Jump to content

Гидрогеология разломной зоны

Гидрогеология зоны разломов – это изучение того, как хрупко деформированные горные породы изменяют потоки флюидов в различных литологических условиях , таких как обломочные , магматические и карбонатные породы . [1] Движение флюидов, которое можно количественно оценить как проницаемость , может быть облегчено или затруднено из-за существования зоны разлома . [1] Это связано с тем, что различные механизмы деформации горных пород могут изменять пористость и проницаемость в зоне разлома. [1] [2] Флюидами, участвующими в системе разломов, обычно являются грунтовые воды (пресные и морские воды) и углеводороды (нефть и газ). [3]

Обратите внимание, что проницаемость (k) и гидравлическая проводимость (K) в этой статье используются взаимозаменяемо для упрощения понимания.

GIF 1. Этот GIF показывает, как зоны разломов влияют на миграцию флюидов в разрезе. А) Зона разлома действует как барьер, блокирующий потоки жидкости через нее. Б) Зона разлома действует как канал, который позволяет или облегчает поток жидкости через нее.

Архитектура

[ редактировать ]
Рис. 1. На рисунке представлена ​​архитектура зоны разлома, в которой ядро ​​разлома окружено зоной повреждения.

Зону разлома обычно можно разделить на две основные части, включая ядро ​​разлома (FC) и зону повреждения (DZ). [4] [5] (Рисунок 1).

Ядро разлома окружено зоной повреждения. Он имеет измеримую толщину, которая увеличивается по мере разлома и смещения, т.е. увеличения деформаций . [1]

Зона повреждения неравномерно охватывает ядро ​​разлома в трехмерном пространстве и может иметь ширину от нескольких метров до нескольких сотен метров (перпендикулярно зоне разлома). [6] В большой системе разломов можно обнаружить несколько ядер разломов и зон повреждения. [1] Более молодые ядра разломов и зоны повреждения могут перекрывать более старые.

Различные процессы могут изменить проницаемость зоны разлома в ядре разлома, и зона повреждения будет обсуждаться соответственно в следующем разделе. В целом проницаемость зоны повреждения на несколько порядков выше, чем проницаемость ядра разлома, поскольку зоны повреждения обычно действуют как каналы (будет обсуждаться в разделе 3). [7] Внутри зоны повреждения проницаемость снижается по мере удаления от ядра разлома. [7]

Классификация проницаемости

[ редактировать ]

Существует множество классификаций для группировки зон разломов на основе их структуры проницаемости. Некоторые термины взаимозаменяемы; хотя у некоторых есть разные подгруппы. Большинство выражений перечислены в следующей таблице для сравнения. Классификация Дикерсона широко используется и ее легче понять в широком спектре исследований. [4]

Классификация зоны разлома может меняться в пространстве и времени. Ядро разлома и зона повреждения могут вести себя по-разному, приспосабливаясь к деформациям . [1] Более того, зона разлома может быть динамичной во времени. Таким образом, характер проницаемости может меняться в зависимости от краткосрочных и долгосрочных последствий. [1]

Таблица 1Общая классификация проницаемости зоны разлома
Авторы / Определения К фз < К ч K fz < K hr и K fz > K hr Динамическая система К фз > К ч
Дикерсона (2000) [8] Барьеры Барьер-проводник / Проводник
Айдына (2000) [9] Передача Вертикальная передача и боковое уплотнение Передача или латеральная периодически Уплотнение
Кейн и Фостер (1999) [10] Количественное картирование и дискретные модели разрушения
Другие [4] Подробное описание (Слабое/Сильное); Коэффициент проницаемости барьера/канала

*K = проницаемость/гидравлическая проводимость

*fz = зона неисправности

*hr = вмещающая порода = недеформированная порода окружает зоны разломов.

Механизмы (проницаемость)

[ редактировать ]
Рисунок 2. На рисунке показано поперечное сечение, состоящее из зоны разлома, прорезающей слои песчаника и сланца. Рамка увеличения показывает зерна размером с песок в песчаниках.

Зона разлома возникает в результате хрупкой деформации . [3] Многочисленные механизмы могут изменять проницаемость зоны разлома. Некоторые процессы временно влияют на проницаемость. Эти процессы повышают проницаемость на определенный период, а затем снижают ее в дальнейшем: в этом случае, как и при сейсмических событиях, проницаемость не является постоянной во времени. [11] Физические и химические реакции являются основными типами механизмов. [1] В ядре разлома и зоне повреждения разные механизмы могут протекать по-разному, поскольку интенсивность деформаций, испытываемых ими, различна (табл. 3).

Таблица 2. Возникновения в ядре разлома и зоне повреждения [1] [12]
Механизмы Полосы деформации Брекчиация Разрыв Смешивание осадка Глиняные мазки Катаклаз Уплотнение Растворение Осадки Сейсмическое событие
Неисправность ядра + + + + + + + + +
Зона повреждения + + + +

*+ = более вероятно произойдет в

Повышение проницаемости разломной зоны

[ редактировать ]

Полосы деформации

[ редактировать ]
Рисунок 3. На рисунке изображена полоса расширения. Его формирование не связано с движением зерен и может способствовать движению жидкости.

