3. Морская обстановка и ее диагностические признаки

К морской относительно глубоководной обстановке относится часть бассейна, расположенная ниже бровки шельфа. Здесь песчаные отложения формируются при участии гравитационно-оползневых процессов и входят в состав фации турбидитов, с которой известны крупные терригенные резервуары углеводородов. В Западно-Сибирском нефтегазоносном бассейне подобные образования описаны в разрезах нижнемелового клиноформного комплекса, представляющих наиболее удаленную от бровки аккумулятивного шельфа часть седиментационной системы / 7 /.

Гравитационный поток может возникать разными способами: из оползней и обломочных потоков при перемешивании с водой, из песчаных обломков и зерновых потоков в верховьях подводных каньонов, при штормах, взмучивающих неконсолидированные донные осадки, непосредственно из взвешенного материала, поставляемого в море реками и т.д. В зависимости от концентрации переносимого обломочного вещества, обычно выделяют потоки высокой (50-250 г/л), нормальной (2,5-50 г/л) и низкой (0,025-2,5 г/л) плотности / 41 /. Турбидитные фации связаны с руслами и минибассейнами, расположенными преимущественно на континентальном склоне, а также с конусами выноса на дне бассейна.

При работе с глубоководными отложениями широко используется классификация генетических типов и фаций, основанная на изучении современных осадков. Д. Стоу / 41, 89 / предложил рассматривать три модели турбидитов, каждая из которых имеет свой стандартный набор текстурных признаков в пределах элементарной слоевой единицы (рис. 31).

Взвесь

Взвесь

Волочение

Волочение

Слоистая до массивной.

Параллельная слоистость.

Рябь волнений.

Плоско-парал

Массивная градационная

Биотурбированные илы

Градационные илы с линзами алеврита

Конволютная слоистость

Тонкая упорядоченная слоистость

Знаки ряби

Конволютная слоистость

Базальная ленточная слоистость

А

Направление потока

Б

Рис. 31. Вертикальные последовательности отложений в различных моделях турбидитов (А) и смена типов турбидитов вниз по склону (Б) от грубозернистых турбидитов Лови (R₁-R₃; S₁-S₃) до классических турбидитов Боума (Ta-Te) и тонкозернистых турбидитов Стоу (Т₀-Т₈).

Грубозернистые турбидиты (последовательность Лови) образуются в основном из турбидных потоков высокой плотности. Разрезы могут состоять из галечника, гравия, галечного песка или грубозернистого песка, залегающих на эрозионной поверхности. В идеальной модели R₁ – характеризуется обратной градационной сортировкой, R₂ – массивной текстурой, S₁ – горизонтальной слоистостью, S₂ – прямой градационной сортировкой с признаками слоистости, S₃ – блюдце- и трубообразными текстурами. Верхняя граница циклита резкая, плоская.

Среднезернистые турбидиты характеризуются классической последовательностью А.Боума. В составе элементарного циклита этого типа турбидитов выделяются пять текстурных интервалов: Тa – массивная текстура или прямая градационная сортировка, Tb – горизонтальная слоистость, Tc – косая и/или конволютная слоистость, Td – тонкая горизонтальная слоистость в тонкозернистом песке и алеврите, Te – неотчетливо слоистая глина, нередко биотурбированная.

Тонкозернистые турбидиты (последовательность Стоу и Шанмагема) в первом приближении сложены градационно сортированными глинами с примесью и прослоями алеврита, которые вверх переходят в сортированную и несортированную глину. Интервал разреза тонкозернистых турбидитов можно подразделить на базальный слой алеврита (часто линзовидный) со слабо волнистой кровлей (Т₀), глину с конволютными прослойками алеврита (Т₁), слой с низкоамплитудной волнистостью (Т₂), алеврит отчетливо параллельнослоистый (Т₃), неотчетливо параллельнослоистый (Т₄), тонкослоистый (Т₅). Выше залегает сортированная глина (Т₆), несортированная глина (Т₇) и маломощная микробиотурбированная зона (Т₈).

Описанные модели элементарных турбидитных циклитов являются идеализированными. Соответствующие текстурные интервалы образуются при идеальном гидродинамическом режиме прохождения потока и постепенном выпадении частиц по мере уменьшения скорости и, соответственно, несущей силы этого потока. В реальных разрезах полные циклиты встречаются не часто. Как правило, какие-то интервалы отсутствуют, что связано с особенностями передвижения реального потока.

