Interpretation der mechanischen und thermischen Eigenschaften

Interpretation der mechanischen und
thermischen Eigenschaften
verschiedener Bohrkerne aus den
Chicxulub und Chesapeake
Meteoriten Einschlags Kratern.
Sibylle Mayr
FKPE Workshop Bohrlochgeophysik– Hannover – 8.-9. Mai 2008
Mitwirkende:
TUB: H. Burkhardt, S. Mayr (jetzt: Freie Universität Berlin),
RSGPU: Y. Popov, R. Romushkevich, I. Bayuk, D.Korobkov, D. Gorobtsov,
UKA: H. Wilhelm, P.Heidinger,
HU: A. Wittmann.
S. Mayr – TUB / FUB – FKPE Gesteinsphysik Hannover 2008
Inhalt
• Motivation
• Methoden
• Impakt Strukturen
– Chicxulub, Yukatan, Mexico, K-T-Grenze (65 Ma)
– Chesapeake, Virginia, USA, late Eocene (35.7 Ma)
• Schlussfolgerungen
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Motivation
™ für Interpretation geophysikalischer Feldmessungen
zusätzlich zu Bohrlochmessungen, Temperatur etc.
z.B. für Berechnung der Wärmestromdichte (H.Wilhelm, P.Heidinger,
Y.Popov)
™ als Hintergundinformation für die lithologische
Interpretation
™ für die weitere petrophysikalische Charakterisierung der
Impakt Gesteine
Æ eng beprobter Bohrkern!
Æ Porosität, Dichte
Æ thermische und elastische Eigenschaften
Russian State Geological
Prospecting University
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Optical Scanning Instruments for
Thermal Conductivity Measurements (RSGPU)
Russian State Geological
Prospecting University
λ , W/(m*K)
Thermal Conductivitypar
Anisotropy Studying
1.35
1.3
Standards
1.25
1.2
1.15
1.1
Cores
1.05
1
Scanning lines for anisotropy studying
Optical
Head
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Measurements on
standard cores
Messzelle für vp und vs
Ultraschallwellen-geschwindigkeit
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22°30’
Alcaran
Reef
es
lin
Mexico, Yukatan
S
RP
BI
Chicxulub
22°
Line A
K-T-Grenze (65 Ma)
2
Corehole
Yaxcopoil-1
(YAX-1) 2002
Q=
X
PEME
lines
Quarternary
1
X
S1
C1
Tu
Merida
21°
rin
g
Y5A
Ce
no
te
Y6
To=Oligocene
U2
Te
Q
Tu
T1
Tu=
U5
upper
Tertiary
Y2
U7
U6
20°
Te=Eocene
Ti
cu
lf
au
lt
Y1
Tpal=
Paleocene
19°30’
90°30’
90°
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89°
88°
Chicxulub
YAX-1
1511 m,
451 Proben
794.63- 807.75m
Reworked suevite.
807.75- 894.94m
Suevite, polymictic,
allogenic clast melt
breccia.
Below 894.94 m
carbonates with
monomictic cataclastic
breccia and breccia dike
.
