книги из ГПНТБ / Проничева М.В. Палеогеоморфология в нефтяной геологии. Методы и опыт применения

В связи с отсутствием подготовленного фонда структур в Аст­

части Днепровско-Донецкой впадины. Было выяснено, что мощ­ ности континентальной толщи юры на ряде площадей в преде­ лах локальных структур значительно изменяются (от 29 до 62 м). Проанализировав условия образования указанных озерно-реч- ных осадков и мощности перекрывающих их морских батских отложений, автор пришел к выводу, что карта изопахит осадков континентальной толщи является прямым отражением морфоло­ гии доюрской поверхности. В работе приводится характеристика рельефа изученного участка к началу юрского седиментационного цикла. і

В пределах Предкарпатского прогиба выявлена прямая связь между эрозионными и структурными формами, в частности поло­ жение древних долин совпадает с поперечными нарушениями (Котык, 1968).

Палеогеоморфологические исследования, выполняемые гео­ морфологами, связаны большей частью с изучением подчетвертичного доледникового рельефа коренных пород Русской плат­ формы. Они имеют большую историю и представлены многочис­ ленными работами (Шульц и др., 1963; Асеев, Веденская, 1966; Шляупа, 1968, и др.). В настоящее время установлены основные черты рельефа коренных пород, намечены погребенные поверх­

ют обратное выражение в рельефе, погребенном в толще пермотриасовых, юрских и более молодых отложений. При воздейст­ вии поднятия структур и пассивного литологического фактора в сводах закладывались палеодолины или образовывались пони­

Одним из опытов палеогеоморфологических исследований на территории Подуральского плато является восстановление рель­ ефа альбского времени (Аристархова, Чертова, 1970). На палеогеоморфологической карте отчетливо выражены долины Палео Эмбы и других рек, а также активные в альбское время соляные купола, межкупольные депрессии и мульды, приуроченные соот­ ветственно к локальным возвышенностям и понижениям. Струк-

эрозионно-денудационного рельефа Северного Причерноморья (Варущенко и др., 1967).

На примере Трехозерного месторождения в Шаимском райо­ не Западной Сибири А. Г. Алексин, Л. П. Задов и др. (1971) по-

терпретации геолого-геофизических данных. I

В сделанном обзоре рассмотрены как специально выполнен­ ные палеогеоморфологические исследования, так и работы с при­ менением анализа палеорельефа, проводившиеся попутно с гео­ логическими поисками. Следует отметить, что подавляющее боль­ шинство этих работ освещает общие черты структурного плана территории или выраженность в так называемом современном погребенном рельефе отдельных локальных структур. Это безус­ ловно важная, но не первостепенная и не единственная задача палеогеоморфологии. Исследования по восстановлению релье­ фов прошлых геологических эпох, их палеоморфоструктуры, вы­

турного типа, связанных с поверхностями несогласия, различны­ ми «стратиграфическими аномалиями», зонами выклинивания — эрозионными останцами, погребенными холмами, протяженными выступами тектонического рельефа, куэстовым ландшафтом, карстовыми полостями, каньонами, долинами с комплексом тер­ рас и их дельтами, дюнами, прибрежными барами, различными песчаными накоплениями и т. д. Залежи неструктурного типа, приуроченные к речным руслам, были обнаружены спустя 20 лет после открытия И. М. Губкиным и описаны Н. В. Бассом (Bass, 1934). Американцы назвали такие залежи шнурковыми (Shoe string sands).

Приведем ряд примеров ловушек и месторождений, обуслов­ ленных формами погребенного рельефа, расположенных в раз­ личных тектонических зонах США (Маслов, 1943; Успенская, 1950; Гостинцев, Гроссгейм, 1969, а также материалы американ­ ской литературы).

В пределах синеклизы Иллинойс — одного из старых нефте­ добывающих районов США — наибольший интерес в отношении нефтеносности представляют долины древней гидрографической сети, развившейся в континентальный перерыв в конце миссисипской и начале пенсильванской эпох на эрозионной поверхно­ сти миссисипских и более древних отложений.

