Геология, поиски и разведка месторождений нефти и газа (стр. 2 )

Рис. 1.1 Земля, ее строение и состав.

Фрагменты астеносферы фиксируются, главным образом, под островными дугами, в таких районах как Япония, срединно-океанические хребты. Под такими территориями, как древние платформы, астеносфера наблюдается в виде отдельных линз. Сверху залегает земная кора, имеющая резко различное строение в разных своих частях. Земная кора вместе с надастеносферной мантией и астеносферой образует литосферу (каменную сферу).

Температура в недрах Земли по разным оценкам достигает 3,5 – 6 тыс. град. Однако, несмотря на такие гигантские величины, вещество в Земле не расплавлено из-за гигантских давлений, а находится в особом состоянии, которое пока в лабораторных условиях в достаточном объеме не воссоздано, и в должной степени не изучено.

Давление на глубинах 50-100 км составляет 30 тыс. атм., а в центре Земли достигает 3,5 млн. атм.

Изменения значений давления в глубинах Земли приведено в табл. 4.

Таблица 4.

Температура (по Б. Гутенбергу) и давление (по Буллену)

в глубине Земли

Глубина, км	20	100	500	640	1900	2900	6370
Температура,˚С.	600	1400	1800				2000 –5000
Давление, мегабары	0,009	0,025	0,140	0,2	0,9	1,3	3,5-3,9

В целом Земля представляет собой равновесную систему, однако, в отдельные промежутки времени и на отдельных участках, обнаруживаются отклонения от этого равновесия. В этих зонах возникают перепады давлений, которые постепенно релаксируют. Первыми всегда стремятся переместиться из области большего давления в область меньшего давления флюиды (смесь жидкостей и газов, находящаяся в недрах).

Земля, как планета еще не завершила своего развития. В ее недрах проходит гравитационная дифференциация вещества. Легкие элементы поднимаются, тяжелые – опускаются. Продолжается радиоактивный распад элементов, в результате которого Земля продолжает разогреваться, а выделяющееся тепло по конвекционным ячеям поступает к ее поверхности.

1.2.  Земная кора и ее строение.

Земная кора или литосфера (литос – камень) – каменная оболочка Земли имеет различное строение под океанами и континентами (рис. 1.2). Под океанами ее толщина едва достигает 10 км. В ней выделяется 2 слоя – «базальтовый», сходный по сейсмическим свойствам с базальтами, маломощный осадочный, состоящий из слоистых пород, образующих стратисферу (слоистую сферу).

Под континентами и шельфом, который является континентом, покрытым океанскими водами, земная кора имеет толщину (мощность) 15-20 км под равнинными территориями и увеличивается до 75 км под горными сооружениями. В ней выделяется 3 слоя - «базальтовый», «гранитный» и «осадочный». Мощность коры тем больше, чем выше горы. То есть, в земной коре образуются, так называемые, «корни гор», и ее вес на мантию всюду остается постоянным, потому что плотность гранитного слоя намного меньше, чем базальтового. Это явление было названо изостазией. В настоящее время эта модель строения земной коры усложняется и пересматривается.

Осадочный слой на континентах имеет различную мощность – от нулевой (например, на Балтийском или на Украинском щитах), в горных сооружениях, до нескольких километров на материковых платформах. В отдельных местах он достигает толщины 10 км и более в Прикаспийской впадине.

Рис.1.2. Основные типы строения земной коры и ее главные структурные элементы (по ). 1 –осадочный слой, 2 – гранитный слой,3 – базальтовый слой, 4 – верхняя мантия, 5 – характеристика слоев (в числителе – средняя мощность в км, в знаменателе – средние скорости сейсмических волн, км/с).

Температура в земной коре возрастает с увеличением глубины – на равнинных территориях – в меньшей степени, в горных районах и предгорьях – в большей. Есть на Земле локальные участки, где температура поверхности аномально высока – Исландия, Камчатка, и др. Прирост температуры на 100 м глубины называется геотермическим градиентом. В табл.5 приведены значения геотермического градиента, замеренные в скважинах.

Таблица 5.

Средние величины геотермических градиентов в нефтегазоносных регионах

России и ближнего зарубежья (по и др., 2001 с упрощениями).

