Кітапхана әзірге орыс тілінде. Ағылшын және қазақ тілдеріндегі нұсқалары кейінірек қосылады.

ГеологияОсадочные породы и обстановки Орташа 19 мин оқу

Карбонатные осадки, обстановки и пористость карбонатов

Карбонатные осадки (carbonate sediments) — известковые пески и илы, которые в основном не приносятся с суши, а рождаются в самом бассейне: их зёрна строят организмы — кораллы, моллюски, водоросли, фораминиферы, — а тонкий известковый ил выделяют водоросли и он выпадает из воды при участии микробов. Где и сколько карбоната образуется, зависит от света, глубины, температуры и чистоты воды; эту «производственную систему» называют карбонатной фабрикой (carbonate factory). Обстановка накопления — приливная равнина, лагуна, отмель, риф, склон, глубоководный бассейн — задаёт первичное строение карбонатной породы, а растворение, цементация и доломитизация затем перестраивают её поры, поэтому пористость карбонатов описывают особой классификацией.

Не үшін қажет

В карбонатных коллекторах заключена значительная часть мировых запасов нефти и газа, а в Казахстане — крупнейшие месторождения: Тенгиз, Кашаган и Карачаганак. Карбонатный пласт неоднороден сильнее песчаного: рядом лежат пористый рифовый каркас с кавернами, плотные лагунные известняки и трещиноватые породы склона. Зная, в какой обстановке отложилась порода и какие в ней поры, инженер понимает, где искать лучшие интервалы, почему керн, каротаж и испытания дают разные пористость и проницаемость, почему проницаемость не следует за пористостью и откуда может прийти ранняя вода или газ.

Алдымен оқыңыз:Осадочные породы и их классификация

Қысқаша негізгісі

Карбонаты рождаются в самом бассейне: зёрна — скелеты организмов и их обломки, ил выделяют водоросли и микробы. Поэтому фабрика работает там, где тепло, светло, мелко и мало глины и песка с суши.
Свет в воде убывает экспоненциально, и продукция рифов и водорослей близка к наибольшей лишь в верхних 10–20 м прозрачной воды. К низу фотической зоны она падает до малой доли наибольшей, а эта граница лежит в прозрачной воде на глубине от нескольких десятков до сотни с лишним метров, в мутной — около 20 м и мельче.
Арагонит и магнезиальный кальцит, из которых строят скелеты многие организмы, неустойчивы: после отложения арагонит растворяется или перекристаллизуется, магнезиальный кальцит теряет магний. Древние известняки состоят из маломагнезиального кальцита, а доломит в них в основном вторичный.
Обстановки от суши к морю: себха и приливная равнина, лагуна, отмели и рифы борта, склон, бассейн. На рампе дно опускается полого, обычно меньше чем на градус, и пояса тянутся на километры и десятки километров; у окаймлённого шельфа борт обрывается крутым склоном, и пояса узкие.
По Шокетту — Прею поры бывают избирательными по структуре (межзерновые, внутризерновые, межкристаллические, поры-отпечатки, фенестры, поры укрытия, каркасные), неизбирательными (трещины, каналы, каверны, пещеры) и смешанными.
Проницаемость определяют размер частиц и связность пор, а не пористость: разобщённые поры-отпечатки и каверны добавляют пористость почти без проницаемости, трещины — проницаемость почти без пористости.

Негізгі қатынастар

\dfrac{I(z)}{I_0} = e^{-k z}

ослабление света с глубиной; нижняя граница фотической зоны — $z_{1\%} = \ln 100/k$

G(z) = G_m \tanh\dfrac{I_0\,e^{-k z}}{I_k}

продукция карбоната, ограниченная светом

V_M = \dfrac{M}{\rho}

молярный объём: кальцит занимает примерно на 8 % больше места, чем то же количество арагонита

\Delta x = \dfrac{\Delta z}{\tan\alpha}

ширина пояса глубин $\Delta z$ на дне с уклоном $\alpha$

Жиі қателіктер

Ждать от пористого карбоната высокой проницаемости: поры-отпечатки и каверны часто разобщены.
Оценивать пористость карбоната по одному акустическому каротажу: каверн он почти не видит.
Судить о пласте по образцам керна: они не вмещают крупных каверн и редко пересекают трещины.
Переносить свойства одной фации на всю постройку: пористость рифового борта и лагуны различается в разы.
Считать, что доломит всегда пористее известняка: избыточный доломит и ангидритовый цемент закрывают поры.

Сабақтан кейін сіз

объяснить, как работает карбонатная фабрика, почему карбонаты накапливаются там, где тепло, светло, мелко и нет обломочного материала, и оценить, как продукция убывает с глубиной;
называть главные карбонатные зёрна и минералы — арагонит, магнезиальный и маломагнезиальный кальцит, доломит — и объяснять, почему минералогия осадка предопределяет судьбу его пор;
описывать обстановки от себхи и приливной равнины до склона и бассейна и различать рампу, окаймлённый шельф и изолированную платформу;
классифицировать поры карбонатов по Шокетту — Прею и отличать поры, избирательные по структуре породы, от неизбирательных, а разобщённые каверны — от сообщающихся;
оценивать, как тип пор сказывается на проницаемости, показаниях каротажа и насыщенности;
связывать строение подсолевых карбонатных построек Прикаспия с тем, где в них сосредоточена пористость.

Карбонатная фабрика: где рождаются карбонаты

Обломочные зёрна рождаются на суше, при разрушении гор, и приходят в бассейн с реками, ветром и льдом. Карбонатные зёрна в основном рождаются в самом бассейне — там же или недалеко от того места, где их похоронит осадок. Почти весь карбонат мелководных морей — это скелеты и раковины организмов, их обломки и известковый ил, который выделяют известковые водоросли и который выпадает из прогретой воды при участии микробов. Поэтому карбонатный осадок — продукт живого сообщества, и о нём говорят как о продукции карбонатной фабрики.

Фабрике нужны условия, в которых процветают её «работники»:

Свет. Рифостроящие кораллы живут в симбиозе с одноклеточными водорослями, а известковые водоросли сами фотосинтезируют, поэтому их продукция падает с глубиной вместе со светом.
Тепло. Рифы и оолитовые отмели — признак тропической воды: рифостроящие кораллы мелководья плохо переносят воду холоднее примерно 18 °C. В холодных морях карбонат тоже накапливается, но иначе (см. ниже).
Чистая вода. Глина и песок, которые приносят реки, мутят воду, засыпают организмы и разбавляют карбонат. Поэтому карбонатные платформы растут вдали от устьев крупных рек и чаще в засушливом климате.
Нормальная солёность и бедная питательными веществами вода. При избытке питательных веществ быстро размножаются водоросли и планктон, вода мутнеет, и кораллы проигрывают конкуренцию. В лагунах с повышенной солёностью разнообразие организмов падает, зато разрастаются микробные маты и осаждаются эвапориты.
Волнение и течения. Они разносят продукцию: ил выносится в лагуны и на склон, песок скапливается на отмелях.