Крупные залежи в синеклизе Иллинойс связаны с барами и береговыми валами. Отдельные залежи приурочены к эрози­ онным останцам, сложенным силурийскими и девонскими изве­ стняками и перекрытым миссисипскими глинами. Мощность

нефтенасыщенной зоны на останцах составляет 4—6 м. Следует отметить, что общее число стратиграфических и литологических залежей, из которых некоторая часть связана с палеорельефом, в синеклизе Иллинойс составляет около 800, в то время как чис­ ло структурных ловушек менее 400.

В обширной нефтегазоносной Западной провинции, включаю­ щей штаты Канзас и Оклахома, все основные скопления нефти связаны с миссисипским и пенсильванским несогласиями. На допенсильванской поверхности свода Центральный Канзас и на валу Эбелин известняки и доломиты Арбокл и Вайола, а также известняки ордовикского, девонского и миссисипского возраста слагают многочисленные останцы и возвышенности высотой от 5—10 до 100 м.

Другой широко распространенный тип залежи в Западной провинции приурочен к песчаникам погребенных русел рек. Эти давно известные «шнурковые» залежи располагаются у самой кровли сланцев Чероки. Общая добыча из них в четырех окру­ гах Восточной Оклахомы в 1964 г. составила 7 млн. т. На место­ рождении Буш-Сити русло имеет длину около 20 км при ширине 300—600 м. Нефтеносные песчаники наиболее пористы и прони­ цаемы в нижней части русла, их мощность 4—6 м. В районах Центральной Оклахомы сложная система древних рек и проток заполнена нефтеносными песчаниками Буч (Busch, 1959). В вышезалегающих пенсильванских и пермских слоях установлено на различных стратиграфических уровнях большое число погре­ бенных русел.

Богатые залежи в Западной провинции связаны с прибреж­ ными барами и береговыми валами (месторождения Бэрбэнк, Ламонт Квинсли, Сэларус), которые раньше считались образо­ ваниями русел рек и назывались «золотыми дорожками» (Bass, 1934).

В нефтегазоносной провинции Уиллистон рельеф миссисипской поверхности несогласия неровный и характеризуется нали­ чием останцов, уступов, террас и возвышенностей. Скопления нефти располагаются вблизи несогласия. Месторождения Элида, Иденвайл, Западный Ноттингам, Хэстингс связаны с погребен­ ными останцами пород миссисипского возраста.

На территории Западного Техаса в пределах свода Бенд из­ вестна интересная комбинация структурных и литологических условий. Нефтяные залежи находятся на глубинах 300—600 м и приурочены к песчаным линзам, которые располагаются вдоль осевых линий мелких структур и увеличиваются в мощности на повышенных частях структур.

Под основанием миссисипских пород в штатах Канзас, Окла­ хома .и Техас на расстоянии 200 км с севера на юг тянется Гра­ нитный хребет. Этот хребет включает хорошо изученные погре­ бенные холмы, к которым приурочены месторождения Эльдора­ до, Августа, Оклахома, Сити.

Песчаными барами в Мичигане обусловлены крупные место­ рождения Аустин и Сикс-Лейк. Длина последнего 16 км при ши­ рине 6 км. К юту от синеклизы Мичиган в Кентукки и Теннесси широко распространены залежи нефти, связанные с останцами силура и ордовика. '

На месторождении Крайнер Хилл в пределах гряды Амарил­ ло-Уичито залежи нефти в пенсильванских базальных слоях при­ урочены к песчаным линзам, образование которых контролирова­ лось погребенным рельефом ордовикских известняков. В штате Калифорния образование залежей подчинено несогласиям меж­ ду плейстоценом и плиоценом, между плиоценом и миоценом, миоценом и олигоценом. В Аппалачской провинции месторожде­ ние Биг-Синкинг в известняках Корниферус обусловлено не тек­ тоническим строением, а эрозионным останцбвым рельефом, пе­ рекрытым непроницаемыми сланцами Огайо.

Погребенные останцы древнего эрозионного рельефа, сло­ женные девонско-каменноугольным комплексом, являются пер­ спективными в Западной Канаде.

Нижнемеловой 'нефтегазоносный комплекс в Альберте (Ка­ нада) залегает вне связи с антиклинальными структурами. Рас­ пределение мощностей меловой свиты Блеймор четко отражает древний рельеф. Наиболее полный разрез ее наблюдается в до­ линах. Залежи нефти и газа особенно распространены в базальном горизонте свиты и сосредоточены в долинах. Кроме того, за­ лежи связаны с линзами песчаников на водоразделах и на скло­ нах гряд вблизи водораздельных поверхностей.