Формирование полосы расширения в рыхлом материале является первым результатом приложения сил растяжения. [1] Дезагрегация минеральной ткани происходит вместе с лентой, но перемещение зерен не компенсирует смещения. [1] (Рисунок 3).

Рисунок 4. Здесь показано, как полоса сдвига облегчает движение жидкости за счет вращения и скольжения.

Дальнейшая деформация вызывает смещение минеральных зерен за счет вращения и скольжения. [3] Это называется полосой сдвига. Сеть пор перестраивается за счет движения гранул (также называемого потоком частиц), что приводит к умеренному повышению проницаемости. Однако продолжающаяся деформация приводит к катаклазу минеральных зерен, что в дальнейшем приведет к дальнейшему снижению проницаемости (раздел 3.2.3). [1] (рис. 4).

Брекчиация

[ редактировать ]
Рисунок 5. Здесь показано брекчирование пород, повышающее проницаемость за счет открытия новых путей.

Под брекчией понимается образование угловатых крупнозернистых фрагментов, заключенных в мелкозернистую матрицу . [13] Поскольку брекчия (порода, подвергшаяся брекчии) часто бывает несвязной, проницаемость может быть увеличена до четырех-пяти порядков. [1] Однако пустотное пространство, увеличенное в результате брекчии, приведет к дальнейшему смещению вдоль зоны разлома в результате цементации, что приведет к сильному снижению проницаемости. [1] (рисунок 5).

Рисунок 6. На рисунке показано образование трещины, обеспечивающей относительно большое отверстие для потока жидкости.

Трещины распространяются вдоль зоны разлома в направлении, реагирующем на приложенное напряжение. [5] Повышение проницаемости контролируется плотностью, ориентацией, распределением длины, апертурой и связностью трещин. [4] Даже трещина с апертурой 100-250 мкм все равно может сильно влиять на движение жидкости (рис. 6). [1]

Снижение проницаемости разломной зоны

[ редактировать ]

Смешивание осадка

[ редактировать ]

Отложения, обычно из разных формаций, с разным размером зерен, физически смешиваются за счет деформации, в результате чего смесь становится менее сортированной . Поровое пространство заполнено более мелкими зернами, что увеличивает извилистость (в данном случае минеральную окалину) потока флюидов через систему разломов. [1]

Глиняные мазки

[ редактировать ]
Рисунок 7. На рисунке показаны глиняные пятна, образовавшиеся в результате деформации внутри зоны разлома, обеспечивающие уплотняющий эффект для флюидов.

Глинистые минералы относятся к филло-силикатным , то есть имеют пластинчатую структуру. [14] Они являются эффективными агентами, блокирующими потоки жидкости через зону разлома. [14] Глинистые размазывания, деформированные слои глины, развитые вдоль разломной зоны, могут выступать в качестве уплотнения залежи углеводородов, т.е. чрезвычайно низкой проницаемости, практически запрещающей все потоки флюидов (Рисунок 7). [1]

Катаклаз

[ редактировать ]

Катаклаз означает повсеместное хрупкое разрушение и измельчение зерен. [15] Этот механизм становится доминирующим на глубине более 1 км и при более крупных зернах. [1] С увеличением интенсивности катаклаза образуются разломы , часто с присутствием глины. [1] Наибольшее уменьшение происходит на потоках, перпендикулярных полосе. [1]

Последовательное увеличение и уменьшение проницаемости зоны разлома

[ редактировать ]

Уплотнение и цементация

[ редактировать ]

Уплотнение и цементация обычно приводят к снижению проницаемости за счет потери пористости. [1] Когда большой регион, состоящий из зоны разлома, испытывает уплотнение и цементацию, потеря пористости вмещающей породы (недеформированной породы, окружающей зону разлома) может быть больше, чем у породы зоны разлома. Следовательно, флюиды вынуждены течь через зону разлома. [1]

Растворение и осаждение

[ редактировать ]

Растворенные вещества, переносимые жидкостями, могут либо увеличивать, либо уменьшать проницаемость за счет растворения или осаждения (цементации). [1] [16] Какой процесс происходит, зависит от геохимических условий, таких как состав породы, концентрация растворенных веществ, температура и так далее. [1] Изменения пористости в основном определяют, будет ли взаимодействие флюид-порода продолжаться или замедляться как сильная реакция обратной связи .

Например, такие минералы, как карбонаты , кварц и полевые шпаты, растворяются в результате взаимодействия жидкости и породы из-за повышенной проницаемости. [1] Дальнейшее введение флюидов может либо непрерывно растворять, либо иным образом повторно осаждать минералы в ядре разлома и, таким образом, изменять проницаемость. [1] Поэтому положительная или отрицательная обратная связь во многом зависит от геохимических условий.

