T o m (V o lu m e ) X X X IX — 1969 Z e s z y t ( F a s c ic u le ) 4 K r a k ó w 1969
A N D R Z E J SL Ą C Z K A
ZASTOSOWANIE STRUKTUR PRĄDOWYCH DO USTALENIA KIERUNKU UPADU WARSTW W GŁĘBOKICH WIERCENIACH
(3 fig.)
T he use of current structures for the determ ination of direction of dip of beds in borehole cores
(3 Figs.)
T r e ś ć : W sk aźn ik i k ie ru n k o w e tran sp ortu w y stę p u ją c e w p ia sk o w c a c h p o ch o d zących z rdzeni w ie r tn ic z y c h m ogą sta n o w ić cen n ą pom oc przy w ła śc iw y m ro zp o zn a w an iu b u d o w y w g łę b n e j s iln ie sfa łd o w a n y c h obszarów . U z g o d n ie n ie k ie ru n k u stru k tu r p rą d ow y ch w y stę p u ją c y c h w rd zen iu z k ieru n k a m i o b se r w o w a n y m i na p o w ierzch n i p ozw a la z bardzo dużym p ra w d o p o d o b ień stw em ok reślić k ieru n ek upadu w a rstw .
Jednym z najw ażniejszych problemów, które napotyka się w czasie opracow ywania głębokich w ierceń w seriach silnie sfałdowanych, jest określenie kierunku upadu w arstw . Przy przewiercaniu serii intensyw nie zaburzonych interpolacja budow y pow ierzchniow ej w głąb nie zawsze jest możliwa. W łaściwe rozpoznanie wgłębnej budowy ma jednak istotne znaczenie dla szeregu zagadnień, jak np. dla dalszych prac poszukiw aw czych, obliczania zasobów itp.
Do określenia kierunku upadu w arstw w otworach głębokich stosuje się w zasadzie specjalną aparaturę pomiarową, jednak dotychczasowa aparatura, w warunkach karpackich, nie zdaje egzaminu, ponadto ma ograniczony zasięg głębokościow y.
Obserwacje prowadzone ostatnio na niektórych głębokich otworach w Karpatach wskazują, że dużą pomoc przy określaniu kierunku upadu w arstw mogą stanowić pom iary kierunkow ych struktur prądow ych w y konyw ane na m ateriale rdzeniowym . Pom iary te pow inny opierać się za
równo na strukturach kierunkowych w ystępujących na spągu ław icy (jamki wirowe, ślady uderzeń, ślady opływ ania itp.), na stropie ław icy (ripplemarki prądowe), jak i znajdujących się w ewnątrz ław icy (w arstw o
wanie przekątne) — (S. D ż u ł y ń s k i, 1963). Pom iary kierunków struk
tur prądow ych w ystępujących na pow ierzchniach ław ic nie stwarzają przy pew nym doświadczeniu dużych trudności, natom iast trudniejsze może być określenie kierunku na podstawie przekątnego w arstwowania.
Ma ono jednak istotne znaczenie, gdyż w arstw ow anie przekątne można obserwować w w ielu seriach (część w arstw krośnieńskich, w arstw y hiero
glifow e, częściowo w arstw y inoceram owe, część osadów miocenu itd.) częściej niż inne struktury kierunkowe. W łaściw y kierunek transportu będzie rów noległy do tej części ściany rdzenia, gdzie w ystępuje zgodność upadu wszystkich lamin w arstwowania przekątnego i gdzie osiągają one
najw iększy kąt upadu (fig. 1). W przypadku jeżeli obserwacja w w yniku w ystępowania niezbyt w yraźnego przekątnego warstw owania jest utrud
niona, należy wykonać naszlify powierzchni rdzenia.
