4.4 Петрофізичні карти і розрізи. Петрофізичне районування.

Результати петрофізичних досліджень використовуються при побудові широкого класу петрофізичних, фізико-геологічних гідрологічних і інженерно-геологічних моделей об´єктів. В процесі обробки встановлюється розподіл по площині і в розрізі петрофізичних параметрів, їх взаємна залежність і залежність від різних геологічних, гідрогеологічних і техногенних факторів.

Основні форми представлення інформації, отриманої в процесі петрофізичних досліджень, включають: карти, розрізи, таблиці, гістограми, варіаційні криві, кросс-плоти і інші. Диференційовність стратиграфічних одиниць і формацій через фізичну характеристику і склад порід визначається по варіаційним кривим розподілу параметрів. Наприклад, одномодальний розподіл густини і магнітної сприйнятливості свідчить про однорідність складу, що типово для однієї фази ін’єкції інтрузивного комплексу. Полімодальний розподіл варіаційної кривої вказує на неоднорідність складу або різноманітність умов утворення порід. На підставі варіаційних кривих розподілу параметрів, середніх значень і інших статистичних характеристик виділяються петрогустинні і петромагнітні групи у середині стратиграфічних одиниць, комплексів або формацій.

Петрофізичні карти. Найбільш повне і наглядне представлення про розподіл фізичних характеристик гірських порід у плані дають петрофізичні карти.

У основі легенд петрофізичних карт лежить петрофізична класифікація гірських порід, тобто розділення і групування фізичних характеристик порід різноманітних генетичних типів і петрографічного (літологічного) складу. Серед різноманітних геологічних утворень виділяються такі генетичні типи порід - інтрузивні, ефузивні (вулканогенні), осадові, регіонально метаморфізовані, ультраметаморфічні та ін. Різноманітні петрофізичні групи порід на картах фарбують у різний колір.

При побудові карт намагаються:

а) по можливості повніше показати фізичну латеральну неоднорідність геологічних утворень району;

б) відбити найбільш істотні закономірності зміни фізичної характеристики порід різного генезису і складу;

в) з найбільшою детальністю показати фізичну характеристику рудоносних, вугленосних і нафтогазоносних формацій і зон навколорудних змін (на великомасштабних картах).

Масштаби петрофізичних карт. У залежності від геологічних або геофізичних задач петрофізичні карти можуть складатися в різних масштабах - від детальних до дрібномасштабних. Виділяють дві групи масштабів карт, що різняться детальністю виділення петрофізичних груп порід і типом легенд:

I група - карти значного масштабу (1:50 000 і крупніше), середнього (1:100 000-1:500 000) і дрібного масштабів (1:1 000 000-1:1 500 000);

II група - карти дрібного й оглядового масштабу (менше 1:1 000 000-1:1 500 000).

Розрізняють наступні типи карт:

- петрофізичні карти гірських порід, які відображають розподіл у плані петрофізичних груп порід;

- карти фізичних параметрів, які показують значення фізичних параметрів гірських порід без врахування їх типу і складу;

- карти наведених аномальних значень фізичних властивостей гірських порід, які дозволяють бачити відхилення фізичної характеристики порід від нормального значення;

- спеціалізовані карти, наприклад, карти петрофізичних груп магматичних формацій, палеомагнітні і інші.

Петрофізичні карти гірських порід являються основними петрофізичними картами для вивчення геологічної будови району і несуть найбільшу інформацію. Інші карти складаються в залежності від вирішуваних геологічних задач, або при недостачі даних для складання петрофізичних карт.

На петрофізичних картах гірських порід показується розміщення петрофізичних груп порід, виділених на основі проведених досліджень і статистичної обробки матеріалів. Границі розповсюдження груп порід встановлюються за даними вимірювання зразків порід, геологічної зйомки, картам аномального поля і іншим геофізичним картам.

Петрофізичні карти гірських порід дають обґрунтовану детальну петрофізичну характеристику району, яка знаходить широке застосування для вирішення різних питань геологічного складу території і пошуків корисних копалин.

