Инновационный метод математического моделирования обстановок осадконакопления разработали китайские ученые
16 сентября 2020 г.
О результатах применения «прямого численного моделирования» ученые рассказали в статье, опубликованной в журнале Science China Earth Sciences.
Геологические процессы происходят в широком диапазоне временных масштабов, от секунд до миллионов лет, что затрудняет их понимание и прогнозирование. Хорошим примером являются землетрясения: разрушения, связанные с толчком, могут произойти в одно мгновение, но движение тектонической плиты, которое привело к этому событию, может занять до миллионов лет.
Одним из важнейших столпов геологии была и остается стратиграфия. В ней ученые имеют дело с такими процессами, как открытие и закрытие осадочных бассейнов, контролируемое изменениями уровня моря, заполнение бассейна речными осадками, литификация осадков «in situ» и так далее. Математика, контролирующая форму и распределение этих отложений, очень сложна, и ее не так просто визуализировать на основе стратиграфических данных, которые зачастую оказываются неполными.
Ученые из Китайского нефтяного университета (Восточный Китай) исследовали карбонатные отложения, образованные в различных обстановках осадконакопления. Они изучили процесс эволюции отложений, очертили поверхности эрозии, выделили несогласия и количественно определили полноту разреза на краю платформы, на склоне и в пределах отдельных фаций исследуемого бассейна. Трехмерная модель заполнения бассейна была построена, используя метод под названием «прямое численное моделирование». Используя как пространственные, так и временные данные результатов моделирования для пяти точек (псевдоскважин) в различных условиях осадконакопления, ученые смогли выделить стратиграфические перерывы в масштабах всего бассейна и определили их продолжительность.
Основной принцип «прямого численного моделирования» заключается в том, что выбирается определенная область (осадочный бассейн) и время в геологическом прошлом. Затем ученые моделируют то, как происходило накопление осадков, как происходила эрозия и перенос вещества внутри бассейна и узнают, где находится область основного осадконакопления, и, например, подходит ли данный бассейн в качестве хорошего резервуара для нефти и газа или нет. Этот метод позволяет разрешить одну из важнейших проблем в стратиграфии – вопрос стратиграфических перерывов. Ещё с 1780-х годов было широко признано, что большинство стратиграфических разрезов повсеместно прерываются в различных временных масштабах и имеют множество стратиграфических несогласий. Естественных причин для этого существует множество. Хотя многие исследователи пытались определить полноту пластов, используя различные подходы, такие как статистический метод, методы датирования, физическое моделирование, стохастическое моделирование и прямое стратиграфическое моделирование, все еще остаются некоторые нерешенные вопросы, особенно в отношении количественного определения полноты разреза.
Исследователи также продемонстрировали, что полнота пластов в геологическом разрезе, по-видимому, контролируется изменениями уровня моря, темпами и условиями осадконакопления и тектоническими особенностями региона.
В исследовании сделан вывод о том, что метод «прямого численного моделирования» достаточно эффективен для определения полноты разреза и стратиграфических характеристик отдельных пластов. Он позволяет реконструировать эволюцию отложений путем комплексного рассмотрения различных геологических процессов (эрозии, стратиграфических перерывов и несогласий) и обеспечивает новый подход к интерпретации геологических данных.
Читать подробнее: Estimation of carbonate stratal completeness via stratigraphic forward modeling
Источник: Springer Link
Перевод/адаптация текста: «Вестник ОНЗ РАН»