Пружна анізотропія метаморфічних порід Кривбасу і її використання для вирішення задач тектонофаціального аналізу

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Пружна анізотропія метаморфічних порід кривбасу і її використання для вирішення задач тектонофаціального аналізу

Спеціальність 04.00.22 - геофізика

Безродний Дмитро Анатолійович

Київ - 2008

Дисертація є рукописом

Робота виконана в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Продайвода Георгій Трохимович, професор кафедри геофізики геологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка, м. Київ

Офіційні опоненти:

доктор геологічних наук, старший науковий співробітник Коболев Володимир Павлович, Інститут геофізики імені С.І.Субботіна, завідуючий відділом сейсмометрії і фізичних властивостей речовини Землі;

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Маслов Борис Петрович, Інститут механіки НАН України, завідуючий лабораторією.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протягом останніх років все більше зростає інтерес до вивчення сейсмічної анізотропії земних надр. Ці дослідження представляють інтерес для вирішення багатьох проблем фізики Землі, регіональної геології і геофізики, зокрема, структурної геології і тектонофізики.

Проведені ультразвукові дослідження гірських порід (Александров К.С., Беліков Б.П., Воларович М.П., Баюк Є.І., Горбацевич Ф.Ф., Мілєєв В.С., Продайвода Г.Т., Рижова Т.Ф., Шабанова А.О.) показали, що упорядкованість структурних елементів текстур гірських порід спричиняє азимутальну анізотропію швидкостей різних типів пружних хвиль. Для її вичерпної характеристики необхідно застосовувати методи, що забезпечують визначення повного набору компонент матриці пружних постійних текстури гірської породи.

В зв'язку із необхідністю підвищення ефективності структурного аналізу гірських порід виникла необхідність експериментальних ультразвукових досліджень метаморфічних порід Криворіжжя, які є унікальним джерелом інформації про палеотектонічні режими архею і нижнього протерозою та умови формування родовищ корисних копалин.

Наявність пружної анізотропії свідчить про існування в гірських породах, на різних структурних рівнях, упорядкованості різноманітної фізичної природи. Типи упорядкованості визначаються механізмом деформації і тектонічним режимом формування гірських порід. Вивчення упорядкованостей текстур гірських порід дає важливу інформацію про послідовність розвитку деформацій і тектонічну природу умов їх формування і перетворення.

Зв'язок роботи з науковими програмами і планами НДР. Дисертаційну роботу виконано на кафедрі геофізики Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Вона нерозривно пов'язана з виконанням планів госпдоговірних робіт, що були внесені в тематичний план наукових досліджень ДГП «Укргеофізика», УкрДГРІ та ПДРГП «Північгеологія» (№№ держреєстрацій: 0101U002289, 0198U007727, 03ДП049-04).

Мета та завдання досліджень. Метою роботи є розробка методики акустичного текстурного аналізу деформованих гірських порід для оцінки інтенсивності їх деформаційних перетворень на основі експериментальних ультразвукових досліджень пружної анізотропії зразків порід Криворізької надглибокої свердловини (КНГС) і свердловин полігону.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

· провести аналіз сучасних методів вивчення і кількісної оцінки пружної анізотропії гірських порід;

· провести експериментальні ультразвукові дослідження швидкостей пружних хвиль зразків керну Криворізької надглибокої свердловини та свердловин полігону;

· визначити ефективні пружні і акустичні властивості основних петротипів порід КНГС та свердловин полігону;

· розробити математичну модель тектонофацій;

· провести математичне моделювання анізотропії пружних і акустичних властивостей метаморфічних порід Кривбасу різних тектонофацій;

· здійснити кількісну оцінку інтенсивності деформаційних перетворень та динамічного структурного аналізу метаморфічних порід.

Об'єктом наукового дослідження є ефективні акустичні і пружні властивості метаморфічних порід Криворізької надглибокої свердловини та свердловин полігону та їх зв'язок з різними типами тектонофацій.

Предметом наукового дослідження є анізотропія пружних хвиль і тектонічні деформаційні процеси та їх вплив на пружну анізотропію метаморфічних порід.

Методи досліджень: петрофізичні методи досліджень, зокрема ультразвукові методи дослідження швидкостей пружних хвиль, петрографічні і електронно-мікроскопічні методи, методи механіки стохастично неоднорідних середовищ, зокрема метод умовних моментних функцій, ітераційні методи чисельних розв'язків задач інверсії, статистичні методи досліджень.

Наукова новизна виконаних досліджень полягає в тому, що вперше:

1. Інваріантно-поляризаційним ультразвуковим методом визначені повні набори компонент матриць акустичних і пружних постійних і точкові групи симетрії текстур метаморфічних порід КНГС та її полігону.

2. Розроблені математичні моделі різних типів тектонофацій.

3. Проведено математичне моделювання акустичної і пружної анізотропії метаморфічних порід різних тектонофацій та встановлений закономірний зв'язок між параметрами пружної і акустичної анізотропії і інтенсивністю деформацій.

4. Розроблена методика акустичного текстурного аналізу тектонофацій дислокаційних структур.

Практичне значення і впровадження результатів. Розроблена методика акустичного текстурного аналізу гірських порід має практичне значення при вивченні природи геодинамічних процесів та палеореконструкції деформаційної історії формування структур земної кори.

Отримані теоретичні і методичні результати використовуються на кафедрі геофізики при викладанні студентам геофізичної спеціальності геологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка спеціальних курсів «Сейсмоакустика», «Науково-дослідницький практикум» та «Спецпрактикум».

Результати теоретичних і методичних розробок використовуються для науково-виробничих досліджень в Криворізькій геолого-розвідувальній експедиції ДГП «Південьгеологія» та Полтавській експедиції по геофізичним дослідженням в свердловинах ДГП «Укргеофізика».

Особистий внесок автора. Основні теоретичні й методичні результати, що винесені на захист, були отримані здобувачем особисто. Особистий внесок здобувача в основні роботи, виконані у співавторстві, визначається наступним чином. У роботі [1], виконаної у співавторстві з Продайводою Г.Т., Безродною І.М. та Кожан О.М автору належить постановка задачі, проведення, обробка та аналіз експериментальних досліджень. У роботах [2, 3] у співавторстві з Продайводою Г.Т., та Продайводою Т.Г. автором особисто виконано більшість експериментальних досліджень пружних властивостей зразків, чисельні розрахунки, проведено аналіз результатів математичного моделювання. У роботі [5], виконаної у співавторстві з Безродною І.М., автору належить постановка задачі, обґрунтування математичної моделі, аналіз результатів моделювання.

