книги из ГПНТБ / Проничева М.В. Палеогеоморфология в нефтяной геологии. Методы и опыт применения
.pdfАКАДЕМИЯ НАУК СССР
Г Е О М О Р Ф О Л О Г И Ч Е С К А Я к о м и с с и я
М . В . П Р О Н И Ч Е В А
ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЯ В НЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ
М е т о д ы и о п ы т п р и м е н е н и я
И З Д А Т Е Л Ь С Т В О « Н А У К А : М О С К В А 1 973
УДК 551.4
іЭКЗЕМПЛЯР
1ЧИТАЛЬНОГО SA^A
Пр о н и ч е в а М. В. Палеогеоморфология в нефтяной геологии.
Книга посвящена постановке и разработке одного из наи более слабо освещенных вопросов геоморфологии — восстанов лению и анализу палеорельефа эпох древних континентальных перерывов применительно к задачам нефтяной геологии. В кни ге подробно охарактеризованы состояние вопроса и применяе мая методика анализа палеорвльефа в СССР и за рубежом. Специальный раздел посвящен собственному опыту изучения палеорельефа. Рекомендуется комплекс количественных методов палеогеоморфологических исследований и их рациональный по рядок. Обосновывается большая роль палеогеоморфологического анализа, открывающего дополнительные возможности при поисках залежей нефти и газа. Книга предназначена для гео графов, геоморфологов, геологов и может быть использована как методическое пособие.
Ответственный редактор доктор геолого-минералогических наук
профессор Я. С. ЭВЕНТОВ
П 0291—0140042(02)—73 620-73
ВВЕДЕНИЕ
Историко-геологический подход к изучению рельефа наметил ся уже с раннего этапа развития геоморфологии, начиная с тру дов отечественных ученых геологов и геоморфологов — А. П. Кар пинского, В. А. Обручева, А. П. Павлова и многих других. По следовательно и устремленно историческое направление в совет ской геоморфологии развивается в течение последних 20—30 лет (Герасимов, Марков, 1939). Дальнейшее углубление геоморфо логических исследований позволило ввести понятие о геоморфо логическом этапе развития Земли, начавшемся с формирования в мезозойское время глобального пенеплена (Герасимов, Меще ряков, 1964). Исследования последних лет (Коржуев, 1970; Хаин, 1971) свидетельствуют об еще более отдаленном — протерозой ском — геоморфогенезе.
Логическим 'продолжением историко-геологического направ ления явилось развитие палеогеоморфологии — науки о древних рельефах. Важность морфологического анализа древних «срезов» для дальнейшего прогресса геоморфологии и-развития собствен
но |
палеогеоморфологии |
подчеркивают В. |
Е. Хаин (1964), |
Н. |
А. Флоренсов (1965). |
А. В. Сидоренко |
(1970) указывает, |
что в настоящее время рождается одна из очень важных для практической геологии ветвей геоморфологии — палеогеоморфо логии, которая в будущем станет одной из основных наук, приме няемых при поисках полезных ископаемых. Эти положения ори ентируют геоморфологов не только на изучение современного рельефа, но и на восстановление и анализ древних этапов рельефообразования.
В настоящее время геоморфология и ее быстро развивающее ся в области практики структурно-геоморфологическое направ ление исследуют современный рельеф, новейшие отложения, морфоструктуры и их преобразование в неоген-четвертичное время. Однако решения этих важных задач структурной геоморфоло гии и неотектоники уже недостаточно на современном этапе раз вития палеонаук и запросов практики геологопоисковых работ.
В геологической истории Земли существовало немало эпох перерывов в морском осадконакоплении (континентальных ре жимов), которые характеризовались определенными физико-гео графическими условиями и геоморфологической обстановкой. Эпохами континентальных перерывов — древними «срезами» — по-настоящему никто пока не занимался. Поверхности несогла сия в современном положении изучаются геологическими мето дами, без определения их гипсометрических и структурно-гео морфологических особенностей на время захоронения.
Без детального изучения погребенного рельефа и его рекон струкции невозможно полностью воссоздать историю геологиче ского развития территории, тех палеогеографических и палеотектонических событий, которые имели место в древние континен тальные эпохи. На важность изучения палеорельефа при струк
турно-геологическом анализе впервые |
указано |
А. Л. Яншиным |
||
и Р . Г. Гарецким (1960). Необходимо |
также |
учитывать |
палео- |
|
рельеф при стратиграфических исследованиях, |
в частности |
при |
||
корреляции разнофациальных толщ |
(Грачевский |
и |
др., |
|
1969). |
|
|
|
|
Первые опыты иалеогеоморфологичесшх исследований в гео логии нефти иоказьівают, что они могут быть с успехом приме нены для выявления неструктурных ловушек углеводородов, зон распространения пород-коллекторов, а также для изучения и на хождения новых палеоструктурных элементов. Тем самым струк турно-геоморфологический анализ поверхностей несогласия имеет важное значение для практики нефтепоисковых работ и должен стать одним из методов исследования в нефтяной геологии. Уча стие палеогеоморфологии в расширении фонда перспективных на нефть и газ объектов является частью общего дела по мобилиза ции ресурсов недр Земли для народного хозяйства нашей страны.