Главный из этих факторов — свет — легко описать количественно. Каждый следующий метр воды поглощает одну и ту же долю дошедшего до него света, поэтому свет убывает с глубиной экспоненциально.

Ослабление света в воде

\frac{I(z)}{I_0} = e^{-k z}

мұндағы:

$I(z),\ I_0$ фотосинтетически активный свет на глубине $z$ и у поверхности, мкмоль фотонов/(м²·с)
$k$ коэффициент ослабления света водой, 1/м
$z$ глубина, м

Бірліктер: СИ: $k$ — в 1/м, $z$ — в метрах

Мына жағдайда орындалады

прозрачность воды одинакова по глубине; в действительности $k$ меняется с глубиной, сезоном и погодой;
в самой прозрачной океанской воде $k$ составляет сотые доли (около 0,03–0,05 1/м), в мутной прибрежной — 0,2 1/м и больше.

Глубину, до которой доходит 1 % поверхностного света, принимают за нижнюю границу фотической зоны (photic zone): $z_{1\%} = \ln 100/k \approx 4{,}61/k$ . В самой прозрачной океанской воде это 90–150 м, в прозрачной воде у рифов — обычно несколько десятков метров, в мутной прибрежной — около 20 м и меньше.

Продукция растёт со светом не бесконечно: при ярком свете фотосинтез насыщается, и дальше рост ограничивают другие факторы. Такое насыщение описывают гиперболическим тангенсом — этим приёмом пользуются в моделях роста рифов.

Продукция карбоната, ограниченная светом

G(z) = G_m \tanh\frac{I_0\,e^{-k z}}{I_k}

мұндағы:

$G(z)$ продукция — скорость, с которой карбонат наращивает дно на глубине $z$ , мм/год
$G_m$ наибольшая продукция при избытке света, мм/год
$I_k$ свет насыщения: при $I = I_k$ продукция составляет $\tanh 1 \approx 0{,}76$ наибольшей, мкмоль фотонов/(м²·с)
$I_0,\ k,\ z$ свет у поверхности, коэффициент ослабления и глубина, как выше, мкмоль фотонов/(м²·с), 1/м, м

Бірліктер: $G$ и $G_m$ — в мм/год (1 мм/год — это 1 м за тысячу лет), $I_0$ и $I_k$ — в одних единицах света, $k$ — в 1/м, $z$ — в метрах

Мына жағдайда орындалады

продукцию ограничивает только свет; температура, питательные вещества и солёность учтены в $G_m$ — для одного сообщества организмов и одних условий;
речь о наращивании дна на месте; часть продукции разносят волны и течения, часть разрушают организмы, поэтому средняя скорость накопления карбонатной толщи за тысячи и миллионы лет намного меньше $G_m$ ;
параметры модели подбирают по наблюдениям за современными рифами; в примере они условные.

У поверхности света в избытке, и продукция близка к наибольшей; глубже свет становится ограничителем, и продукция быстро падает. Чем мутнее вода (больше $k$ ), тем ближе к поверхности поднимается «пол» фабрики.

Есептеу мысалыКак продукция рифа убывает с глубиной

Бастапқы деректер (шартты)

Наибольшая продукция $G_m$: 8 мм/год (сообщество кораллов и водорослей)
Свет у поверхности $I_0$ и свет насыщения $I_k$: 2000 и 200 мкмоль фотонов/(м²·с), $I_0/I_k = 10$
Ослабление света $k$: 0,08 1/м в прозрачной воде и 0,2 1/м в мутной

Шешім

Прозрачная вода, 10 м: $I/I_0 = e^{-0{,}08\cdot 10} = 0{,}449$ , $G = 8\tanh(10\cdot 0{,}449) = 8{,}0$ мм/год; на 20 м $I/I_0 = 0{,}202$ и $G = 7{,}7$ мм/год.
На 30 м $I/I_0 = 0{,}091$ , $G = 8\tanh(10\cdot 0{,}091) = 5{,}8$ мм/год; на 50 м $I/I_0 = 0{,}018$ и $G = 1{,}4$ мм/год.
Половина наибольшей продукции, 4 мм/год, — при $\tanh x = 0{,}5$ , то есть $x = 0{,}549$ : $z = \ln(10/0{,}549)/0{,}08 = 2{,}902/0{,}08 = 36$ м. Нижняя граница фотической зоны: $z_{1\%} = 4{,}61/0{,}08 = 58$ м.
Мутная вода ( $k = 0{,}2$ 1/м): на 10 м $G = 7{,}0$ мм/год, на 30 м — 0,2 мм/год; половина продукции — на глубине $2{,}902/0{,}2 = 15$ м, 1 % света — на $4{,}61/0{,}2 = 23$ м.

Жауап: В прозрачной воде риф растёт почти в полную силу в верхних двух десятках метров, вдвое медленнее — около 36 м, а к 58 м, где остаётся 1 % света, его рост падает до десятой доли наибольшего; в мутной воде эти рубежи поднимаются до 15 и 23 м.

Бұл нені білдіреді. Отсюда три главных свойства карбонатных платформ. Они плоские сверху и растут до уровня моря: быстрее всего наращивается то, что лежит мелко. Они чувствительны к колебаниям уровня моря: опустившись слишком глубоко, вершина перестаёт успевать за ним (дополнительный раздел). И они избегают мутных вод: у устьев рек фабрика подавлена. Порядок чисел реалистичен: современные рифы наращивают дно на миллиметры в год, а средняя скорость накопления карбонатных толщ за миллионы лет — сотые доли миллиметра в год, потому что в долгий интервал попадают перерывы и размывы (несогласия). Данные примера условные.

ЕсептеуПродукция рифа по глубине по модели урока для прозрачной (

k = 0{,}08

1/м) и мутной (

k = 0{,}2

1/м) воды; точки — глубины, на которых продукция падает вдвое. Параметры условные.