В основу побудови петрофізичних карт покладені ті ж самі принципи, що і при побудові петрофізичної класифікації: поділ порід за величиною фізичного параметра, за генетичним типом і складом порід.

Петрофізичні карти гірських порід будуються окремо по різних параметрах – петрогустинні, петроелектричні, петроємнісні, петрофільтраційні, петромагнітні, петрошвидкісні, петротеплові, петрорадіоактівні і інші. При необхідності можна сумістити характеристику по двох параметрах, наприклад, по густині і пористості, по пористості і питомому електричному опору, по густині і намагніченості, по густині і швидкості і т д.

Виділення петрофізичіних груп порід проводиться по сукупності наступних ознак: величині і статистичній характеристиці фізичних параметрів, генетичному типу порід, складу порід, а також розповсюдженні порід з визначеними властивостями.

Відмінність порід за структурно-текстурними ознаками і ступенем діагенезу враховується величиною фізичного параметра.

Карти фізичних параметрів (густини гірських порід, питомого електричного опору і ін.) будуються в ізолініях за даними значень параметрів в кожній точці, або за середніми значеннями. Інтервали ізоліній вибираються, виходячи із точності визначення параметрів, і повинні перевищувати останню не менше ніж у 2 рази. Наприклад, якщо середньоквадратична похибка визначення густиниі порід ±0,056 г/см³, то січення ізоліній визначається 0,1г/см³.

Карти густини, магнітної сприйнятливості, намагніченості, радіоактивності й інших параметрів будують за даними виміру зразків, або за даними розрахунку з використанням геофізичних карт. Геологічна і петрографічна характеристика порід на картах не показується, вона може бути приведена в узагальнених показниках.

Карти густини і магнітної сприйнятливості для складчастих районів і древніх щитів будують в ізолініях за значеннями параметра в кожній точці, або за середніми значеннями для площі. Для платформенних областей карти будують в ізолініях параметрів (переважно густини) за середніми значеннями у цілому для осадового покрову або окремих стратиграфічних одиниць.

Основне призначення цих карт - використання при інтерпретації гравітаційного і магнітного полів з метою вивчення глибинної будови земної кори. Кондиційність карт визначається рівномірністю розташування точок вихідних даних, а також проведенням ізоліній з урахуванням точності виміру параметрів, можливості випадкових помилок через використання даних вивітрених зразків і ін.

Карти приведених аномальних значень фізичних властивостей будуються за величиною фізичного параметра, вираженого у відхиленнях від середнього значення в одиницях стандарту. Аномальними значеннями фізичної властивості приймаються відхилення від середнього, більш ніж на три стандарти.

Карти приведених аномальних значень фізичної властивості будуються для кожного параметра або для окремих частин, або співставляються з петрофізичними картами гірських порід.

Спеціальні карти представляють інтерес при вирішенні окремих задач. Наприклад, петрофізичні карти гірських порід магматичних формацій або петрофізичних груп формацій.

Петрофізичні розрізи. Геолого-геофізичні розрізи характеризують середні значення фізичних властивостей стратиграфічних комплексів і характеризують конкретний інтервал. Вони не дозволяють екстраполювати дані по глибині і співставляти їх. А це ускладнює виявлення особливостей геологічного розвитку району та прогнозування значень фізичних параметрів у недосліджуваних інтервалах розрізів.

Параметричні (петрофізичні) розрізи вільні від вище перечислених недоліків геолого-геофізичних розрізів. Головна відмінність петрофізичних розрізів від геолого-геофізичних розрізів – це використання характеристики для уточнення петрографічного складу, фаціальних, текстурних і структурних змін гірських порід у вертикальному і латеральному напрямках.

Петрофізичні розрізи дозволяють найти зв’язок між різними фізичними параметрами гірських порід в районі дослідження, прогнозувати петрофізичні властивості порід на глибинах, що не розкриті бурінням, а також виявити фаціальні різновидності відкладів і зміну умов осадконакопичення.