В настоящее время назрела необходимость широкой плано мерной постановки палеогеоморфологических исследований, и прежде всего разработки структурно-геоморфологических мето дов анализа рельефа поверхности Земли в минувшие геологиче ские эпохи, их древних «срезов». Ю. А. Мещеряков (1967) спра ведливо отмечает, что с развитием палеогеоморфологии объек том геоморфологического анализа станет вся доступная геоло гическому изучению история Земли. Вместо одной — дневной по верхности предметом исследования станет множество эрозионноаккумулятивных поверхностей, погребенных в недрах Земли. Это во много раз повышает роль геоморфологии в решении актуаль ных научных и практических задач.
Таким образом, вопросы, решаемые палеогеоморфологией, до статочно определенны. Основные принципы и общие методические положения палеогеоморфслогического анализа описаны в гео морфологической и геологической литературе. Дальнейшее раз витие палеогеоморфологических исследований и их внедрение в практику зависит от разработки научно обоснованной методики. В этом отношении палеогеоморфология делает лишь первые шаги, к отдельным своим результатам подходит опытным путем.
Полагая, что специальная сводка по вопросам анализа палео рельефа принесет пользу в развитии палеогеоморфологических исследований, автор решил в какой-то степени систематизиро вать соответствующий материал, содержащийся как в нашей, так и в зарубежной литературе. В предлагаемой вниманию читателя книге делается попытка, учитывая накопленный разрозненный опыт отечественных и зарубежных исследований палеорельефа в
геоморфологии и различных отраслях геологии, приблизиться к выработке рационального подхода и комплекса методов палеогеоморфологического анализа применительно к одному из прак-. тически важных отделов геологической науки — нефтяной гео логии.
В составлении карт большое участие принимали Ф. М. Мешалкин, Р: В. Елкина, П. И. Жернаков. Автор благодарит своих коллег по работе.
Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском геологоразведочном нефтяном институте при содействии Геомор фологической комиссии АН СССР. Автор постоянно ощущал внимание и получал ценные советы от Я.-С. Эвентова, за что ему
глубоко благодарен. Автор |
признателен |
И. И. Кожевникову, |
А. П. Рождественскому, К. |
X. Бакирову |
и П. Н. Еникееву за |
ценные советы и практические замечания, сделанные в процессе работы.
Становлению наших исследований уделял внимание Юрий Александрович Мещеряков, который считал палеогеоморфологию основной точкой роста современной геоморфологии. Его инте ресовали не только общие принципы исследований, но даже ре ставрации отдельных форм палеорельефа.
Он был инициатором и первоначальным редактором книги. Автор с благодарностью вспоминает о Ю. А. Мещерякове.
ЗАДАЧИ ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИИ
ВНЕФТЯНОЙ ГЕОЛОГИИ
В1912 г. И. М. Губкин впервые в мировой практике открыл в Майкопском районе Предкавказья так называемую рукавообразную залежь нефти, приуроченную к песчаным отложениям древ ней долины, выработанной во время континентального перерыва на границе эоцена и олигопена. Этому открытию предшествовало накопление фактов о сложной конфигурации залежи, не связан ной с куполовидным поднятием. И. М. Губкин составил не обыч ную структурную карту подошвы нефтяного пласта, а карту под земного рельефа, приняв за поверхность для отсчета абсолютных отметок не уровень моря, а плоскость наклонного пласта выше нефтяной залежи, залегающего согласно с покрывающими его отложениями. Такая структурная карта отобразила рельеф, на котором отложилась нефтеносная толща, обрисовав извилистую
долину палеореки и контур нефтяной залежи. Выполненное И. М. Губкиным исследование положило начало восстановлению геоморфологической обстановки древних геологических эпох кон тинентальных перерывов и служит примером практического ис пользования данных о палеорельефе в нефтяной геологии.
В 30-х годах XX в. американские геологи начали поиски зон выклинивания на бортах крупных областей прогибания и страти графических ловушек, возникающих в условиях несогласного за
легания пород (Levorsen, |
1936). И. М. Губкин |
(1940), изучая |
опыт зарубежных геологов, |
отмечал, что поиски |
таких ловушек |
требуют тщательного исследования палеогеографии данного уча стка земной коры.