Сейсмическое событие

[ редактировать ]

Землетрясения могут как увеличивать, так и уменьшать проницаемость зон разломов в зависимости от гидрогеологических условий. Зарегистрированные горячих источников разгрузки показывают, что сейсмические волны преимущественно повышают проницаемость. [11] [17] [18] но иногда может наблюдаться и уменьшение выделений. [19] Продолжительность изменений может достигать тысяч лет. [16] Гидравлический разрыв (ГРП) требует увеличения взаимосвязанности порового пространства (другими словами, проницаемости) сланца, чтобы газ мог течь через породу, а для повышения проницаемости породы применяется очень небольшая намеренно вызванная сейсмическая активность магнитудой меньше 1. . [20]

Если взять в качестве примера землетрясение в Чили в 2017 году , расход речного стока во времени увеличился в шесть раз, что указывает на шестикратное увеличение проницаемости вдоль зоны разлома. [11] Тем не менее, сейсмические воздействия носят временный характер и обычно длятся несколько месяцев, в случае Чили они длились полтора месяца, а затем постепенно вернулись к первоначальному уровню. [11]

Таблица 3Изменение проницаемости зоны разлома [1]
Механизмы Расширение Сдвиговые ленты Брекчиация Разрыв осадок

Смешивание

Глиняные мазки Катаклаз

(с низким содержанием глины)

Изменения в порядке(ях) величины

(по сравнению с зоной без разлома)

1 < 1 4 ~ 5 2 ~ 3 - 2 Действовать как печать [21] - 1 ~ - 3

(- 4 ~ - 5)

Механизмы (пористость)

[ редактировать ]

Пористость (φ) напрямую отражает специфику хранения породы. А хрупкое образование изменяет поры по разным механизмам. Если поры деформированы и соединены между собой, проницаемость породы увеличивается. [2] С другой стороны, если деформированные поры разъединяются друг с другом, проницаемость породы в этом случае снижается. [2]

Типы пор

[ редактировать ]
Таблица 4Четыре основных типа пор (относящихся к зоне разлома)
Типы пор Иллюстрации Механизмы Описания
Межзеренные поры

Intφ относится к межзеренным порам.

Изображение под петрографическим микроскопом взято из Farrel & Healy, 2017. [2]

Уплотнение

Цементация

Межзеренные поры – это пустоты, образующиеся при неполной цементации. [22] Поровые пространства не заняты зернами. Основной особенностью межзеренных пор является то, что они имеют неправильную форму. [23]
Поры растворения зерна

Disφ относится к порам растворения зерен.

Изображение под петрографическим микроскопом взято из Farrel & Healy, 2017. [2]

Растворение Поры растворения зерна образуются при растворении минералов. Поры остаются свидетельством ранее существовавших минеральных зерен. [24] Минералы обычно представляют собой полевые шпаты, кальциты и так далее. [23]
Поры внутризеренного разрушения

Ftφ относится к порам внутризеренного разрушения.

Изображение под петрографическим микроскопом взято из Farrel & Healy, 2017. [2]

Разрыв

Брекчиация

Катаклаз

????

Поры внутризеренного разрушения — это пустоты, образовавшиеся внутри минерального зерна. [22] Излом может расколоть зерно на два зерна.
Трансгранулярные поры разрушения

T-Ftφ относится к порам транскристаллитного разрушения.

Изображение под петрографическим микроскопом взято из Farrel & Healy, 2017. [2]

Разрыв

Брекчиация

Катаклаз

Транскристаллитные поры разрушения — это трещины, прорезающие более одного минерального зерна. [22]

Повышение пористости

[ редактировать ]

Растворение

[ редактировать ]

Минеральные зерна могут растворяться при наличии потока жидкости. Пространства, первоначально занятые минералами, станут пустотами, что увеличит пористость породы. [2] Минералы, которые обычно растворяются, — это полевой шпат , кальцит и кварц . [1] зерна Поры растворения , возникающие в результате этого процесса, могут увеличить пористость.

Уменьшение пористости

[ редактировать ]

Катаклаз, трещиноватость и брекчиеция

[ редактировать ]

Минеральные зерна разбиваются на более мелкие части в результате разломов. Эти более мелкие фрагменты реорганизуются и в дальнейшем уплотняются, образуя более мелкие поры. [2] Эти процессы создают поры внутризеренного разрушения и поры транскристаллического разрушения.

Важно помнить, что уменьшение пористости не равно уменьшению проницаемости. Трещины, брачциации и начальная стадия катаклаза могут соединять поровые пространства трещинами и полосами расширения, увеличивая проницаемость. [2]

Минеральные зерна могут осаждаться при наличии потока жидкости. Пустоты в породах могут быть заняты осадками минеральных зерен. Минералы заполняют пустоты и, следовательно, уменьшают пористость. [1] Разрастание и осаждение вокруг существующего минерального зерна кварца являются обычным явлением. [2] А разросшиеся минералы заполняют уже существующие поры, уменьшая пористость. [2]

Отложение глины

[ редактировать ]

Глинистые минералы относятся к филло-силикатным , то есть имеют пластинчатую структуру. [14] Они являются эффективными агентами, блокирующими потоки жидкости. Каолинит , который образуется из калиевого полевого шпата в присутствии воды, является распространенным минералом, заполняющим поровые пространства. [2] Осадки и инфильтрация влияют на материалы только на небольшой глубине, следовательно, большее количество глинистых материалов заполняет поровые пространства, когда они ближе к поверхности. Тем не менее, развитие зоны разлома приводит к более глубокому течению жидкости. [2] Таким образом, это облегчает отложение глины на глубину, уменьшая пористость.

