Инфильтрация воды в базитовое основание осадочных бассейнов и ее геологические следствия

• Автор: Яковлев, Леонид Евгеньевич
• Шифр специальности: 04.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
Глава 1. Состояние проблемы
Глава 2. Эволюция системы «вода-порода» и РГ-условий при
метаморфизме базитов
2.1. Оценка интенсивности гидродинамического возмущения в результате химических и термических деформаций
2.2. Факторы и виды нарушений сплошности породного матрикса
2.3.Масштабы и характер взаимного влияния гидродинамических, химических и термических процессов в земной коре
2.4. Флюидное давление, температура среды и метаморфические фации
Глава 3. Нисходящий поток элизионных вод (по материалам
бурения Саатлинской сверхглубокой скважины)
3.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
3.2. Водоносность вскрытых пород
3.3. Геотермическое отражение флюидного режима
3.4.Изотопные индикаторы флюидного режима
3.5. Гидрогеологическая модель околоскважинного пространства 10 і
Глава 4. Метаморфогенная инфильтрация флюидов в базиты
Восточного Закавказья
4.1. Гидрогеологические условия Куринской впадины
4.2. Особенности флюидного режима Восточного Закавказья в кайнозое
Глава 5. Геологические следствия метаморфогенной
инфильтрации
5.1. Гидродинамика осадочного бассейна на меланократовом основании
5.2. Катагенез осадков, метаморфизм базитов и эволюция элизионных флюидов
5.3. М-инфильтрация в коре океанического и переходного типов
5.4. Миграция органического вещества и образование глубинных залежей углеводородов
5.5. Геохимическое отражение метаморфогенной инфильтрации
5.6. Диафторез базитов и напряженное состояние земной коры
Глава 6. Практические приложения
6.1. Особенности сейсмического мониторинга
6.2. Проблема захоронения промышленных отходов
Заключение
Приложение 1. Математический аппарат
1.1. Закон сохранения массы в системе «вода-порода»
1.2. Дейтерий как изотопный индикатор миграции флюидов
1.3. Метод определения параметров тепломассопереноса (г и q)
по геотермическим данным
Приложение 2. Гидрогеологическая характеристика опорных нефтяных
структур Куринской впадины (Азербайджан)
2.1. Г идродинамические данные
2.2. Г идрохимические данные
Литература

ПРЕДИСЛОВИЕ
Актуальность исследований. Одна из важнейших проблем теоретической геологии - проблема становления и эволюции земной коры. При полярных взглядах разных исследователей на направление этой эволюции механизмы преобразования ее вещества остаются неясными. Результаты сверхглубокого бурения в Закавказье (изотопные, геохимические, гидродинамические и геотермические), а также аналогичные данные по другим геологическим структурам свидетельствуют об инфильтрации воды из осадочного чехла в подстилающие базитовые (гранулит-базитовые) комплексы. Это не согласуется с классическими представлениями о флюидном режиме земной коры. Но классические представления не объясняют также и механизма предполагаемого преобразования океанической коры в континентальную [Пейве и др., 1984; Ярошевский, 1986]. Данная работа направлена на преодоление существующих противоречий.
Цель работы - выяснение природы, пространственно-временных ограничений и возможных геологических следствий инфильтрации воды в базитовое основание осадочных бассейнов.
Задачи исследований: 1) выявление геохимических, гидродинамических и геотермических признаков нисходящей инфильтрации флюидов в разнотипных и разновозрастных осадочных бассейнах с базитовым основанием; 2) теоретическое обоснование химической природы такого флюидного потока и определение характера и интенсивности сопряженных с ним процессов в системе вода-порода; 3) анализ роли этого и сопряженных с ним процессов в эволюции земной коры - как естественной, так и нарушенной техногенезом.
Научная новизна: 1) доказано существование метаморфогенной инфильтрации элизионных флюидов (М-инфильтрации) в базитовый субстрат, являющейся важнейшим регулятором тепломассопереноса в литосфере; 2) обоснован механизм глубокой вещественной переработки (гидратации) базитовых комплексов с образованием зеленокаменных пород за счет М-инфильтрации и хемо-генной дезинтеграции пород; 3) показана принципиальная возможность генетической связи глубинных скоплений углеводородов, рудного и гидроминерального сырья с аллотигенным метаморфизмом базитового основания осадочных бассейнов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
7 1 25 3Mg2Si04 8Ю2 4Н20 2Mg3Si205(0H)4 А 2,45 У
Серпентини- зация ФОРСТЕРИТ КВАРЦ ВОДА СЕРПЕНТИН А 2,60 v2
мъ- 554,2 А5. 3,13 л
Щ 140,69 60,08 18,02 277,11 Р 2,60 У*2
Vi 43,786 22,688 18,069 106,6 Ьр 6,2 Ає -5
Я 3,213 2,648 0,997 2,6 Ь($ -16,9 Ad 38
8 1 | 25 5Mg2Si04 4Н20 2Mg3Si205(0H)4 4MgO Si02 А 2,66 Vi
Серпентини- зация ФОРСТЕРИТ вода СЕРПЕНТИН ПЕРИКЛАЗ КВАРЦ А 2,76 v2
= 775,5 3,21 Г1
Ц 140,69 18,02 277,11 40,3 60,08 Ps2 2,76 v°2
Vj 43,786 18,069 106,6 11,248 22,688 8р 3,7 Ає -3
Я 3,213 0,997 2,6 3,583 2,648 8/>s -14,1 Ad 28
9 1 | 25 6Mg2Si04 М§38і4О10(ОН)2 9Н20 5Mg3Si205(OH)4 А 2,47 V
Серпентини- зация ФОРСТЕРИТ ТАЛЬК ВОДА СЕРПЕНТИН А 2,60 V2
мъ= 1385,5 А5. 3,07 Vs і
М} 140,69 379,26 18,02 277,11 А* 2 2,60 Vs
Vi 43,786 136,25 18,069 106,6 8а 5,4 Ає -5
я 3,213 2,784 0,997 2,6 8р5 -15,2 Ad 33
Примечание.
Метаморфические фации: 7л — цеолитовая, Рг-Ри — пренит-пумпеллиитовая, ОБ — зеленосланцевая. Физические параметры: Мг - суммарная масса веществ, вступающих в реакцию, г; для вещества /: М] — мольная масса, г/моль, У} - мольный объем, см3/моль , р) — плотность, г/см3; р и р1 — плотность системы в исходном и конечном состояниях, г/см3; р и р£ - то же, без учета воды; V) и V 2 - объем системы в исходном и конечном состояниях, см3; V] и У2 - го же, без учета воды. Физические эффекты реакции: Ър~ {рг —р)!р - относительное приращение плотности системы, %; Ьр* — (р£ -р*)1р - то же, для твердого матрикса; Ае— (У2 — У)/У — относительный объемный эффект для системы в целом, %; Ае* = (У25 — У ЪУУ * - то же, для твердого матрикса.