19.01.2021

Прикладная седиментология


Седиментология — самостоятельный предмет исследований и может существовать сама по себе. С другой стороны, седиментология имеет значение для эксплуатации природных ресурсов и изучения путей влияния человека на природную среду. Эта книга предназначается для читателей, которые являются или хотят быть геологами-практиками.

Особенно сильное влияние на развитие седиментологии оказали нефтяная промышленность, и в меньшей мере горнодобывающая. Чтобы показать это, рассмотрим применение седиментологии в деталях. Сначала же вкратце будут рассмотрены в целом другие области использования седиментологических данных.

Главное внимание в этой книге уделено взаимоотношению седиментологии с древними литифицированными осадочными породами. Однако следует отметить, что большей частью под седиментологией понимают современные осадки и осадочные процессы, хотя такое понимание не лучшим образом способствует изучению древних осадочных пород. Чисто седиментологические исследования разумеется жизненно важны для изучения окружающей среды. Детального изучения требуют, например, участки строительства причалов, портов и подводных трубопроводов для защиты берегов от современной эрозии. Эти работы включают изучение режимов ветра, волн, приливов и отливов и физических свойств коренных пород, анализ путей и скоростей движения осадочного материала в этих участках и предсказание последующих изменений после завершения строительства. Хорошо известно, что простая дамба, служа ловушкой для перемещающегося вдоль побережья осадочного материала, вызывает береговую эрозию на одной ее стороне и образование пляжа на другой.

Современные речные процессы также важны для практических целей. Примером является работа Инженерного корпуса армии США по предотвращению меандрирования Миссисипи. Изучение устойчивости речного русла, частоты паводков, контроль наводнений — все это неотъемлемые части любого плана освоения земель или схемы развития города.

Другой областью применения седиментологии является инженерная геология. Однако в этом случае особое внимание уделяется физическим свойствам осадков, их водопроницаемости, способности выдерживать давление дамб, автомобильных дорог или крупных зданий. Этот предмет относится к областям механики почв и механики горных пород.

Рассмотрим некоторые из многочисленных применений седиментологии (табл. XXXIV) в решении проблем окружающей среды.

Применение седиментологии к изучению древних осадочных пород в основном связано с добычей полезных ископаемых. Различаются два главных способа добычи: извлечение пластов осадочных пород и извлечение флюидов или газов из порового пространства, не затрагивающее пласт.

Множество разнообразных осадочных пород представляет практическую ценность. Сюда относятся рыхлые пески и гравий, которые используются в строительстве. Их свойства и экономичная эксплуатация требуют точных определений их физических особенностей, размера зерен, их формы и сортировки, наряду с определениями объема и морфологии индивидуальных тел потенциально ценных осадочных пород. Следовательно, при извлечении речного гравия необходимо закартировать осадочное тело, которое будет отрабатываться; выяснить, является ли оно русловым или террасовым, и определить местоположение любых глинистых линз, отложенных в старичных озерах, которые могут уменьшить подсчитанные запасы для залежи в целом.

Консолидированные песчаники также могут использоваться как наполнитель и как строительный камень. Глины имеют различные применения и, в соответствии с составом, могут использоваться в производстве кирпича, фарфора, буровых растворов и так далее. Известняки важны в производстве цемента, удобрений и в качестве флюса в черной металлургии. Использование всех этих осадочных пород включает две основных проблемы. Во-первых, это выявление соответствия физических и химических свойств породы целям ее использования. На это дают ответы петрография и геохимия. Вторая проблема — это предсказание морфологии тела и, следовательно, подсчет запасов промышленной горной породы. Это область седиментологии и стратиграфии. Здесь, помимо геологических вопросов, приходится решать проблемы разработки, инженерной геологии и транспортировки. Геология, тем не менее, самое важное дело. He будет никакой пользы в строительстве цементного завода поблизости от выхода известняков, которые, как окажется после начала отработки карьера, являются не непрерывным и протяженным телом, а локальным рифом.

Уголь — осадочная порода, жизненно необходимое энергетическое сырье большинства промышленно развитых государств. Технология угля сама по себе является важной отраслью исследований. Как и для других промышленных горных пород, добыча угля связана с двумя главными геологическими проблемами: количеством и качеством. Качество его определяется с помощью специальных петрографических и химических методик. Количественный аспект месторождений угля включает как проблемы структурной геологии и инженерного дела, так и тщательный анализ фации. В литературе имеются классические описания примеров древних угленосных дельтовых пород (Циркуляр государственной геологической службы Иллинойса). Подобные исследования стали возможными при сочетании плотной сети кернового бурения и данных но современным дельтовым осадкам.

С использованием этой информации фациальный анализ может дать оптимальную картину стратиграфического и географического распространения угленосных фаций. Детальное изучение обстановки осадконакопления затем используется для составления карты распространения отдельных угольных пластов. Уголь может образоваться в различных дельтовых субобстановках, таких как межрукавные заливы, внутри или на гребнях русловых песков, также как и в виде региональных выдержанных пластов. Эти угли отличаются как по составу, так и по морфологии залежей.

Эвапоритовые отложения — другая важная категория осадочных пород, которая служит базой для химической промышленности во многих частях мира. Главные эвапоритовые минералы по их валовому количеству — гипс и галит. Многие другие соли более редки, но имеют равную или даже еще большую экономическую значимость. Они включают карбонаты, хлориды и сульфаты. Генезис эвапоритовых отложений хорошо изучен как в природе, так и экспериментально в лабораториях. Исследование эвапоритов необходимо не только из-за их собственной экономической ценности, но и из-за их тесной связи с нефтяными месторождениями.

Обратимся к использованию данных седиментологии при поиске и извлечении поровых флюидов.

Сокращение запасов питьевых вод может вскоре стать такой же проблемой, как и нынешний энергетический кризис. Полагают, что гидрогеология является «просто нефтяной геологией, перевернутой вверх дном». В этой легковесной фразе есть много правды. Осадочные горные породы нередко служат превосходными водоносными горизонтами, и для определения их местоположения и эксплуатации может быть использована седиментология и стратиграфия. Гидрогеология, как и нефтяная геология, связана большей частью с проблемой пористости. Водоносные горизонты, как и вместилища нефти, должны обладать и поровым пространством, и проницаемостью, обепечивающей движение флюида вверх.

Если нефтяной резервуар требует наличия покрышки из непроницаемых пород, чтобы предохранить нефть или газ от рассеяния в верхних горизонтах, то водоносный горизонт должен иметь непроницаемый слой внизу, чтобы предотвратить просачивание воды вниз.

Несмотря на это различие, между поисками воды, нефти и газа имеется много общего. В обоих случаях для определения морфологии и положения пористых горизонтов используются стратиграфический и структурный анализы, а также фациальный анализ и анализ обстановок осадконакопления. В отличие от поисков многих твердых полезных ископаемых, при поисках воды, нефти и газа не используют приборы для прямого их определения. Единственным методом определения их местонахождения является бурение и пробные откачки.

В последующих двух разделах рассматривается применение седиментологии при поисках осадочных руд и в нефтяной промышленности. Это примеры двух классов полезных ископаемых, приведенных в табл. XXXIV, и, вероятно, двух наиболее важных областей применения седиментологии.





Яндекс.Метрика