Карбонаты холодных морей и открытого океана

Не все карбонаты тропические. В умеренных и холодных морях известковый песок дают раковины моллюсков, мшанки, фораминиферы, усоногие раки, красные водоросли. Большинству этих организмов свет не нужен, поэтому такие осадки накапливаются и на больших глубинах, но медленнее, без тропических рифов и ооидов и обычно почти без известкового ила.
В открытом океане главные производители — планктонные кокколитофориды и фораминиферы: их скелеты размером от нескольких микрометров (пластинки кокколитов) до долей миллиметра (раковины фораминифер) оседают на дно известковым илом. Глубже определённого уровня — глубины карбонатной компенсации (carbonate compensation depth, CCD), в современных океанах около 4–5 км, — холодная вода под большим давлением растворяет карбонат быстрее, чем он поступает, и на дне остаются кремнистые и глинистые илы. Уплотнённый известковый ил становится мелом (chalk).

Карбонатные зёрна и минералы

Названия зёрен — биокласты, ооиды, пелоиды, интракласты — и то, как по ним называют породу, разобраны в уроке о классификации осадочных пород. Здесь важно другое: где каждое зерно рождается и из какого минерала оно сложено. Первое говорит об обстановке, второе — о том, что произойдёт с зерном после захоронения.

Откуда берутся карбонатные зёрна

Зёрна: Кораллы (современные)
Где образуются: рифы тёплых мелких морей
Минерал: арагонит

Зёрна: Известковые зелёные водоросли
Где образуются: лагуны и отмели; распадаясь, дают известковый ил
Минерал: арагонит

Зёрна: Брюхоногие и многие двустворчатые моллюски
Где образуются: почти любое мелководье
Минерал: арагонит, у части двустворок — кальцит

Зёрна: Иглокожие, красные водоросли, многие бентосные фораминиферы
Где образуются: шельф, рифы
Минерал: магнезиальный кальцит

Зёрна: Брахиоподы
Где образуются: открытый шельф, особенно в палеозое
Минерал: маломагнезиальный кальцит

Зёрна: Планктонные фораминиферы, кокколиты
Где образуются: открытый океан
Минерал: маломагнезиальный кальцит

Зёрна: Ооиды
Где образуются: подвижные отмели глубиной до нескольких метров, где вода перенасыщена карбонатом
Минерал: современные — арагонит

Зёрна: Пелоиды, интракласты
Где образуются: лагуны, приливные равнины
Минерал: минерал исходного ила

Зёрна	Где образуются	Минерал
Кораллы (современные)	рифы тёплых мелких морей	арагонит
Известковые зелёные водоросли	лагуны и отмели; распадаясь, дают известковый ил	арагонит
Брюхоногие и многие двустворчатые моллюски	почти любое мелководье	арагонит, у части двустворок — кальцит
Иглокожие, красные водоросли, многие бентосные фораминиферы	шельф, рифы	магнезиальный кальцит
Брахиоподы	открытый шельф, особенно в палеозое	маломагнезиальный кальцит
Планктонные фораминиферы, кокколиты	открытый океан	маломагнезиальный кальцит
Ооиды	подвижные отмели глубиной до нескольких метров, где вода перенасыщена карбонатом	современные — арагонит
Пелоиды, интракласты	лагуны, приливные равнины	минерал исходного ила

Современный состав. В прошлом строители рифов были другими: в девоне — строматопороидеи, табуляты и ругозы, в карбоне — мшанки, губки, водоросли и микробные сообщества; ооиды в отдельные эпохи образовывались кальцитовыми.

Карбонатные минералы

Минерал: Арагонит
Состав и плотность: CaCO₃ с ромбической решёткой; 2,93 г/см³
Устойчивость: неустойчив у поверхности: растворяется первым или перекристаллизуется в кальцит

Минерал: Магнезиальный кальцит
Состав и плотность: кальцит, в решётке которого больше 4 мол. % MgCO₃ (обычно 10–20)
Устойчивость: неустойчив: теряет магний и переходит в маломагнезиальный кальцит

Минерал: Маломагнезиальный кальцит
Состав и плотность: меньше 4 мол. % MgCO₃; 2,71 г/см³
Устойчивость: устойчив; из него состоят древние известняки

Минерал: Доломит
Состав и плотность: CaMg(CO₃)₂; 2,84–2,87 г/см³
Устойчивость: устойчив; в древних породах в основном вторичный — заместил известняк

Минерал	Состав и плотность	Устойчивость
Арагонит	CaCO₃ с ромбической решёткой; 2,93 г/см³	неустойчив у поверхности: растворяется первым или перекристаллизуется в кальцит
Магнезиальный кальцит	кальцит, в решётке которого больше 4 мол. % MgCO₃ (обычно 10–20)	неустойчив: теряет магний и переходит в маломагнезиальный кальцит
Маломагнезиальный кальцит	меньше 4 мол. % MgCO₃; 2,71 г/см³	устойчив; из него состоят древние известняки
Доломит	CaMg(CO₃)₂; 2,84–2,87 г/см³	устойчив; в древних породах в основном вторичный — заместил известняк

Плотности — справочные, округлённые. Арагонит и кальцит — одно вещество с разными кристаллическими решётками (минерал и порода).

Различия в устойчивости определяют судьбу пор. Когда отмель или риф осушаются при падении уровня моря и в осадок проникает пресная подземная вода, арагонитовые зёрна растворяются первыми и оставляют пустоты по своей форме, а растворённый карбонат выпадает рядом в виде кальцитового цемента. Магнезиальный кальцит теряет магний, сохраняя форму зерна; маломагнезиальный кальцит почти не меняется. Поэтому два одинаковых по структуре известняка из зёрен разного минерала после диагенеза могут иметь совсем разные поры (диагенез); количественный пример — в разделе о порах.

Растворимость карбонатов имеет и второе следствие: карбонатный осадок цементируется рано — нередко ещё на морском дне или вскоре после осушения — и рано становится жёстким. Поэтому карбонаты держат крутые склоны и полости рифового каркаса, но при последующих деформациях ломаются хрупко, давая трещины.

Обстановки: от себхи до бассейна

Карбонатное мелководье обычно окаймлено поясами обстановок, вытянутыми вдоль его края. От суши к открытому морю их проходят в таком порядке (рисунок — в следующем разделе):

