Compactional behavior of fine-grained sediments — examples from Deep Sea Drilling Project cores

Zusammenfassung

Die Synthese experimenteller Labordaten, statistischer Analysen von Messungen an Kernen und theoretischer Modellierung der Kompaktion im Gleichgewicht mit der Auflast ermöglicht die Definition von Typ-Kurven für das Kompaktionsverhalten von verschiedenen Tiefsee-Sedimenten. Eine erweiterte und verbesserte Form der Athy'schen Gleichung erlaubt zusammen mit Laborexperimenten, Sedimente entsprechend des Anteils an strukturell gebundenem Porenwasser zu klassifizieren. Anhand von Saugspannungsexperimenten können die Bindungskräfte zwischen Wasser und Partikeloberflächen abgeschätzt werden. Die untersuchten Sedimente reichen von »suspendierten Körnern« bis zu einem »kolloidalen System«. Die notwendigen Methoden und Gleichungen zur Bestimmung der relevanten Parameter aus Bohrlochdaten und Laborexperimenten werden diskutiert.

Abstract

Laboratory experiments, statistical analysis of field data and theoretical models are combined in the attempt to derive standard compaction curves for various deep-sea sediments which are in compaction equilibrium with the overburden. A revised and generalized version of Athy's law together with laboratory experiments allows the classification of sediments in terms of the amount of porewater structurally bound to the particles' surfaces. Especially suction pressure experiments are useful in quantifying the forces that bind water on the particle surfaces. The sediments analyzed almost range from systems of »suspended grains« to nearly perfect »colloidal systems«. The methods and equations required to derive the relevant parameters are given for both, downhole porosity/density measurements and laboratory experiments.

Résumé

A partir d'une synthèse de résultats d'expériences de laboratoires, d'analyses statistiques de données de terrain et d'une modélisation théorique, il est possible d'établir des courbes standard du processus de compaction pour divers types de sédiments de mer profonde, pour lesquels la compaction est en équilibre avec la charge. Une version revue et généralisée de la loi d'Athy permet, en accord avec les résultats expérimentaux, de classer les sédiments selon la quantité d'eau intersticielle liée structuralement à la surface des particules. Les sédiments analysés correspondent à des systèmes qui vont du type à «grains suspendus» à des colloïdes presque parfaits. Les auteurs présentent une discussion détaillée des méthodes et des équations néssaires à l'obtention des paramètres significatifs tant à partir des expériences de laboratoire qu'à partir des mesures de porosité/densité effectuées dans les forages.

Краткое содержание

Просмотр данных лабо раторных исследован ий, статистическая обработка данных изм ерений на кернах и теоретическое модел ирование уплотнения седимента при условиях равнове сия с нагрузкой разре шают охарактеризовать ти пы кривых, описывающи х поведение различных глубоково дных седиментов при п роцессах их уплотнения. Расшир енная и улучшенная форма уравнения Athy разр ешает классифициров ать седименты по доли пор овой воды, связанной с труктурно, учитывая и результат ы лабораторных иссле дований. На основании экспери ментов по напряжению при отсасывании удается оценить силы связи ме жду водой и поверхностью части чек. Гранулометричес кий состав исследованных седим ентов представлен ча стичками от суспензий до колло идальных систем. Обсу ждаются методы определения с оответствующих пара метров по данным бурения и ла бораторных исследов аний и соответствующие ма тематические уравне ния.