Известны месторождения, подчиненные карстовой топогра­ фии. Песчаные линзы на вершинах возвышенностей и их скло­ нах в условиях неровного карстового рельефа являются нефте­ носными на месторождении Кемпбэл.

Приведенные выше примеры свидетельствуют о широком раз­ витии среди неструктурных я комбинированных ловушек таких, которые обусловлены формами палеорельефа поверхностей несотласия. К ним относятся останцы, возвышенности, погребенные речные русла, береговые валы и бары, карстовые ландшафты, рифы, которые в настоящее время могут быть разведаны геоло­ гическими методами.

Как видно из обзора американской литературы, специальные палеогеоморфологические исследования в США стали прово­ диться лишь с 50-х годов (Кау, 1945). Их становление и развитие в нефтяной разведке представляется в следующем виде. После открытия в 40-х годах шнурковых залежей изучение поверхно­ стей несогласия, погребенных форм рельефа, древних русел и дельт, береговых валов и баров проводилось обычными геологи­ ческими и геофизическими методами, а стратиграфические и литологические залежи выявлялись, как правило, попутно с анти­ клинальными структурами. Однако накапливались факты о не­ эффективности сейсмических и обычных геологических методов,

появлялись данные о необходимости использования палеогео­ графических представлений, историко-геологических карт при проектировании работ на поиски ловушек неантиклинального типа. Таким путем на поднятии Центрального Канзаса с по* мощью палеогеографического метода был открыт ряд месторож­ дений, а также установлено простирание погребенных кряжей, для выявления которых сейсмика была малоэффективной (Ус­ пенская, 1950). Палеогеографический анализ требовал углублен­ ной проработки и интерпретации ряда фактов, в том числе и уче­ та палеорельефа. Известные обнажения погребенного рельефа также способствовали изучению поверхностей несогласия гео­ морфологическими методами. Было установлено, что палеотопографический рельеф в ряде мест Америки имеет амплитуды до 300 м (Meyerhoff, 1940; Harris, 1960).

Р. Мартин (Martin, 1964) объясняет, почему, например, погребенные холмы в миссисипских отложениях Канады не мо­ гут быть уловимы сейсмическим и геологическим анализами а требуют участия палеогеоморфологии. Несогласие в Мис­ сисипи представляетсобой древнюю выветрелую поверхность, кровля которой не может служить хорошим отражающим го­ ризонтом. Разница в высотах холмов нечетко уловима сейсмикой, поэтому их местоположение, определяемое взаимодействием эрозионных процессов и геологического строения, может быть обнаружено сочетанием геологических и геоморфологических методов.

Практика разведки безусловно способствовала появлению в американской литературе ряда обобщающих геологических ра­

рельефа поверхности несогласия, а также описан ряд нефтяных месторождений, связанных с палеорельефом.

Непосредственное отношение к палеогеоморфологическому анализу имеет статья Д. А. Буша (Busch, 1959), в которой ха­ рактеризуется пять типов стратиграфических ловушек (берего­ вые пески, пески долины по простиранию — strike valley sands, бе­ реговые валы, рукавообразные пески, дельтовые пески). Они выявлены путем построения карт изопахит формации Морроу, лежащей над миссисипской поверхностью несогласия. Карта изо­ пахит отлична от современной структуры миссисипской поверх­ ности и отражает природу топографической конфигурации по­ верхности размыва миссисипских отложений.

! Из сделанного обзора можно сделать вывод, что в США нуж­ ды практики, безусловно, служили стимулом поисков новых ме­ тодов, в том числе и палеогеоморфологических. О повышенном интересе в последние годы к палеогеоморфологическим исследо-

Рис. 9. Стратиграфические и палеогеоморфологические ловушки (по Halbouty, 1969)

ваниям в США свидетельствуют многие статьи в нефтяных и гео­ логических журналах.