Себха и приливная равнина (sabkha, tidal flat): низкий берег, который затапливают приливы и штормы и осушают отливы. Тонкий известковый ил слоями нарастает на микробных матах, при осушении трескается, между слойками остаются пустоты — фенестры (fenestrae). Равнину рассекают приливные каналы с более грубым заполнением. Выше уровня приливов, на себхе жаркого побережья, в осадке растут кристаллы гипса и ангидрита, а ил нередко рано доломитизируется. Коллекторами бывают разве что заполнения каналов и пористые доломиты; эвапориты здесь — покрышки.
Лагуна (lagoon): тихая вода за барьером рифов или отмелей. Копится ил с пелоидами, раковинами и водорослями, роющие организмы его перемешивают; при затруднённом обмене с морем солёность меняется, и фауна беднеет. Обычные породы — мадстоуны и вакстоуны: первичные поры мелкие, проницаемость низкая, если её не создали растворение или доломитизация.
Отмели и бары (shoals): самая подвижная вода: волны и приливные течения перекатывают ооиды и обломки раковин и вымывают ил. Остаются косослоистые грейнстоуны с межзерновыми порами — лучшие первичные коллекторы, если их не закрыл ранний цемент. Отмель мигрирует, и в разрезе её вершина ложится на её же склон: снизу вверх ил с зёрнами сменяется всё более чистым и грубым песком (огрубление вверх).
Риф и борт платформы (reef, platform margin): организмы строят жёсткий каркас, выдерживающий волны; между его элементами и в полостях остаются пустоты, которые частично заполняются осадком и ранним цементом. Породы — баундстоуны, а за рифом — обломочные пески зарифовой зоны. Коллекторы сложные: каркасные и внутризерновые поры, каверны растворения — и тут же ранний цемент, закрывший часть пор.
Склон (slope): откос перед бортом: обломки рифа и песок сползают и скатываются вниз, образуя брекчии и мегабрекчии, отложения грязекаменных и зерновых потоков и турбидиты. Крутизна зависит от материала: илистые склоны пологие, а склоны из обломков, скреплённые ранним цементом, держат десятки градусов. Обломочные шлейфы бывают хорошими коллекторами.
Бассейн (basin): в глубокой спокойной воде оседают известковый ил из планктона, мергели и глины. Там, где у дна нет кислорода, накапливаются тёмные глины, богатые органическим веществом, — нефтематеринские породы того же возраста, что и платформы на бортах бассейна (Нефтематеринские породы, созревание и миграция).

Карбонатный песок подчиняется тем же законам гидравлики, что и кварцевый: течения строят дюны и рябь, волны — волновую рябь, мутьевые потоки откладывают на склонах градационные слои (Первичные осадочные текстуры). Текстуры поэтому читают так же. С размером зёрен осторожнее: обломки раковин легче и площе кварцевых зёрен того же размера и переносятся иначе, поэтому об энергии воды надёжнее судить по тому, сохранился ли между зёрнами ил (классы Данхема).

Мел: покрышка или коллектор

Известковый ил открытого моря при уплотнении становится мелом. Его пористость бывает очень высокой, но поры — промежутки между пластинками кокколитов размером в микрометры, поэтому проницаемость сплошного мела мала, и он может служить покрышкой. Коллектором мел становится там, где он трещиноват, где его пористость сохранилась при погружении — например, под аномально высоким давлением, — или где он переотложен оползнями и мутьевыми потоками. Поверхности перерывов — затвердевшее дно, рано сцементированное при остановке осадконакопления (hardground), — могут разделять мел на слабо сообщающиеся пачки. В меле часто встречаются конкреции и прослои кремня.

Рампа, окаймлённый шельф и изолированная платформа

Карбонатная платформа (carbonate platform) — мощное тело мелководных карбонатов с плоской вершиной. По тому, как вершина переходит в глубокое море, различают три главных типа.

Рампа (ramp): дно плавно опускается от берега в бассейн, обычно меньше чем на градус, без резкого перегиба. Пояса выделяют по волнам: внутренняя рампа — выше базиса обычных волн (отмели, пляжи и лагуны за ними), средняя — между базисами обычных и штормовых волн (штормовые слои среди ила), внешняя — ниже штормового базиса (ил, мергели). Пояса широкие, рифы — отдельные холмы.
Окаймлённый шельф (rimmed shelf): плоская мелководная вершина с бортом из рифов или оолитовых отмелей на перегибе; за бортом — лагуна и приливные равнины, перед ним — крутой склон в бассейн глубиной в сотни метров. Борт гасит волны, поэтому за ним спокойно.
Изолированная платформа (isolated platform): мелководье, со всех сторон окружённое глубокой водой; борта из рифов и отмелей — и с наветренной, и с подветренной стороны, внутри — лагуна. Крупные кольцевые постройки называют атоллами — по сходству с современными атоллами, которые растут на погружающихся вулканах, хотя древние постройки росли и на других поднятиях дна.

СызбаПрофили рампы и окаймлённого шельфа (схема, вертикальный масштаб сильно увеличен): на рампе пояса выделяют по базисам волн, у окаймлённого шельфа борт из рифов и отмелей отделяет лагуну от крутого склона.

Чем положе дно, тем шире каждый пояс глубин. Это простая геометрия: дно с уклоном $\alpha$ углубляется на $\Delta z$ на расстоянии $\Delta x = \Delta z/\tan\alpha$ .

Есептеу мысалыШирина пояса штормовых слоёв на рампе и на склоне окаймлённого шельфа

Бастапқы деректер (шартты)

Базисы обычных и штормовых волн: 28 и 78 м (пример урока о текстурах: волны с периодами 6 и 10 с)
Уклон дна: рампа 0,1° и 0,5°; склон перед бортом окаймлённого шельфа 25°

Шешім

Перепад глубин пояса: $\Delta z = 78 - 28 = 50$ м.
Рампа с уклоном 0,1°: $\Delta x = 50/\tan 0{,}1° = 50/0{,}0017453 = 28\,648$ м, то есть около 28,6 км; при уклоне 0,5° — $50/0{,}0087269 = 5729$ м, около 5,7 км.
Склон 25°: $\Delta x = 50/\tan 25° = 50/0{,}4663 = 107$ м.

Жауап: Одна и та же полоса глубин на пологой рампе занимает десятки километров (28,6 км при уклоне 0,1°), а на склоне окаймлённого шельфа — около 107 м.

Бұл нені білдіреді. На рампе небольшое колебание уровня моря сдвигает пояса на километры, а одна фация прослеживается на большой площади — удобно для корреляции и разработки. У окаймлённого шельфа лучшие коллекторы — рифы и отмели борта — образуют узкую полосу шириной обычно от сотен метров до нескольких километров, и скважина легко её пропускает; её ищут по сейсмическим данным — по холмам, крутым наклонным слоям склона и смене рисунка отражений (Интерпретация сейсмических разрезов). Базисы волн условные: действительные глубины зависят от высоты волн и размера зёрен (базис волн). Данные примера условные.

Платформа меняется во времени. Когда осадка производится больше, чем создаётся места для него, борт наступает на бассейн (проградация); когда уровень моря растёт быстрее — борт наращивается вверх или отступает к суше (пространство для осадков). Рампа может превратиться в окаймлённый шельф, если у края её мелководья разрастаются рифы или отмели: они создают перегиб дна и крутой склон перед ним.