Апробація роботи. Основні результати доповідалася на 4 конференціях, в тому числі на 3 міжнародних:

Наукова конференція професорсько-викладацького складу геологічного факультету «Актуальні проблеми геології України» (Київ, 2000);

Міжнародна конференція „Геофізичний моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища” (Київ, 2001);

Міжнародна конференція „Моніторинг небезпечних геологічних процесів та екологічного стану середовища” (Київ, 2005, 2007).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 10 наукових робіт, серед них 5 статей у фахових наукових журналах, 4 тези та матеріали конференцій та 1 патент.

Структура дисертації. Дисертація складається із вступу, шести розділів, висновків та списку використаних джерел із 129 найменувань. Дисертація містить 124 сторінки друкованого тексту, повний обсяг дисертації - 250 сторінок, з яких 32 таблиці та 85 рисунків.

Автор висловлює щиру подяку науковому керівнику, доктору фізико-математичних наук, професору Г.Т.Продайводі та доктору геологічних наук, професору Вижві С.А. за постійну допомогу в проведенні теоретичних та експериментальних досліджень, доктору геолого-мінералогічних наук професору Лукієнко О.І. та кандидату геолого-мінералогічних наук доценту Павлову Г.Г. за цінні поради і консультації при аналізі геологічної інформації. Автор вдячний доценту Віршило І.В. за допомогу у розробці програмного забезпечення та цінні зауваження в процесі досліджень. Особливу подяку автор висловлює співробітникам Криворізької геологічної експедиції ДГП «Південьгеологія» (Панченку В.М., Бутиріну В.К., Курлову М.С., Мечнікову Ю.П.) за люб'язно надані геолого-геофізичні матеріали по Криворізькій надглибокій свердловині та її полігону.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність теми роботи, формуються мета та задачі, які необхідно розв'язати в ході виконання роботи, вказується наукова новизна отриманих результатів та її практична цінність, описано особистий внесок здобувача, наведено дані про впровадження дисертаційної роботи, подана її структура.

У першому розділі розглядаються і аналізуються основні методи вивчення пружної анізотропії гірських порід.

Для вивчення анізотропії швидкостей пружних хвиль у більшості випадків застосовують метод ортогональних напрямків (Берч Ф., 1961), в якому експериментальні вимірювання швидкостей повздовжніх та поперечних хвиль здійснюють у трьох ортогонально орієнтованих циліндричних зразках, що виготовлені з одного блоку породи і їх орієнтація узгоджена із елементами текстури гірської породи. Метод дозволяє виявити наявність анізотропії і зробити наближену оцінку коефіцієнту анізотропії пружних хвиль. До суттєвих недоліків методу слід віднести неможливість визначення просторового розподілу швидкостей пружних хвиль і їх екстремальних значень та повного набору пружних постійних. Крім того, метод не в повній мірі враховує акустичну неоднорідність будови текстур гірських порід. криворізький деформаційний тектонофація свердловина

Для подолання цих недоліків Прос З. і Бабушка В. в 1967р. запропонували метод сфери. Визначення анізотропії швидкостей повздовжніх хвиль в цьому методі здійснюється на зразках, що мають форму кулі. Метод забезпечує визначення детального просторового розподілу швидкостей квазіповздовжніх хвиль як в нормальних умовах, так і в умовах гідростатичного тиску та кількісну оцінку коефіцієнта анізотропії квазіповздовжніх хвиль. До недоліків методу слід віднести трудомісткість виготовлення зразків у формі кулі і неможливість дослідження швидкостей поперечних хвиль, що не забезпечує розрахунку пружних модулів та повного набору компонент матриці пружних постійних гірських порід.

В акустополяризаційному методі (Горбацевич Ф.Ф., 1982) дослідження пружної анізотропії мінералів і гірських порід базується на вивченні явища розщеплення хвиль поперечної поляризації. Реєстрація амплітуди чисто поперечних лінійно-поляризованих ультразвукових коливань здійснюється в зразках гірських порід шляхом повороту зразку відносно векторів поляризації випромінюючого і приймального перетворювачів на кут 360⁰. Метод дозволяє визначати наявність анізотропії, число і просторову орієнтацію елементів пружної симетрії середовищ, виявляти ефект лінійної акустичної анізотропії поглинання. До суттєвого недоліку методу слід віднести складність розрізнення при дослідженнях ефектів лінійної анізотропії поглинання та пружної анізотропії, а у випадку низькосиметричних середовищ сумісний аналіз цих ефектів дуже складний.

Метод особливих напрямків (Александров К.С., Рижова Т.В., Бєліков Б.П., Шабанова А.О., 1968; Кристенсен Н., Рамананатандро Р.,1972) представляє собою модифікацію методики дослідження пружних властивостей монокристалів. В цьому методі швидкості розповсюдження пружних хвиль вимірюються в особливих напрямках, що суворо узгоджені із елементами симетрії структури мінералів і текстури гірських порід. Метод забезпечує якісні результати при вивченні гірських порід, елементи симетрії текстур яких відомі. Безперечною перевагою методу є можливість отримання повного набору пружних постійних для текстур гірських порід із відомою просторовою орієнтацією елементів симетрії. Якщо симетрія текстури гірської породи і просторова орієнтація її елементів невідомі, то метод особливих напрямків застосовувати неможливо.

Інваріантно-поляризаційний метод (Продайвода Г.Т., Вижва С.А.) забезпечує можливість визначення повного набору пружних постійних і симетрії текстури гірських порід шляхом вимірювання фазових швидкостей різної поляризації в 9-ти напрямках куборомбододекаедра. Причому при відсутності апріорної інформації про симетрію текстури гірської породи немає необхідності узгодження напрямків вимірювання швидкостей із просторовим положенням елементів симетрії. Визначення повного набору матриці регулярної складової ефективного тензора пружних постійних текстур гірських порід забезпечує повний розв'язок задачі визначення параметрів анізотропії пружних хвиль, включаючи побудову стереопроекцій ізоліній індикатрис фазових швидкостей квазіповздовжних і квазіпоперечних хвиль. Безперечною перевагою інваріантно-поляризаційного метода є можливість кількісної оцінки регулярної і флуктуаційної складових ефективної фазової швидкості пружної хвилі, що забезпечує розрізнення ефектів анізотропії неоднорідностей та можливість визначення акустичної і пружної симетрії текстури гірських порід при відсутності апріорної інформації і довільній орієнтації лабораторної системи координат.