Литологические эффекты

[ редактировать ]

Литология оказывает доминирующее влияние на контроль того, какие механизмы будут иметь место в зоне разлома, и, следовательно, на изменение пористости и проницаемости. [1]

Таблица 5. Выраженное литологическое влияние на проницаемость зоны разлома [1] [11]
Механизм / Литология Обломочные породы Магматические породы Карбонатные породы
Полосы деформации
Брекчиации
Разрыв
Смешивание осадка
Сланцевая формация
Глиняные мазки
Катаклаз
Уплотнение и цементация
Растворение
Осадки
Сейсмические события

*↑ = механизм, повышающий проницаемость

*↓ = механизм снижения проницаемости

Эффекты типа неисправности

[ редактировать ]

Все неисправности можно разделить на три типа. Это сброс , взброс (надвиг) и сдвиг . Эти различные варианты поведения разломов компенсируют смещение различными структурными способами.

Различия в движениях разломов могут способствовать или препятствовать возникновению определенных механизмов изменения проницаемости. [1] Однако основным фактором, определяющим проницаемость, является тип породы. [1] Поскольку характеристики горных пород определяют, как может развиваться зона разлома и как могут перемещаться жидкости. Например, песчаник обычно имеет более высокую пористость , чем сланец. Деформированный песчаник в трех различных системах разломов должен иметь более высокую удельную емкость и, следовательно, проницаемость, чем сланец. Подобный пример, такой как прочность (сопротивление деформации), также существенно зависит от типов горных пород, а не от типов разломов. Таким образом, геологические особенности пород, вовлеченных в зону разлома, являются более доминирующим фактором. [1] [2]

С другой стороны, тип разлома может быть не доминирующим фактором, а интенсивность деформации. [1] [6] Чем выше интенсивность напряжений, приложенных к породе, тем интенсивнее она будет деформироваться. Порода испытает большее изменение проницаемости. Таким образом, величина приложенного напряжения имеет значение.

Не менее важно и то, что основной задачей исследований является выявление категории проницаемости зон разломов (барьеров, барьеров-каналов и каналов). [1] Другими словами, как ведут себя зоны разломов при прохождении флюидов.

Изучение подходов и методов

[ редактировать ]

Поверхностные и подземные испытания

[ редактировать ]

Исследования зон разломов признаны в дисциплине структурной геологии, поскольку они изучают, как деформировались горные породы; в то время как исследования движения жидкостей сгруппированы в области гидрологии . [1] [4] Для исследования зоны разлома геологами-структуристами и гидрологами используются в основном два типа методов (рис. 7).

Таблица 6. Сравнение двух основных методов [1] [3] [4]
Методы Техники Преимущества Ограничения
Испытания на месте/подповерхностные исследования

(гидрологи)

  • Скважины
  • Просверлить отверстия
  • Туннельные проекты
  • Может учиться в обширном регионе
  • Гидравлические свойства на глубине можно получить
  • Дорого и неэффективно учиться в маленьком регионе
  • Ограниченная литолого-структурная информация.
  • Невозможно сразу обнаружить наличие зоны разлома
Картирование обнажений/тест, ориентированный на поверхность

(Структурный геолог)

  • Карты обнажений
  • Неглубокие отверстия для зондов
  • Пробные ямы
  • Детали архитектуры зон разлома
  • Менее дорогой
  • Неопределенности возникли из-за прогнозов относительно горных пород на глубине.
  • Невозможно провести на обширной территории.
Рисунок 8. На схематической диаграмме показаны различия в подходах, используемых гидрологом и структурным геологом, т.е. подземные и поверхностные методы.

Испытания на месте включают получение данных из скважин , керна и проектов туннелей. [1] Обычно наличие зоны разлома обнаруживается по измерению различных гидравлических свойств, поскольку зоны разлома редко пробурены (за исключением проектов туннелей) (Рисунок 8).

Гидравлические свойства горных пород получаются либо непосредственно из образцов обнажения породы, либо из неглубоких зондовых скважин/ пробных ям . [1] затем делается прогноз структуры разломов для горных пород на глубине (рис. 8).

Пример подземного испытания

[ редактировать ]

В качестве примера крупномасштабного испытания водоносного горизонта , проведенного Хэдли (2020), автор использовал 5 скважин, расположенных перпендикулярно зоне Сэндвичевого разлома в США, и понижения уровня воды , а также скорость восстановления уровня воды в каждой скважине. наблюдались [3] На основании данных о том, что темпы восстановления медленнее для скважин, расположенных ближе к зоне разлома, можно предположить, что зона разлома действует как барьер для движения грунтовых вод на север, влияя на снабжение пресной водой на севере. [3]

Пример испытания поверхности

[ редактировать ]