Поры карбонатов: классификация Шокетта — Прея

В песчанике почти все поры — промежутки между зёрнами, и их размер следует за размером зёрен. В карбонатах поры бывают внутри раковин, между кристаллами, на месте растворённых зёрен, в трещинах и пещерах, а большая часть пустот преобразована после отложения. Поэтому их описывают своей схемой — классификацией Шокетта — Прея (Choquette–Pray classification). Её главный вопрос: связана ли форма поры со структурой породы — зёрнами, кристаллами, каркасом организмов?

Типы пор карбонатов по Шокетту — Прею

Группа: избирательные
Тип пор: межзерновые (interparticle)
Как возникает: промежутки между зёрнами

Группа: избирательные
Тип пор: внутризерновые (intraparticle)
Как возникает: полости раковин, камеры фораминифер, поры скелетов

Группа: избирательные
Тип пор: межкристаллические (intercrystal)
Как возникает: промежутки между кристаллами, чаще доломита

Группа: избирательные
Тип пор: поры-отпечатки (moldic)
Как возникает: на месте растворённых зёрен, часто арагонитовых

Группа: избирательные
Тип пор: фенестры (fenestral)
Как возникает: пустоты между слойками ила приливных равнин

Группа: избирательные
Тип пор: поры укрытия (shelter)
Как возникает: под плоскими раковинами, куда не попал ил

Группа: избирательные
Тип пор: каркасные (growth-framework)
Как возникает: между элементами растущего каркаса рифа

Группа: неизбирательные
Тип пор: трещины (fracture)
Как возникает: раскалывание жёсткой породы

Группа: неизбирательные
Тип пор: каналы, каверны, пещеры (channel, vug, cavern)
Как возникает: растворение, секущее зёрна и цемент; пещеры — размером с человека и больше

Группа: смешанные
Тип пор: брекчиевые, сверления, ходы, усадочные (breccia, boring, burrow, shrinkage)
Как возникает: следуют структуре или секут её — в зависимости от случая

Группа	Тип пор	Как возникает
избирательные	межзерновые (interparticle)	промежутки между зёрнами
избирательные	внутризерновые (intraparticle)	полости раковин, камеры фораминифер, поры скелетов
избирательные	межкристаллические (intercrystal)	промежутки между кристаллами, чаще доломита
избирательные	поры-отпечатки (moldic)	на месте растворённых зёрен, часто арагонитовых
избирательные	фенестры (fenestral)	пустоты между слойками ила приливных равнин
избирательные	поры укрытия (shelter)	под плоскими раковинами, куда не попал ил
избирательные	каркасные (growth-framework)	между элементами растущего каркаса рифа
неизбирательные	трещины (fracture)	раскалывание жёсткой породы
неизбирательные	каналы, каверны, пещеры (channel, vug, cavern)	растворение, секущее зёрна и цемент; пещеры — размером с человека и больше
смешанные	брекчиевые, сверления, ходы, усадочные (breccia, boring, burrow, shrinkage)	следуют структуре или секут её — в зависимости от случая

Избирательные по структуре (fabric selective), неизбирательные (not fabric selective) и смешанные. По размеру поры делят на микропоры (мельче 1/16 мм), мезопоры (1/16–4 мм) и мегапоры (4–256 мм); по времени — на первичные, возникшие до и во время отложения, и вторичные.

СызбаВосемь распространённых типов пор карбонатов (схема): шесть избирательных по структуре и два неизбирательных. Поры показаны голубым.

Различие практическое. Избирательные поры следуют за первичной структурой, а значит, за фацией: межзерновые — в грейнстоунах отмелей, каркасные и внутризерновые — в рифах, фенестры — в отложениях приливных равнин, межкристаллические — в доломитизированных илах. Их распределение прогнозируют по фациальной карте. Неизбирательные поры следуют за более поздними событиями — изгибом пластов и разломами (трещины, Трещины и трещиноватые коллекторы), осушением и растворением под поверхностями несогласий (каверны, каналы, пещеры) — и их прогнозируют по структурной и диагенетической истории.

Доломитизация и карст. Доломит в древних породах в основном вторичный: магний приносят рассолы лагун и себх или пластовые воды, и доломит замещает кальцит. При замещении «моль на моль» объём твёрдой фазы уменьшился бы примерно на 13 % (молярный объём), но это предельный случай: часто доломит замещает известняк почти «объём на объём», за счёт привнесённого карбоната, и пористость доломита во многом унаследована от исходной породы. Доломиты нередко пористее известняков на той же глубине и потому, что лучше сопротивляются уплотнению и растворению под давлением; размер их межкристаллических пор растёт с размером кристаллов. Но избыточный доломит, разрастающийся в порах, и ангидритовый цемент пористость уничтожают. Карст — растворение карбонатов пресной водой, когда платформа осушена: возникают каверны, каналы, пещеры, брекчии обрушения и расширенные растворением трещины, сосредоточенные под поверхностями несогласий. Карстовые пустоты дают очень высокую проницаемость, а при бурении — поглощения раствора и провалы инструмента. Подробнее о том и другом — в теме о диагенезе.

Есептеу мысалыПористость без проницаемости: растворение арагонита в оолите

Бастапқы деректер (шартты)

Оолитовый грейнстоун до диагенеза: межзерновая пористость 42 %, зёрна — 58 % объёма породы
Состав зёрен: половина объёма — арагонитовые ооиды, половина — кальцитовые обломки
Что происходит: арагонит растворяется полностью; весь растворённый карбонат выпадает рядом как кальцитовый цемент в межзерновых порах (закрытая система)
Справочные данные: плотность арагонита 2,93, кальцита 2,71 г/см³; $M(\mathrm{CaCO_3}) = 100{,}09$ г/моль

Шешім

Молярные объёмы: арагонит $100{,}09/2{,}93 = 34{,}16$ см³/моль, кальцит $100{,}09/2{,}71 = 36{,}93$ см³/моль; из 1 м³ арагонита получается $36{,}93/34{,}16 = 1{,}081$ м³ кальцита.
Пустоты на месте ооидов: $0{,}5\cdot 0{,}58 = 0{,}29$ объёма породы.
Цемент: $0{,}29\cdot 1{,}081 = 0{,}313$ ; межзерновых пор остаётся $0{,}42 - 0{,}313 = 0{,}107$ .
Общая пористость: $0{,}29 + 0{,}107 = 0{,}397$ , то есть 39,7 % вместо 42 %; около 73 % её — разобщённые поры-отпечатки, которые сообщаются только через оставшиеся межзерновые поры.
Проницаемость определяет сеть межзерновых пор. Если размер зёрен прежний, то по модели Козени — Кармана $k \propto \phi^3/(1-\phi)^2$ и $\dfrac{0{,}107^3/(1 - 0{,}107)^2}{0{,}42^3/0{,}58^2} = 0{,}0070$ : проницаемость падает примерно в 140 раз.

