- Разработаны методика, аппаратура и программные средства для измерений проницаемости и анизотропии проницаемости образцов горных пород с учетом изменения термодинамических свойств фильтрующегося флюида, которые позволяют с высокой точностью (до 3 - 5 %) проводить определения параметра в диапазоне значений от 10-22 до 10-15 м2 при эффективных давлениях до 200 МПа и температурах до 600 оС.
- Увеличение эффективного давления при постоянной температуре приводит к уменьшению проницаемости. Увеличение температуры при постоянном эффективном давлении приводит либо к монотонному увеличению или уменьшению проницаемости во всем диапазоне температур, либо к появлению инверсий на температурных трендах: проницаемость уменьшается, достигает минимального значения, затем увеличивается. Такой характер /Т-трендов проницаемости кристаллических пород определяется разнонаправленными изменениями микротрещиноватости. При увеличении эффективного давления раскрытие, длина и связанность микротрещин уменьшаются. При увеличении температуры количество, раскрытие и связанность у микротрещин с высоким коэффициентом формы увеличиваются, у микротрещин с низким коэффициентом формы - уменьшаются. В условиях одновременного воздействия высоких температур и давлений эти процессы происходят параллельно. Если нагревание приводит к смене результата взаимодействия их эффектов, на температурных трендах проницаемости возникают инверсии.
- Скорости упругих волн в амфиболитах и гнейсах Кольской сверхглубокой скважины зависят как от минерального состава, так и от микротрещиноватости пород. Величины скоростей поперечных волн, определенные в лабораторных экспериментах на сухих образцах при /Т-параметрах, отвечающих условиям естественного залегания архейских пород СГ-3, хорошо согласуются с геофизическими данными, а величины скоростей продольных волн оказываются систематически выше, что свидетельствует о возможном присутствии разуплотненных флюидонасыщенных пород в нижней части разреза скважины. Анизотропия скоростей упругих волн пород кольской серии в /Т-условиях архейского разреза СГ-3 определяется аддитивным эффектом преимущественной ориентировки породообразующих минералов (роговой обманки в амфиболитах, биотита и плагиоклаза в гнейсах) и ориентированных вдоль сланцеватости пород микротрещин, локализованных на границах минеральных зерен.
- Присутствие водных флюидов при нагревании в условиях низкого эффективного давления может инициировать целый ряд процессов, преобразующих микроструктуру кристаллических пород, но не изменяющих их состав (терморазуплотнение, растворение под давлением, образование новых минеральных фаз, частичное плавление). Результат взаимодействия этих процессов меняется с температурой, приводя к изменениям пористости и, как следствие, скоростей упругих волн. Таким образом, возможно появление сейсмических границ в однородных по составу породах.
- В /Т-условиях разреза СГ-3 проницаемость амфиболитов и гнейсов кольской серии уменьшается, а анизотропия параметра, напротив, увеличивается с глубиной. Как следствие дифференциация значений проницаемости достигает нескольких десятичных порядков. При температурах и давлениях, соответствующих глубинам 8 - 10 км, анизотропия проницаемости определяется наличием устойчивых микротрещин с высоким коэффициентом формы на границах минеральных зерен, ориентированных вдоль сланцеватости пород. Таким образом, на фоне общего снижения проницаемости с глубиной, амфиболиты и гнейсы кольской серии, микроструктура которых благоприятна для аккумулирования и миграции мобильных флюидов, могут формировать в нижней части разреза Кольской сверхглубокой скважины локальные водонасыщенные горизонты. VI. В /Т-условиях континентальной коры уменьшение проницаемости пород с глубиной является генеральной тенденцией. В результате статистической обработки экспериментальных данных (50 образцов, около 2000 определений при высоких /Т) получена степенная аппроксимирующая зависимость проницаемости пород континентальной коры с глубиной.
2.Жариков А.В., Витовтова В.М., Шмонов В.М. и др. Проницаемость пород сверхглубо¬ких КТВ-Оберпфальц (Германия) и Кольской СГ-3 (СССР) //Тезисы доклада на XII Всесо¬юзном Совещании по экспериментальной минералогии. Миасс. 1991.