Начиная с 1954 г. американские исследователи обсуждают проблему выявления палеогеоморфологических ловушек, являю­ щихся основным объектом палеогеоморфологических исследова­ ний (Thornbury, 1954). Наиболее обстоятельное рассмотрение вопроса о палеогеоморфологических ловушках содержится в ра­ ботах Р. Мартина (Martin, 1960, 1966, 1968) и М. Халбоути (Hal­ bouty, 1968, 1969, 1972).

Погребенные ландшафты после основных периодов горообра­ зования согласно Мартину представляют собой превалирующую форму в стратиграфической истории, так как обширные районы, которые прежде представляли собой осадочные бассейны, были подняты до положения, значительно превышающего основной базис эрозии.

Эти представления явились основанием для выделения Хал­ боути стратиграфических и палеогеоморфологических ловушек (рис. 9). Автор намечает ряд геолого-геоморфологических обстановок, где могут быть обнаружены стратиграфические и па­ леогеоморфологические ловушки. При этом структурные особен­ ности не изменяют основных стратиграфических зависимостей, нужных для образования палеогеоморфологических и стратигра­ фических ловушек. На богатые возможности обнаружения па­

для образования палеогеоморфологических ловушек. Их поиски должны рассматриваться как геоморфологическая проблема с соответствующими методами их выявления. Но при этом для точ­ ного понимания и интерпретации явления необходимо постоянно

использовать геологические методы и учитывать ряд геологиче­ ских факторов, влияющих на палеогеоморфологические ловушки (структурное положение пласта, наличие коллектора и покрыш­

строго практической направленностью, что ясно из названия ста­ тей: «Погребенные холмы держат ключ к открытию новых ме­ сторождений в миссисипских отложениях Канады», «Палеогео­

Палеогеоморфологические исследования были поставлены » Альберте, Саскачеване, Манитобе, Дакоте, Висконсинии, Озарке и других районах. Они прежде всего показали существование по­ гребенных ландшафтов — холмов, долин, куэст, что противоре­ чило классической концепции Дэвиса, согласно которой в про­ цессе развития ландшафт превращается в пенеплен. Мартин при­ водит пример миссисипской погребенной поверхности, которая не превращена в пенеплен, а представлена отчетливыми формами рельефа— долинами, холмами, эрозионными уступами, куэстами, каньонами с амплитудой в сотни метров. Критикуя концеп­ цию Дэвиса и присоединяясь к В. Пенку, Мартин полагает, что

склонов и пенепленизацию концепцией о педипланации и педиментации. В настоящее время составлено представление о рас­ пространении погребенных ландшафтов как во времени, так и в пространстве (Martin, 1966). Большое внимание уделяется кон­ цепциям Хортона (1948), который сформулировал несколько ко­ личественных законов развития речной сети. Эти законы дают возможность обнаружить остаточные холмы и плато между до­ линами, которые не подверглись эрозии и пенеиленизации, и оха­ рактеризовать дренажную сеть.

В целом любой анализ компонентов погребенного ландшафта должен производиться прежде всего геоморфологическими мето­ дами. Поэтому и поиски ловушек в погребенном рельефе дол­ жны основываться на палеогеоморфологическом анализе и из­ вестных геоморфологических принципах с учетом геологических особенностей. Основное внимание отводится изучению куэстового ландшафта, погребенных холмов и восстановлению гидрографи­ ческой сети. Методика картирования куэстовых ландшафтов и дренажной сети с целью выявления погребенных перспективных холмов разработана на примере юго-восточной Саскачеваны. Площадь детальных исследований составляла около 15 тыс. км2.

Объектом исследований была миссисипская поверхность несо­ гласия, перекрытая красноцветными отложениями триаса (фор­ мация «Red beds»). Составленная карта изопахит этой форма­ ции отразила основные формы дотриасового ландшафта мисси­ сипской поверхности. Изучение электрокаротажных диаграмм с точки зрения выявления по ним стойких к эрозии пород дало возможность наметить второстепенные куэсты и холмы. Приме­ нение классификации долин (Lobeck, 1939) с выделением кон­ секвентных, обсеквентных, субсеквентных и резеквентных пото­ ков и использование концепции Хортона о законах строения реч­ ной сети позволило составить детальную карту дренажа и вы­ делить перспективные холмы, а среди них заслуживающие особо­ го внимания так называемые топорообразные холмы. После проведения палеогеоморфологического анализа предлагается исполнение минимальной геофизической программы изучения территории.