Жауап: Общая пористость почти не изменилась (39,7 % вместо 42 %), но сообщающаяся межзерновая пористость упала с 42 до 10,7 %, а проницаемость, по оценке Козени — Кармана, — примерно на два порядка.

Бұл нені білдіреді. Порода перераспределила свои пустоты: промежутки между зёрнами заполнились цементом, а поры появились на месте зёрен, где они почти не сообщаются друг с другом. Оценка проницаемости держится на допущении, что она следует за межзерновой пористостью по модели Козени — Кармана при прежнем размере зёрен, и оптимистична: цемент сужает прежде всего поровые горловины, и на деле проницаемость обычно падает ещё сильнее. На плотностном и нейтронном каротаже такая порода выглядит хорошим коллектором, но акустический каротаж таких пустот почти не видит (вторичная пористость), а показатель цементации $m$ в уравнении Арчи у неё заметно больше 2 (параметр пористости). Если растворённый карбонат уносят подземные воды (открытая система), цемента меньше и пористость растёт. Данные примера условные.

ЕсептеуОбъёмы зёрен, пор и цемента в оолите из примера до и после растворения арагонитовых ооидов (доли объёма породы).

Что тип пор значит для проницаемости, каротажа и насыщенности

Проницаемость определяют размер поровых горловин и связность пор, а не их общий объём. Для петрофизики карбонатов удобно различать межчастичные поры — между зёрнами или кристаллами и не намного крупнее их — и каверновые, то есть все остальные: внутри зёрен или заметно крупнее их. Каверны, в свою очередь, бывают разобщёнными — связанными друг с другом только через межчастичные поры (поры-отпечатки, полости раковин, изолированные каверны) — и сообщающимися, образующими собственную сеть (трещины, каналы и каверны растворения, пещеры, брекчии). На этом делении построена петрофизическая классификация карбонатов — классификация Лусиа (Lucia).

В породах без каверн проницаемость зависит от межчастичной пористости и от размера частиц: чем крупнее зёрна или кристаллы, тем шире горловины (модель Козени — Кармана, при той же пористости $k \propto d^2$ ). Поэтому при одинаковой межчастичной пористости грейнстоуны и крупнокристаллические доломиты (кристаллы крупнее примерно 100 мкм) проницаемее пакстоунов, в которых между зёрнами есть ил, и среднекристаллических доломитов (20–100 мкм), а те — пород с илистым каркасом и тонкокристаллических доломитов (мельче 20 мкм). Внутри каждой группы связь пористости и проницаемости довольно тесная, а между группами при той же пористости проницаемость различается на порядки.

Тип пор и что он значит

Поры: межчастичные — между зёрнами и кристаллами
Проницаемость: растёт с размером частиц и межчастичной пористостью
Каротаж и насыщенность: методы пористости согласуются; $m$ около 2

Поры: разобщённые каверны: отпечатки, полости раковин
Проницаемость: добавляют пористость, почти не добавляя проницаемости
Каротаж и насыщенность: акустический каротаж их почти не видит; $m$ больше 2

Поры: сообщающиеся: трещины, каналы, каверны растворения
Проницаемость: очень высокая при малой пористости
Каротаж и насыщенность: $m$ ближе к 1; ранние прорывы воды и газа, поглощения при бурении

Поры: микропоры в иле и мелу
Проницаемость: низкая при высокой пористости
Каротаж и насыщенность: много остаточной воды: высокая водонасыщенность по каротажу при безводных притоках

Поры	Проницаемость	Каротаж и насыщенность
межчастичные — между зёрнами и кристаллами	растёт с размером частиц и межчастичной пористостью	методы пористости согласуются; $m$ около 2
разобщённые каверны: отпечатки, полости раковин	добавляют пористость, почти не добавляя проницаемости	акустический каротаж их почти не видит; $m$ больше 2
сообщающиеся: трещины, каналы, каверны растворения	очень высокая при малой пористости	$m$ ближе к 1; ранние прорывы воды и газа, поглощения при бурении
микропоры в иле и мелу	низкая при высокой пористости	много остаточной воды: высокая водонасыщенность по каротажу при безводных притоках

Значения показателя цементации $m$ — в уроке о параметре пористости, оценка объёма каверн — в уроке об акустической пористости.

Важен и масштаб. Стандартный образец керна диаметром 2,5–3,8 см не вмещает крупных каверн и редко пересекает трещины, поэтому кавернозные и трещиноватые интервалы исследуют на полноразмерном керне, а проницаемость пласта в целом проверяют испытаниями скважин (что даёт керн). Карбонаты чаще песчаников бывают гидрофобными или со смешанной смачиваемостью, что сказывается на вытеснении нефти водой (Смачиваемость и межфазные явления). А соляная кислота растворяет саму породу — на этом основаны кислотные обработки карбонатных пластов (Кислотные обработки: принцип, экономика и выбор скважин).

Подсолевые карбонатные постройки Прикаспия

Крупнейшие месторождения Казахстана — Тенгиз, Кашаган и Карачаганак — находятся в карбонатах подсолевого этажа Прикаспийской впадины. От позднего девона до ранней перми на бортах глубокого бассейна росли карбонатные платформы и постройки, а в его центре накапливались тонкие глубоководные чёрные глины — главные нефтематеринские породы; позже всё это перекрыла соль кунгурского яруса (как возникла впадина, соль и два этажа). По опубликованным данным, обобщённым в начале 2000-х годов, на разных бортах постройки устроены по-разному.

Северный и западный борта. Три мощные карбонатные толщи верхнего девона — нижней перми, каждая с полосой барьерных рифов по краю, которые в сторону бассейна переходят в тонкие глубоководные чёрные глины; известны и наступание этих толщ на бассейн, и отступание более молодых рифов. Мористее барьерных рифов найдены лишь отдельные постройки; в одной из них — Карачаганак, газоконденсатное месторождение с нефтью в постройке типа атолла верхнего девона — карбона и в выросшем над ней нижнепермском одиночном рифе (pinnacle reef). Месторождение открыто в 1979 году, его площадь — больше 280 км².
Южный борт, зона Каратон — Тенгиз. Атоллы высотой во много сотен метров из карбонатов от верхнего девона до башкирского яруса среднего карбона; за их пределами карбонаты переходят в глубоководные отложения бассейна. Вершины атоллов с несогласием перекрыты тонкими нижнепермскими чёрными глинами, отложившимися на погрузившихся поднятиях ниже глубины, на которой ещё рождался карбонат: к тому времени постройки перестали расти (несогласия). Тенгиз открыт в 1979 году: первая скважина получила нефть из подсолевых отложений с глубины 4045–4095 м; размеры залежи в плане — около 20 на 21 км.
Кашаган — постройка того же типа под мелководьем Северного Каспия, примерно в 80 км от Атырау, где глубина моря 3–4 м; коллектор залегает на глубине около 4,2 км и находится под высоким давлением. Нефть в первой скважине получена в 2000 году; по оценке начала 2000-х годов, по площади постройка почти втрое больше тенгизской.

