Recent, un articol intitulat „Metode alternative pentru calculul compactării în bazinele sedimentare” a fost publicat în revista științifică Marine and Petroleum Geology, ai cărui autori sunt Martiìn-Martìn M. și Robles-Marìn P.
În acest articol, autorii au propus metode alternative de calculare a compactării în bazinele sedimentare și, în special, au sugerat utilizarea software-ului Loadcap.
Ce este subsidența?
Subsidența este un fenomen asociat cu variația verticală descendentă a suprafeței pământului (Whittaker and Reddish, 1989; Marker, 2013), datorită compactării materialelor, care poate fi generată de cauze naturale (evoluție lentă) sau artificiale (manifestare în timp scurt). Compactarea sedimentelor și apariția consecințelor sunt procese fundamentale în bazinele sedimentare.
Importanța bazinelor sedimentare
Bazinele sedimentare sunt regiuni formate datorită subsidenței pe termen lung induse tectonic, în care sedimentele acumulate ating grosimi considerabile care pot fi păstrate pentru perioade geologice relativ lungi de timp (Einsele 2000; Miall 2000; Allen și Allen, 2013; Lee et Allen al., 2019).
Aceste bazine sunt de o importanță deosebită, nu numai din punct de vedere al cercetării științifice, ci și pentru potențialul lor de resurse exploatabile din punct de vedere economic (Allen și Allen, 2013; Bjorlykke, 2014; Lee și colab., 2019).
Pentru a înțelege structura internă a unui bazin, sedimentele de umplere sunt studiate (infilling sediment) și analizate luând în considerare petrografia, profilul stratigrafic, faciesul de depunere și relațiile cu faliile și deformările structurale care fac parte din arhitectura bazinului. Acest lucru derivă în principal din interacțiunea dintre volum și mărimea particulelor din aportul sedimentar (sediment supply) și din distribuția spațială (accomodation) a aceleiași (Fig. 1), care este controlată de subsidența și fenomenele de ridicare tectonică, variații eustatice și compactare ( Allen și Allen, 2013; Lee și colab., 2019).
Cum se realizează analiza de subsidență
Structura stratigrafică actuală (de exemplu, vârsta, grosimea, litologia) unui bazin de umplere sedimentară nu arată grosimea inițială a fiecărui strat sedimentar datorită efectului de compactare (Van Hinte, 1978).
Prin urmare, pentru a efectua analiza de subsidență, este important să ne întoarcem la grosimile originare ale straturilor care au fost supuse compactării și aceasta se poate face folosind tehnica de descompunere.
Tehnica de descompunere urmărește să obțină efectele progresive ale compactării sedimentelor prin restabilirea grosimii unui strat în orice moment din trecut la o anumită adâncime (Allen și Allen, 1990; Fig. 2).
Fig. 2 – Time-depth diagram. A) The time-depth model refers to the present framework without considering the compaction effect of underlying layers thicknesses (dotted red line depicts the sediment accumulation; red arrow shows backward path without compaction); B) Decompaction of each stratigraphic unit: restoring of thickness of the compacted layers through time (the direction path of decompaction is shown by the red arrow; the red line represents the total subsidence); C) comparison between A e B curves trend; D) 3D rapresentation of scheme B.
Această tehnică se bazează pe ecuația (1) care ține cont de tendința relației de porozitate în funcție de profunzime; (porosity-depth relation trend; Rubey și Hubbert, 1959) care arată cum porozitatea scade exponențial cu adâncimea (de exemplu, Van Hinte , 1978; Schmoker și Halley 1982; Bond și Kominz 1984).
Ecuație (1): ϕ_( N) = porozitatea actuală; 〖 ϕ〗_0 = porozitate originală; c = constantă litologică; z=adâncimea de înhumare actuală.
Prin urmare, pentru a evalua subsidența totală, este necesar să restaurați grosimea inițială corelată de grosimea actuală, așa cum se arată în ecuația (2).
Ecuație (2): T_0 = grosime originală; ϕ_N=porozitatea actuală; ϕ_0= porozitate originală; T_N= grosimea curentului.
De ce Loadcap
Loadcap este un software pentru calcularea tasărilor solurilor supuse unei suprasarcini, cu care este posibil să se obțină, pe lângă date numerice / cantitative, și reprezentări grafice.
În special, Loadcap – este un software pentru calcularea capacității portante a fundațiilor de suprafață pe soluri solide și stâncoase conform diferitelor metode (Terzaghi, Meyerhof, Hansen, Vesic, Brinch-Hansen, Richards și Al, Meyerhof și Hanna, 1978) pentru calculul factorilor portanți în zonele seismice. Printre tasările prezente în software se numără: i) Elastice (Timoshenko și Goodier), ii) Edometrice, Schmertmann, Burland și Burbidge, iii) post-seismice (Idriss și Boulanger, Pradel, Yasuhara și Andersen). Loadcap permite, de asemenea, verificarea lichefierii cu Metoda Seed și Idris (1971) și pentru analiza solului armat cu geogrile (prin calcularea creșterii capacității portante, deformarea armăturilor, forța de tracțiune datorită efectului membranei). Programul vă permite, de asemenea: să inserați o posibilă prezență a pânzei freatice; efectuează analize în ceea ce privește tensiunile totale și efective; puteți vizualiza bulbul de tensiuni și penele de rupere în 2D și 3D; calculează starea de tensiune indusă de sarcinile externe în orice moment.
Prin urmare, având în vedere cele de mai sus, este posibil să se utilizeze Loadcap (utilizat în general pentru studii geotehnice) în scopuri geologice, cum ar fi, de exemplu, pentru a calcula compactarea aferentă analizei de subsidență (de exemplu, Martiìn-Martìn și Robles-Marìn , 2020).
Bibliografie
Allen P.A. and Allen J.R., 2013 – Basin analysis: principles and application to petroleum play assessment. Wiley-Blackwell, Oxford.
Bjorlykke, K., 2014 – Relationships between depositional environments, burial history and rock properties. Some principal aspects of diagenetic processes in sedimentary basins. Sediment. Geol. 301, 1–14.
Einsele G, 2000 – Sedimentary basins. Evolution, facies, and sediment budget. Springer, Berlin.
Lee E.Y., Novotny J. and Wagreich M., 2019 – Subsidence Analysis and Visualization: For Sedimentary Basin Analysis and Modelling. Springer Publishing Company, Incorporated, 1st edition.
Leeder M, 2011 – Sedimentology and sedimentary basins: from turbulence to tectonics. Wiley, Chichester.
Marker B.R., 2013 – Land Subsidence. In Bobrowsky P.T. (eds) Encyclopedia of Natural Hazards. Ecncyclopedia of Earth Sciences Series. Springer, Dordrecth.
Martìn-Martìn M. and Robles-Marìn, 2020 – Alternative methods for calculating compaction in sedimentary basins. Marine and Petroleum Geology 113.
Miall A.D., 2000 – Principles of sedimentary basin analysis. Springer, Berlin.
Van Hinte, J.E., 1978 – Geohistory analysis: application of micropaleontology in exploration geology. AAPG (Am. Assoc. Pet. Geol.) Bull. 62, 201–222.
Whittaker B.N and Reddish D.J., 1989 – Subsidence: Occurrence, Prediction and Control. In Developments in Geotechnical Engineering, 56, ElsevierScience.
