Глава 4. Результаты исследований
4.1 Результаты петромагнитных измерений керна баженовской свиты (пласты юк-1 и юо-2).
Для измерений были переданы 78 образцов, представляющих собой кусочки неориентированного керна (весом ~ 10-20 г и этого достаточно), равномерно, ~ через 25 см, отобранные по разрезу скважины.
На рисунке 1 и в приложении 1 интереснее всего обратить внимание на:
1. Индивидуализацию пластов ЮК-1 и ЮО-2 по K и dK (ниже пласта ЮО-2 конденсированный интервал разреза (без названия).
2. На графиках Jrs и Hcr в нижней части разреза фиксируются выразительные тренды: убывание Jrs и возрастание Hcr. Наблюдаемая обратная связь между этими параметрами очень характерна для отложений, носителем магнитных свойств которых являются аллотигенные минералы. Вследствие активизации терригенного сноса возрастает количество обломочных ферромагнетиков, что ведет к увеличению Jrs, и одновременно возрастает размерность ферромагнитной фракции, что влечет за собой уменьшение Hcr. Обратная картина (убывание величин Jrs при одновременном повышение значений Hcr) отражает ослабление интенсивности поступления терригенного материала в палеобассейн.
В данной скважине обратная связь между остаточной намагниченностью насыщения и коэрцитивной силой фиксируются при убывании Jrs и возрастании Hcr вверх по разрезу и, следовательно, указывают на то, что этот интервал разреза формировался на трансгрессивном этапе развития палеобассейна.
Применительно к данной скважине: вплоть до рубежа, где обратно взаимосвязанные тренды графиков Jrs и Hcr прекращаются, существовало слабенькое течение, которое привносило незначительное количество терригенного материала. За счет этой слабой гидродинамики в это время придонные слои немного аэрировались и были условия дизоксийного бассейна (с малым количеством кислорода).
Рис. 1. Петромагнитные характеристики баженовской свиты в разрезе разведочной скважины.
После этого рубежа гидродинамика прекратилась, кислорода вообще не стало и возник аноксийный бассейн.
Вывод о смене дизоксийного бассена на аноксийный на этом рубеже совпадает с независимыми данными исследований этого керна. Поэтому можно уверенно говорить об отражении смены дизоксийной обстановки в придонных слоях палеобассейна на аноксийную.
Таким образом, петромагнитные данные полезны, во-первых, для идентификации пластов, во-вторых, как индикатор смены дизоксии на аноксию.
4.2 Результаты исследований частотных зависимостей термокаппы с целью диагностики тонкодисперсного пирита.
Ранее [Пименов и др., 2007] в лаборатории Петрофизики при моем непосредственном участии были проведены исследования, направленные на выяснение возможностей количественной интерпретации данных термокаппаметрического метода.
Термокаппаметрический метод
Как известно, термокаппаметрический метод широко используется в разных областях геологии, например, в стратиграфии, палеогеографии, в поиске и разведке залежей углеводородов. Столь широкая популярность термокаппаметрического метода объясняется наличием целого ряда преимуществ по сравнению с традиционными минералогическими методами, направленными на определение концентраций пирита. Первым преимуществом можно назвать экспрессность определений (результаты могут быть получены уже через несколько часов после поступления образцов для анализа), во-вторых, термокаппаметрические данные не зависят от размерности фракции сульфидов и карбонатов железа. Исследование тонкодисперсной фракции, которой зачастую и представлена основная масса FeS2, в осадочных породах, требует привлечения весьма дорогостоящих методов (рентгеноструктурного, электронной микроскопии и т.д.). При этом вполне вероятно, что значительная часть еще более тонкодисперсной фракции остается недоступной для анализа. Третье преимущество термокаппаметрического метода заключается в относительной дешевизне определений (из аппаратурного обеспечения для термокаппаметрических исследований требуется муфельная печь и измеритель магнитной восприимчивости, предварительная подготовка образцов для анализа сводится лишь к подготовке образца требуемого размера). В совокупности, перечисленные пункты создают выгодное отношение цены и качества (информативности) термокаппаметрического метода.