Регион	Интер-вал глубин, км	Средний геотерми ческий градиент в °С/100м	Регион	Интер-вал глубин, км	Средний геотерми ческий градиент в °С/100м
Печорская синеклиза	0,5-2,5	2,7	Восточное Предкавказье (Терско-Каспийский прогиб)	≤2,0	4,0 в аномалиях до 9
Волго-Уральская нефтегазоносная провинция	0,5-2,5	1,8
Днепровско-Донецкая впадина	0,5-3,5	2,7	Южно-Мангышлакская впадина	≤2,5	3,75
Припятский прогиб	0,5-3,0	1,4	Сурхан-Дарьинская впадина	2,0	3
Прикаспийская впадина	0,5-3,0	2,0	Куринская впадина	≤2,5	3,5
Бухаро-Хивинский район	≤2,0	3	Рионская впадина	≤3	2,6
Центральное Предкавказье	≤3,5	3,7	Западно-Сибирская плита	≤3,5	3,4

Вся толща земной коры, в большей, или меньшей степени пронизана потоками флюидов – газами и растворами воды и углеводородов, которые поступают в литосферу, как из мантии, так и из атмосферы и гидросферы. В целом земная кора находится в равновесии, и только там, где изостазия нарушается, чтобы это равновесие восстановить в земной коре активизируются, различные движения. Флюиды, будучи наиболее подвижными компонентами геосфер, устремляются из областей высокого давления в области низкого давления.

1.3.  Главные источники энергии

геологических процессов.

Земля питается от двух главных источников энергии. Они порождают два типа геологических процессов – экзогенные – внешние, происходящие, главным образом за счет энергии Солнца, и эндогенные – внутренние, происходящие за счет внутренних процессов в Земле.

Солнце основной поставщик энергии на Землю. Излучение Солнца достигает 1026 кал/сек, на Землю попадает ½ млрд. части этой энергии. Однако за 3 дня мы получаем на Землю от Солнца больше тепла, чем дало бы сжигание всех запасов угля, нефти и лесов планеты. В среднем на Землю от Солнца поступает 10-2 кал/см2с. За счет неравномерного поступления энергии Солнца на разные широты происходят атмосферные явления - ветер, течение рек, рост и таяние ледников. Благодаря энергии Солнца развивается животный и растительный мир, продуцирующие накопление горючих ископаемых, существует человек.

Экзогенные процессы протекают в приповерхностных частях Земли. Их деятельность направлена, преимущественно, на разрушение поднятий рельефа (денудацию, эрозию), перенос (транспортировку) разрушенного вещества в пониженные участки и их заполнение (аккумуляцию, седиментацию). За счет энергии Солнца протекает фотосинтез, позволяющий переводить окисную форму углерода (СО2) в закисную, в органическое вещество и углеводороды. Затем это вещество захоранивается в виде горючих полезных ископаемых.

Пока недостаточно изучена роль энергии ударных воздействий метеоритов, падающих на Землю сейчас, и, вероятно, в несравненно большей степени, раньше, когда атмосфера была еще недостаточно плотной.

Эндогенные процессы протекают в недрах Земли и вызывают землетрясения, извержения вулканов, переплавление и химическое изменение горных пород под действием высоких давлений и температур. В результате преобразуются (метаморфизуются) старые и образуются новые горные породы, нарушается их первоначальное залегание. В этом случае перемещение геологических тел может происходить и против силы тяжести. В горных породах образуются разрывы. С эндогенными процессами связано возникновение материков, океанических впадин и горных систем.

Эндогенные процессы обусловлены напряжениями в теле Земли, образованными в результате гравитационной дифференциации, и радиоактивного разогрева вещества Земли. Причем, в виде тепла к поверхности Земли энергия приходит в очень небольшом количестве – всего в целом 10-6 кал/см2. Основная доля эндогенной энергии проявляются в форме конвекционных потоков, порождая движения материков и воздымание гор (рис. 1.3).

	Рис. 1.3. Конвекционные ячеи в мантии и структуры земной коры

В меньшем масштабе сходные процессы возникают и в осадочной оболочке. Так образуются соляные, грязевые, гранитные диапиры - структуры, образованные «протыканием» вышележащих пород нижележащими. Такая ситуация в земной коре возникает, если легкие породы (каменная соль) окажутся погребенными под более тяжелыми (глиной). При этом они стремятся всплыть сквозь вышележащие толщи. Получившиеся геологические образования называются диапиры, а само явление – диапиризм. С ними часто бывают связаны месторождения нефти и газа.