На основі аналізу існуючих методик вивчення акустичної анізотропії текстур гірських порід доведено очевидні переваги інваріантно-поляризаційного акустичного методу при визначенні анізотропії акустичних і пружних властивостей гірських порід.

В другому розділі наводиться структурно-геологічна характеристика району досліджень, результати геолого-петрографічних і тектонофаціальних досліджень зразків керну метаморфічних порід Криворізької надглибокої свердловини і її полігону.

Ділянка досліджень приурочена до Центрально-Криворізької підзони Кривбасу. За результатами сейсмічних досліджень, глибокого буріння і комплексних геолого-геофізичних досліджень вона відноситься до єдиного складнопобудованого Криворізького синклінорію, який поділяється на дві частини - східну і західну.

Східна зона включає відносно слабко метаморфізовану Саксаганську синкліналь та прилеглі до неї Первомайську синкліналь та зону Девладівського розлому, а західна - Аннівську синкліналь, що насунута на породи східної частини, та зону Західного розлому. Метаморфічні породи ділянки в процесі свого формування зазнали неодноразових деформацій.

За результатами проведених детальних макро- і мікропетрографічних досліджень основних петрографічних типів порід КНГС і полігону встановлено, що вони представлені сланцями біотитовими, амфібол-біотитовими, амфібол-епідотовими, гранат-біотитовими, хлорит-амфіболовими, кварц-біотитовими, кварц-амфіболовими, біотит-амфіболовими, карбонат-біотитовими, кварцитами, залізистими кварцитами, метапісковиками, гнейсами, плагіомігматитами, бластомілонітами, катаклазитами та амфіболітами новокриворізької, скелеватської, саксаганської, гданцевської та глеєватської світ. За даними оптичної мікроскопії визначено мінералогічний склад, структура і текстура зразків.

За даними електронно-мікроскопічних досліджень зразків метаморфічних гірських порід КНГС, було встановлено, що мікротріщинуватість присутня практично в усіх зразках у вигляді мікротріщин, що оконтурюють окремі зерна мінералів, а самі тріщини можуть займати до 2 % об'єму породи, а за даними петрографічних досліджень - ще більший відсоток об'єму. Формати мікротріщин б змінюються від 0,001 до 0,89. При дослідженнях орієнтації пустот в площині Х₁Х₂ було встановлено, що практично для всіх зразків характерно існування двох майже ортогональних систем мікротріщин, до яких належить 90% всіх пустот. В більшості випадків зерна породоутворюючих мінералів і мікротріщини мають переважну орієнтацію вздовж осі Х_3.. Значні коливання форматів зерен породоутворюючих мінералів і мікротріщин свідчать про складні деформаційні процеси, при яких відбувалося формування метаморфічних порід КНГС.

В роботі також були досліджені зразки гірських порід свердловин полігону КНГС.

Свердловина 22350 «Супутник-2» приурочена до центральної частини Аннівської синкліналі і представлена породами новокриворізької, скелеватської, саксаганської, гданцевської та глеєватської світ. За результатами петрографічних досліджень встановлено, що це сланці біотитові, амфібол-біотитові, гранат-біотитові, хлорит-магнетит-кварцові, гнейси, залізисті кварцити, кварцити і плагіограніти.

Свердловина 20500 «Супутник-1» відноситься до Західно-Аннівської смуги (Аннівська синкліналь) і розкрила породи виключно глеєватської світи. Зразки з свердловини представлені метапісковиками, різноманітними за мінералогічним складом сланцями і катаклазитами.

Свердловина 16879 приурочена до зони глибинного розлому, який відділяє східну частину Аннівської синкліналі від Дальньозахідної антикліналі. Вона представлена породами гданцевської світи, переважно кварцитами та кристалічними сланцями, лише частково мілонітами та бластомілонітами.

Свердловини 16883, 16887 і 16888 представляють породи Терновської синклінальної структури. За результатами петрографічних досліджень вони представлені кристалічними сланцями, що істотно різняться за своїм мінералогічним складом, плагіогранітами і мігматитами. Зразки свердловина 16883 представлені сланцями різного мінералогічного складу переважно амфібол-кварцовими. Верхню частину розрізу свердловини 16887 складають сланці переважно кварц - біотит - амфіболового складу, а нижню - плагіограніти і мігматити, що за своїм мінералогічним складом подібні до сланців. Метаморфічні породи свердловини 16888 представлені кристалічними сланцями і мігматитами, які досить істотно різняться за своїм мінералогічним складом.

Свердловина 16903 приурочена до осьової частини Центрально-Криворізького насуву. Відібрані зразки представлені в переважній більшості біотитовими гнейсами, яким притаманна орієнтована текстура, та катаклазитами і плагіогранітами. Мінералогічний склад гнейсів по стволу свердловини приблизно однаковий.

Породи свердловини 16906, що приурочена до зони зчленування Західного розлому та Західно-Аннівської смуги, представлені катаклазитами по плагіограніту та катаклазованими гранітами. Структурно-текстурні ознаки порід досить близькі, лише невеликі відмінності спостерігаються у мінералогічному складі.

Гірські породи свердловини 16912 представлені сланцями і мікросланцями хлорит-карбонатними, біотит-хлоритовими, з якими пов'язані шаруваті, плойчаті та сланцюваті текстури. Мінералогічний склад порід змінюється у відсотковому відношенні досить істотно.

Проведено тектонофаціальні дослідження для зразків метаморфічних гірських порід свердловини КНГС і «Супутник-2» з метою оцінки рівня деформаційних перетворень в процесі динамічного і динамотермального метаморфізму та визначення анізотропії зразків за текстурними ознаками (Паталаха Є.І., Лукієнко О.І., Павлов Г.Г.).

