Диагностические признаки речных отложений

Отложения меандрирующих рек.

Русловая субфация представляет собой единый парагенетический ряд отложений, для которого характерны следующие признаки:

1) наличие грубых и разнозернистых пород в нижней части толщи;

2) уменьшение гранулометрического состава, а также разнозернистости пород от основания толщи к ее верхней части;

3) косая крупная однонаправленная прямолинейная слоистость внизу и косая крупная однонаправленная сходящаяся – вверху;

4) многоярусное расположение косых серий;

5) ритмическая сортировка зерен в пределах каждого косого слойка;

6) закономерное распределение растительных остатков от более грубых в нижней части разреза до мелкого детрита в верхней его части;

7) залегание всей толщи с размывом на подстилающих отложениях различных горизонтов;

8) наличие внутриформационных размывов.

Отложения субфации прирусловой части поймы, которые залегают обычно на русловых образованиях, обладают следующими признаками:

1) наличием мелкозернистых песчаников и крупнозернистых алевролитов;

2) значительно лучшей сортировкой материала, чем у нижележащих отложений;

3) уменьшением размера зерен к верхней части толщи;

4) мелкой косой сходящейся слоистостью, косоволнистой и горизонтально-волнистой слоистостью;

5) слоистость хорошо подчеркивается растительным детритом и глинистым материалом;

6) парагенетической связью с отложениями русла и поймы.

Для отложений внутренней поймы, расположенных обычно в верхней части речного аллювия, наиболее характерными признаками являются:

1) преобладание тонкоотмученных алевролитовых и аргиллитовых пород;

2) отсутствие однородных аргиллитов без примеси алевролитового материала;

3) характерная тонкогоризонтальная или слаболинзовидная слоистость;

4) наличие большого количества растительных остатков, в том числе остатков или отпечатков хорошей сохранности;

5) присутствие угольных прослоев и сидеритовых конкреций;

6) тесная парагенетическая связь с прирусловыми осадками и с отложениями почв и подпочв.

Весьма важным диагностическим признаком меандрирующих речных систем является наличие седиментационной цикличности в осадочных отложениях. Характерной особенностью таких циклов является литологическая последовательность, при которой крупность обломочных зерен уменьшается снизу вверх седиментационного цикла. Каждый цикл начинается с эрозионной поверхности, на которой лежат русловые осадки: пески, гравий, внутриформационные конгломераты. Их перекрывают алевриты и глины, осажденные на пойменной равнине.

Миграция меандрирующих русел по аллювиальной равнине приводит к повторению седиментационных циклов в вертикальном разрезе. Повторение циклов зависит от отношения скорости прогибания к скорости миграции русла реки. Если скорость прогибания невелика по сравнению со скоростью миграции русла, то мелкозернистые пойменные осадки, осажденные в определенном пункте аллювиальной равнины, удаляются эрозией при очередном врезании речного русла в этом пункте. В результате этого осадочный покров аллювиальной равнины может состоять почти исключительно из осадков русловой фации без пойменных глин. Если же скорость прогибания велика по сравнению со скоростью миграции речных русел, то мелкозернистые осадки пойменной равнины располагаются ниже уровня эрозии в речных руслах и сохраняются в разрезе аккумуляционного покрова, перекрываясь очередным слоем русловых осадков. В таком случае аккумуляционный покров будет состоять из повторяющихся полных циклов с характерным утоняющимся кверху гранулометрическим профилем, хорошо распознаваемым по керну и каротажным кривым ПС и ГК.

Поскольку для отложений меандрирующих рек свойственны прерывистые эрозионные подошвы, то весь русловый пояс характеризуется серией неустойчивых сейсмических рефлекторов. 3D сейсмическая съемка позволяет оконтурить весь пояс меандрирования, дифференцируя при этом русловые и старичные отложения от пойменных илов.

Геометрия резервуаров. Меандрирующие реки обычно формируют риббон-подобные отложения, состоящие из коалесцированных индивидуальных прирусловых баров (рис.). Эти песчаные риббоны, известные как меандровые пояса, ограничиваются глинистыми пробками, образованными отмершими? Меандрами, леви и паводковыми органическими илами. Пески разливов, состоящие из тонких до среднезернистых волнистых или горизонтально-слоистых песков, распространяются в стороны от отложений, выполняющих главный канал и переслаиваются в пределах паводковых илов (рис.).

