Mô hình hóa sự phát triển độ rỗng và sự nén cơ học của trầm tích giàu canxi
Tóm tắt
Mô hình cơ học liên tục cho việc nén dưới tác động của lực hấp dẫn của trầm tích được xây dựng với giả thiết rằng trầm tích ở dưới áp suất bình thường và trong trạng thái căng thẳng một chiều. Độ bền của trầm tích được đặc trưng bằng các quy luật ứng suất hiệu quả được áp dụng từ cơ học đất. Mô hình này là một công thức toán học tương đối đơn giản mà cho ra độ rỗng như một hàm của độ sâu chôn lấp. Hình dạng của biểu đồ độ rỗng được kiểm soát bởi hai tham số cơ học, chỉ số nén và tỷ lệ rỗng tại một ứng suất hiệu quả là 100 kPa. Mô hình đã được xác thực bằng cách phân tích dữ liệu độ rỗng - độ sâu của các trầm tích ooze và phấn từ Cao nguyên Ontong Java, thu thập trong Chuyến thám hiểm 130 của Chương trình Khoan Đại dương. Các tham số cơ học của trầm tích được ước lượng bằng phương pháp bình phương tối thiểu để điều chỉnh biểu đồ lý thuyết cho phù hợp với dữ liệu độ rỗng. Biểu đồ lý thuyết mô tả chính xác dữ liệu độ rỗng của ooze trong các khoảng độ sâu từ 100 m trở lên. Tuy nhiên, ở các quy mô chiều dài nhỏ hơn từ 10-50 m có sự sai lệch hệ thống giữa các giá trị độ rỗng lý thuyết và dữ liệu độ rỗng của ooze. Sự sai lệch độ rỗng tương quan với sự thay đổi trong kích thước hạt trung bình của trầm tích, phần nào là do sự thay đổi về mật độ của foraminifera. Trong trường hợp của ooze, các tham số cơ học ước lượng nhất quán với các giá trị đã công bố có được từ các thí nghiệm nén một chiều. Ngược lại, các tính chất cơ học ước lượng cho phấn khác biệt so với các giá trị đã công bố. Độ rỗng của phấn thấp hơn mức có thể giải thích bởi sự nén cơ học. Giải thích này được hỗ trợ bởi dữ liệu tốc độ sóng nén (sóng P). Trong các phần phấn, tốc độ sóng P tăng nhanh hơn với độ sâu chôn lấp so với trong các phần ooze, gợi ý rằng các tính chất đàn hồi của trầm tích đang gia tăng do sự liên kết giữa các hạt.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Athy L.F., 1930, Density, porosity, and compaction of sedimentary rocks, Bull. Am. Assoc. petrol. Geol., 14, 1
Atkinson J., 1993, An introduction to the Mechanics of Soils and Foundations
Bassinot F.C., 1993, Variations of porosity in calcareous sediments from the Ontong Java Plateau, Proc. Ocean Drilling Program, Scientific Results, 130, 653
Berger W.H., 1974, Plate stratigraphy and the fluctuating carbonate line, Spec. Publ. int. Ass. Sediment., 1, 11
Berger W.H., 1982, Foraminifera on the deep‐sea floor: lysocline and dissolution rate, Oceanol. Acta, 5, 249
Berger W.H., 1991, Ontong Java Plateau, Leg 130: synopsis of major drilling results, Proc. Ocean Drilling Program, Initial Reports, 130, 497
Boyce R.E., 1976, Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project, 931
Fruth L.S., 1966, Experimental compaction effects in carbonate sediments, J. sediment. Petrol., 36, 747
Hamilton E.L., 1976, Variations of density and porosity with depth in deep‐sea deposits, J. sediment. Petrol., 46, 280
Hamilton E.L., 1982, Acoustic and related properties of calcareous deep‐sea sediments, J. sediment. Petrol., 52, 733
Kroenke L.W. Berger W.H. Janecek T.R. et al.(1991)Proc. Ocean Drilling Program Initial Reports 130 College Station TX.
Lind I.L., 1993, Proc. Ocean Drilling Program, Scientific Results, 673
Luo X., 1992, Contributions of compaction and aquathermal pressuring to geopressure and the influence of environmental conditions, Bull. Am. Assoc. petrol. Geol., 76, 1550
Marsters J.C., 1993, Proc. Ocean Drilling Program, Scientific Results, 687
Schlanger S.O., 1974, The pelagic ooze‐chalk‐limestone transition and its implications for marine stratigraphy, Spec. Publ. int. Assoc. Sediment., 1, 117
Skempton A.W., 1961, Pore Pressure and Suction in Soils, 4
Terzaghi K., 1936, The shearing resistance of saturated soil and the angle between the planes of shear, Proc. of 1st International SMFE Conference, 1, 54