Встановлено, що в тектонофаціях V - VII катазони і мезозони інтенсивність кліважування і кристалізаційного розсланцювання невелика: товщина кліважних мікролітонів змінювалася від 0,3см до 1,6 см. Відношення довгої до короткої осей еліпсоїду основних породоутворюючих мінералів і мікротіл змінювалося від 1,4 до 6,5 - 9. Частково розвинуті будинаж і розлінзування, особливо в кремнистих пластах. В тектонофаціях VIII - X і особливо Х товщина мікролітонів зменшується до 0,7 мм, а кристалізаційна сланцюватість характеризується відношенням осей деформаційного еліпсоїду, яке змінюється від 9 до 45. В найвищих тектонофаціях VIII - Х катазони тріщинуватість фактично відсутня. Відсутність мікротріщини спостерігається починаючи вже з тектонофації VI. Формати мікротріщин змінюються від 0,001 до 0,7.

За результатами аналізу тектонофаціальних досліджень встановлено, що більшість зразків з свердловин «Супутник-2» та КНГС представляють VII - X тектонофації катазони і мезозони відповідно, а в деяких випадках - найвищі тектонофації ІХ - Х. Лише незначна частина зразків відповідає тектонофації VI.

Третій розділ присвячений методиці і апаратурі ультразвукових вимірювань швидкостей пружних хвиль гірських порід та обробці даних експериментальних ультразвукових досліджень. Дослідження здійснювалися на зразках керну свердловин. Робоча система координат зразка, який мав форму куборомбододекаедру, була узгоджена із орієнтацією вертикальної осі свердловини (X₃^/ паралельна осі свердловини, осі X₁^/ і X₂^/ були орієнтовані довільним чином).

Результати чисельних компонент матриць тензорів акустичних і пружних постійних представлялися у стандартній акустичній системі координат, базис якої співпадає з напрямками власних векторів регулярної складової акустичного тензору.

За результатами аналізу встановлено, що найбільш оптимальним можна вважати розмір зразка 3,5-4,5 см, а для забезпечення необхідного ступеню осереднення при вимірюваннях фазових швидкостей пружних хвиль достатньо 9 нееквівалентних напрямків вимірювання швидкостей куборомбододекаедру.

Для вимірювання фазових швидкостей застосовувався імпульсно-фазовий ультразвуковий метод, який забезпечує вимірювання фазових швидкостей і визначення напрямків векторів поляризації квазіповздовжніх і квазіпоперечних пружних хвиль із ортогональними векторами поляризації. Визначення напрямків поляризації хвиль здійснювалося спеціальним теодолітним пристроєм , що забезпечує співвісне обертання зразка відносно випромінювача і приймача лінійно-поляризованих хвиль. Вимірювання здійснювалися на частотах 0,6 - 0,7 МГц для квазіповздовжніх хвиль і 0,4 - 0,6 МГц - для квазіпоперечних хвиль.

Оцінка систематичних і випадкових похибок вимірювання фазових швидкостей пружних хвиль здійснювалася на атестованому стандарті-еталоні та повторними вимірюваннями зразків гірських порід. Оцінка випадкових похибок, що проведена майже для 25 % всіх виміряних зразків, склала від 0,23% до 2,41% для квазіповздовжніх хвиль і від 0,18 до 2,32 % для квазіпоперечних, а середньоквадратична похибка вимірювань склала відповідно 0,4 і 0,7 %.

На основі експериментальних досліджень швидкостей пружних хвиль сейсмоакустичним інваріантно-поляризаційним методом для зразків метаморфічних гірських порід свердловини КНГС-8 та свердловин полігону були розраховані:

урівноважені швидкості квазіповздовжніх і квазіпоперечних хвиль;

значення акустичного тензору в робочій системі координат;

власні значення і їх довірчі границі та їх власні напрямки детермінованої складової акустичного тензору ;

ефективні пружні постійні ;

акустична лінійність та сланцюватість (шаруватість) ;

параметри азимутальної анізотропії пружних хвиль.

Коефіцієнт диференціальної відносної середньоквадратичної пружної анізотропії визначався за формулою:

,

де , а ;

- відповідно приведені тензори Крістоффеля для анізотропного середовища і найближчого до нього ізотропного середовища.

Інтегральний коефіцієнт акустичної анізотропії визначався за формулою:

,

де =; а - власні значення акустичного тензора.

Класифікацію текстур на вищу, середню і нижню категорії було здійснено за симетрією акустичного тензору з урахуванням довірчих границь знайдених власних значень:

сферична симетрія (/ mmm), якщо виконується рівність <м₁₁>=<м₂₂>=<м₃₃>;

поперечно-ізотропна симетрія (/mmm), якщо виконується умова <м₁₁><м₂₂>=<м₃₃>; або <м₁₁>=<м₂₂><м₃₃>; або <м₁₁><м₃₃>=<м₂₂>;

ромбічна симетрія (mmm), якщо виконується умова <м₁₁><м₂₂><м₃₃>.

За результатами аналізу параметрів акустичного еліпсоїду: акустичної лінійності Lµ і акустичної сланцюватості Sµ (, де м_q, м_m, м_p - найбільше, проміжне і найменше значення акустичного тензора) здійснюється класифікація текстур на планальний і аксіальний типи симетрії. Якщо значення Lµ і Sµ потрапляють на координатні осі, то це свідчить про наявність текстур аксіальної і планальної поперечно-ізотропної симетрії.

Обчислення урівноважених швидкостей об'ємних пружних хвиль, значень акустичного тензору в робочій системі координат, власних значень і їх довірчих границь та їх власних напрямків детермінованої складової акустичного тензору досліджених зразків порід, початкових наближень для пружних постійних здійснено за програмою розрахунків акустичних констант "Akust10". При розрахунках вище зазначених параметрів використовують результати експериментальних вимірювань фазових швидкостей квазіповздовжньої, "швидкої" і "повільної" квазіпоперечних хвиль та щільність. За результатами розрахунків власних значень акустичного тензора розраховано параметри акустичної лінійності L_a і сланцюватості S_a та визначено тип симетрії текстури акустичного тензора.

Розрахунок пружних постійних метаморфічних порід Криворіжжя було проведено з використанням програми "Uprv16". В ній у якості вихідних даних використано файли урівноважених швидкостей квазіповздовжньої і квазіпоперечних хвиль, акустичних констант і початкових наближень пружних постійних, які було розраховано за програмою "Аkust10". За результатами обчислень для кожного зразку було сформовано матрицю пружних постійних з урахуванням флуктуаційної складової та здійснено перевірку гіпотези значимості відхилення пружних постійних від нуля.