В скважинных каротажах отложения прирусловых баров меандрирующей реки характеризуются резкой границей в основании песчаного тела с блоковой или колоколовидной формой кривой ГК (рис.). Мощность одного прируслового бара может быть близкой глубине реки в тальвеговой зоне (достигая 20-25 м). Поэтому любые канальные отложения толще 25 м будут представлять вертикально сросшиеся несколько речных каналов. Эти последовательности являются очень важными поскольку они дают различия между отложениями изолированных каналов и слившимися канальными системами.

Меандровые пояса состоят из многочисленных индивидуальных прирусловых баров, как схематически показано на рис. Как показано на карте изопахит и фациальной карте голоценового меандрового пояса (рис.), эти коллектора демонстрируют определенное количество внутренней неоднородности, однако, в общем, флюидная непрерывность будет встречаться по всему меандровому поясу. Ограниченное латеральное распространение меандровых поясов делает их идеальными стратиграфическими объектами. Например, углеводороды могут быть экранированы внутри канальных песчаников вдоль границы канала, врезанной в пойменные глинистые отложения.

Внутренняя структура отложений прируслового бара состоит из латерально наклоненных вниз слоевых поверхностей, которые представляют латеральные акреционные поверхности, образованные латеральной миграцией меандров и склоняющейся поверхности прируслового бара (рис.). Латеральные акреционные поверхности обычно падают под углами 3-15⁰ и в общем являются более очевидными? в верхней части разреза канального выполнения, где они драпированы илом. Это результируется в увеличении кверху мощности глинистых прослоев в разрезе песчаного прируслового бара. Эта внутренняя пластовая геометрия обычно наблюдается в обнажениях и может иногда быть проанализированной с помощью наклономера. Падение этих поверхностей обычно является перпендикулярным или близким к региональной оси канала и поэтому позволяет в какой-то степени предсказать ориентировку меандрового пояса.

Однако, при интерпретации направления падения акреционных поверхностей меандровых поясов, необходимо помнить, что из-за широких вариаций в ориентировке каналов в пределах индивидуальных меандров, будет значительный разброс в ориентировках падения. Рис. иллюстрирует примеры карт песчаных изопахит в коллекторах прирусловых баров меандрирующих рек. Отношение ширина/мощность этих песков будет обычно ниже, чем у сплетенных рек. Типичные параметры размеров для изолированных меандрирующих поясов являются: мощность – менее 5 до 15-20 м; ширина – менее 1 до 5 км.

В вертикальном каротажном разрезе изолированные меандрирующие канальные выполнения образуют резкую в основании блоковую до утоняющуюся кверху песчаниковые последовательности, интеркалатед с глинистыми пойменными отложениями.

Мощность моноцикличных песчаных покровов варьирует от менее 5 м до 20-25 м. При большей мощности песчаных покровов, они обычно представлены вертикально слившимися несколькими песчаными телами разных циклов миграции русловых каналов. Обычная ширина меандровых поясов составляет 1-5 км, параметр ширина/мощность варьирует в пределах 100-300 / 68 /. Пески пойменных разливов при мощности 0,5-2,5 м (редко до 4 м), имеют продольные размеры конуса выноса 1000-2500 м, поперечные 500-2000 м, параметр ширина/мощность 200-300. Основные характеристики резервуара меандрирующей русловой системы приведены в табл.

Отложения сплетенных рек.

В отличие от меандрирующих рек аллювий сплетенных русел состоит из песка, руслового гравия и галечника и не содержит тонкозернистых пойменных алевритов и глин. Диагностическими признаками отложений являются:

1) слабая сортировка материала, отсутствие четко выраженной слоистости в грубокластических гравийно-галечных отложениях;

2) многочисленные эрозионные поверхности, неоднократно повторяющиеся в вертикальном разрезе и разделяющие седиментационные серии мощностью от десятков сантиметров до нескольких метров;

3) преимущественно трансгрессивный характер строения седиментационных серий с утоняющимся кверху гранулометрическим профилем; иногда встречаются простые циклотемы с регрессивным гранулометрическим профилем;

4) наличие желобчатой диагональной слоистости большого масштаба в основании песчаных внутрирусловых баров и диагональной слоистости малого масштаба с восходящими знаками ряби в их верхней части;

5) отсутствие ископаемых растительных органических остатков и преимущественно красный цвет;

6) покровная форма осадочных тел, ограниченных поверхностями несогласий с хорошо выраженными сейсмическими рефлекторами.

Мощность аллювиальных покровов сплетенных рек достигает десятков метров при ширине в десятки километров, параметр ширина/мощность  300; характерные особенности резервуаров приведены в табл.