Нередко в турбидитах можно видеть различные биогенные текстуры – следы жизнедеятельности, в том числе следы ползания, скелетные остатки. Обычно они приурочены к кровле циклита или к его подошве. Ассоциация следов жизнедеятельности в значительной мере зависит от батиметрии, однако на нее оказывают влияние также плотность и разнообразие бентосных организмов, размерность осадочных частиц, среда, состав осадков, частота турбидных течений. Следы жизнедеятельности наиболее распространены в глинистых отложениях. При невысоких скоростях осадконакопления даже небольшое число организмов полностью перерабатывает придонный ил. В подошве перекрывающих глины турбидных песков (и в нижней части песчаного пласта) иногда можно наблюдать следы бегства, представляющие собой субвертикальные ходы, переходящие из глины в перекрывающий песок.

К основным морфологическим элементам турбидитной системы относятся каналы, по которым транспортируются осадки, обрамляющие их намывные валы и конусы выноса, где аккумулируется основная масса осадочного материала (рис. 32). Соответственно различают фации русловых каналов, намывных прирусловых валов и покровов (конусов выноса) / 41, 89 /.

Отложения русловых каналов. Края шельфа эродированы подводными каньонами, истоки которых расположены либо рядом с устьями крупных рек, либо вблизи береговых пляжей. Каньоны тянутся через континентальный шельф, склон и разгружают переносимый ими осадочный материал на подводных конусах. Русла могут быть сложены преимущественно песчаным и галечным материалом, образующим слои мощностью до первых десятков метров. Для этих отложений характерно хаотичное распределение обломочного материала, обычны галечные и валунные конгломераты с песчаным матриксом, неслоистые, несортированные, с окатанными и неокатанными обломками, с пластовыми отторженцами нижележащих пород и отдельными хаотично расположенными оползневыми глыбами и валунами (рис. 33).

Канал

Канал

Намывные

валы

Покровы

(конусы выноса)

Намывные валы

Конусы выноса

Рис. 32. Схема строения турбидитной седиментационной системы / 59 /.

При более пологих уклонах дна русла в них могут формироваться осадки с признаками обломочных, зерновых потоков или проксимальные турбидиты. В этих случаях русловые отложения могут быть представлены: галечниками и валунными конгломератами с песчаным или глинистым матриксом и градационным распределением обломочного материала (прямая, обратная и маятниковая градационные типы слоистости); песчаниками с рассеянной галькой, валунами, нередко с их линзовидными скоплениями; градационно-слоистыми песчаниками, нередко с отчетливыми подошвенными знаками, указывающими на эродирующий характер потока с кластикой галечной размерности в основании слоя. Тонкозернистые осадки среди русловых образований склона встречаются редко. Они накапливаются в периоды прекращения деятельности потоков и обычно смываются следующей порцией осадков, переоткладываясь к подножью склона. Присутствие тонкого материала в русловых отложениях может указывать на слабую эродирующую силу потоков или на значительные паузы в их деятельности.

Рис. 33. Примеры фациальных типов отложений русловых каналов /86/.

Длительно живущие русловые системы характеризуются разрезами большой мощности (десятки и сотни метров) и нередко приурочены к конседиментационным разломам. Для таких структур обычно вертикальное изменение характера отложений – смена более грубого материала более тонким. Периодически возникающая активизация конседиментационных разломов может привести к неоднократному чередованию в разрезе грубых и тонкозернистых осадков.

Отложения намывных прирусловых валов. Вкрест простирания русловых каналов часть осадочного материала разносится в результате выплесков из основного потока, формируя намывные валы (рис. 34).

Они сложены чередованием турбидитов, контуритов, нефелоидов и фоновых илов. Соотношение осадков этих генетических типов в разрезах меняется в сторону увеличения контуритов и фоновых илов по мере удаления от русла в поперечном направлении. Русловый канал непосредственно обрамляется проксимальным намывным валом, сложенным тонко-среднезернистыми песчаниками с тонкой косой слоистостью и восходящими знаками ряби. На удалении от руслового канала мощность песчаных отложений и крупность слагающих их зерен уменьшаются. Здесь формируется дистальная часть намывного вала, сложенная переслаиванием мелкозернистых песчаников и алевролитов с повышенным содержанием глинистого матрикса и более пологими углами наклона косой слоистости.

А	Б

Рис. 34. Схема строения подводных русловых каналов (А) и модель намывных прирусловых валов (Б) /86/.