— 676 —
C N
F ig. 1. P rzy k ła d o k reślen ia k ieru n k u tran sp o rtu m a te r ia łu (strzałka) przy p ia sk o w cu w a r stw o w a n y m p rzek ątn ie Fig. 1. A n e x a m p le o f d eterm in a tio n of th e curren t
d irection (arrow) im a cross-stra'tified sa n d sto n e
Ponieważ na obszarze Karpat badania kierunków transportu m ateriału do osadów detrytycznych zostały w ostatnich latach już daleko posunięte, więc prawie dla każdego obszaru i każdej serii istnieje wystarczająca
Fig. 2. D o sto so w y w a n ie k ieru n k ó w stru k tu r p rąd o w ych w y stę p u ją c y c h w rd zen ia ch do k ie ru n k ó w o b serw o w a n y ch na p o w ierzch n i terenu: a — k ieru n ek stru k tu r prą
d ow ych o b serw o w a n y w danej serii; b — rdzeń z n o rm aln ym u ło żen iem w arstw ;, c — rdzeń z od w rócon ym p o ło żen iem w a r stw ; strzałk a cien k a — p rzy k ła d o w e p o ło że n ie w a r stw po w y c ią g n ię c iu rdzenia z o tw oru ; strzałk a gruba — w ła ś c iw e p o łożen ie
w a r stw
Fig. 2. A lig n e m e n t of th e curren t stru ctu res in the core w ith th e current structures- observed in su rfa ce exp osu res: a — d irection of curren t stru ctu res o b served on th e su rface; b — core w ith n orm al seq u en ce of strata; c — core w ith overturned, seq u en ce of strata; thin arrow — po sition o f beds after rem o v in g th e core from;
th e core barrel; th ick arrow — th e proper p osition of beds
ilość danych pozw alających w zasadzie na w yznaczenie głów nego k ie
runku transportu m ateriałów, który to kierunek jest podstawą dla po
równań (M. K s i ą ż k i e w i c z , 1963). Te ogólne dane są w zasadzie wystarczające, niem niej jednak dla większej dokładności wskazane jest wykonanie dodatkowych pomiarów w odsłonięciach w najbliższym są
siedztw ie badanego odwiertu. Jest to ważne ze w zględu na m ożliwość w ystępow ania lokalnych odchyleń kierunków, a przede w szystkim ze w zględu na m ożliwość w ystępow ania różnych, niekiedy przeciw staw nych kierunków. Poniew aż jednak z tym i przeciw staw nym i kierunkami zw ią
zane są najczęściej piaskowce o odm iennym składzie petrograficznym
Fig. 3. P rzyk ła d w ła śc iw e g o z o rien to w a n ia rd zen ia w ie r tn ic ze g o (rdzeń II) przy pom ocy stru k tu r p rą d ow ych . (S zczeg ó ło w e o b ja śn ie n ie w tek ście)
Fig. 3. E x a m p le sh o w in g th e m ost p rob ab le o rien ta tio n of th e dip d irectio n in a b o r e -h o le core (core II) based upon th e c o n siste n c y o f o rien ta tio n o f d irectio n a l stru ctu res o b served in th e core. In th e upper part of th e p r o file of th e b o r e -h o le
th e dip d irectio n s are e x tr a p o la ted from su r fa c e data
— 678 —
i zw ykle też odm iennym charakterze, w ięc zróżnicowanie kierunków nie może stać na przeszkodzie w stosowaniu om awianej m etody. Można rów nież oprzeć się na danych pochodzących z w yższych odcinków otw oru w iertniczego, gdzie kierunek zapadu w arstw jest znany.
Mając pow yższe dane można bez zbytniego trudu określić kierunek zapadania w arstw w badanym otworze. W pomiarach tych nie ma isto t
nej różnicy, czy analizowane serie leżą normalnie, czy też są odwrócone, naturalnie, jeżeli nie zaszło zjawisko zbyt dużej rotacji tych w arstw wokół pionowej osi. W wypadku w arstw o położeniu norm alnym należy rdzeń po prostu tak obrócić w zdłuż osi pionowej, aby zaobserwowany w rdzeniu azym ut kierunku struktur prądowych b ył zgodny z tym kie
runkiem w ystępującym w danej serii w badanym regionie (fig. 2b). Przy seriach odwróconych procedura 'ta jest tylko nieco bardziej złożona, na
leży w zasadzie naprzód dokonać obrotu rdzenia o 180° wokół osi pozio
mej i ułożyć rdzeń w położeniu normalnym, dostosować kierunek struk
tur prądowych obserw owany w rdzeniach do kierunku w ystępującego w danym regionie, a następnie dokonać ponownego obrotu o 180° wzdłuż
osi poziomej, zgodnej z biegiem w arstw (fig. lc).