Термокаппаметрический метод, базирующийся на эффекте фазового перехода сульфидов и карбонатов железа в магнетит при нагреве до 500оС в воздушной среде, хоть и успешно используется в практической геологии для экспрессного определения повышенных концентраций пирита в породах, тем не менее, до сих пор результаты этого метода носят качественный характер. В большинстве случаев, на основе анализа термокаппаметрических данных возможны выводы о наличии пирита в отложениях, при значительных вариациях термокаппетрических параметров можно качественно судить о повышенном или пониженном содержании пирита в горных породах. Количественная информация о весовых концентрациях пирита термокаппаметрическому методу в существующей модификации недоступна. Поэтому, целью исследований авторов является выяснение возможностей количественной интерпретации термокаппаметрических данных, т.е. выяснение возможности экспрессного определения количественных концентраций сульфидов железа в горных породах по замерам магнитной восприимчивости проб после нагрева. При этом необходимым является сохранение всех преимуществ термокаппаметрии, в том числе экспрессности и относительной дешевизны определений.
Для реализации поставленной задачи были проведены термокаппаметрические эксперименты с образцами, изготовленными искусственным способом из немагнитных сульфидов железа различного генезиса. Общее количество образцов, исследованных к настоящему времени, около 300. Методика лабораторных исследований заключалась в следующем. Предварительно готовились пробы, с различными весовыми концентрациями (от 0,1 до 3 г) и разной размерностью частиц (более 1 мм, 0,25-1 мм, 0,15-0,25 мм, менее 0,15 мм, менее 0,1 мм) марказита и пирита разного генезиса. Фиксированные по массе, размерности и генезису пробы FeS2 смешивались с растолченным мелом (весом 9 г) или кварцевым песком (весом 18 г), предварительно растолченным до размерности зерен < 0,15 мм и прогретым до температуры 550оC в течение 2 часов.
Анализ результатов измерений магнитной восприимчивости после нагревов образцов (термокаппы, kt) обнаружил ярко выраженную линейную зависимость величины kt от весовых концентраций пирита (рис. 2).
Тем самым открылась перспектива количественного учета разницы весовых концентраций пирита в разных образцах и определения массы FeS2.
Рисунок 2 Подробнейший
Однако, вклад в величину термокаппы тонкодисперсной (субмикронной) фракции пирита, которую невозможно смоделировать в лабораторных условиях, остается неизвестным. С появлением новой аппаратуры – мультичастотного каппабриджа появилась возможность дифференцировать вклад тонкодисперсной ферромагнитной фракции по высоким (более 2%) величинам FD-фактора.
Измеренные образцы в естественном состоянии характеризуются низкими (менее 1%) значениями FD. После нагрева до 500оС в воздушной среде магнитная восприимчивость образцов резко возрастает, а FD-фактор увеличивается при этом до 5-10%, что можно объяснить только новообразованием суперпарамагнитного магнетита по тонкодисперсному (размерностью < 0.03 мкм) пириту.
Таким образом, по отношению величин термокаппы, отражающих общую концентрацию пирита, и FD-фактора по термокаппе, отражающего содержание только тонкодисперсного пирита, можно дифференцировать участки, на которых преобладает тонкодисперсный пирит.
Для того, чтобы судить о преобладании в пиритовой фракции тонкодисперсной составляющей по всему разрезу, независимо от абсолютных величин термокаппы и FD, значения этих параметров предварительно нормированы.
На приведенных графиках (прил. 2) отношения нормированных величин Kt и FD порядка десятков единиц (до 50) отражают доминирование тонкодисперсных (субмикронных) частиц сульфидов железа в отложениях.
Разрез верхнего кимериджа у с. Городищи (т.н.2531).