Для побудови петрофізичних карт і розрізів досить часто використовують графоаналітичний метод аналізу розподілення величин фізичних властивостей. Цей метод базується на співставленні фактичних результатів визначених фізичних властивостей (за даними керну, ГДС, сейсмокаротажу і ін.) із відповідними емпіричними закономірностями зв’язку між фізичними параметрами, а також між цими параметрами і глибиною залягання осадових порід.

Однотипні геологічні утворення різного віку можуть бути представлені одним параметричним розрізом. Та в свою чергу породи одного віку із різним речовинним складом можуть бути представлені різними параметричними розрізами.

Побудова петрофізичних карт. На основі наступних ознак: величині і статистичній характеристиці фізичних параметрів, генетичному типу і складу порід і ін. проводиться виділення петрофізичних груп порід. Якщо показані на геологічній карті утворення за фізичними властивостями порід являються різними, то статистичні характеристики обраховуються не для всієї товщі, а для її окремих частин, де величини фізичного складу міняються в області вибраних інтервалів групування. Наприклад, петрогустинні карти будують за даними петрофізичних досліджень, гравіметричних і геологічних карт. Попередньо складають петрографічну основу петрогустинної карти, на ній показують петрографічні групи порід з тим же підрозділом за генетичним типом, складу і текстурі порід, які були прийняті при виділенні петрогустинних груп порід.

Складається план фактичних даних (наприклад даних про густину) зразків породи, на якому проводяться границі окремих, виділених петрофізичних груп. Цей план співставляється з петрографічною основою. Границі груп порід, що різняться за величиною петрофізичного параметра, на плані і петрофізичних груп на основі повинні співпадати. При не співпаданні границь проводиться перегляд всіх даних: петрофізичних визначень та проводиться повторна статистична обробка матеріалів по параметру, що досліджується.

При відсутності на окремих частинах району даних про досліджуваний петрофізичний параметр гірських порід границі груп проводять і уточнюють по іншим даним і картам.

Після проведення аналізу і ув’язки плану петрофізичних даних з петрографічною основою на останній наносяться виправлені і уточнені границі груп порід і проставляються індекси визначеного петрофізичного параметра, складу і віку порід. В індексі групи порід вказуються: величина фізичного параметру – російськими буквами; склад порід - грецькими буквами, прийнятими в петрографії; вік порід – позначається прийнятими в стратиграфії буквами.

При великій диференційованості порід за фізичними властивостями, не зображеній в масштабі карти, вираховується середнє значення параметра із врахуванням площі розповсюдження чи відсоткового відношення різних порід (тобто середньозважене значення параметра). При неможливості розрахунку індексами вказуються границі зміни параметра. На складеній таким чином карті кольором і інтенсивністю зафарбування (або різною густиною штриховки) відображається основний вміст карти: фізична характеристика і склад порід (більш інтенсивне зафарбування або більш густа штриховка відповідає зростанню величини параметра, що досліджується).

Побудова петрофізичних розрізів. Петрофізичні розрізи (колонки) свердловин і розрізи по профілях будують за даними вивчення керну свердловин, матеріалів промислово-геофізичних робіт, за даними інтерпретації геофізичних зйомок, типовій петрофізичній характеристиці порід і зміни фізичних властивостей з глубиною. Розрізи доповнюють петрофізичні карти і будуються по тому ж принципу – виділення петрофізичних груп порід. Границі між петрофізичними групами (пластами і товщами) проводять переважно по діаграмам промислово-геофізичних досліджень свердловин.

Петрофізичні розрізи середнього і дрібного масштабів складають за даними інтерпретації геофізичних зйомок, наявних свердловин, результатів каротажу, типової петрофізичної характеристики гірських порід і зміни фізичних властивостей порід з глибиною. При побудові петрофізичних розрізів на відміну від геолого-геофізичних використовують фізичну характеристику для уточнення петрографічного складу, фаціальних, текстурних і структурних змін гірських порід у вертикальному і латеральному напрямках.

Петрофізичні розрізи дрібного масштабу, що характеризують земну кору або всю літосферу, будують, головним чином, на підставі даних глибинної сейсмозйомки (ГСЗ), за якими оцінюють швидкість пружних хвиль, густину порід та вводять поправочні коефіцієнти за вплив термодинамічних умов середовища.