Ostateczne wnioski pow inny być z reguły oparte na kilku zupełnie pew nych pomiarach.
Przykład zastosowania om awianej m etody przedstawiony jest na fig. 3.
Ustalenie w łaściw ego upadu w arstw w wyższej części przewierconego profilu (rd'zeń I) nie stanow i trudności, ze względu na m ożliwość inter
polacji z powierzchni. Natom iast n a odcinku głębszym są m ożliw e teore
tycznie zupełnie różne rozwiązania (np. rdzeń II i Ha). Pom iary kierunku struktur prądowych na tym rdzeniu i nawiązanie do kierunków obserwo
wanych na powierzchni pozwala jednak ustalić najbardziej prawdopo
dobny kierunek upadu w arstw (rdzeń II).
Podana pow yżej metoda określania kierunku upadu w arstw jest bar
dzo szybka, nie w ym aga specjalnej aparatury, a uzyskane w yn ik i są w y starczająco dokładne. Granice błędu rzędu kilkunastu stopni nie rzutują w zasadniczy sposób na ogólną interpretację w głębnej budowy. Ponadto pozwala ona na częste obserwacje, zależne jedynie od częstości pobiera
nego rdzenia, i naturalnie od w ystępow ania piaskowców z odpowiednim i strukturami.
Metoda ta może być zastosowana w zasadzie jedynie w seriach, które nie doznały większej rotacji w okół osi pionowej w czasie ruchów góro
twórczych. W przypadku gdy istnieją podejrzenia, że rotacja taka miała miejsce, należy zachować dużą ostrożność przy w yciąganiu odpowiednich
wniosków.
I n s t y t u t G eo l o g i c z n y
O d d z i a ł K a r p a c k i , K r a k ó w , G r z e g ó r z e c k a 81.
W Y K A Z L IT E R A T U R Y REFER EN CES
D ż u ł y ń s k i S. (1963), W sk aźn ik i k ie ru n k o w e tran sp ortu w osadach flisz o w y c h , D ir e ctio n a l stru ctu res in fly sc h . S t u d i a geol. poi. 12, W arszaw a.
K s i ą ż k i e w i c z M. (redaktor) (1963), A tla s G eologiczn y P o lsk i, Z agad. s tr a t.-fa - cjaln e, z. 13, G eo lo gica l A tla s of P oland. St r at , a n d faci al p r o b l e m s . Fasc. 13.
W arszaw a.
SUMMARY
A b s t r a c t : D ir e ctio n a l cu rren t stru ctu res p resen t in s a n d s to n e cores ob tain ed by core d rillin g m a y aid in the in v e stig a tio n s of d e e p -se a te d stru ctu res in fo ld e d areas. T h e a lig n e m e n t o f th e d irectio n a l stru ctu res o f th e core w ith 'those occurring in su r fa c e e x p o su res en a b les to e stim a te th e dip d irection of beds d rilled trou gh.
The data on the distribution of directional current structures in the neighbourghood of the drilling site m ay be used for the estim ation of direction of dip of beds drilled trough. These data m ay be obtained from observations in surface exposures in the vicinity of the drilling site, or in cores from the upper part of the profile of the borehole, where the dip directions are known.
In the case of beds lying in normal sequence (not overturned) the core should be rotated around the vertical axis, (Fig. 2 b) so that the direction of current structures present in the core w ill be aligned w ith the regional direction of current structures in the formation and area under consideration. In overturned strata the procedure is also simple:
■the core should be first rotated around the vertical axis to align the structures, and then 'rotated by 180° around a horizontal axis correspond
ing w ith the strike of the strata (Fig. 2 c).
The conclusions should be based upon several independent determ ina
tions o f the dip directions.
The described method is rapid, and does not require instrum ents.
How ever, it can be used on ly in structures w hich were not subject to rotation around a vertical axis during tectonlic m ovem ents. If such a rotation can not be excluded the conclusions obtained w ith the use of the described method m ay be misleading.
G e o l og ic a l I n s ti t ut e C a r p a t h i a n Br a nc h
K r a k ó w , 81 G r z e g ó r z e c k a Str.
t r a n s l a t e d b y R. Un ru g