Отложения конусов выноса представляют собой осадочное аккумулятивное тело линзовидной формы, с одной стороны прислоненное к основанию континентального склона, с другой – утоняющееся в сторону открытого моря. Основной объем осадков отлагается вследствие торможения гравитационных потоков, несущих материал по склону и их разгрузки. Обычно формируются радиальные конусы выноса с веерообразной формой (рис. 35). В верхней (околосклоновой) части выделяется основная долина (или русло), которая может иметь как прямую, так и извилистую форму, обрамленная намывными валами. Далее в сторону моря основная долина распадается на многочисленные более мелкие русла, часто меандрирующие и разветвляющиеся и постепенно переходящие в нижней части конуса выноса в лопастевидные аккумулятивные тела.

В радиальных конусах по направлению движения русловых потоков можно выделить верхнюю, среднюю и нижнюю части. Сверху вниз по руслу зернистость материала, отложенного гравитационными потоками уменьшается, меняется генетический тип гравитационных осадков от образований разжиженных, обломочных, зерновых потоков и проксимальных турбидитов в верхней части русла, к классическим турбидитам в его средней части и к дистальным в краевых частях конуса выноса.

В проксимальной части конуса выноса оползневые тела сложены брекчиями хаотического строения с оползневыми текстурами, которые могут чередоваться с тонкими прослоями алевропелитовых осадков фоновой седиментации, отложениями донных течений и дистальных турбидитных потоков. Русловые фации представлены линзовидно чередующимися отложения ми песчано-гравийно-галечной размерности с плохой сортировкой обломочного материала с большим количеством тонкозернистого матрикса (плохо развитая последовательность Боума – Тae). Размер обломочного материала может быть постоянным, если положение конуса выноса стабильно, либо укрупняться вверх по разрезу, если конус выноса продвигается в сторону бассейна вследствие усиления эрозионных процессов, либо уменьшаться, что связано с деградацией питающего каньона.

Рис. 35. Схема строения подводного конуса выноса /57/.

В средней части конуса выноса уменьшаются мощности отдельных слоев, размерность кластики, в строении разрезов появляется более заметная цикличность Боума (Тabcde или Tbde). Для русловых потоков в этой зоне характерны два типа разрезов: 1) циклическое строение толщи с закономерным утонением слоев и уменьшением обломочного материала в осадках от средней части пачки к ее подошве и кровле. В центральной части такого цикла осадки представлены отложениями пастообразных, зерновых или проксимальных частей турбидных потоков, а в нижней и верхней – классическими или дистальными турбидитами и фоновыми илами; 2) алеврито-глинистые отложения с прослоями песчаных осадков, образованные из вязких гравитационных потоков (обломочных, зерновых, турбидных). Первый отражает картину заполнения меандрирующего русла песчано-гравийным материалом, второй – в зависимости от генетической природы алеврито-глинистых осадков может трактоваться или как заполнение русловой части илистыми дистальными турбидитами, или как прорывание канала в межрусловое пространство, если отложения представлены преимущественно фоновыми осадками.

В нижней части конуса выноса (внешний конус) турбидиты становятся все более тонкозернистыми, последовательность Боума в основании исчезает (Тcde или Tde) и появляется типичная для алеврито-глинистых турбидитов последовательность Стоу-Шанмагема. Проградирующие конусы выноса характеризуются увеличением крупности зерна вверх по разрезу за счет появления отложений более вязких гравитационных потоков, отмершие лопасти перекрываются илами фоновой седиментации. В отложениях внешнего конуса характерна маятниковая цикличность.

Диагностика древних толщ турбидитов основана на выявлении закономерных изменений в литологии пород при переходе от проксимальных к дистальным фациям турбидного потока (табл. 3). В этом направлении в целом уменьшаются отношение песчаник/аргиллит, мощность песчаной части элементарного циклита (ЭЦ), размер зерен и распространенность эрозионных структур, уменьшается количество знаков размыва, а количество знаков выпахивания увеличивается, пласты становятся более правильными, с параллельными поверхностями, улучшается сортировка материала, появляется слоистость, в том числе косая слоистость.

Иногда применяют и так называемый индекс проксимальности (АВС), предложенный Р.Уолкером / 94 /, основанный на процентном содержании пластов, в основании которых имеются интервалы Боума Тab или Tc. Однако, при использовании этого метода следует иметь в виду, что в определенных обстановках проксимальные и дистальные фации могут совмещаться. Кроме того, гранулометрический состав отложений и мощности элементарных циклитов контролируются также количеством материала, поступавшего из области сноса. Поэтому, если грубообломочные образования отсутствуют, то мелкозернистые (внешне дистальные) турбидиты могут отлагаться и вблизи источника материала.