На основе исследования обнажений разлома Зуккале в Италии, проведенного Мусумечи (2015), результаты поверхностных обнажений и сквозные взаимосвязи используются для определения количества и механизма деформационных событий, произошедших в регионе. [25] Кроме того, наличие брекчий и катаклазитов, образовавшихся при хрупкой деформации, [25] предполагают, что имел место начальный этап повышения проницаемости, способствующий притоку CO 2 богатых водных флюидов. [26] Флюиды вызвали низкостепенный метаморфизм и растворение и осаждение (т.е. растворение под давлением ) в минеральных отложениях, которые сформировали расслоенное ядро ​​разлома, что значительно усилило эффект уплотнения. [26]

Другие методы

[ редактировать ]

Геофизика

[ редактировать ]

Подземные жидкости, особенно грунтовые воды, создают аномалии в сверхпроводящих гравитационных данных , которые помогают изучать зону разлома на глубине. [27] Этот метод объединяет гравитационные данные и состояние грунтовых вод, чтобы определить не только проницаемость зоны разлома, но и то, активна ли зона разлома или нет. [27]

Геохимия

[ редактировать ]

Геохимические водоносных условия минеральных флюидов, воды или газов можно использовать для определения существования зоны разлома путем сравнения геохимии источника флюидов при условии, что условия горизонтов известны. [28] Жидкости можно классифицировать по концентрациям общих растворенных веществ, таких как общее количество растворенных твердых веществ (TDS) , фаза Mg - Ca - Na / K , фаза SO4 - HCO3 - Cl и другие растворенные микроэлементы . [28] [29]

Существующие предубеждения

[ редактировать ]

Выбор соответствующего подхода(ов) к изучению имеет важное значение, поскольку при определении структуры проницаемости зоны разлома существуют отклонения. [4]

В кристаллических породах исследования, ориентированные на недра, способствуют открытию структуры зон разломов-проводников; в то время как поверхностные методы отдают предпочтение комбинированной структуре зон разломов барьер-канал. [4] Те же предубеждения, хотя и в меньшей степени, существуют в осадочных породах . и [4]

Предвзятости могут быть связаны с различиями в масштабах обучения. Для структурных геологов очень сложно провести исследование обнажений на обширном регионе; Аналогичным образом, для гидрологов сокращать интервалы проведения испытаний в скважинах дорого и неэффективно. [4]

Экономическая геология

[ редактировать ]

Экономически целесообразно изучить сложную систему, особенно для засушливых/полузасушливых регионов. [30] где ресурсы пресной воды ограничены, а также потенциальные территории с хранилищами углеводородов. [1] [3] [21] Дальнейшие исследования зоны разлома, возникшей в результате деформации, дали представление о взаимодействии между землетрясениями и гидротермальными жидкостями вдоль зоны разлома. [16] [27] Более того, гидротермальные флюиды, связанные с зоной разлома, также предоставляют информацию о том, как накапливались рудные месторождения . [16]

Искусственные резервуары углеводородов

[ редактировать ]
Рисунок 9. Здесь показано закачивание атмосферного углерода скважиной, встречающей микротрещину и зону разлома на глубине.

Связывание углерода – это современный метод борьбы с атмосферным углеродом . Один из методов — закачка атмосферного углерода в конкретные истощенные залежи нефти и газа на глубине. Однако наличие зоны разлома действует либо как уплотнение, либо как канал. [21] влияющие на эффективность образования углеводородов.

Микротрещины, проходящие вдоль уплотняющего узла и породы-коллектора, могут существенно повлиять на миграцию углеводородов. [21] Деформационная полоса блокирует боковой (горизонтальный) поток CO 2 , а уплотняющий блок удерживает CO 2 от вертикальной миграции. [21] (Гифка 1). Распространение микротрещины , которая прорезает уплотняющий блок, вместо наличия полосы деформации внутри уплотнительного блока, способствует CO 2 миграции вверх (рис. 2). Это позволяет жидкости мигрировать из одного резервуара в другой. [21] В этом случае полоса деформации еще не способствует боковому (горизонтальному) течению жидкости. [21] Это может привести к потере впрыскиваемого атмосферного углерода, что снизит эффективность улавливания углерода.

Зона разлома, смещающая покрышки и породы-коллекторы, может выступать в качестве канала миграции углеводородов. [6] Сама зона разлома имеет более высокую емкость (удельную емкость) , чем у пород-коллекторов, поэтому перед миграцией в другие подразделения зона разлома должна быть полностью заполнена. [6] (Гифка 3). Это может замедлить и сконцентрировать миграцию жидкости. Зона разлома способствует перемещению CO 2 по вертикали вниз из-за разницы в плавучести и пьезометрическом напоре , т.е. давление / гидравлический напор выше на большей высоте, что помогает хранить CO 2 на глубине. [6]

Гифка 4. На этой гифке показано, как флюиду (CO 2 ) способствует зона разлома. Зона разлома действует как канал для флюида и позволяет флюиду мигрировать в нижние слои после того, как она заполнена флюидом. [6] (Для простоты показано одномерное движение)
Гифка 2. На этой гифке показано, как жидкость (CO 2 ) блокируется полосой деформации, когда жидкость движется поперек, а не вместе с ней. [21] (Для простоты показано одномерное движение)
Гифка 3. На этой гифке показано, как жидкость (CO 2 ) выделяется из микротрещины, которая прорезает уплотняющий блок в зоне разлома. Это позволяет жидкости мигрировать в разные пласты, что изначально запрещено покрышками (сланцами). [21] (Для простоты показано одномерное движение)
Гифка 5. На гифке показано, как разлом, вызванный сейсмическими событиями, распространяется в напорный водоносный горизонт. [31] А флюид напорного водоносного горизонта заполняет зону разлома и осаждает полезные ископаемые. [31] Минерализация блокирует дальнейшее движение жидкости. Повторяющиеся сейсмические явления могут привести к образованию экономически уязвимых месторождений жильно-структурированных руд.

