебаний, можно определить глубину залегания и форму тех геологических границ, на которых произошло преломление или отражение волны, а также судить о составе геологических пластов, через которые волна прошла на своем пути. Границы пород, на которых происходит отражение волн, называются отражающими. Наиболее четкие границы называются, опорными или сейсмическими реперами.

Одной из возможностей сейсмостратиграфического анализа является выявление поверхностей стратиграфических несогласий. Несогласия фиксируются по сближению отражающих границ и по их выклиниванию вблизи сейсмических реперов. По границам несогласий сейсмостратиграфические разрезы расчленяются на объемные геологические тела разных размеров, называемые сейсмическими комплексами и фациями.

При применении сейсмостратиграфического метода в стратиграфии употребляют сейсмостратиграфические подразделения. Под этим термином понимается геологические тела, ограниченные по разрезу сейсмометрическими границами. Главными из них являются сейсмогоризонт и сейсмокомплекс. Важными признаками сейсмостратиграфических подразделений являются их пространственная форма и рисунок сейсмической записи, отражающей особенности наслоений в разных условиях осадконакопления.

Сейсмические исследования широко применяются во многих геологических работах. Наиболее фундаментальные представления о земной коре, мантии, базальтовом, гранитно-метаморфическом слоях, границах Мохоровичича и Конрада обязаны своим возникновением сейсмическим исследованиям.

ВЫВОДЫ: В настоящее время во время геологических работ для стратиграфических целей наиболее широко используются биостратиграфические методы. Они относительно просты в применении, на их основе созданы международная (планетарная) стратиграфическая шкала фанерозоя и большинство стратиграфических региональных и местных стратиграфических схем России.

Однако, биостратиграфические методы имеют ограничения и не во всех случаях могут решать поставленные стратиграфические задачи. Другие стратиграфические методы расширяют возможности стратиграфических исследований. Например, литостратиграфические методы позволяют значительно детализировать расчленение толщ, тектоностратиграфические – изучать значительно дислоцированные и метаморфизованные толщи, климатостратиграфические – наиболее применимы для работы с четвертичными отложениями.