Изучение разрывных нарушений

Зоны развития разрывных нарушений характеризуются резким изменением свойств горных пород, напряжённого состояния и гидрогеологических условий. В их пределах происходят непрерывные гидродинамические процессы, причём не только в тектонически активных областях, но и на платформах. В связи со строительством нефтепроводов в сложнопостоенных районах требуется детальная характеристика инженерно-геологических условий с изучением разрывных нарушений.

При изучении погребенных вертикальных и крутопадающих нарушений применение дорогого и трудоёмкого бурения скважин оказывается малоэффективным. Для построения достоверной структурной модели их всегда оказывается недостаточно, поэтому для изучения необходимо совместное использование геологических и геофизических методов.

При использовании геофизических методов возможны два подхода к решаемой задаче. Во-первых, разрыв представляет собой границу, по которой происходит взаимное смещение пластов и других геологических тел. О наличии смещения можно судить по взаимному положению прилегающих к этой границе пластов (горизонтов), отмечающихся в физических полях.

Во-вторых, сами разрывы можно рассматривать как трёхмерные геологические тела, наделёнными специфическими физическими свойствами. Их мощность может быть мала, но, тем не менее они проявляются в физических полях и сами являются источниками таких полей. Горные породы, создающие тела, нарушены и смяты (сильно изменены) и они создают так называемые «зоны дробления». Их мощность изменяется от сантиметров до сотен метров, зависит от многих факторов, главными из которых являются амплитуда смещения блоков, положение плоскости разрыва, вещественный состав и физические свойства пород.

Петрофизические свойства тела, аппроксимирующего разрывное нарушение, определяется прежде всего составом пород, степенью переработки материала в зоне дробления, изменением влажности и минерализации вод. с увеличением прочности пород возрастает контрастность между ними и материалом в зоне дробления. Для скальных пород условия выделения разрывных нарушений по аномалиям в физических полях более благоприятны, чем для пластичных и сыпучих. Кроме того, на небольшой глубине образующиеся трещины заполняются обычно глинистым материалом, а на большой глубине возрастает роль полевого шпата и кварца.

Основным геофизическим методом изучения разрывных нарушений является электропрофилирование, а лучше многоразносное профилирование или электрическая томография. Эти методы позволяют фиксировать положение нарушений, как по смещению горизонтов, так и по аномалиям физических свойств в зоне нарушения.

Эти аномалии имеют ряд характерных особенностей, из которых главными являются вытянутость зон пониженных сопротивлений, несовпадающая с простиранием пород; смещение геоэлектрических горизонтов в разрезе и в плане. Для изучения нарушений можно применять электрические зондирования, индукционные профилирования, сейсморазведку методами МПВ и МОВ, высокоточные гравиметрию и магнитометрию, радиоэманационную съёмку.

Над разрывными нарушениями наблюдаются пониженные значения граничных скоростей, интенсивные значения затухания и, в целом, ухудшение записи, сигнала. В поле силы тяжести отмечаются смещения класса «уступ», зона дробления характеризуется вытянутыми линейными аномалиями. Цепочки линейно вытянутых положительных и отрицательных аномалий наблюдаются и по данным остальной магнитометрии. Увеличение проницаемости и пористости пород в зоне дробления сопровождается повышением содержания радона в почвенном воздухе, а также приводит к концентрации гелия, как в подземных водах зоны разлома, так и в воздухе.

Ценную информацию о нарушениях получают в процессе бурения скважин и ГИС. На каротажных диаграммах наблюдаются пониженные сопротивления, аномальные значения естественных электрических потенциалов, повышенная интенсивность рассеянного гамма-излучения, пониженные показатели нейтронного каротажа и увеличение диаметра скважин.