Турбидитные отложения отличаются литологическим разнообразием, изменяясь от валунников до самых тонких алевритов. Там, где поступление осадка шло одновременно из дельт и морского шельфа, часто встречаются смешанные в разных соотношениях глауконит, обломки раковин, слюда и углистый детрит. Для турбидитовых песков характерно смешение перенесенной мелководной фауны с фауной пелагической.

Отложения турбидитовых конусов часто обнаруживают общее опесчанивание вверх по разрезу, что отражает продвижение конуса поверх сланцев в сторону бассейна (рис. 36).

При наличии керна в турбидитах подводного конуса может быть установлен цикл Тae Боума, а в подводных каньонах выявлены диагностические признаки песчаных потоков. Иногда показательными в диагностическом отношении могут быть графики гамма-каротажа и каротажа по естественным потенциалам (рис. 37). При этом надо иметь в виду, что турбидитовые последовательности часто проявляют весьма нестационарный характер: кривые имеют большой размах колебаний. Это отражает переслаивание песчаников и сланцев, однако, при их незначительной мощности разрешающей способности каротажа недостаточно, чтобы надежно установить отдельные градационные слои.

Таблица 3

Характерные особенности турбидитов различных фациальных зон

Признаки	Проксимальные (грубозернистые)	Средние (среднезернистые)	Дистальные (мелкозернистые)
Мощности ЭЦ	Большие	Средние и небольшие	Очень небольшие
Форма тел	Неправильная, линзовидная, эрозионные поверхности, амальгамация	Плоско-параллельная, пласты, правильная слоистость, иногда амальгамация	Пласты и слойки, прерывистые слойки
Отношение песок/глина	Высокое, аргиллиты в виде тонких слойков	Среднее, хорошо развиты глинистые интервалы	Низкое, преобладают аргиллиты
Сортировка	Часто плохая	Средняя	Средняя и хорошая
Градационная сортировка	Нередко слабая, в том числе отрицательная	Обычно хорошо развита	Очень тонкая и мелкомасштабная
Текстурные интервалы в ЭЦ	Последовательность Лови и интервалы АЕ Боума	Обычна классическая последовательность Боума	Обычны последовательности Стоу-Шанмагема и интервалы Боума (С) DE
Стратификация	Обычна крупномасштабная горизонтальная и косая слоистость	Обычна волнистая и конволютная слоистость	Горизонтальная слоистость, косая микрослоистость
Нижняя нраница ЭЦ	Резкая, обычно неровная	Резкая, небольшие неровности	Резкая, реже несколько неровная
Биотурбация	Как правило отсутствует	Хорошо развита в аргиллитах	Хорошо развита
Деформационные структуры	Обычны оползни и структуры обезвоживания	Небольшие оползни и структуры обезвоживания	Могут быть структуры нагрузки
Размер зерен	Преобладают гравелиты и грубозернистые песчаники	Средне- и мелкозернистые песчаники	Тонкозернистые песчаники и алевролиты
Ассоциирующие генетические типы	Оползневые образования и дебриты	Тонкозернистые турбидиты, иногда гемипелагические отложения	Среднезернистые турбидиты, контуриты, гемипелагиты, пелагиты

Массивные песчаники подводных русел обнаруживают на каротажных графиках резкую нижнюю границу, отвечающую эрозионной подошве дна каньона, они обладают цилиндрической формой кривых ПС и ГК. Для отложений намывных русел, с уменьшающейся вверх по разрезу гранулометрией, характерна колоколообразная форма кривых ПС и ГК, а для покровных фаций конусов выноса – воронковидная форма каротажных кривых, обусловленная укрупнением размеров зерен кверху.

Нижний конус: тонкие, латерально выдержанные песчаные турбидиты и гемипелагические аргиллиты

Средний конус:

песчаные турбидиты

Глинистые отложения намывных валов

Верхний конус: грубозернистые канальные турбидиты и отложения дебрисных потоков

Рис. 36. Вертикальная последовательность отложений подводного конуса.

Рис. 37. Типовые особенности отложений различных морфологических элементов турбидитной системы / 59 /.

Сейсмические профили, ориентированные параллельно палеосклону, позволяют идентифицировать морские гравитационно-оползневые песчаники у подошв продвигающихся дельт, а также выявить палеорельеф поверхности подводных конусов и каньонов / 39 /.

3. Фациальные модели карбонатных резервуаров углеводородов

3. Основные свойства горных пород, слагающих природные резервуары

3. Основные факторы, определяющие качество природных резервуаров

6. Методы изучения обстановок формирования природных резервуаров