Визначення параметрів анізотропії об'ємних пружних хвиль зразків метаморфічних порід КНГС і її полігону включало розрахунок і побудову стереопроекцій вказівних поверхонь ізоліній фазової швидкості квазіповздовжньої хвилі, різниці між “швидкою” і “повільною” квазіпоперечними хвилями, диференціального коефіцієнту пружної анізотропії і кута відхилення вектора пружних зміщень від напрямку хвильової нормалі. Для обчислень було використано дані про пружні постійні відповідних зразків, що було отримано по програмі "Uprv16" і їх щільність.

Четвертий розділ присвячений розробці математичних моделей тектонофацій, вибору метода чисельних розрахунків ефективних акустичних і пружних постійних та аналізу результатів математичного моделювання анізотропії акустичних і пружних властивостей тектонофацій.

З метою оцінки впливу деформацій різної природи на параметри акустичної і пружної анізотропії метаморфічних порід Кривбасу було розроблено математичні моделі тектонофацій, що відповідають різним реологічним обстановкам.

При моделюванні за основу були прийняти результати тектонофаціальних досліджень структури Кривбасу, мікро- і макроскопічних досліджень зразків гірських порід, результати обробки електронно-мікроскопічних зображень шліфів та відповідні шкали тектонофацій, що розроблені для катазони, мезозони та верхньої епізони (Паталаха Є.І., Лукієнко О.І., Кравченко Д.В.).

Розглянуто три типи моделей тектонофацій, що відповідають різним типам деформацій.

Модель І. «Сланець біотитовий». Характеризує переважний вплив кристалографічної орієнтації породоутворюючих мінералів на параметри акустичної і пружної анізотропії. Мікротріщини і основні породоутворюючі мінерали для тектонофацій І - ІV, були рівномірно орієнтовані паралельно осям х₁, х₂, х₃. Формат мікротріщин був прийнятий б=0,01, формат зерен кварцу і плагіоклазу прийнятий як б=0,3, а біотиту - б=0,1, що відповідає середньому формату зерен зазначених мінералів. Концентрація орієнтованих зерен породоутворюючих мінералів і мікротріщин вздовж осей х₁, х₂ із збільшенням балу тектонофацій від V до Х зменшується з одночасним збільшенням її по осі х₃, досягаючи 95 % для тектонофації Х.

Модель ІІ. «Сланець біотитовий». Характеризує зміну параметрів акустичної і пружної анізотропії від сланцюватості. Формат зерен кварцу і плагіоклазу змінювався від =0,3 для тектонофації V до =0,03 для тектонофації Х, та від =0,1 для тектонофації V до =0,01 для тектонофації Х - для біотиту. Формат мікротріщин змінювався від =0,05 для тектонофації V до =0,0005 для тектонофації Х, а їх концентрація - від ж=1 % до ж=0,1 % відповідно.

Моделі ІІІа і ІІІб. Характеризують , на прикладі двох моделей: «амфіболіт» - модель ІІІа і «залізистий кварцит» - модель ІІІб вплив накладених деформацій. Одночасно враховується вплив на акустичні і пружні постійні та параметри анізотропії пружних хвиль кристалографічної орієнтації мінералів і мікротріщин та їх упорядкованості по формі (сланцюватість). Формат включень при цьому змінювався від б=0,3 для тектонофації V до б=0,01 для тектонофації Х. Їх концентрація по осі змінювалася від 40 % для тектонофації V до 90 % для тектонофації Х. Формат мікротріщин коливався від б=0,05 для тектонофації V до б=0,0005 для тектонофації Х. Концентрація мікротріщин змінювалася від 2% для тектонофації V до 0,1 % для тектонофації Х.

Процеси кліважування (умови мезозони) моделювалися як односистемне в'язке сколювання у супроводі локалізованої вздовж площин сковзання перекристалізації порід. Вони представлені моделями пружно-пластичних деформацій.

Моделі ІVа і ІVб. Моделі характеризують вплив кристалографічної орієнтації породоутворюючих мінералів, їх упорядкованості по формі і односистемного в'язкого сколювання на акустичні і пружні параметри анізотропії. Розглянуто дві моделі: «залізистий кварцит» - модель IVа і «сланець біотитовий» - модель IVб. Кліваж імітувався слабо розкритими тріщинами сфероїдального формату : зокрема, б=0,005 для тектонофації Х. Мікротріщини були орієнтовані довгою віссю вздовж осі Х₃. Формат одноорієнтованих зерен породоутворюючих мінералів для моделей змінювався від б=0,7 для нижчих тектонофацій до б=0,03 для тектонофацій ІХ - Х. Концентрація мікротріщин ж змінювалася від 4 % для тектонофації І мезозони до 1 % для найвищої тектонофації Х мезозони.

Моделі крихких деформацій розглянуто на прикладі метаморфічних порід, що сформувалися в умовах низькотемпературного метаморфізму з ортогональними системами тріщин.

Модель V. «Кварцит біотитовий з однією системою тріщин».

Концентрація однонаправлених мікротріщин ж, що були орієнтовані вздовж осі х₃ змінювалася від 2% для тектонофації І епізони до 0,1 % для тектонофації Х. Формат сфероїдальних мікротріщин приймався рівним б=0,3 для тектонофації І та змінювався послідовно до б=0,0005 для найвищої Х тектонофації епізони. Орієнтація сфероїдальних зерен породоутворюючих мінералів кварцу і біотиту аналогічна розглянутим моделям катазони і мезозони для відповідних тектонофацій.

Модель VІ. «Кварцит біотитовий з двома системами ортогональних тріщин». Тріщини орієнтовані вздовж осей Х₁ і Х₂. Концентрація мікротріщин ж змінюється від 2 % для тектонофації І епізони до 0,3 % для тектонофації Х. Формат сфероїдальних мікротріщин змінювався від б=0,3 для тектонофації І до б=0,0005 для тектонофації Х епізони.

Модель VІІ. «Кварцит біотитовий з трьома системами ортогональних тріщин». Мікротріщини орієнтовані вздовж осей Х₁, Х₂ і Х₃. Концентрація мікротріщин ж змінюється від 3 % для тектонофації І епізони до 0,5 % для тектонофації Х. Формат сфероїдальних мікротріщин приймався рівним б=0,3 для тектонофації І та зменшувався до б= 0,001 для найвищої Х тектонофації епізони.