Сейсмические рудные месторождения

[ редактировать ]

Регионы, которые являются или были сейсмически активными и с наличием зон разломов, могут указывать на наличие рудных месторождений . В тематическом исследовании Ховальда (2015), проведенном в Неваде, США, изучалось, как сейсмические жидкости накапливают минеральные отложения , а именно агломерат и золото , в пространствах, образованных зоной разлома. Два отдельных сейсмических события были идентифицированы и датированы по концентрациям изотопов кислорода, за которыми последовали эпизоды восходящей миграции гидротермальных флюидов через проницаемую зону сброса. [16] Минерализация начала происходить, когда эти горячие гидротермальные жидкости, богатые кремнеземом, встретились с прохладной метеорной водой , просачивавшейся вдоль зоны разлома, пока система конвективных потоков не была отключена. [16] Для отложения полезных ископаемых сейсмические события, которые приносят гидротермальные жидкости, не являются единственным доминирующим фактором, проницаемость зоны разлома также должна быть достаточной для обеспечения потоков флюидов. [16]

Другой пример, взятый из Шелдона (2005), также показывает, что развитие зоны разломов, в данном случае за счет сдвигов , способствует минерализации. Внезапное расширение, произошедшее наряду со сдвигами, увеличивает пористость и проницаемость вдоль зоны разлома. [31] Большее смещение приведет к большему увеличению пористости. [31] Если событие разлома прорывается через уплотняющий блок , который изолирует ограниченный водоносный горизонт с жидкостями под избыточным давлением, жидкости могут подняться через зону разлома. [31] Далее по зоне разлома будет происходить минерализация напорным раствором . [31] снижение пористости зоны разлома. Канал движения жидкости по зоне разлома будет перекрыт, когда поры будут практически заняты вновь выпавшими рудными минералами. [31] Для образования этих экономически выгодных рудных месторождений с жильной структурой должно произойти множество сейсмических событий. [31]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и аль являюсь а к Бенсе, В.Ф.; Глисон, Т.; Лавлесс, ЮВ; Бур, О.; Шибек, Дж. (2013). «Гидрогеология разломной зоны» . Обзоры наук о Земле . 127 : 171–192. Бибкод : 2013ESRv..127..171B . doi : 10.1016/j.earscirev.2013.09.008 .
  2. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Фаррелл, Нью-Джерси; Хили, Д. (2017). «Анизотропная пористая ткань в пористых песчаниках с нарушениями» . Журнал структурной геологии . 104 : 125–141. Бибкод : 2017JSG...104..125F . дои : 10.1016/j.jsg.2017.09.010 . hdl : 2164/9590 . ISSN   0191-8141 .
  3. ^ Jump up to: а б с д и ж г Хэдли, Дэниел Р.; Абрамс, Дэниел Б.; Roadcap, Джордж С. (2020). «Моделирование крупномасштабного испытания исторического водоносного горизонта: понимание гидрогеологии региональной зоны разлома» . Подземные воды . 58 (3): 453–463. дои : 10.1111/gwat.12922 . ISSN   0017-467X . ПМИД   31290141 . S2CID   195871567 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Шибек, Дж.; Глисон, Т.; Маккензи, Дж. М. (2016). «Предвзятости и тенденции в концептуальных моделях гидрогеологии зон разломов: глобальная компиляция и анализ категориальных данных» . Геофлюиды . 16 (4): 782–798. Бибкод : 2016Gflui..16..782S . дои : 10.1111/gfl.12188 .
  5. ^ Jump up to: а б Лин, Прицеливание; Ямасита, Казухико (1 декабря 2013 г.). «Пространственные изменения ширины зоны повреждения вдоль сдвиговых разломов: пример активных разломов на юго-западе Японии» . Журнал структурной геологии . 57 : 1–15. Бибкод : 2013JSG....57....1L . дои : 10.1016/j.jsg.2013.10.006 . hdl : 2433/179482 . ISSN   0191-8141 .
  6. ^ Jump up to: а б с д и ж Бу, Ф.; Сюй, Т.; Ван, Ф.; Ян, З.; Тиан, Х. (2016). «Влияние высокопроницаемых разломов в пределах малопористого и низкопроницаемого коллектора на миграцию и хранение закачиваемого CO 2» . Геофлюиды . 16 (4): 769–781. дои : 10.1111/gfl.12185 .