3.Жариков А.В., Витовтова В.М., Шмонов В.М. Проницаемость образцов керна сверхглу-боких скважин и их поверхностных аналогов при высоких температурах и давлениях / Ре-зультаты изучения глубинного вещества и физических процессов Кольской сверхглубокой скважины до глубины 12261 м. Под. ред. Митрофанова Ф.П., Горбацевича Ф.Ф. Апатиты: Издательство МУП «Полиграф». 2000. С. 122-126.
4.Жариков А.В., Лебедев Е.Б., Рыженко Б.Н., Шмонов В.М., Дорфман А.М. Изучение физико-химических механизмов влияния флюидов на упругие свойства осадочных и мета-морфических пород при давлениях 300 МПа и температурах до 900оС / Тезисы докладов на Международной конференции "Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле". М.: ГЕОХИ РАН. 1997. C. 23-24.
5.Жариков А.В., Лобанов К.В., Керн Х., Витовтова В.М. Транспортные, упругие свойст¬ва и анизотропия пород Кольской сверхглубокой скважины (по экспериментальным дан¬ным) // Электронный научно-информационный журнал «Вестник Отделения наук о Земле РАН», ISSN 1819 - 6586 № 1(26), 2008. М.: ИФЗ РАН. URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h dgggms/1-2008/informbul-3 2008/cw-8.pdf
6.Жариков А.В., Мальковский В.И., Шмонов В.М., Витовтова В.М Экспериментальное исследование проницаемости образцов горных пород при высоких РТ: применение для за-хоронения высокорадиоактивных отходов / Четвертое совещание "Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле, Москва 13-15 октября 2003 г. Тезисы докладов. С. 15-16.
7.Жариков А.В., Мальковский В.И., Шмонов В.М., Витовтова В.М., Графчиков А.А. Ме¬тод измерения проницаемости образцов горных пород с учетом изменения термодинамиче¬ских свойств флюида / Ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петроло¬гии и геохимии ЕСЭМПГ-2004, 20-21 апреля 2004 г. Тезисы докладов. С. 23-24.
8.Жариков А.В., Мальковский В.И., Шмонов В.М. Новый метод для исследования про-ницаемости образцов анизотропных пород при изменении температуры / Фундаментальные проблемы нефтегазовой геологии. М.: ГЕОС. 2005. С. 500-504.
9.Жариков А.В., Шмонов В.М., Витовтова В.М. Экспериментальное исследование про-ницаемости образцов горных пород при высоких температурах и давлениях: следствия для континентальной коры / Шестая международная конференция «Физико-химические и пет-рофизические исследования в науках о Земле», Москва, 3-5 октября 2005 г. Тезисы докла-дов. С.22.
10.Жариков А.В., Шмонов В.М., Витовтова В.М., Мальковский В.И. Экспериментальное определение индивидуальных скоростей фильтрации вулканических газов при высоких температурах / Экспериментальные исследования эндогенных процессов Сборник трудов. Черноголовка: 2008. C. 258-263.
11.Жариков А.В., Шмонов В.М., Керн Х. Транспортные и упругие свойства кристалличе¬ских пород при высоких PT-параметрах (по экспериментальным данным) // Электронный научно-информационный журнал «Вестник Отделения наук о Земле РАН» ISSN 1819 -6586 № 1(25), 2007 URL: http://www.scgis.ru/russian/cp1251/h dgggms/1-2007/informbul-1 2007/geomaterial-1.pdf
12.Лаверов Н.П., Петров В.А., Величкин В.И., Полуэктов В.В., Жариков А.В., Насимов Р.М., Дьяур Н.И., Ровный СИ., Дрожко Е.Г., Иванов И.А. Петрофизические и минерально-химические аспекты выбора участков для изоляции ВАО в метавулканитах района ПО «Маяк», южный Урал // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2003. № 1. C. 5-22.