Модель VІІІ. «Залізистий кварцит в умовах крихких деформацій», яка характеризує текстуру залізистого кварциту з двома системами ортогональних мікротріщин. Концентрація ортогональних мікротріщин ж змінювалася від 4 % для тектонофації І епізони до 1,5 % для тектонофації Х. Формат сфероїдальних мікротріщин приймався рівним б=0,5 для тектонофації І та зменшувався до б= 0,005 для найвищої Х тектонофації епізони.

Прийнята математична багатокомпонентна модель деформованої текстури гірської породи (тектонофації) представляє собою жорстку матрицю із орієнтованими включеннями у вигляді сфероїдів різного формату (де , - відповідно коротка і довга осі сфероїда). Кристалографічні осі зерен породоутворюючих мінералів були орієнтовані вздовж осей сфероїда. Мікротріщини моделювалися сфероїдами формату . Це забезпечило можливість моделювання практично всіх типів текстур метаморфічних порід Кривбасу.

На основі аналізу сучасних методів чисельних розрахунків ефективних акустичних і пружних постійних гірських порід для вирішення поставленої задачі був обраний метод умовних моментних функцій (Хорошун Л.П., Маслов Б.П., 1980) із застосуванням розрахункової схеми Морі-Танака (Маслов Б.П., Продайвода Г.Т., 2004). Його перевага полягає в можливості чисельних розрахунків цих параметрів для багатокомпонентних моделей, які максимально наближені до будови реальних текстур метаморфічних порід, що зазнали неодноразових незворотних деформацій, техногенного впливу при бурінні свердловини і релаксації напруг при розвантаженні керна.

За результатами математичного моделювання для моделі І «сланець біотитовий» встановлено, що акустична і пружна симетрія текстури моделі І планальна ромбічна ( ; ), величина інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії А_м різко зростає із зростанням рівня тектонофацій до 42 % для тектонофації Х катазони. Збільшується різниця між «швидкою» і «повільною» поперечними хвилями (до 2.2 км/с для тектонофації Х), що свідчить про інтенсивні процеси розщеплення хвиль.

Для моделі ІІ акустична і пружна симетрія текстури за результатами математичного моделювання планальна ромбічна ( ; ). Величина інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії на відміну від моделі І змінюється невідчутно від 23,5 % для тектонофації V до 27,6 % для тектонофації Х катазони. Зміна параметрів пружної анізотропії цієї моделі не така значна, як для моделі І. Максимальна величина різниці між «швидкою» і «повільною» поперечними модами змінюється від 1,7 км/с для тектонофації V до майже 2,1 км/с для тектонофації Х. Коефіцієнт диференціальної пружної анізотропії зростає від 32 % для тектонофації V до 42 % для тектонофації Х , що значно менше, ніж для моделі І.

Вплив накладених деформацій за десятибальною шкалою в умовах катазони на параметри акустичної і пружної анізотропії досліджено на моделях ІІІа «амфіболіт» і ІІІб «залізистий кварцит». Встановлено, що акустична і пружна анізотропії для обох моделей інтенсивно зростають і набувають своїх найбільших значень в найвищий тектонофації Х, де значення інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії А_м досягає 35,4 % для моделі ІІІа і 32,3 % для моделі ІІІб. Для обох моделей швидкості повздовжніх хвиль зменшуються з ростом балу тектонофацій. Величина різниці між «швидкою» та «повільною» квазіпоперечними хвилями нелінійно збільшується до 1,4 км/с з зростанням рівня дислокаційних перетворень і явище розщеплення хвиль для найвищих тектонофацій стає досить відчутним. Показано, що навіть для високоанізотропних середовищ тектонофацій ІХ-Х катазони існують окремі напрямки, де закономірності розповсюдження пружних хвиль фактично нічим не відрізняються від ізотропного середовища, а величина диференціального коефіцієнту пружної анізотропії дорівнює нулю.

За результатами моделювання тектонофацій мезозони ( моделі IVa і IVб) встановлено, що як і для умов катазони, з ростом рівня дислокаційних перетворень акустична і пружна анізотропія всіх моделей різко збільшується. Проте значення цих параметрів для моделі «залізистий кварцит» майже вдвічі менше за відповідні показники в умовах катазони (17,9 %). Ефект розщеплення поперечних хвиль в порівнянні з катазоною зменшується вдвічі, що підтверджує параметр різниці між «швидкою» і «повільною» квазіпоперечними хвилями. Для найвищих тектонофацій ІХ - Х мезозони встановлено, що в напрямку, який співпадає з орієнтацією однонаправлених зерен породоутворюючих мінералів і мікротріщин, явище розщеплення поперечних хвиль відсутнє, величина диференціального коефіцієнту пружної анізотропії дорівнює нулю, а найбільш інтенсивне розщеплення поперечних хвиль спостерігається у площині, перпендикулярній напрямку переважної орієнтації останніх.

За результатами моделювання крихких деформацій, що враховують різні системи орієнтації мікротріщин (моделі V, VI i VII), встановлено, що акустична і пружна симетрія текстури моделей V, VI, VII планальна ромбічна (; ) для всіх без винятку тектонофацій епізони. Акустична і пружна анізотропія всіх моделей збільшується зі зростанням рівня дислокаційних перетворень, проте значення цього параметру значно менше, ніж для умов катазони і мезозони, і складає для найвищої тектонофації Х відповідно 10,5 , 10,4 та 12,8 %. Розщеплення хвиль найбільш інтенсивне для моделі V з однією системою орієнтації тріщин, де різниця між «швидкою» і «повільною» модами квазіпоперечної хвилі досягає 1,1 км/с, для моделей з двома та трьома системами ортогональних тріщин цей параметр істотно менше (0,35 і 0,31 км/с відповідно для моделей VІ і VІІ).

За результатами моделювання впливу накладених деформацій в умовах епізони (модель VІІІ) встановлено, що величина акустичної і пружної анізотропії з ростом рівня тектонофацій хоч і зростає, але не так інтенсивно, як для відповідних рівнів катазони і епізони. ЇЇ значення на 30 % менше за відповідні показники в умовах мезозони (14,1 % для тектонофації Х). На відміну від умов мезозони і катазони, швидкість квазіповздовжніх хвиль зростає, а різниця між «швидкою» і «повільною» поперечними хвилями зменшується з зростанням балу тектонофацій.

