Application of elastic properties for the discrimination of various lithologies

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

In dieser Arbeit wurde ein Versuch unternommen, einen Weg zur Unterscheidung verschiedener Lithologien aufgrund ihrer elastischen Parameter zu finden. Insgesamt wurden 577 Proben von 8 verschiedenen Karbonat Lithologien und 93 Proben von 6 verschiedenen magmatisch - metamorphen Gesteinen analysiert. Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeiten, Bulk- und Korndichten und Porositäten waren in einem Datensatz für alle Gesteinsproben gegeben. Im Zuge dieser Arbeit wurden 19 unterschiedliche Crossplots erstellt. Es wurden Crossplots berechnet die sowohl alle Daten als auch Mittelwerte einschließlich der Standardabweichungen beinhalten. Der Lamé Parameter λ und Schermodul μ sind die wichtigsten und grundlegendsten elastischen Eigenschaften der Gesteine. Zusätzlich wurde der Kompressionsmodul κ, die akustische Impedanz AI und die Scherimpedanz SI aus den angegebenen Daten berechnet. Während κ die allseitige Druckänderung beschreibt die nötig ist, um eine bestimmte Volumsänderung hervorzurufen, sind AI und SI die Produkte der Dichte mal Kompressionswellengeschwindigkeit bzw. Scherwellengeschwindigkeit. Zusammen mit den gegebenen Daten wurden diese Parameter verwendet, um Crossplots zu erstellen die schließlich interpretiert und analysiert wurden. Bei den Karbonaten konnten die Dolomite von Kalksteinen aufgrund der höheren Standardabweichungen und Dichten in den verschiedenen Crossplots unterschieden werden. Diese Standardabweichungen sind auf eine hohe Porenvielfalt der Gesteine zurück zu führen, die zu einer geringen Kompressionswellengeschwindigkeit führt. Bezüglich der magmatisch-metamorphen Lithologien konnten trockene Gesteine aufgrund ihrer Schieferung in den verschiedenen Crossplots unterschieden werden. Durch die gemeinsame Darstellung von trockenen Karbonaten und trockenen magmatisch-metamorphen Gesteine in einem Crossplot, konnte eine Unterscheidung getroffen werden. Bei gesättigten Proben ging die Charakteristik der elastischen Eigenschaften dieser Gesteine verloren. Die unterschiedlichen Lithologien können aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften nicht näher differenziert werden. Jedoch können durch Mittelwerte einschließlich der Standardabweichungen gewisse Unterschiede und Trends ausfindig gemacht werden. Zusätzlich wurde ausschließlich für Karbonate die obere, 50% der oberen und die untere Hashin-Shtrikman Grenze berechnet. Insgesamt wurden acht verschiedene Crossplots für jede Lithologie erstellt und zusammen mit den Hashin-Shtrikman Grenzen und den lithologiespezifischen Werten dargestellt. Die Hashin-Shtrikman Grenzen wurden als Interpretationshilfe verwendet und zeigen die unterschiedlichen Trends der elastischen Eigenschaften für Kalke und Dolomite. Während Kalksteine ein "steifes" Verhalten zeigen neigen Dolomite, aufgrund der höheren Porositäten und größeren Porositätsbereichen, „weicher“ in ihren elastischen Eigenschaften zu sein.

Details

Titel in ÜbersetzungDie Anwendung von elastischen Eigenschaften für die Unterscheidung von verschiedenen Lithologien
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung1 Juli 2016
StatusVeröffentlicht - 2016