Пористость этих построек распределена неравномерно и создана в основном растворением, которое лучше всего развито в рифовых породах. На Тенгизе, по тем же данным, пористость меняется от нескольких процентов до 20 % и в среднем по атоллу составляет около 6 %; большая её часть — каверны, а первичные поры дают не больше 2–3 %. Пористость выше 10 % приурочена к кольцевой зоне рифового ядра по краю атолла, а на склонах и в центральной лагуне она заметно ниже. Проницаемость контролируют в основном трещины, и по образцам керна она меняется от единиц до сотен миллидарси. На Карачаганаке кавернозные пористые рифовые известняки и доломиты имеют пористость в среднем 10–14 %, а соседние внутрилагунные фации — обычно 6–10 % и меньше.

Здесь сходится всё сказанное выше: где лежат лучшие коллекторы, определяет обстановка (борт против лагуны), сколько в них пор — растворение, а как быстро флюид идёт к скважине — трещины. Поэтому модели таких залежей строят по фациям, типам пор и трещиноватости, а не по средней пористости. Флюиды этих месторождений содержат много сероводорода (Состав пластовых флюидов), а начальное давление в подсолевых пластах Тенгиза и Кашагана примерно вдвое выше гидростатического (Аномальные пластовые давления: происхождение, прогноз, распознавание).

Терминдер мен белгілер

Карбонатная фабрика: сообщество организмов и условия, в которых рождается карбонатный осадок; её продукция зависит от света, глубины, температуры и чистоты воды.
Фотическая зона: слой воды, куда доходит не меньше 1 % поверхностного света; $z_{1\%} = \ln 100/k$ .
Арагонит, магнезиальный и маломагнезиальный кальцит: минералы скелетов и осадков; первые два неустойчивы и после отложения растворяются или перекристаллизуются, третий устойчив.
Органогенная постройка, риф, атолл: тело, выросшее за счёт организмов; риф — постройка с жёстким каркасом, атолл — кольцевая постройка вокруг лагуны.
Рампа: платформа с пологим, обычно меньше градуса, уклоном дна без резкого перегиба; пояса выделяют по базисам волн.
Окаймлённый шельф: платформа с бортом из рифов или отмелей на перегибе, лагуной за ним и крутым склоном перед ним.
Изолированная платформа: мелководная платформа, со всех сторон окружённая глубокой водой.
Себха: засоленная прибрежная равнина жаркого климата выше уровня приливов, где в осадке растут гипс и ангидрит.
Фенестры: пустоты между слойками ила приливных равнин; избирательные по структуре поры.
Классификация Шокетта — Прея: деление пор карбонатов на избирательные по структуре, неизбирательные и смешанные.
Поры-отпечатки: пустоты на месте растворённых зёрен, чаще всего арагонитовых.
Разобщённые и сообщающиеся каверны: каверны, связанные между собой только через межчастичные поры, и каверны, образующие собственную сеть.
Глубина карбонатной компенсации (CCD): глубина океана, ниже которой карбонат растворяется быстрее, чем поступает; сейчас около 4–5 км.
Доломитизация, карст: замещение кальцита доломитом и растворение карбонатов пресной водой при осушении.

Жиі қателіктер

Қате

«Известняки осаждаются из морской воды, как соль из рассола».

Шын мәнінде

Почти весь карбонат мелководья — скелеты организмов, их обломки и ил, выделенный водорослями и микробами. Поэтому карбонатная фабрика зависит от света, тепла и чистоты воды, а не только от химии.

Қате

«Пористость карбоната высокая — значит, и проницаемость высокая».

Шын мәнінде

Поры-отпечатки и разобщённые каверны добавляют пористость почти без проницаемости, микропоры ила дают высокую пористость при низкой проницаемости. Проницаемость определяют размер частиц, межчастичные поры и связность пустот.

Қате

«Доломит всегда лучше известняка».

Шын мәнінде

Доломитизация может создать межкристаллические поры, но избыточный доломит, разросшийся в порах, и ангидритовый цемент их уничтожают. Качество доломита зависит от размера кристаллов и истории.

Қате

«Керн плотный — значит, и пласт плотный».

Шын мәнінде

Образцы керна не вмещают крупных каверн и редко пересекают трещины, а именно они часто определяют приток. Проницаемость пласта проверяют на полноразмерном керне и испытаниями скважин.

Қате

«Риф — это вся платформа».

Шын мәнінде

Риф — узкий борт или отдельные постройки; за ним лежат лагуна и приливные равнины с совсем другими породами и порами. Скважина в центре платформы может не встретить ни одного рифового коллектора.

Толық: тереңдетілген

Успеет ли постройка за уровнем моря

Если относительный уровень моря растёт со скоростью $\dot A$ — это скорость создания пространства для осадков (погружение дна плюс подъём уровня океана), — глубина воды над вершиной постройки меняется как разность подъёма уровня и наращивания:

Глубина воды над растущей вершиной

\frac{\dd z}{\dd t} = \dot A - G(z)

мұндағы:

$z$ глубина воды над вершиной постройки, м
$t$ время, годы
$\dot A$ скорость относительного подъёма уровня моря, мм/год
$G(z)$ продукция карбоната на глубине $z$ (уравнение выше), мм/год

Бірліктер: $\dot A$ , $G$ и $\dd z/\dd t$ — в мм/год (1 мм/год = 1000 м за миллион лет), $z$ — в метрах

Мына жағдайда орындалады

вся продукция остаётся на вершине; вынос осадка и разрушение уменьшают $G$ ;
$\dot A$ постоянна; на деле уровень моря колеблется с разными периодами.

Пока $G(z) > \dot A$ , вершина догоняет уровень моря и в конце концов держится у поверхности. Глубина $z^*$ , на которой $G(z^*) = \dot A$ , — точка неустойчивого равновесия: вершина, оказавшаяся глубже неё, отстаёт всё сильнее, продукция падает, и постройка «тонет». Если $\dot A$ больше наибольшей продукции, утонет любая постройка. В англоязычной литературе говорят о платформах, которые успевают за уровнем моря (keep-up), догоняют его (catch-up) и сдаются (give-up).

