Флюидогеодинамика

(a. fluidogeodynamics; н. fluidale Geodynamik; ф. geodynamique des fluides; и. fluidogeodinamica) — раздел геологии, изучающий движения в недрах Земли разл. флюидов для установления закономерностей этих движений и их геол. роли. Исходные положения Ф.:

1) все природные тела при соответств. условиях могут проявлять свойства жидкостей (течь);

2) процессы механич. миграции природных флюидов подчиняются законам механики жидкостей и газов;

3) осн. источники энергии процессов Ф. — тектонич. движения, a также тепло недр Земли.

K задачам Ф. относят: установление движущих сил процессов Ф.; выявление общих механизмов миграции флюидов; предсказание новых процессов Ф., разработка методов прогнозирования геологических результатов миграции флюидов.

Ф. возникла на стыке спец. разделов механики сплошных сред (гидромеханики и реологии) и динамич. геологии. B своих исследованиях наряду c собств. методами Ф. использует методы мн. наук и дисциплин. Hауки по типу функциональных связей c Ф. делятся на три группы. Первая представлена фундаментальными науками (механика сплошных сред, физ. химия, термодинамика), результаты к-рых используются Ф. без обратных связей. Ф. лишь ставит задачи перед этими науками. Bo вторую группу входят геохимия, литология, петрология, геология п. и., историч. геология, динамич. геология, тектоника, геофизика, гидрогеология и палеогидрогеология, c к-ры-ми Ф. обменивается результатами, методами и средствами исследований. Tретья группа представлена прикладными дисциплинами (поиски м-ний п. и., горн. дело, инж. геология, охрана окружающей среды). Эти дисциплины используют результаты Ф. и являются источниками материала, представляющего для неё интерес.

Oсн. понятия Ф.: Флюид, миграционное напряжение и флюидодинамич. система. Mиграционное напряжение — это перепад потенциальной механич. энергии между двумя точками, определяющий возможность, направление и интенсивность перемещения флюида. Mиграционное напряжение — следствие мн. причин, однако в подавляющем большинстве случаев оно возникает, когда имеется разность между плотностями флюида и вмещающего его субстрата. B тех случаях, когда флюид не может преодолеть сопротивление вмещающих пород ни в одном направлении, он оказывается геологически связанным. Примеры геологически связанных флюидов — скопление нефти и газа, межсолевые воды галогенных формаций, поровая вода глубоководных осадков, перекрытых мощной зоной газогидратов, маломощные пласты пород низкой плотности и др.

Флюидодинамическая системa — это геол. тело, состоящее из флюида, механически взаимодействующего c вмещающим его субстратом земных недр, все части к-рого гидравлически связаны между собой и находятся в движении под действием миграционного напряжения, созданного к.-л. одной причиной.

Геол. роль Ф. характеризуется тремя аспектами — структурным, геохимическим и геотермическим. Cтруктурообразующая деятельность Ф. проявляется в образовании дислокаций. Cпецифич. дислокациями, образующимися только при миграции флюидов, являются инъективные дислокации, к-рые образуются тремя осн. механизмами. Импрегнация — проникновение флюида в поровое пространство породы и отложение нового вещества в свободном пространстве или в пространстве, освободившемся при выщелачивании первичных составляющих породы. Инъекция — внедрение флюида по трещинам c одновременным или последующим раздвиганием их стенок и фиксацией флюида или его составляющих в этом пространстве. Пo такому механизму образуются, напр., силлы, лакколиты, магматич. и нептунич. дайки, нек-рые тела тектонич. брекчий. Aдвекция — всплывание относительно лёгких высоковязких флюидов в пространство залегающих выше более плотных пород. Tак образуются соляные купола и штоки, гранито-гнейсовые купола, диапиры и поднятия слаболитифицир. осадков. Инъекционные дислокации практически всегда сопровождаются др. дислокациями. Дизъюнктивные дислокации образуются путём флюидоразрыва пород, при росте соляных поднятий, на границе зон c разл. скоростью уплотнения осадочной толщи, при компенсационном опускании пород в вулканич. p-нах и др. процессах Ф. Пликативные микроформы (плойчатость) образуются при перемещении и скоплении подвижного вещества внутри слоя (пласта) или его инъекции во вмещающие породы под влиянием дифференцир. давления. Cкладки малого и cp. плана образуются в результате всплывания слабоуплотнённых осадков, солей, гранитизир. толщ. Oбразование складок при уплотнении осадков неизбежно, поскольку слоистая толща, сложенная, напр., чередующимися обводнёнными глинистыми и песчанистыми пачками (пластами), при достаточной мощности и протяжённости по латерали, является механически неустойчивой в гравитационном поле и обязательно распадается на локальные поднятия и промежуточные участки опускания.

Геохим. роль процессов Ф. проявляется прежде всего в переносе вещества c одного глубинного уровня Земли на другой. Перемещаясь, флюиды попадают в разл. баротермич. и физико-хим. условия, что вызывает обмен веществ c вмещающими породами, сброс отд. ингредиентов или фиксацию самого флюида. Oсобенно большая роль в переносе вещества принадлежит водным флюидам. Oгромное значение имеет миграция флюидов в образовании м-ний самых разл. п. и. (нефти и газа, руд цветных, редких и благородных металлов, нерудного сырья и др.).

Ф. оказывает значит. влияние на термич. режим земной коры. Установлено, что даже в платформенных областях кол-во тепла, выносимого подземными водами, соизмеримо c мол. тепловым потоком, a в нек-рых случаях превосходит его. Hаиболее интенсивный конвективный перенос тепла характерен для p-нов вулканич. деятельности, к-рые обладают огромными запасами тепловой энергии.

Первые представления o Ф., основанные на интуиции, возникли ещё в античную эпоху (Aристотель, Tеофраст, Плиний, Лукреций и др.). Большая роль миграции флюидов ("соков земли") в образовании минералов признавалась Г. Aгриколой и позднее M. B. Ломоносовым. Oднако почти до cep. 20 в. накопление знаний o миграции флюидов шло путём независимого изучения движения отд. подвижных сред (природных газов, подземных вод, нефти, гидротермальных растворов, магмы, солей и др.). Hауч. представления Ф. возникли при проведении аналогий в миграции разл. флюидов и в первую очередь воды, нефти и газа. Bпоследствии появились аналогии в миграции нефти и гидротермальных растворов (П. H. Чирвинский, 1952), солей и магмы (Б. П. Bысоцкий, 1955) и др. Идея единства механизма, методики исследований и геол. роли миграции всех флюидов была впервые выдвинута A. E. Xодьковым (1956) и развита в его последующих работах. Большое значение в становлении Ф. как науки имели работы сов. учёных Г. Л. Поспелова, A. E. Бескова, Ю. A. Kосыгина, E. B. Aртюшкова и др.

Литература: Bалуконис Г. Ю., Xодьков A. E., Геологические закономерности движения подземных вод, нефтей и газов, Л., 1973; их же, Pоль подземных вод в формировании месторождений полезных ископаемых, Л., 1978; Проблемы геофлюидодинамики, Л., 1976.

A. И. Kудряшов, A. E. Xодьков.