За результатами моделювання параметрів анізотропії для всіх моделей без винятку з'ясовано, що інтегральний коефіцієнт акустичної анізотропії А_м зростає з ростом балу тектонофацій. Найбільше зростання цього параметру відзначено в умовах катазони, найменше - в епізоні, що дає можливість стверджувати, що цей параметр обумовлений, в першу чергу, інтенсивністю дислокаційних перетворень, але при цьому залежить від типу породи і його мінералогічного складу і тріщинно-порового простору.

Встановлено, що в усіх випадках моделювання тектонофацій катазони, мезозони і епізони, пружна симетрія текстури розглянутих моделей накладає жорсткі обмеження на симетрію всіх без винятку параметрів анізотропії об'ємних пружних хвиль і на симетрію вказівної поверхні диференціального коефіцієнту пружної анізотропії.

В п'ятому розділі наводяться основні результати експериментальних ультразвукових досліджень акустичної і пружної анізотропії метаморфічних порід Криворіжжя та їх зв'язок зі ступенем дислокаційних перетворень порід.

Досліджено акустичну анізотропію метаморфічних порід КНГС і її полігону. За результатами аналізу інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії А_м встановлено, що його величина змінюється для всіх досліджених порід від 0,8 до 25,5 %, для порід КНГС - від 1,8 до 25 % і свердловини «Супутник-2» - від 2,8 до 24,9%. Близько 64 % всіх досліджених зразків характеризуються високими значеннями цього параметра (А_м>10 %), а для КНГС і свердловини «Супутник-2» цей відсоток складає 51 і 42 % відповідно. Лише для двох свердловин полігону КНГС 16887 та 16906 характерні низькі А_м < 5%) і середні (5 % < А_м < 10 %) значення цього параметру. Встановлено, що переважна більшість зразків (97,5 %) з високими значеннями інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії відповідають найвищим тектонофаціям VIII - X катазони і мезозони.

Досліджено зв'язок параметрів акустичного еліпсоїду текстур метаморфічних порід КНГС і «Супутник-2» із різним ступенем тектонічних перетворень. Встановлено:

· для КНГС майже 75 % зразків притаманна закономірність - вищим балам тектонофацій мезозони (ІХ-Х рівні) відповідають точки на діаграмі, що максимально наближені до осей Sµ і L_м, або розташовані поблизу них; більш низьким балам тектонофацій мезозони (VII - VIII) - точки, що лежать поблизу прямої, що поділяє акустичні текстури на переважно лінійні або сланцюваті чи вище за неї;

· для свердловини «Супутник-2», породи якої формувалися в умовах катазони, вищим балам тектонофацій відповідають точки графіку, які майже всі розташовані поблизу осі сланцюватості, а менш високобальним - точки, що лежать поблизу прямої, що поділяє акустичні текстури на лінійні і сланцюваті (Рис.1).

Ці результати цілком узгоджуються з параметрами акустичного еліпсоїду, що отримані за результатами математичного моделювання тектонофацій катазони і мезозони.

Рис.1. Діаграма параметрів акустичного еліпсоїду текстур метаморфічних порід свердловини № 22350 «Супутник-2»

Проведено аналіз параметрів акустичної анізотропії основних петротипів досліджених порід: сланців, гнейсів, кварцитів, амфіболітів, плагіомігматитів і катаклазитів. Встановлено:

§ інтегральний коефіцієнт акустичної анізотропії кристалічних сланців (43 зразки) змінюється від 1,78 до 25,1 %. Для них більш характерні сланцюваті (планальні) текстури, які складають приблизно 55 % досліджених зразків. Сланцювато-лінійний і лінійний мотиви текстури присутні приблизно у рівних частинах;

§ величина інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії гнейсів (11 зразків) змінюється від 2,8 % до 23,4 %. Вони характеризуються в рівній мірі як сланцюватими, так і лінійними текстурами. Симетрія акустичного тензору більшості текстур гнейсів - ромбічна, текстури двох зразків можна апроксимувати і більш високою поперечно-ізотропною симетрією;

§ параметр А_м для кварцитів (15 зразків) змінюється в інтервалі 1,9 - 18,4 %. Для них в рівній мірі притаманні як сланцюваті, так і лінійні мотиви текстур. 60 % кварцитів характеризуються низькими і середніми значеннями інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії (А_м < 10 %). Симетрія акустичного тензору текстур кварцитів ромбічна;

§ значення інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії для амфіболітів (32 зразки) змінюється від 1,5 до 19,1 %, переважають середні значення (5 % < Аµ < 10 %) цього параметру. 55% досліджених амфіболітів мають сланцюватий мотив текстури, приблизно 15 % - лінійно-сланцюватий мотив, а 40 % складають зразки з лінійним мотивом. Для 70 % зразків амфіболітів з високими значеннями цього параметру характерний сланцюватий мотив текстури. Симетрія акустичного тензору зразків амфіболітів ромбічна;

§ високими (> 10 %), середніми (від 5 % до 10 %) і низькими (< 5 %) значеннями акустичної анізотропії характеризуються досліджені плагіомігматити (19 зразків). Величина А_м змінюється від 1,6 до 19,1 %. Лише 2 зразки з 19 досліджених характеризуються високими значеннями цього параметру, переважають зразки плагіомігматитів з середніми (5 % < А_м < 10 %) значеннями акустичної анізотропії. Для плагіомігматитів в рівній мірі характерні як сланцюваті, так і лінійні текстури.. Симетрія акустичного тензору зразків плагіомігматитів виключно ромбічна;

§ інтегральний коефіцієнт акустичної анізотропії катаклазитів (11 зразків) змінюється від 0,8 до 15,1 %. Симетрія акустичного тензору зразків катаклазитів ромбічна.

За обчисленими значеннями детермінованої складової ефективного тензора пружних постійних, що отримані в триклинному наближенні, визначена пружна симетрія досліджених зразків. За результатами аналізу повного набору компонент матриць пружних постійних встановлено, що переважній більшості зразків притаманна триклинна пружна симетрія текстур, і незначній частині зразків - ромбічна і поперечно-ізотропна симетрія. У деяких випадках неголовні компоненти ефективного тензору пружних постійних мало відрізнялися від нуля, проте нехтування ними приводило до істотних неузгоджень з експериментальними даними. Чисельні розрахунки підтвердили, що триклинні наближення найкраще узгоджується з експериментальними значеннями швидкостей квазіповздовжніх і квазіпоперечних хвиль.