13.Лаверов Н.П., Петров В.А., Величкин В.И., Полуэктов В.В., Жариков А.В., Насимов Р.М., Дьяур Н.И., Бурмистров А.А., Петрунин Г.И., Попов В.Г., Сибгатулин В.Г., Линд Э. Н. Петрофизические свойства гранитоидов Нижнеканского массива: к вопросу о выборе участков для изоляции ВАО и ОЯТ // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2002. № 4. C. 293-310.
14.Лебедев Е.Б., Дорфман А.М., Зебрин С.Р., Жариков А.В., Пэк А.А. Влияние водного флюида на скорость продольных волн, пористость и проницаемость амфиболитов при тем¬пературах до 850оС и давлении 300 МПа // Геохимия. 1995. № 2. C. 282-294.
15.Лебедев EJ5., Рыженко Б.Н., Дорфман A.M., Зебрин С.Р., Жариков А.В., Соколова НТ., Бурхардт X. Экспериментальное исследование влияния состава водных растворов на упру¬гие свойства песчаника при высоких давлениях и температурах и компьютерное моделиро¬вание взаимодействия вода-порода // Геохимия. 1999. № 7. C. 686-695.
16.Лобанов К.В., Глаголев А.А., Жариков А.В., Кузнецов А.В., Смирнов Ю.П. Сопостав¬ление архейских пород в разрезе Кольской сверхглубокой скважины и на поверхности // Геоинформатика. 1999. № 4. C. 38-50.
17.Лобанов К.В., Казанский В.И., Кузнецов А.В., Жариков А.В., Никитин А.Н., Иванкина Т. И., Замятина Н. В. Сопоставление архейских пород из разреза Кольской сверхглубокой скважины и с поверхности по результатам структурно-петрологических, петрофизических и нейтроннографических исследований образцов-аналогов // Петрология. 2002. Т.10. № 1. С. 1-16.
18.Иванкина Т.И., Никитин А.Н., Замятина И.В., Казанский В.И., Лобанов К.В., Жариков А.В. Анизотропия архейских амфиболитов и гнейсов из разреза Кольской сверхглубокой скважины до данным нейтронографического текстурного анализа // Физика Земли. 2004. № 4. С. 74-87.
19.Керн X., Попп Т., Горбацевич Ф.Ф., Жариков А.В., Лобанов К.В., Смирнов Ю.П. Сейс-мические свойства пород из Кольской сверхглубокой скважины и их гомологов на поверх¬ности в условиях, адекватных глубинным // Вестник МГТУ. 2007. Т. 10. № 2. С. 263-266.
20.Мальковский В.И., Жариков А.В., Шмонов В.М. Новые методы измерения проницае¬мости образцов горных пород для однофазного флюида //Физика Земли. 2009. № 2. С. 3-14.
21.Нартикоев В. Д., Семашко С.В., Жариков А.В. и др. Геофизические критерии выделе¬ния проницаемых зон в земной коре (по результатам бурения Кольской СГС) / Скважинная геоакустика при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. М.: ВНИИГеоинформсистем. 1987. C.14-21.
22.Шмонов В. М., Витовтова В. М., Жариков А.В. Континентальная земная кора: прони-цаемость, электропроводность и землетрясения (экспериментальные исследования) / Гео¬логия, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков. Т. 2. Петрология, геохимия, мине¬ралогия, геология месторождений полезных ископаемых, геоэкология. М. 2002. С. 201-202.
23.Шмонов В.М, Витовтова В.М, Жариков А.В. Влияние сейсмического воздействия на проницаемость горных пород (аналитическое и экспериментальное исследование) / Экспе-риментальная минералогия некоторые итоги на рубеже столетий. М.: Наука. 2004. Т.1. С. 342-363.
24.Шмонов В.М., Витовтова В.М., Жариков А.В., Графчиков А.А. Флюидная проницае¬мость континентальной земной коры (экспериментальные данные) / Экспериментальные исследования эндогенных процессов Сборник трудов. Черноголовка: 2008. C. 275-286.
25.Lebedev E.B., Zharikov A.V. Study of intergranular films and interstitial phases in geomaterials using high temperature centrifuge and ultrasonic method at high pressure // Physics and Chemistry of the Earth. 2000. V.25 №.2. P. 209-214.
