Способ определения палеонапряженийв массиве горных пород

01182856 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Севетстпв,СоциалистическаРеспублик(22) Заявлено 04.06,79 (21) 2803731/18-2 51) М. Кл.з6 01 У 9/О присоединением заявкиГосуд Приоритет С ССР делам мзобретени и открытий(43) Опубликовано 07.05,81. Бюллетень17 (45) Дата опубликования описания 07.05.81 Авторыизобретен савв в Т. А. Исмаил-заде, Ш Б Балакишиев ербайджанской ССР,ый центр Геофизика АН) Заявител О П РЕДЕЛ Е Н ИЯ ПАЛ ЕО НАП РЯЖЕН И й АССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД 54) СПО Изобретение относится к области прикладной геофизики, преимущественно связанной с изучением физических свойств горных пород при жестких термодинамических условиях, и может быть использовано при проведении палеотектонических исследований и прогнозировании землетрясений.Данный способ позволяет решить задачу как количественной оценки напряжений, действовавших на горные породы в геологическом прошлом, так и пространственного их распределения.Известен способ определения напряжений, существовавших в геологическом прошлом в массиве горных пород, по которому производят отбор образцов, измеряют изменение объема его порового пространства с увеличением давления и по характеру этого изменения определяют максимальное напряжение, действовавшее на данную породу в геологическом прошлом. Способ основан на том, что горные породы в процессе своего развития испытывают различные деформации, в результате которых уплотняются, приобретая соответствующую структуру с определенным объемом порового пространства 11.Однако способ имеет довольно ограниченный диапазон применения, обусловленный тем, что не все породы обладают эффективнои пористостью, а большинство магматических пород вовсе не имеет заметной пористости. Следовательно, по данной методике невозможно изучение такого типа 5 пород. Кроме того, недостатками этого метода являются неточность получаемых результатов, связанная с отсутствием учета влияния температуры, и невозможность определения данным методом поля напряже ний.Известен также способ исследования деформаций горных пород, по которому отобранные образцы пород нагружают в камере установки высокого давления типа 15 поршень в наковаль и по линейной деформации образцов рассчитывают относительную объемную деформацию. По данной методике можно охватить исследованиями значительно больше типов пород, чем в описанной выше 2.Однако в этой методике также отсутствует учет температурного влияния, кроме того, не предусматривается отбор ориентированных образцов горных пород с целью конкретной увязки полученных результатов со структурным положением горного массива, из которого был произведен отбор.Целью изобретения является повышениеточности и расширение возможностей спо соба.Поставленная цель достигается тем, чтов способе определения палеонапряжений вмассиве горных пород, по которому производят отбор образцов пород и измеряютизменение их физических свойств, отоирают в каждой точке исследований различноориентированные образцы, определяют температуру в точке отбора образца, производят нагружение образца в направлении егоориентировки и одновременно нагревают дотемпературы, соответствующей температурев точке отбора образца, определяют относительную объемную деформацию образцаот приложенной нагрузки и по точке перехода от области упругой к ооласти упругопластической деформации определяют максимальную величину и направление напряжения, действовавшего на породу, а следовательно, и на весь массив в геологическомпрошлом.Отбор ориентированных образцов породы позволяет определить величину напряжения, действовавшего на породу в данномнаправлении, Измерение температуры в точке отбора образца и нагружение его с одновременным нагревом до температуры вточке отбора позволяет учесть влияние температуры на величину относительной объемной деформации образца, а следовательно, и на величину напряжения, действовавшего на породу в геологическом прошлом.На чертеже приведен график измененияотносительной объемной деформации образца горной породы нри его нагружении, накотором по оси ординат отложено изменение относительной объемной деформацииУЬобразца горной породы - а по оси абс 1 оцисс - величина усилия Р, приложенногок образцу.График состоит из четырех участков1 - 4, соответствующих четырем этапам нагружения образца. Участок 1 графика соответствует этапу залечивания микротрещин,имевшихся и образовавшихся в породе врезультате релаксации. Участок 2 графикаимеет линейный характер зависимости1 оот приложенной нагрузки и соответствуетвторому этапу нагружения образца - упругой деформации. Участок 3 графика имеетнелинейный характер и соответствует третьему этапу - временно-упругой деформации, Участок 4 графика соответствует четвертому этапу нагружения образца - необратимой деформации,Напряжение, соответствующее точке перехода от 2 участка графика к 3 принимается за величину палеонапряжения для данчого образца в данном направлении,Предложенный способ осуществляетсяследующим образом.В заданном массиве горных пород отбирают ориентированные образцы и определяют температуру в точках отбора, напри 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 мер, при помощи глубинного термометра, если отбор образцов производится из глубокой скважины. Каждый отобранный образец помещают в установку высокого давления и нагружают в направлении ориентировки образца с одновременным нагревом до температуры в точке отбора образца. Нагружая образец, регистрируют изменение относительной объемной деформации образца от приложенной нагрузки, Указанное изменение иллюстрируется графиком. На графике выделяют участок упругой деформации (участок 2) и участок упруго-пластической деформации (участок 3), Точка перехода от участка 2 к участку 2 графика соответствует максимальному напряжению, действовавшему на породу в данном направлении в геологическом прошлом.Сопоставление между собой результатов исследований различных, одинаково ориентированных образцов массива, позволяет исключить возможные ошибки и установить истинное значение напряжения, действовавшего в данном направлении. Кроме того, при отборе из массива горных пород образцов в различно ориентированных направлениях, например, для массивов, слагающих вытянутые структурные формы вдоль и поперек простирания структуры, возможно изучение поля напряжений, вызывающих образование структур подобных форм.Предложенный способ обеспечивает решение практических задач, связанных, в частности, с возможностью прогноза землетрясений, основанной на том, что палеонапряжения являются следствием предыдущего цикла землетрясения. Поэтому, сравнивая палеонапряжения с действующими в данный период времени напряжениями в массиве горных пород, можно судить о времени наступления последующего цикла землетрясений.При дальнейшем развитии техники определения палеотемператур предложенный способ позволит определять истинное напряжение, соответствующее палеотемпературе,Формула изобретения Способ определения палеонапряжений в массиве горных пород, по которому производят отбор образцов пород и измеряют изменение их физических свойств под действием давления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения возможностей способа, отбирают в каждой точке исследования различно ориентированные образцы, определяют температуру в точке отбора, производят нагружение каждого ооразца в направлении его ориентировки и одновременно нагревают до температуры, соответствующей температуре в точке отбора образца, определяют относительную объемную деформацию образца от828156 дЧ ч,оставитель Э. Волконский Техред И. Заболотнова Корректор Л. Орлова Редактор О. ппова Изд. 1 ч"а 317 Тираж 749 Подписноеарствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Заказ 742/18НПО Поиск Типография, пр. Сапунова,приложенной нагрузки и по точке перехода от области упругой к области упруго-пластической деформации определяют максимальную величину и направление напряжения, действовавшего на породу, а следовательно, и на весь массив в геологическом прошлом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 61. Авчан Г, М, О вероятности оценки величины давления, воздействовавшего на горную породу. ДАН СССР, т. 170, Мо 2, 1966, с. 399 - 401.5 2. Воларович М. П, и др. Физико-механические свойства горных пород и минералов при высоких давлениях и температурах, М., : Наука, 1974, с. 148 (прототип),