На современном этапе перед нефтегазодобывающей промыш ленностью нашей страны стоят большие задачи. Для достижения намеченного уровня добычи должны быть привлечены резервы как в уже освоенных нефтеносных провинциях, так и в новых на суше и на шельфах морей.
Одним из таких резервов увеличения добычи являются зале жи, связанные с литологическими и стратиграфическими ловуш ками, в том числе палеогеоморфологические ловушки, обуслов
ленные формами рельефа поверхностей несогласий |
(Martin, |
1960; Эвентов и др., 1970). Фактический материал часто |
позволя |
ет предположить, что большое 'количество невыявленных |
запасов |
нефти заключено в ловушках палеогеоморфологического типа, для обнаружения которых необходимы новые методы разведки. М. Т. Халбоути (Halbouty, 1972) делает даже вывод о том, что ловушки несогласия, палеогеоморфологические и стратиграфиче ские, распространены в нефтегазоносных бассейнах мира шире структурных.
По типам ловушек нефтяные месторождения-гиганты в США распределяются следующим образом (Geology of giant petroleum fields, 1970): структурные — 246, стратиграфические и палеогеоморфологические — 27, комбинированные — 33.
При преобладании в целом ловушек структурного типа в от дельных районах соотношения несколько иные. Например, в Ок лахоме— 15 структурных, 7 стратиграфических и палеогеоморфологических, 5 комбинированных; в Западном Техасе — соот ветственно 47, 9 и 1. Тип ловушки в процессе изучения обычно уточняется. Так, в одной из статей сообщается, что гигантское месторождение Прудхо-Бей (Аляска) является не только струк турной ловушкой, но и заключает три стратиграфически экрани рованные залежи под поверхностью нижнемелового несогласия (Dale, 1969).
В Советском Союзе в основном разрабатываются структур ные залежи, но количество антиклинальных складок ограничен но. В настоящее время в Предкавказье, Волгоградско-Саратов- ском Поволжье и ряде других старых нефтедобывающих райо нов уже ощущается недостаток структур. Естественно, что по мере исчерпания фонда структур должен наступить новый пе риод поисков и разведки. В США, где такой период наступил более 20 лет назад, литолого-стратиграфические залежи дают сейчас 45% всей добычи. В дальнейшем их значение будет воз растать. В СССР доля нефти, полученной из литолого-страти- графических ловушек, составляет менее 10% общей добычи (Гроссгейм, 1967; Мелик-Пашаев, 1967). Такое соотношение сви детельствует о степени изученности указанного типа залежей,
ане о их потенциальных возможностях.
А.Г. Алексин и Г. Т. Юдин (1968) отмечают, что поиски ан тиклинальных ловушек являются первым этапом; второй, дли тельный этап связан с разведкой зон выклинивания и несогласия.
В отечественной и зарубежной практике нефтяной геологии постоянно обсуждается вопрос о поисках ловушек неструктурно го типа в давно освоенных районах, о всестороннем изучении с этой целью результатов бурения во вновь открываемых провин циях (Маслов, 1948, 1968; Бражников, Веснина, 1962; Горлов, Дьяконов, 1970; Бурштар и др., 1967; Карогодин, 1967; Марков ский 1967; Алексин, Юдин, 1968; Алексин и др., 1970; Грачевский и др., 1969; Максимов и др., 1969; Розанов, 1969; Ильин и др., 1970; Клубов, 1971; Эвентов и др., 1970; Мизинов и др., 1972; Ша пошников, Гуляева, 1972; Юферов и др., 1972; Busch, 1959; Mar tin, 1960; Halbouty, 1967, 1972). О значении рассматриваемой про блемы свидетельствует тематика докладов V I I I Всемирного неф тяного конгресса (1971 г.). Геологи единодушны в мнении, что по иски неструктурных залежей весьма перспективны.
Еще в начале нефтепоисковых работ на Русской платформе отмечалось, что изучению литолого-стратиграфических ловушек не уделяется достаточного внимания, хотя условия их формиро-
вания более сложны и многообразны по сравнению с законо мерностями распространения структурных ловушек. Для выяв ления их требуется большая информация, обширная геологиче ская документация. Поиски таких залежей до сих пор связаны с большими трудностями, открытие их в известной мере носит слу чайный характер, не является самостоятельной задачей и осуще ствляется лишь 'попутно при бурении с целью открытия залежей структурного типа. Методы полевой геофизики для обнаружения таких залежей находятся в стадии разработки (Мелик-Пашаев, 1967). Трудности поисков рассматриваемых ловушек, по А. И. Леворсену (1967), связаны с тем, что они не имеют никаких призна ков на поверхности. М. Т. Халбоути (Halbouty, 1969, 1972) назы вает их «скрытыми простираниями» или просто «игрой» (play) и относит к трудно обнаруживаемым ловушкам.