26.Lobanov K., Kazansky V., Kuznetsov A., Zharikov A. Integrated Geodynamic Model Of The Pechenga Ore District On The Correlation Geological, Petrological And Petrophysical Data On Kola Superdeep Borehole Section And Reference Profile On Surface / 2nd International Geo¬logical Congress Florence-Italy, August 20-28, 2004. Abstracts Part 1. P. 763.
27.Kern H., Popp T., Gorbatsevich F., Zharikov A., Lobanov K.V., Smirnov Y.P. Pressure and temperature dependence of Vp and Vs in rocks from the superdeep well and from surface analogues at Kola and the nature of velocity anisotropy //Tectonophysics. 2001.V.338. P.113-134.
28.Malkovsky V.I., Zharikov A.V., Shmonov V.M. An important point in procedure of rock sample preparation for gas permeability study // Experiment in Geosciences. 2004 a. V.12. № 1. P. 32-35.
29.Malkovsky V.I., Zharikov A.V., Shmonov V.M. Influence of inflow and outflow conditions on the rock sample permeability measurements // Experiment in Geosciences. 2004 b. V.12. №. 1. P. 35-37.
30.Malkovsky V.I., Zharikov A.V., Shmonov V.M. New technique for measurement of rock sample permeability / Geophysical Research Abstracts. 2008. V.10. EGU-2008-A-02645, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-02645.
31.Petrov V.A., Poluektov V.V., Zharikov A.V., Nasimov R.M., Diaur N.I., Terentiev V.A., Burmistrov A.A., Petrunin G.I., Popov V.G., Sibgatulin V.G., Lind E.N., Grafchikov A.A., Shmonov V.M. Microstructure, filtration, elastic and thermal properties of granite rock samples: implication for HLW disposal / Petrophysical properties of crystalline rocks. Geological Society of London. Special publications. Ed. by Harvey P.K., Brewer T.S., Pezard P.A. & Petrov V.A. 2005 а. V. 240. P. 237-253.
32.Petrov V.A., Poluektov V.V., Zharikov A.V., Velichkin V.I., Nasimov R.M., Diaur N.I., Ter-entiev V.A., Shmonov V.M., Vitovtova V.M. Deformation of metavolcanics in the Karachay Lake area, Southern Urals: petrophysical and mineral-chemical aspects / Petrophysical properties of crystalline rocks. Geological Society of London. Special publications. Ed. by Harvey P.K., Brewer T.S., Pezard P.A. & Petrov V.A. 2005 b. V. 240. P. 307-321.
33.Shmonov V.M., Malkovsky V.I., Zharikov A.V. Theoretical basis of a technique for meas¬urement of permeability of tight rocks at high temperature and pressure // Experiment in Geo-sciences. 2006. V.13. № 1. P. 134-137.
34.Shmonov V.M., Vitovtova V.M., Zharikov A.V. Experimental and theoretical determination of the formation conditions for cracked fluid conducting systems under shock decompression // Experiment in Geosciences. 1995. V. 4. № 4. P. 56-57.
35.Shmonov V.M., Vitovtova V.M., Zharikov A.V. Experimental study of seismic oscillation effect on rock permeability under high temperature and pressure // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 1999. V. 36. P. 405-412.
36.Shmonov V.M., Vitovtova V.M., Zharikov A.V., Grafchikov A.A. Fluid Permeability of the Continental Crust: Estimation from Experimental Data // Journal of Geochemical Exploration // 2003. V. 78-79. P. 697-699.
37.Trcova J., Zivor R., Lobanov K., Kazansky V., Zharikov A., Smirnov Y. Comparison of elas¬tic properties of the Kola Superdeep borehole core samples and their surface analogues obtained by static and dynamic measurements // Acta Montana. 2002. V. 125. № 21. P. 27-54.
38.Vitovtova V.M., Romanenko I.M., Shmonov V.M., Zharikov A.V. A sell for a scanning elec¬tron microscope study of the rock structure at a temperature up to 600 oC and stress up to 100 MPa // Instruments and experimental techniques. 2003. V. 46. № 5. P. 138-140.