Детальному анализу и картированию подвергаются речные долины и дренажные системы в целом. О значении изучения речной сети свидетельствуют многие работы американских геологов (Beltz, 1953; Busch, 1959; Andresen, 1962; Martin, Jamin, 1963). P. Мартином составлена принципиальная схема

палеогеоморфологические исследования при поисках нефти и газа.

Другими объектами палеогеоморфологического анализа яв­ ляются рифы и подземный дренаж в карбонатных породах. Как известно, в Западной Канаде 45% нефти и 16% газа добывается из рифовых массивов. В литературе подчеркивается большое зна­ чение анализа морфологии рифовых массивов девонской форма­ ции Ледуц (Альберта). Для поисков залежей в рифах необхо­ димо знать в деталях форму массивов, их расположение. Перед палеогеоморфологией в данном случае ставится ряд вопросов, например: у всех ли рифов есть центральные депрессии, терра­ сированы ли склоны рифов, выдержаны ли уровни террас по вы­ соте, есть ли закономерные соотношения между шириной рифо­ вых массивов и распространением их террас и др. Хорошими примерами карстовой топографии и широкого развития подзем­ ного дренажа являются миссисипский ландшафт в Альберте и холмы в районе поднятияЦентрального Канзаса. Мартином по­ казана связь долин, сбросов, трещин и межформационных брек­ чий с нефтяными месторождениями.

Статьи Мартина (1966, 1968) и Халбоути (1972), по-видимо­ му, подводят первые итоги применению палеогеоморфологиче­ ских исследований в нефтяной геологии. Палеогеоморфология рассматривается как полезный инструмент при разрешении про-

блем, связанных с разведкой скоплений углеводородов, которые прежде классифицировались как стратиграфические.

В кратком обзоре трудно привести те многочисленные приме­ ры, которые могут интересовать палеогеоморфолога. Количество информации по распространению и поискам «труднообнаруживаемых» ловушек возрастает. Наиболее обширная литература последнего периода посвящена аллювиальным, дельтовым, баровым продуктивным образованиям, строение которых контроли­ руется палеорельефом. На симпозиуме «Дельта и нефть» (Del­ ta symposium, 1971) в ряде сообщений обсуждались вопросы палеотопографии. Интересны исследования нефтепродуктивных эвапоритов. Погребенные соляные прибрежные равнины Запад­ ной Канады содержат значительные запасы серы и нефти (Fil­ ler, Porter, 1969).

Изучение палеорельефа в нефтяной геологии проводится в Румынии, Польше, Югославии, Алжире, Индии. В румынском журнале «Нефть и газ» описано месторождение нефти в меловой палеодолине на участке в 15 км. Долина прослежена на Мизийской платформе на расстоянии 25—30 км; глубина ее до 140 м, ширина 1,5—2 км. Она выполнена аллювием сарматского возра­ ста (Ursu, Langa, 1969). На территории Среднедунайского бас­ сейна в Югославии проведено гравиметрическое изучение палео­ рельефа. (Filjak и др., 1969).

Подводя итог проанализированным зарубежным работам, посвященным палеогеоморфологическим исследованиям, небходимо отметить, что эти исследования развиваются в США, Кана­ де, Аргентине и других странах в связи с запросами практики нефтепоисковых работ. Это безусловно является их положитель­ ной стороной, которая состоит также в учете и широком исполь­ зовании геологических и геофизических данных. Одновременно узкий практический характер исследований лишает их научнотеоретической разработки, детального анализа многих явлений погребенного рельефа, истории его развития. В известных нам работах в связи с узким практическим направлением в развитии исследований отсутствуют представления об основном итоговом документе палеогеоморфологических работ — палеогеоморфологической карте. Широкое использование принципов Хортона и Штралера, называемых количественной геоморфологией, требу­ ет их критического рассмотрения на материале конкретных ис­ следований. При палеогеоморфологическом анализе и особенно для целей нефтяной геологии недостаточно ограничиваться изу­ чением древних экзогенных форм рельефа (эрозия, карст), а

жом необходимо учитывать в наших отечественных исследова­ ниях.