Mayr et al., J. Geophys. Res.,
doi:10.1029/2007JB005420, in press
Mayr et al., Int J Earth Sci (Geol
Rundsch), doi: 10.1007/s00531-0070227-6, in press
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Correlation of physical properties
S. Mayr – TUB / FUB – FKPE Gesteinsphysik Hannover 2008
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Correlation of physical properties
for calculation of „LOGS“
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Yax-1
TC,
Φ,
ρsat
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Post-impact and
suevitic breccia
Φ, ρ sat, vp sat, TC,
1 cm
1 cm
YAX-1_886.86m
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Post-impact and
suevitic breccia
Φ, ρ sat, vp sat, TC, ΔT/Δz, gamma, β,
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k
Pre-impact: Calcarenite, Anhydrite, Dolomite
Φ, ρsolid, vp sat, TC,
ΔT/Δz,
gamma, β ,
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k
Velocities
pre-impact
rocks
Pre-impact
dolomite
with lens or streak
of anhydrite
YAX-1_1207.03m
Visible fractures
- > reduced
velocity
and
increased
porosity
Fractured pre-impact
dolomite autoclastic
breccia
YAX-1_1387.05m
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Chesapeake struktur (Virginia, USA)
Corehole Eyreville –
late Eocene (35.7 Ma)
2005
Adapted from Gohn et al. (2006, EOS)
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Chesapeake
1765 m,
clay
Clay, silty clay, oxidized clay
480 Proben
444m – 1096m
Exmore Sediment
Diamicton
Sandstone
1393m – ca. 1555m
Mayr et al., GSA-Special Paper,
doi:10.1130/2009.2458(07)
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Correlation of physical properties
(dry rocks)
Granite,
Suevite,
Basement
Granite,
Suevite,
Basement
Clay and
sandstone
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Clay and
sandstone
Correlation of physical properties (dry rocks)
Granite,
Suevite,
Basement
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Lithology, USGS
All
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Lithology, USGS
ρ >1 All
ρ <1
ρ >1
Unterschiede
der
Struktur:
Silifizierte
Schalen
(Diatomene)
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Lithology, USGS
All
layering
Breccia
Exmore sediment breccia, Megablocks
Kleine Änderungen
der Porosität,
der Korn-kontake
der mineralogischen Zusammensetzung
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Exmore Breccia,
Exmore
Megablocks
diamicton
Temperature
measurements
with high temperatureand depth-resolution
95071
95071
10257
alcrenit*
10257
nhydrite
1205
dol
itebrca*lo-nhyd
m
275130*
c
alcrenit*
1350742
]
epth[m
D
c
clm
a
10257
10257
1205
127530
1350742
14507
sticdke,la
14507
234
/1
parst[W
λ
)](P
*K
m
6
0.1235
orsityΦ
ρ
tx[g/c]0
m
2.4683ρ
]
epth[m
D
High resolution
temperature
measurements can
be used for
lithological
interpretation
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sandstone
clay
Edwards et al.
All
Lithology, USGS
Granite:
high density,
lowconductivity
porosity (<1%)
Top: variations
in thermal
and gamma
high thermal
conductivity,
Bottom:
small variations
in TC, gamma,
higherand
influence
of fluid on TC and vp
low thermal
anisotropy
inhomogeneity
Corresponding
differentvelocity
ages of granites !
high toseismic
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All
Lithology, USGS
Suevite and lithic breccia,
Schist and pegmatite, minor lithic breccia:
Heterogeneous in borehole and core scale,
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Lithology, USGS
Suevite
changes in
mineralogical Pegmatite, cataclastic
composition
and
structure ->
fractures!
Schist, cataclastic
Pegmatite
Schist
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Schlußfolgerungen
¾ Labor-Messungen an dicht gesampelten Proben: detaillierte
Informationen für die Interpretation geophysikalischer Felddaten.
¾ Temperatur nutzbar für die lithologische Interpretation.
Suevite:
¾ Inhomogen auf Proben und Bohrloch Skala aufgrund der
Unterschiede in der mineralogischen Zusammensetzung, Porosität
und der Mikrostruktur.
Gesteine unterhalb der Suevite:
¾ Einfluß der Lithologie und der geologischen “pre- impact” Geschichte
¾ Vergleich mit ähnlichen Gesteinen von ausserhalb der Impakt
Struktur wäre zur besseren Interpretation notwendig!
S. Mayr – TUB / FUB – FKPE Gesteinsphysik Hannover 2008
Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Dank auch an G. Gohn, W. Horton, L. Edwards (USGS), allen
die bei der Probenvorbereitung in Mexiko und USA beteiligt
waren, sowie
an den Labormessungen
Moskau
Berlin
Beteiligten.
S. Mayr – TUB / FUB –in
FKPE
Gesteinsphysikund
Hannover
2008