За результатами проведеного аналізу параметрів пружної анізотропії метаморфічних порід Кривбасу встановлено:

· швидкості квазіповздовжньої та «швидкої» і «повільної» квазіпоперечних хвиль змінюється в широких межах: Vp - від 3650 до 7220 м/с, а Vs - від 2390 до 4520 м/с, що характеризує складні деформаційні умови формування метаморфічних порід Кривбасу;

· різниця між «швидкою» і «повільною» квазіпоперечними модами зразків змінюється від мінімальної 0,08 км/с до максимальної - 1,85 км/с, що свідчить про існування інтенсивних ефектів розщеплення квазіпоперечних хвиль і високу анізотропність середовища;

· величина диференціального коефіцієнту пружної анізотропії змінюється від 0,6 до 54 %. Для ряду зразків мінімальні значення цього параметру близькі до нуля, що свідчить про те, що навіть у високо анізотропних середовищах існують такі напрямки, де закономірності розповсюдження об'ємних пружних хвиль фактично нічим не відрізняється від ізотропного середовища;

· кут відхилення вектора пружних зміщень від напрямку хвильової нормалі змінюється від мінімального, що складає 0,5⁰, до максимальних значень 52-56⁰ , що також характеризує значні розбіжності у пружних властивостях метаморфічних порід Криворіжжя.

Шостий розділ присвячений результатам тектонофаціального аналізу метаморфічних порід Кривбасу з застосуванням акустичного текстурного аналізу.

За результатами комплексного аналізу параметрів акустичного еліпсоїду, інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії, параметрів пружної анізотропії і функції розподілу орієнтації мінералів і мікротріщин зразків досліджених порід та залізистих кварцитів мікроскладки Криворіжжя доведено ефективність застосування акустичного методу текстурного аналізу гірських порід для вирішення задач тектонофаціального аналізу та динамічних структурних задач.

Встановлено, що для метаморфічних порід, що відповідають реологічним обстановкам мезозони і катазони, між величиною інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії А_м і ступенем деформаційних перетворень існує прямий зв'язок - вищим балам тектонофацій відповідають найвищі значення цього параметру (до 25,4 %), а середньобальним тектонофаціям V-VII - переважно середні і іноді низькі значення А_м. На основі аналізу зв'язків між балом тектонофацій і величиною параметру А_м створена для умов катазони і мезозони шкала акустичних деформаційних фацій, яка цілком узгоджується з результатами тектонофаціальних досліджень.

Досліджено параметри акустичного еліпсоїду L_м і S_м зразків метаморфічних порід Криворіжжя з позицій тектонофаціального аналізу. З'ясовано, що для всіх тектонофацій VIII-Х катазони характерна планальна текстура акустичного тензору, в той час як для відповідних тектонофацій мезозони притаманні як аксіальні, так і планальні текстури, що свідчить про різну природу деформацій в умовах катазони і мезозони. Для більшості зразків, що відповідають тектонофаціям V-VII, а іноді і для найвищих тектонофацій, параметри акустичного еліпсоїда мало відрізняються один від одного, що свідчить про складну деформаційну історію порід Криворіжжя.

Досліджено зв'язки параметрів пружної анізотропії (швидкості квазіповздовжної хвилі, різниці між «швидкою» і «повільною» квазіпоперечними хвилями, диференціального коефіцієнту пружної анізотропії і кута відхилення вектора пружних зміщень від напрямку хвильової нормалі) з рівнем деформаційних перетворень метаморфічних порід і результатами моделювання тектонофацій. На основі аналізу встановлені якісні і кількісні ознаки інтенсивності деформаційних перетворень.

Проведено інверсію азимутальної залежності квазіповздовжної і квазіпоперечної хвиль у функцію розподілу орієнтації мінералів і мікротріщин для зразків метаморфічних порід КНГС, що характеризуються різними тектонофаціями. Встановлено переважну орієнтацію мікротріщин і породоутворюючих мінералів, наявність для деяких зразків двох ортогональних напрямків орієнтації мікротріщин; показано, що вони співпадають з напрямками дії максимальних напруг зсуву.

Проведено динамічний структурний аналіз залізистих кварцитів мікроскладки Криворіжжя, що зазнали неодноразового впливу тектонічних деформацій. Встановлено переважні напрямки мікроорієнтації осей кварцу, магнетиту і кальциту, найбільш імовірні формати зерен породоутворюючих мінералів та концентрації їх орієнтованих зерен. Досліджено роль крихких деформацій у формуванні текстури залізистих кварцитів шляхом визначення мікроорієнтації нормалей до площин сфероїдальних мікротріщин. З'ясовано, що найбільші концентрації орієнтованих мікротріщин спостерігаються в площині Х₂ Х₃ і, швидше за все, вони пов'язані із двійникуванням мінеральних зерен кальциту.

Розроблено схему вимірювально-інтерпретаційної технології, за допомогою якої може бути вирішено задачі текстурного аналізу деформацій і визначені ступені дислокаційних перетворень гірських порід.

ВИСНОВКИ

У дисертації на основі аналізу геолого-петрографічних і електронно-мікроскопічних даних, результатів експериментальних петроакустичних досліджень та обробки даних швидкостей об'ємних пружних хвиль зразків метаморфічних порід Криворізької надглибокої свердловини і свердловин полігону, результатів математичного моделювання ефективних акустичних і пружних властивостей метаморфічних порід різних тектонофацій розроблено методику акустичного текстурного аналізу тектонофацій різних реологічних обстановок. Основні результати дисертації зводяться до наступного:

1. Визначено швидкості розповсюдження квазіповздовжніх, “швидких” і “повільних” квазіпоперечних хвиль для 177 зразків метаморфічних порід Кривбасу, що представляють найбільш поширені літотипи порід району досліджень.

Встановлено, що швидкості об'ємних пружних хвиль змінюються в широких межах: V_p - від 3650 до 7220 м/с, а V_s - від 2390 до 4520 м/с, що характеризує складні деформаційні умови формування метаморфічних порід Кривбасу. Різниця між “швидкою” і “повільною” квазіпоперечними модами зразків змінюється від 0,08 до 1,85 км/с, що свідчить про значні ефекти розщеплення квазіпоперечних хвиль.

2. Визначено повні набори компонент матриць акустичних і пружних постійних і їх точкові групи симетрії. За результатами аналізу інтегрального коефіцієнту акустичної анізотропії А_м і параметрів акустичного еліпсоїду встановлено:

...