Есептеу мысалыКритическая глубина для рифа из примера

Бастапқы деректер (шартты)

Риф из примера о фабрике: $G_m$ = 8 мм/год, $I_0/I_k$ = 10
Подъём уровня моря $\dot A$: 2 мм/год; для сравнения — 10 мм/год
Вода: прозрачная ( $k$ = 0,08 1/м) и мутная (0,2 1/м)

Шешім

Условие $G(z^*) = \dot A$ : $\tanh x = 2/8 = 0{,}25$ , отсюда $x = 0{,}255$ и $z^* = \ln(10/0{,}255)/k = \ln 39{,}2/k$ .
Прозрачная вода: $z^* = 3{,}669/0{,}08 = 46$ м; мутная: $z^* = 3{,}669/0{,}2 = 18$ м.
При подъёме 10 мм/год продукция меньше подъёма на любой глубине ( $G \le 8$ мм/год): равновесной глубины нет.

Жауап: При подъёме уровня на 2 мм/год риф в прозрачной воде выживет, если его вершина не оказалась глубже примерно 46 м, а в мутной — глубже 18 м; подъём на 10 мм/год он не догонит ни на какой глубине.

Бұл нені білдіреді. Быстрый подъём уровня или помутнение воды, опускающее кривую продукции, может «утопить» платформу, хотя в среднем карбонатные фабрики производят осадок намного быстрее, чем обычно погружается дно. Утонувшая вершина перестаёт расти, и на ней накапливаются глубоководные осадки — так перекрыты, например, вершины атоллов зоны Каратон — Тенгиз. Модель не говорит, почему остановилась конкретная постройка: рост останавливают и похолодание, и избыток питательных веществ, и обломочный материал. Данные примера условные.

Басқа тақырыптармен байланыс

Осадочные породы и их классификация — названия карбонатных пород по Данхему и Фолку.
Минералы и горные породы — кальцит, доломит и молярный объём при замещении минералов.
Фации, фациальные последовательности и литологические колонки — фациальные последовательности, в том числе циклы обмеления.
Пористость — общая и открытая пористость, первичные и вторичные поры.
Проницаемость горных пород — почему проницаемость растёт как квадрат размера частиц.
Пористость по акустическому каротажу — как по сравнению методов оценивают объём каверн.
Уравнение Арчи и насыщенность чистых коллекторов — показатель цементации пород с кавернами и трещинами.
Трещины и трещиноватые коллекторы — природные трещины и трещиноватые коллекторы.
Складки, соляные диапиры и их связь с разломами — кунгурская соль и подсолевой этаж Прикаспийской впадины.
Тектоника плит и осадочные бассейны — как возникла Прикаспийская впадина.
Кислотные обработки: принцип, экономика и выбор скважин — кислотные обработки карбонатных пластов.
Диагенез: уплотнение, цементация и растворение — растворение, цементация и доломитизация после захоронения.

Өзіңізді тексеріңіз

1
Риф растёт в воде с коэффициентом ослабления света 0,05 1/м. На какой глубине освещённость падает до 1 % поверхностной?
1. А.Около 460 м
2. Б.Около 92 м
3. В.Около 9 м
4. Г.Около 46 м
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Б. Около 92 м
$z_{1\%} = \ln 100/k = 4{,}61/0{,}05 \approx 92$ м. На 46 м остаётся 10 % света ( $\ln 10/0{,}05$ ). В мутной воде с $k = 0{,}2$ 1/м та же граница поднялась бы до 23 м.
2
В шлифе на месте ооидов — округлые пустоты, а промежутки между ними заполнены прозрачным кальцитом. Как назвать эти поры и чего ждать от проницаемости?
1. А.Фенестры; проницаемость средняя
2. Б.Межзерновые поры; проницаемость высокая
3. В.Каверны, неизбирательные; проницаемость высокая
4. Г.Поры-отпечатки, избирательные по структуре; проницаемость низкая при заметной пористости
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: Г. Поры-отпечатки, избирательные по структуре; проницаемость низкая при заметной пористости
Пустоты повторяют форму растворённых зёрен — это поры-отпечатки, избирательные по структуре. Сообщаются они только через межзерновые поры, а те заполнены цементом, поэтому пористость может быть высокой, а проницаемость — низкой, как в примере урока.
3
Полоса глубин от 10 до 50 м лежит на рампе с уклоном 0,2° и на склоне с уклоном 20°. Оцените ширину полосы в обоих случаях.
Жауабын көрсету
$\Delta z = 40$ м. Рампа: $40/\tan 0{,}2° = 40/0{,}00349 \approx 11{,}5$ км. Склон: $40/\tan 20° = 40/0{,}364 \approx 110$ м — примерно в сто раз уже. Поэтому фации рампы прослеживаются на километры, а фации борта окаймлённого шельфа скважина легко пропускает.
4
Отмель из свежего карбонатного песка осушилась, и в неё проникла пресная вода. Какие зёрна растворятся первыми?
1. А.Арагонитовые ооиды и раковины брюхоногих
2. Б.Пластинки иглокожих (магнезиальный кальцит)
3. В.Все одновременно
4. Г.Обломки брахиопод (маломагнезиальный кальцит)
Жауабын көрсету
Дұрыс жауап: А. Арагонитовые ооиды и раковины брюхоногих
Арагонит у поверхности неустойчив и растворяется первым, оставляя поры-отпечатки. Магнезиальный кальцит тоже неустойчив, но обычно теряет магний, сохраняя форму зерна; маломагнезиальный кальцит устойчив.
5
В известняке плотностной и нейтронный каротаж дают пористость 17 %, акустический — 8 %, а в шлифах видны отпечатки растворённых раковин. Что это говорит о проницаемости и о расчёте насыщенности?
Жауабын көрсету
Около 9 единиц пористости приходится на разобщённые поры-отпечатки, которые акустический каротаж почти не видит. Проницаемость определяют межчастичные поры (около 8 %) и размер частиц, а не 17 %. Показатель цементации такой породы больше 2; если взять $m = 2$ , водонасыщенность по уравнению Арчи будет занижена, а нефтенасыщенность — завышена.
6
Почему на атолле тенгизского типа пористость выше в кольцевой зоне по краю постройки, чем в её центре и на склонах?
Жауабын көрсету
Край атолла — рифовое ядро: каркас организмов с первичными пустотами и грубые обломочные породы, в которых затем лучше всего развилось растворение, создавшее каверны. В центре — лагуна с илистыми породами и мелкими порами, на склонах — переотложенный материал. Поэтому лучшие коллекторы образуют кольцо по борту, а проницаемость во многом определяют трещины.

Жаңартылған: 15 октября 2026 г.