Из анализа американской и отечественной литературы видно, что в основе поисков неструктурных ловушек должны лежать в первую очередь палеогеографические методы разведки. Начав ра боты в Центральном Канзасе, американские геологи пришли к выводу о низкой эффективности, а в ряде случаев о непригоднос ти сейсмических методов при поисках месторождений «шкурково го» типа, залежей в зонах выклинивания и в стратиграфических ловушках и о необходимости в связи с этим разработать основы палеогеографического метода разведки (Успенская, 1950). В на
стоящее Еремя в США производится пересмотр м а т е р и а л о в бу
рения на палеогеографической основе. На Мидконтиненте палео географическим методом выявляются палеодолины пенсильван ского времени, а в штате Канзас—погребенный рельеф домиссисипских отложений.
Геологи-нефтяники неоднократно указывали на необходи мость палеогеографического обоснования поисков неструктурных ловушек. В. С. Мелик-Пашаев (1967) считает, что изучение исто рии геологического развития палеогеографической обстановки в региональном плане, установление береговых линий древних бассейнов, поиски русел палеорек дадут основание прогнозиро вать литолого-стратиграфические залежи. Очень обстоятельно в этом аспекте роль палеогеографических работ рассматривают В. А. Гроссгейм (1967), А. Г. Алексин и др. (1970). Авторы из лагают программу исследований, которая включает выявление региональных и местных несогласий и составление палеотектонических, палеогеологических, палеогеографических и палеогеоморфологических карт.
Таким образом, можно сделать вывод, что в основе поисков литолого-стратиграфических залежей должен лежать анализ па леогеографических особенностей территории и истории ее геоло гического развития. Геоморфологические особенности и рельеф являются основной составляющей физико-географической обста новки. Л. Б. Рухин много места отводит изучению рельефа суши, считая его предметом палеогеографии: «Карты можно называть
палеогеографическими лишь в том случае, когда на них показа ны физико-географические условия в областях отложения и раз мыва... Изображать сушу как белое пятно на палеогеографиче ских картах недопустимо» (1959, стр. 445).
На Всесоюзном литологическом совещании (1970 г.) наряду с литолого-фациальными и палеогеографическими исследованиями в нефтяной геологии рассматривались вопросы анализа рельефа
иландшафтов древних водосборов.
Входе первого Всесоюзного палеогеоморфологического сове щания (Уфа, 1967 г.) проблема анализа палеорельефа впервые в
геоморфологии подверглась самому детальному обсуждению. При этом достаточно определенно выязилось содержание палео геоморфологии как науки, изучающей рельеф земной поверхно сти минувших геологических эпох, его морфологию, генезис, за кономерности развития. Признано было, что объектами изучения палеогеоморфологии должны являться: погребенный рельеф, экспонированный рельеф (элементы древнего рельефа), реконст руированный рельеф (Проблемы 'палеотеоморфологии, 1970).
Не вдаваясь в еще дискуссионный вопрос о самостоятельности палеогеоморфологии как науки на настоящем этапе ее развития и считая ее тесно связанной с геоморфологией, палеогеографией и геологией, рассмотрим возможную роль и участие палеогеомор фологических исследований в нефтяной геологии, и прежде всего при поисках неструктурных ловушек.
Уфимское совещание отметило важную роль палеогеоморфологических исследований для поисков полезных ископаемых, об разование которых связано с континентальными перерывами в истории Земли. Так, изучение древнего рельефа способствовало открытию ряда месторождений золота, платины, олова, алмазов, бокситов, а также угля. Все это дает основание положительно оценивать перспективы участия палеогеоморфологии в поисках нефти и газа и внедрения ее методов в практику геологопоиско вых работ.
Однако палеогеоморфологический анализ в нефтяной геологии до сих пор ограничивался лишь общим освещением вопросов па леогеографии и палеотектоники. Данные о палеорельефе в еди ничных случаях привлекались к решению геологических вопросов. Поэтому конкретных данных о роли палеогеоморфологических ис следований при нефтегазопоисковых работах из отечественной практики пока можно привести ограниченное количество. Среди них отметим изучение древнего рельефа палеозойского фунда мента ряда антиклиналей Примугоджарья, проведенное Р. Г. Гарецким (1955). Палеогеоморфологическую направленность име ют работы Л. М. Бириной (1951, 1960). В последнее время в ряде геологических работ при определении направлений научных ис следований в платформенных областях большое значение прида ется разработке палеогеоморфологических методов исследований платформенных структур на теократических этапах их развития