  7. ^ Jump up to: а б Ахцигер-Зупанчич, П.; Лоу, С.; Хиллер, А.; Мариетоз, Г. (2016). «Трёхмерное течение флюидов в зонах разломов кристаллических пород фундамента (рудное поле Поэла-Теллерхойзер, Рудные горы, Германия)» . Геофлюиды . 16 (4): 688–710. дои : 10.1111/gfl.12192 .
  8. ^ Р.П. Дикерсон (19 октября 2000 г.). «Гидрологические характеристики разломов на горе Юкка, Невада» . дои : 10.2172/860273 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  9. ^ Айдын, Атилла (1 августа 2000 г.). «Трещины, разломы, захваты, миграция и поток углеводородов» . Морская и нефтяная геология . 17 (7): 797–814. Бибкод : 2000МарПГ..17..797А . дои : 10.1016/S0264-8172(00)00020-9 . ISSN   0264-8172 .
  10. ^ Разломы и подземный поток флюидов в неглубокой земной коре . Ханеберг, Уильям К. Вашингтон, округ Колумбия: Американский геофизический союз. 1999. ISBN  0-87590-096-8 . ОСЛК   42061057 . {{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
  11. ^ Jump up to: а б с д и Ингебрицен, SE; Манга, Майкл (2019). «Землетрясительная гидрогеология» . Исследования водных ресурсов . 55 (7): 5212–5216. Бибкод : 2019WRR....55.5212I . дои : 10.1029/2019WR025341 . ISSN   1944-7973 .
  12. ^ Тораби, А.; Йоханнессен, Мьюзик; Эллингсен, TSS (2 июня 2019 г.). «Толщина ядра разлома: данные по кремнисто-обломочным и карбонатным породам» . Геофлюиды . 2019 : 1–24. дои : 10.1155/2019/2918673 . HDL : 1956/23517 .
  13. ^ Шукла, Матсиендра Кумар; Шарма, Анупам (01.06.2018). «Краткий обзор брекчии: это [ sic ] контрастное происхождение и диагностические признаки» . Науки о твердой Земле . 3 (2): 50–59. Бибкод : 2018SolES...3...50S . дои : 10.1016/j.sesci.2018.03.001 . ISSN   2451-912X .
  14. ^ Jump up to: а б с «Магматические породообразующие минералы» , Earth Materials, 2-е издание , Cambridge University Press, стр. 159–196, 15 декабря 2016 г., doi : 10.1017/9781316652909.009 , ISBN  978-1-107-15540-4 , получено 3 октября 2020 г.
  15. ^ Бленкинсоп, Том Г. (2000). Микроструктуры и механизмы деформаций в минералах и горных породах . Дордрехт: Kluwer Academic Publishers. ISBN  978-0-412-73480-9 . OCLC   70771466 .
  16. ^ Jump up to: а б с д и ж г Ховальд, Т.; Персона, М.; Кэмпбелл, А.; Люэт, В.; Хофстра, А.; Свиткинд, Д.; Гейбл, CW; Банерджи, А.; Луиендейк, Э.; Кросси, Л.; Карлстрем, К. (2015). «Доказательства долговременных (> 10 3 лет) изменений гидротермальной активности, вызванных сейсмическими событиями» . Геофлюиды . 15 (1–2): 252–268. Бибкод : 2015Gflui..15..252H . дои : 10.1111/gfl.12113 .
  17. ^ Ши, Жеминг; Ван, Гуанкай (2014). «Гидрологический ответ на многочисленные сильные отдаленные землетрясения в колодце Майл, Китай» . Журнал геофизических исследований: Поверхность Земли . 119 (11): 2448–2459. Бибкод : 2014JGRF..119.2448S . дои : 10.1002/2014JF003184 . ISSN   2169-9011 . S2CID   129062201 .
  18. ^ Ван, Чи-Юэнь; Ляо, Синь; Ван, Ли-Пин; Ван, Чунг-Хо; Манга, Майкл (2016). «Сильные землетрясения создают вертикальную проницаемость, разрушая водоводы» . Исследования водных ресурсов . 52 (8): 5923–5937. Бибкод : 2016WRR....52.5923W . дои : 10.1002/2016WR018893 . ISSN   1944-7973 . S2CID   21728270 .
  19. ^ Ши, Жеминг; Чжан, Шучуань; Ян, Руи; Ван, Гуанкай (16 февраля 2018 г.). «Снижение проницаемости зоны разлома после сильных землетрясений в гидротермальной системе» . Письма о геофизических исследованиях . 45 (3): 1387–1394. Бибкод : 2018GeoRL..45.1387S . дои : 10.1002/2017GL075821 . ISSN   0094-8276 . S2CID   134571186 .
  20. ^ «Вызывает ли добыча нефти и газа из сланцев землетрясения? Если да, то как землетрясения связаны с этими операциями? | Геологическая служба США» .
  21. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Радуха, С.; Батлер, Д.; Мозли, PS; Персона, М.; Эванс, Дж.; Хит, Дж. Э.; Дьюэрс, штат Калифорния; Стауффер, PH; Гейбл, CW; Келкар, С. (2016). «Потенциальный обход уплотнения и накопление покрышки, возникающие в результате перехода от зоны деформации к режиму раскрытия трещины на границе раздела пласт-пласт/покрышка» . Геофлюиды . 16 (4): 752–768. дои : 10.1111/gfl.12177 .
