Зачистка

Обратная зачистка (также обратная зачистка или обратная зачистка) — это метод геофизического анализа, используемый для последовательностей осадочных пород . Он используется для количественной оценки глубины фундамента при отсутствии отложений и водной нагрузки. Эта глубина является мерой неизвестных тектонических движущих сил, которые ответственны за формирование бассейна (также известного как тектоническое опускание или поднятие). Сравнивая кривые обратного разрезания с теоретическими кривыми опускания и поднятия бассейна, можно получить информацию о механизмах формирования бассейна.

Методика, разработанная Уоттсом и Райаном в 1976 году. позволяет восстановить историю опускания и поднятия фундамента в отсутствие осадочной и водной нагрузки и, таким образом, изолировать вклад тектонических сил, ответственных за формирование рифтового бассейна. Это метод, с помощью которого последовательные слои бассейн , заполняющих отложений , «снимаются» с общей стратиграфии во время анализа истории этого бассейна. В типичном сценарии осадочный бассейн углубляется по мере удаления от краевого изгиба , а сопутствующие изохронные пласты обычно утолщаются по направлению к бассейну. Изолируя изохронные пакеты один за другим, их можно «отслоить» или удалить, а нижнюю ограничивающую поверхность повернуть вверх до исходной точки. Путем последовательного обратного разделения изохрон можно построить обратную историю углубления бассейна, что приведет к разгадке его тектонического или изостатического происхождения. Более полный анализ использует разуплотнение оставшейся последовательности после каждого этапа обратного разделения. Это учитывает степень уплотнения , вызванного нагрузкой более поздних слоев, и позволяет лучше оценить толщину отложений остальных слоев и изменение глубины воды со временем.

Общая теория

Схематическая диаграмма метода обратной зачистки, относящаяся к уравнению ( 2 ). Нагруженный столбец относится к уравнению ( 3 ), а ненагруженный столбец — к уравнениям ( 4 ) и ( 5 ).

В результате своей пористости осадочные толщи уплотняются, накладываясь на осадочные слои после отложения. Следовательно, толщина каждого слоя осадочной толщи была больше во время его отложения, чем при измерении в полевых условиях. Чтобы учесть влияние уплотнения осадков на мощность и плотность стратиграфической колонки, необходимо знать пористость. Эмпирические исследования показывают, что пористость горных пород экспоненциально уменьшается с глубиной. В общем, мы можем описать это с помощью отношений:

$\phi =\phi _{0}e^{-cz}$ ( 1 )

где $\phi$ пористость породы на глубине $z$, $\phi _{0}$ пористость на поверхности и $c$ – константа уплотнения, специфичная для породы.

Уравнение обратного зачистки

Фундаментальное уравнение обратной вскрыши корректирует наблюдаемые стратиграфические записи с учетом эффектов нагрузки отложений и воды, а также изменений глубины воды и определяется следующим образом:

$Y=S\cdot {\frac {(\rho _{m}-\rho _{s})}{(\rho _{m}-\rho _{w})}}+W_{d}-\Delta _{SL}\cdot {\frac {\rho _{m}}{(\rho _{m}-\rho _{w})}}$ ( 2 )

где $Y$ это тектонически обусловленное опускание, $S$ – толщина разуплотненного осадка, $\rho _{s}$ - средняя плотность осадков, $W_{d}$ - средняя глубина, на которой отложились осадочные толщи, $\rho _{w}$ и $\rho _{m}$ – плотности воды и мантии соответственно, а $\Delta _{SL}$ разница в высоте уровня моря между настоящим и временем отложения отложений. Три независимых члена объясняют вклад наносов, глубины воды и колебаний уровня моря в оседание бассейна.

Вывод

Чтобы вывести уравнение ( 2 ), сначала следует рассмотреть «нагруженную» колонку, которая представляет собой осадочную единицу, накопленную за определенный геологический период времени, и соответствующую «разгруженную» колонку, которая представляет положение нижележащего фундамента без влияния отложений. В этом сценарии давление у основания нагруженной колонны определяется по формуле:

$W_{d}\rho _{w}g+S\rho _{s}g+c\rho _{c}g$ ( 3 )

где $W_{d}$ – глубина залегания воды, $c$ средняя толщина коры, $S$ толщина осадка с поправкой на уплотнение, $g$ средняя плотность и $\rho _{w}$, $\rho _{s}$ и $\rho _{c}$ – плотности воды, осадка и земной коры соответственно. Давление у основания ненагруженной колонны определяется по формуле:

$Y\rho _{w}g+c\rho _{c}g+b\rho _{m}g$ ( 4 )

где $Y$ тектоническое или исправленное опускание, $\rho _{m}$ - плотность мантии, а $b$ представляет собой расстояние от основания разгруженной коры до глубины компенсации (которая предполагается находящейся у основания нагруженной коры) и определяется по формуле:

$b=S+W_{d}-\Delta _{SL}-Y$ ( 5 )

Подставив ( 3 ),( 4 ) и ( 5 ) после упрощения получим ( 2 ).

Многослойный чехол

Для многослойного осадочного бассейна необходимо последовательно вскрыть каждый индивидуально идентифицируемый слой отдельно, чтобы получить полную эволюцию тектонического опускания. Используя уравнение ( 2 ), полный анализ оседания выполняется путем поэтапного удаления верхнего слоя на любом этапе анализа и выполнения обратной зачистки, как если бы для случая одного слоя. Для оставшегося столбца на каждом этапе расчета или этапе расчета необходимо использовать средние плотности и толщину. Уравнение ( 2 ) тогда становится тектонической величиной опускания во время седиментации только самого верхнего слоя. В этом случае $L^{*}$ и $\rho _{L}$ можно определить как мощность и плотность всей оставшейся осадочной толщи после удаления верхнего слоя. $l$ (т.е. разуплотненная толщина). Толщина отстойной кучи с $l$ слои тогда:

$L^{*}=\sum _{j=1}^{l}L_{j}$ ( 6 )

Плотность осадочной колонны под слоем $l$ определяется средней плотностью всех остальных слоев. Это сумма всех плотностей остальных слоев, умноженная на соответствующую толщину и разделенная на $L^{*}$:

$\rho _{L^{*}}={\frac {\sum _{j=1}^{l}L_{j}(\phi _{j}\rho _{w}+(1-\phi _{j})\rho _{g})}{L^{*}}}$ ( 7 )

Фактически вы итеративно применяете ( 1 ) и ( 2 ), используя $L^{*}$ и $\rho _{L^{*}}$ вместо $L$ и $\rho _{L}$.