39.Zharikov A.V., Kern H., Shmonov V.M. Transport, elastic properties and anisotropy of the rocks from the ^la superdeep drill hole (experimental data) / Geophysical Research Abstracts. 2008. V. 10. EGU-2008-A-02629, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU2008-A-02629.
40.Zharikov A.V., Lebedev E.B., Dorfman A.M., Vitovtova V.M. Effect of saturating fluid composition on the rock microstructure, porosity, permeability and Vp under high pressure and temperature // Physics and Chemistry of the Earth. 2000. V. 25. № 2. P. 215-218.
41.Zharikov A.V., Malkovsky V.I., Shmonov V.M., Vitovtova V.M. Permeability of rock sam¬ples from the Kola and KTB superdeep boreholes at high PT parameters as related to the problem of underground disposal of radioactive waste / Petrophysical properties of crystalline rocks. Geo¬logical Society of London. Special publications. Ed. by Harvey P.K., Brewer T.S., Pezard P.A. & Petrov V.A. 2005. V. 240. P. 153-164.
42.Zharikov A.V., Malkovsky V.I., Shmonov V.M., Vitovtova V.M. Rock sample permeability at high temperature and pressure: implication to high level waste disposal / Geophysical Research Abstracts. 2002. V. 4. EGS02-A-02651.
43.Zharikov A.V., Malkovsky V.I., Shmonov V.M., Vitovtova V.M. Technique and equipment for determination of rock sample permeability / Geophysical Research Abstracts, Vol. 7, 06279, 2005, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU05-A-06279.
44.Zharikov A.V., Pek A.A., Lebedev E.B., Dorfman A.M., Zebrin S.R. The effect of water fluid at temperature up to 850 oC and pressure of 300 MPa on porosity and permeability of amphibolite // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1993. V 76. № 3/4. P 219-227.
45.Zharikov A.V., Shmonov V.M., Vitovtova V.M. Experimental study of rock permeability temperature and pressure: implication to continental crust / Geophysical Research Abstracts. 2005. V. 7. 04318, SRef-ID: 1607-7962/gra/EGU05-A-04318.
46.Zharikov A.V., Shmonov V.M., Vitovtova V.M., Grafchikov A.A. Experimental study of rock permeability and its anisotropy at high temperature and pressure // Proceedings of the XXVI Annual General Assembly of the European Geophysical Society. Geophysical Research Abstracts. 2001. V. 3.
47.Zharikov A.V., Vitovtova V.M., Shmonov V. M., Grafchikov A.A. Permeability of the rocks from the Kola superdeep borehole at high temperature and pressure: implication to fluid dynamics in the continental crust // Tectonophysics. 2003. V. 370. № 1-4. P. 177-191.
48.Zharikov A.V., Vitovtova V.M., Pek A.A., Shmonov V.M. Permeability of amphibolite core-samples from Kola (Russia) and KTB (Germany) deep drill holes at temperature up to 600°C and pressure up to 200 MPa / Proceedings of the Annual General Assembly of the European Geophysical Society. Annales Geophysicae. 1993. Supplement 1 to V. 11. Part 1. P. 17.
49.Zharikov A.V., Vitovtova, V.M., Shmonov V.M. Permeability of rocks at pressure-temperature cycling / Proceedings of the Annual General Assembly of the European Geophysical Society. Annales Geophysicae. 1995. Supplement 1 to V. 13. P. 108.
50.Zharikov A.V., Vitovtova V.M., Shmonov V.M. Permeability of rocks at high temperature and pressure: experimental and calculated data / Proceedings of the Annual General Assembly of the European Geophysical Society. Annales Geophysicae. 1995. Supplement 1 to V. 13. P. 108.
51.Zharikov A.V., Vitovtova V.M., Shmonov V.M. Permeability of amphibolite samples from the Kola (Russia) and KTB (Germany) superdeep drill holes at high temperature and pressure // Geophysical Research Abstracts. 2002. V.4. EGS02-A-03891.