  22. ^ Jump up to: а б с Ульмер-Шолле, Дана С.; Шолле, Питер А.; Шибер, Юрген; Рейн, Роберт Дж. (2015). Цветной справочник по петрографии песчаников, алевролитов, сланцев и сопутствующих пород . Американская ассоциация геологов-нефтяников. дои : 10.1306/m1091304 . ISBN  978-0-89181-389-7 .
  23. ^ Jump up to: а б Ван, Боян; Чжан, Цюшэн; Ван, Банда; Лю, Мяо (23 августа 2018 г.). «Анализ различий вещественного состава и коллекторского пространства мезопротерозойских темно-морских сланцев на площади Яньшань» . Разведка и эксплуатация энергии . 37 (1): 332–354. дои : 10.1177/0144598718797101 . ISSN   0144-5987 . S2CID   134344274 .
  24. ^ Чен, Сю; Цюй, Сию; Сюй, Шоую; Ван, Вейминг; Ли, Шуньмин; Он, Хуэй; Лю, Ян (01 июля 2020 г.). «Поры растворения в сланцах и их влияние на качество коллектора во впадине Даминтун, бассейн Бохайского залива, Восточный Китай: выводы из изображений СЭМ, экспериментов по адсорбции N 2 и взаимодействия флюида с породой» . Морская и нефтяная геология . 117 : 104394. Бибкод : 2020MarPG.11704394C . doi : 10.1016/j.marpetgeo.2020.104394 . ISSN   0264-8172 . S2CID   218813418 .
  25. ^ Jump up to: а б Мусумечи, Г.; Маццарини, Ф.; Круден, Арканзас (2015). «Разлом Цуккале, остров Эльба, Италия: новый взгляд на архитектуру разломов: ХРУПКИЙ РАЗЛОМ ЗУККАЛЕ» . Тектоника . 34 (6): 1195–1218. дои : 10.1002/2014TC003809 . hdl : 11568/759900 . S2CID   129140170 .
  26. ^ Jump up to: а б Коллеттини, К.; Холдсворт, RE (2004). «Ослабление зоны разлома и характер скольжения по пологим сбросам: данные по разлому Цуккале, Эльба, Италия» . Журнал Геологического общества . 161 (6): 1039–1051. Бибкод : 2004JGSoc.161.1039C . дои : 10.1144/0016-764903-179 . ISSN   0016-7649 . S2CID   131448451 .
  27. ^ Jump up to: а б с Лянь, Цзыи; Ченг, Чинг-Чунг; Хван, Чейнвей; Кроссли, Дэвид (2014). «Оценка активного разлома с помощью гидрогеологического моделирования и сверхпроводящей гравиметрии: тематическое исследование разлома Синьчжу, Тайвань: оценка разлома с помощью гидрологии и гравитации» . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 119 (9): 7319–7335. дои : 10.1002/2014JB011285 .
  28. ^ Jump up to: а б Елена, Филлимонова; Василий, Лаврушин; Наталья, Харитонова; Арслан, Сартыков; Елена, Максимова; Екатерина, Барановская; Анна, Корзун; Алексей, Маслов; Елена, Байдарико (11.12.2019). «Гидрогеология и гидрогеохимия минеральных газированных подземных вод Ессентукского района (Кавказский регион минеральных вод)» . Экологические науки о Земле . 79 (1): 15. дои : 10.1007/s12665-019-8721-2 . ISSN   1866-6299 . S2CID   210834762 .
  29. ^ Ким, Дж.; Райан, П.; Клепейс, К.; Глисон, Т.; Норт, К.; Бин, Дж.; Дэвис, Л.; Филун, Дж. (2014). «Тектоническая эволюция палеозойского надвига влияет на гидрогеологию трещиноватого водоносного горизонта на северо-восточном предгорье Аппалачей» . Геофлюиды . 14 (3): 266–290. Бибкод : 2014Gflui..14..266K . дои : 10.1111/gfl.12076 .
  30. ^ Гризар, Пьер; Шмитт, Жан-Мишель; Кубок, Патрик (01 февраля 2019 г.). «Гидрогеология засушливого бессточного бассейна (Цагаан Элс, Дорногоби, Монголия): полевые данные и концептуализация, трехмерное моделирование подземных вод и водный баланс» . Гидрогеологический журнал . 27 (1): 145–160. Бибкод : 2019HydJ...27..145G . дои : 10.1007/s10040-018-1868-1 . ISSN   1435-0157 . S2CID   135273006 .
  31. ^ Jump up to: а б с д и ж г час Шелдон, штат Ха; Орд, А. (20 октября 2005 г.). «Эволюция пористости, проницаемости и давления жидкости в дилатантных разломах после разрушения: последствия для потока жидкости и минерализации» . Геофлюиды . 5 (4): 272–288. дои : 10.1111/j.1468-8123.2005.00120.x . ISSN   1468-8115 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6b111679ee450d1a0ba8d9133436a767__1705279620
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6b/67/6b111679ee450d1a0ba8d9133436a767.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Fault zone hydrogeology - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)