CC BY
69
4. Ветрин В.Р., Калинкин М.М. Реконструкция процессов внутри-корового и корово - мантийного магматизма и метасоматоза (по результа-тамизученияглубинных включений). Апатиты, 1992. 108 с.
5. Родкин М.В. Роль глубинного флюидного режима в геодинамике и сейсмотектонике. М., 1993. 194с.
6. Шмонов В.М., Витовтова В.М., Жариков А.В. Флюиды и проницаемость пород земной коры. М.: Научный мир, 2002. 216 с.
7. Семашко С.В. Оценка изменений напряженного состояния глубинных зон земной коры при современных геодинамических процессах// Изв. ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Вып. 8. Тула 2006. 271с.
S. Semashko
Three-layered model of Earth's crust of continental type and Young modulus and porosity distribution
It’s ascertained that Young modulus and porosity distribution gotten with using experimental researching gas permeability don’t contradict three-layered model of Earth's crust of continental type, which has been creation with using seismic investigations.
Key words: seismic investigations, Earth's crust structure models, gas permeability, porosity, Young modulus.
Получено 22.09.10
УДК 624.131.431.2
С.В. Семашко, канд. геол.-минералог. наук, доц., (4872) 35-20-41 (Россия, Тула, ТулГУ)
КОЭФФИЦИЕНТ ПУАССОНА, ПОРИСТОСТЬ И РАСКРЫТИЕ МИКРОТРЕЩИН В ГЛУБИННЫХ ЧАСТЯХ ЗЕМНОЙ КОРЫ
Выведены соотношения между пористостью и коэффициентом Пуассона, которые позволяют делать выводы об устойчивости микротрещин в глубинных частях Земной коры континентального типа. При пористости более 2,25 % микротрещины находятся в неустойчивом состоянии независимо от значений коэффициентом Пуассона.
Ключевые слова: эффективное давление, флюиды, пористость, коэффициент Пуассона, модуль Юнга, микротрещины.
В соответствии с современными представлениями о напряженно-деформированном состоянии земных недр, горные породы Земной коры, содержащие флюиды, находятся под действием эффективного давления, которое определяет напряжение между минералами и деформации пород. При этом различают эффективное давление в условиях открытых и закрытых гидродинамических систем [1].
В открытых гидродинамических системах, существование которых предполагается до глубин 3.. .5 км в осадочных (глинисто-алевролитовых) толщах и до глубин 7.12 км в кристаллических породах, давление поро-вой жидкости вследствие наличия гидравлической связи с поверхностными водоемами определяется глубиной залегания. При этом поровое давление жидкости называют «нейтральным давлением», поскольку оно не вызывает деформации каркаса породы. Эффективное давление в открытых системах Р°7 определяется соотношением Терцаги
Р 7 =Рт • 8 • Н(1 - 7) + р„ • g • Н • f-Ру> • g • Н, (1)
где рт - минеральная плотность породы; 8 - нормальное ускорение; р № -
плотность воды; Н - глубина залегания; 7- пористость породы.
В закрытых гидравлических системах эффективным давлением называют такое твердофазное давление породы, которое приводит к таким
же значениям физических параметров, которые имели бы место при дан-
ном сочетании флюидного Р рь и литостатического давления Р 8.
Ре.Г = Р. - а • РРЬ . (2)
В (2) значение коэффициента а близко к единице (0,85.0,95).
Существование трещин и микротрещин в условиях глубинных зон можно рассматривать как следствие аномально высоких давлений флюидов и неравномерного распределения давления в условиях закрытой системы. Эффективное давление в этом случае можно рассматривать как наиболее вероятное, максимальное давление, которое препятствует раскрытию микротрещин, а давление способное привести к расширению микротрещин Р0, может быть оценено с использованием соотношения [3]:
Р» = 0, Рв = 0,1£/5 , (3)
где Е - модуль Юнга; 7- пористость.
Ранее было выведено соотношение [3]
Р7=7Е/ [3- (1 - 2^)], (4)
где Р 7 - эффективное давление; ц - коэффициент Пуассона; 7 и Е соответствуют обозначениям использованным ранее в (3).
Представляется достаточно очевидным, что расширение микротрещин в Земной коре (находящихся под действием эффективного давления) будет происходить при выполнении неравенства (т.е. при Р7, вызывающем расширение микротрещин превышающем Р »)
Р»/Р7 < 1 . (5)
Считаем, что Р7 = Р7, тогда при Р » = Р7 будем иметь
Р»/Р7 = 0,3-(1 - 2^) /75. (6)
Известно [2], что в горных породах, в которых могут образовываться трещины, коэффициент Пуассона ц в среднем изменяется в пределах от 0,25 до 0,38.
Ql
тз
CL
коэф.Пуассона =0,25 коэф.Пуассона=0,38
На рисунке изображены две зависимости отношения Р»/Р7 от значений пористости (%) при постоянных значениях коэффициента Пуассона (0,25 и 0,38). При значении ц, равном 0,25 и 0,38, отношение Р»/ Р7 будет
равно 1 соответственно при 7, равном 2,25 % и 0, 52 %.
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1,00
0,50
0,00 111111111111111111111111111111111111 0,2 2,2 4,2 6,2
Пористость
Зависимость отношения Р»/Р7 от пористости
Выводы
1. Определив значения пористости и коэффициента Пуассона и воспользовавшись соотношениями (5) и (6), можно установить, находятся ли микротрещины в устойчивом или неустойчивом состоянии;
2. При значениях пористости более 2,25 % в глубинных зонах Земной коры микротрещины находятся в неустойчивом состоянии независимо от значений коэффициента Пуассона (при изменении Р 7 может происходить как увеличение, так и закрытие микротрещин).
Список литературы
1. Шмонов В.М., Витовтова В.М., Жариков А.В. Флюидная проницаемость пород земной коры. М.: Научный мир, 2002. 216 с.
2. Дзебань И.П. Акустический метод выделения коллекторов с вторичной пористостью. М.: Недра, 1981. 166 с.
S. Semashko
Poisson's ratio, porosity and opening micro-cracks in deep parts of Earth's crust
The dependences between porosity and Poisson's ratio were gotten. These dependences make it possible conclusions about steadiness of micro-cracks in deep parts of continent type Earth's crust. The micro-cracks aren’t steadiness for different means of Poisson's ratio ifporosity more than 2.25 %.
Key words: effective pressure, fluids, porosity, Poisson's ratio, Young modulus, micro-cracks.
Получено 22.09.10