Таблица

Характерные особенности резервуаров меандрирующих рек

Структура разреза	Эрозионный контакт в подошве, часто сопровождаемый базальными отложениями пойменных аргиллитов. Песчаники имеют разномасштабную косую слоистость течения. Мощности песчаных прослоев и размеры зерен убывают вверх по разрезу; кровля алевритистая с повышенным содержанием глины.
Геометрия и латеральная выдержанность	Прирусловые бары имеют линзовидную форму и внутреннее черепитчатое строение с наклоном к центру русла под углами 3-150. Характерные размеры: отношение длина/ширина/толщина 190/90/1. Пески пойменных разливов имеют веерообразную форму, длина (ширина) может превышать толщину в 2000 раз.
Вид каротажной диаграммы	Для прирусловых баров колоколовидная или близкая к цилиндрической (ПС и ГК); для песков пойменных разливов цилиндрическая (подводящий канал) и треугольная с групповыми аномалиями (песчаники и глины конуса выноса).
Коэффициент песчанистости	Для отложений прирусловых баров больше 45%; для песков пойменных разливов 25-45% и меньше.
Коллекторские свойства	Отложения прирусловых баров являются хорошими коллекторами в подошве, но кверху ухудшаются за счет появления значительного количества глинистой примеси. Пески пойменных разливов относятся к коллекторам среднего и низкого качества.
Типы глин и корреляционные маркеры	В циклически построенных аллювиальных отложениях пойменные глины разделяют песчаные тела по вертикали и могут служить локальными маркерами. Прирусловые бары содержат маломощные глинистые прослои, протягивающиеся параллельно аккреционным поверхностям и разделяющие песчаное тело на отдельные ритмы. Региональными корреляционными маркерами могут служить глинистые отложения морских трансгрессий.

на каротажных диаграммах ПС и ГК песчаные тела характеризуются цилиндрической или колоколообразной формами записи.

Геометрия резервуаров. Осадочные фации в сплетенных реках являются крайне изменчивыми и варьируют от конгломератов, косослоистых песков, волнисто-слоистых алевритов и тонких песков и глинистых отложений. Осадки, выполняющие канал, являются очень грубыми до грубых песков. Латеральная миграция баров и каналов образует маломасштабные (от менее 1 до 5 м) утоняющиеся кверху последовательности, которые могут наблюдаться в кернах и иногда в каротажных диаграммах. Соотношение конгломератов варьирует значительно от практически нуля до 100%.

Внутренняя архитектура сплетенных или низко извилистых флювиальных отложений является очень сложной с отсутствием упорядоченной внутренней модели. Они состоят из очень сложного слияния индивидуальных маломасштабных последовательностей с эрозионными границами в основании. Вертикальное и латеральное слияние этих индивидуальных канальных и баровых последовательностей образует мощные (десятки м) и латерально очень обширные (до десятков км) песчаные тела со сложной внутренней структурой, обусловленной многочисленными канальными последовательностями. Смещение каналов в пределах реки приводит к обширному латеральному отложению песка. Поэтому, отношение ширина/мощность отложений сплетенных рек будет гораздо выше чем меандрирующих рек. Такие коллекторские системы часто протягиваются на несколько сотен или тысяч квадратных км.

Таблица

Характерные особенности резервуаров сплетенных рек

Структура разреза	Состоит из отдельных последовательностей (островов-осередков и русел) мощностью 3-30 м с уменьшающейся зернистостью вверх по разрезу и вниз по течению.
Геометрия и латеральная выдержанность	Весьма протяженные таблитчатые тела, состоящие из более мелких тел таблитчатой и ленточной формы с преобладающими косослоистыми текстурами.
Вид каротажной диаграммы	Преимущественно цилиндрическая; отдельные части («ритмы») имеют колоколовидную форму ПС и ГК.
Коэффициент песчанистости	Часто очень высокий (90-100%); глины встречаются в виде тонких прослоев пойменных отложений или брошенных каналов.
Коллекторские свойства	Коллекторы высокого качества (если нет вторичной цементации) с максимальной проницаемостью в подошвенных частях индивидуальных ритмов.
Типы глин и корреляционные маркеры	В разрезе могут встречаться покровы пойменных глин и линейные глинистые тела брошенных русел, которые разделяют песчаные отложения по вертикали на отдельные циклы. Они могут быть локальными маркерами для внутрипластовой корреляции.

Важным фактором коллектора является изменчивость степени однородности коллектора, вызванная присутствием глинистых прослоев, которые представляют глинистые пробки брошенных русел, и быстрыми вертикальными и латеральными изменениями размеров зерен между каналами и барами. Глинистые прослои, однако, имеют ограниченное латеральное распространение, поскольку они эродируются