Проницаемость горных пород при высоких температурах и давлениях : (По эксперим. данным) Витовтова, Валентина Михайловна

Введение к работе

Актуальность т уы. Экспериментальные данные, геологические и гео-* физические яаблвдения, а также уникальная информация, нолучен-ная при проходке Кольской с: 'рхглубокой скважины, свидетельствуют о том, что в земной коре существуют крупные зоны деформированных пород, благоприятных д.оя фильтрации р. зтворсв. С фильтрацией раствора связано образование гидротермальных рудных месторождений; роль растворов отчетливо проявляется в метасоматичео-ких процессах, приуроченных к тектонически ослабленным зонам, зонам контактов с интрузиями и т.д.

Наиболее важной характеристикой' геологической среда, определяющей возможности фильтрации растворов, является проницаемость. Изучение проницаемости горных пород проводилось в связи. с потребностями нефтяной и газовой промышленности, геотермальной энергетики, а также в связи с проблемами захоронения радиоактивных отходов. При этом основное внимание уделялось изучению зависимости проницаемости от температуры и давления в условиях малых и умеренных глубин- ~ри температуре до 200С'и давлении до IO0-I50 Ї/Га.

Для того чтобы проггозировать уоловия фильтрации растворов на 'больших глубинах необходимы данные о проницаемости горных пород при более высоких рчачениях темпер' "урн и давления. Особенно важно изучение проницаемости в высокотемпературной области, пгч температурах контактовых і^еолов магматических тел. Получение таких данных позволит установить пути миграции гидротермальных растворов, определить возможные масштабы руднометасоматичес- . ких процессов в контактовых зонах интрузийj определить роль глубинна флюидов в различных геологических процессах, протекающих в областях тектоно-магматической активизации континентальной коры и т.д. Отсутствие экспериментальных данных и' теоретических основ для пяпчртя проницаемости при высоких температурах и давлениях делает актуальным проведение исследований в этой " области. В связи с. этим оыли поставлены следующие задачи.

1. Разработать методику определения проницаемости горных пород при высоких температурах и давлениях. ; '

2. Экспериментально определить проницаемость различных'пород при давлениях на породу от 15 до 200 МПа і температурах

от 20 до 600С. 3.. Установить зависимость проницаемости от температуры и давления. 4. Показать возможность использования полученных экспериментальных данных да., оценки фильтрационных свойств пород глубоких горизонтов земной коры при различных геотермических градиен-.тах. .5. На материале конкретного скарнового месторождения, формирование которого связано с интрузией гранитои"ной магмы, показать возможность использования экспериментальных данных для определения гидродинамич-оких условий скарнообразования в контактовом ореоле интрузивов. Научная новизна. Для решения поставленной задачи была разработана методика определения проницаемости торных пород в интервале температур 20-600С и давлениях на породу 15-200МПа. Впервые экспериментально изучена проницаемость различных типов горных пород (грантов и гранодаоритов, мраморов и известняков, доломитов, туфоалевролитов, скарнов) в интервале температур '20-600С и давлениях на поро~у 15-200 МПа. На осг-гае полученных эксперим;нтальных данных установлены закономерности изменения проницаемости различных типов пород от температуры и давления. Практическая ценность работы заключается в возможности использования полученных данных для оценки фильтрационных свойств глубоких горизонтов земноъ коры; на конкретном примере Саякских месторождений (Сев.Прибалхашье) показано, что динамик изменения проницаемости вмещающих пород в контактовом ореоле интрузива оказывала существенное влияние на локализацию скарновых тел. Апробация работы. Основные положения работы докладывались на . Международпм симпозиуме МАГРМ (Тбилиси,1982), на II Всесоюзном совещании по страть<ормным свинцово-цинковым месторождениям (Пущино,1982), на Всесоюзном совещании эксперимен^таторов (Москва-,1983), на УП Всесоюзном совещании по физическим свойствам горных пород.при высоких давлениях и температурах (Ереван, ' 1985), на У11 Всесоюзном совещании Термобарометрия и геохимия рудообразухдих флюидов" (Львов,1985), на II Всесоюзном совещании "Современные методы морских .еологических исследований" (Калининград, 1987), на "Совещании по обмену опытом по обработке керна и геолого-геофизическим исследоваішям в скважине и околоскважинкого

пространства сверхглубоких скважин (Ярославль,1987), на совещании "Проблемы "карноа и их оруденения" (Черноголовка,.-988).

По результатам исследований опубликовано ь открытой печати 12 работ и получена серебрятся медаль ВДНХ. Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, со; зржащего наименований. Содержание работы изложено на страницах машинописного текста, включая 31 рисунок и 5 таблиц, В основу работы положены результаты исследований, выполненных автором за период 1977-1988 годы ь лаборатории гидротермальных процессов ИЭМ АН СССР под руководством академика АН СССР В.А.Карикова, которому автор выражает глу( кую признательность. Автор выражает благодарность также заведующему лабораторией гидротермальных процессов В.М.Шмояову и сотрудникам лаборатории и института Ф.П.Аржатскому, А.М.Лксюку, Г.П.Варайокому, В.Н.Балашову, А.К.Зарубину, А.К.Широкову, Н.И.Кузнецову, А.С.Жуковскому и др. за поддержку и помощь при выполнении работы.