Введение к работе
Актуальность работы. Успехи геологических наук за последнюю четверть века предопределили новое направление в геологических исследованиях - компьютерное моделирование. Решение геологических задач путем построения компьютерных моделей является не только экономически выгодным (в прикладных отраслях), но и позволяет быстро и эффективно проводить проверки теоретических построений.
Компьютерный анализ и моделирование стали неотъемлемой частью для геологических дисциплин и широко внедряются в историческую геологию и тектонику.
Исследования, проведенные автором в ходе работы над диссертацией, являются одними из первых в России в области количественного моделировения эволюции осадочных бассейнов и деформаций реологически-расслоенной вязко-упруго-пластической литосферы. Актуальность данных исследований обусловлена необходимостью широкого внедрения количественных методов анализа в геологии и получения на их основе новых результатов. В качестве исследовательских полигонов для отработки методики были выбраны хорошо изученные в геологическом плане молодая эпигерцинская Скифская платформа и внутриплитный Днепровско-Донецкий бассейн.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы являлись разработка интегрированной методики количественного моделирования эволюции осадочного бассейна, создание модели вязко-упругих деформаций литосферы на основании экспериментальных данных по реологии пород, разработка соответствующих компьютерных программ и применение разработанной методики для моделирования эволюции реальных бассейнов: эволюции Восточно-Предкавказского предгорного прогиба на орогенном этапе и пострифтовой эволюции внутрикратонного Днепровского бассейна в общем контексте геологической истории южной части Восточно-Европейской платформы. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
сбзор и ревизия данных о существующих количественных моделях кинематического восстановления истории погружения, процессов в осадочных бассейнах и деформаций литосферы
разработка интегрированной методики моделирования бассейнов, включающей восстановление истории погружения бассейна, модели процессов теплопереноса, миграции флюидов и созревания органического вещества
разработка алгоритма и написание пакета компьютерных программ на основании разработанной методики, включающего модули, обеспечивающие:
создание, заполненние, редактирование базы данных, содержащей информацию о скважинах и сейсмических профилях, ' ""
одно- и двухмерное восстановление Истории погружения по скважинам и сейсмопрофилям с учетом уплотнения пород,
расчет законов уплотнения на основании скважинных данных,
статистический анализ истории погружения по набору скважин,
одномерное моделирование термической истории осадков и литосферы, основанное па численном решении нестационарного уравнения теплопроводности и результатах кинематического анализа,
моделирование созревания органического вещества
отработка пакета программ на ряде бассейнов Восточно-Европейской, Скифской и Западно-Сибирской платформ (совместно с другими сотрудниками и аспирантами кафедры),
создание количественной модели деформаций литосферы, основанной на экспериментальных реологических зависимостях пород и рассчитанном распределении температур,
разработка алгоритма и написание компьютерных программ, обеспечивающих вычисления в рамках предложенной модели,
проведение серии численных экспериментов, для изучения реакции литосферы на напряжения растяжения и сжатия в рамках предложенной модели,
* изучение геологического строения и истории формирования Скифской
платформы и Днепровского бассейна по опубликованным и фондовым геологическим материалам и, по возможности, полевым наблюдениям;
* . одно и двухмерное восстановление истории погружения Восточного
Предкавказья по данным скважин и сейсмопрофилям,
восстановление истории погружения Днепровского бассейна по сейсмическим и скважинным данным,
моделирование эволюции Восточно Предкавказского бассейна на орогенном этапе в рамках гипотезы упругого прогибания литосферы под нагрузкой орогена Большого Кавказа,
моделирование пострифтовой эволюции Днепровского бассейна .
Научная новизна. Разработан и опробован комплексный метод одномерной и двухмерной количественной оценки геологической истории развития для регионов с широким развитием недислоцированиых и слабодислоцированных комплексов чехла.
Для молассового бассейна Восточного Предкавказья построена модель упругого прогибания бассейна под действием нагрузки орогена Большого
Кавказа, демонстрирующая высокую степень сходимости результатов моделирования и наблюдаемых геологических данных.
Предложен и обоснован вычислениями (на примере Днепровского бассейна) механизм пострифтового синкомпрессионного погружения внутрикратонных бассейнов: быстрое пострифтовое синкомпрессионное погружение бассейнов может быть объяснение эффектом "вдавливания" литосферы, но для этого литосфера бассейна должна быть достаточно "горячей".
Показана возможность возникновения внутрйплатформенных
общелитосферных складок в обстановке сжатия при достаточно низком (по сравнению с критическим) уровнем напряжений в результате наложения поля напряжений на существующую структуру литосферы.
Практическая ценность. Разработанный и написанный в ходе диссертационной работы пакет компьютерных программ является оригинальной разработкой не имеющей аналогов в России. Он может быть использован при моделировании и других бассейнов. Возможность построения моделей термической истории бассейна, истории созревания органического вещества дает возможность применения его для количественного анализа истории генерации и миграции углеводородов. Переход в перспективе от двухмерного к трехмерному кинематическому моделированию позволит проследить эволюцию структур (например ловушек углеводородов) во времени, что даст возможность оценить вероятности формирования различных полезных ископаемых.
Фактический материал. Автором были использованы материалы фондов Ставропольской и Кавказской' экспедиций геологического факультета МГУ, фонды Геологической библиотеки МГУ, материалы фондов ПО "Краснодарнефтегеофизика", Центральной Геофизической Экспедиции (г.Москва), материалы фондов СОГРЭ (г.Владикавказ), Укргеофизики (Киев). Часть материала была собрана автором в ходе полевых экскурсий по Крыму, Центральной и Северной Добрудже в период с 1992 по 1996 г.г.
Одномерное моделирование по Скифской платформе было проведено по материалам 122 буровых скважин и геологических разрезов, двухмерное - с использованием как данных по отдельным скважинам, так''и сейсмическим профилям. Также для разработки методик использовались более 200 скважин и 15 профилей для различных бассейнов Восточной Европы и Западной Сибири.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из '_ страниц