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

сейне седиментации. Эти опорные слои должны залегать выше (ниже) реконструируемой поверхности, отражающей более или менее длительный континентальный перерыв, и относительно близко к ней. Исчисляя от репера вниз (вверх) расстояние до эрозионной поверхности, можно получить исходный цифровой материал для построения карт палеорельефа суши к началу осадконакопления.

Использование угольного пласта для восстановления рельефа показано в работах П. В. Васильева (1947) и И. П. Ломашова (1958), которые исходили из того, что накопление углей проис­ ходило в низинных торфяниках в условиях выровненной местно­ сти, поэтому сам пласт угля может быть принят за горизонталь­ ную поверхность. Однако авторы отдают себе отчет в том, что таким путем нельзя точно представить рельеф во всех деталях, так как к моменту накопления угля местность не была идеально ровной.

На возможность использования пластов угля для изучения палеотопографии имеются указания в немецкой литературе (Kel­ ler, 1956). Немецкие исследователи полагают, что в отличие от палеогеографии, которая рассматривает крупные фациальные типы морских, континентальных, лимнических отложений, палеотопография занимается более тонкой дифференциацией палеотопографических форм и соответствующих им микрофаций.

А.М. Блох (1958) изучил предвизейский рельеф юго-востока Подмосковного бассейна путем реконструкций от опорного гори­ зонта, находящегося ниже искомой поверхности.

А.И. Леворсен (1962) считает, что топографический рельеф поверхности несогласия может быть восстановлен путем построе­ ния карты изопахит стратиграфического интервала между по­ верхностью несогласия и ближайшим к ней сверху морским гори­

зонтом, который используется в качестве условной поверхности. Р. Г. Гарецкий (1955) успешно восстановил палеорельеф па­ леозойского фундамента ряда антиклиналей периферии Мугоджар. Он считает, что построение карты изопах лучше всего про­ водить при наложении двух структурных карт — современного положения поверхностей палеозоя и кровли неокома. При этом получается значительное количество дополнительных точек мощ­

ностей.

Метод мощностей, как один из путей изучения палеогеоморфологической ситуации, применен в ряде других исследований (Билык, 1963; Кожемякина, Чумаков, 1969).

Несколько измененный метод мощностей совместно с анали­ зом литолого-фациальных особенностей разреза применен для выявления русла палеореки в Кумсайском районе Прикаспий­ ской впадины (Конищев, Багаутдинов, 1968). Авторы составили для среднеюрского нефтяного горизонта карты равных эффектив­ ных нефтенасыщенных мощностей, изогипс поверхности водонефтяного контакта и процентного содержания прослоев песков и

сейны палеозоя и мезозоя не обладали большим наклоном дна; 2) при выборе реперных слоев следует тщательно учесть при­ знаки, указывающие на батиметрические условия, при которых накапливается данный слой. Т. С. Шахсуваровым (1969) при ре­ конструкции рельефа дна Апшеронской области седиментации продуктивной толщи рассчитан средний уклон дна, который со­ ставлял примерно 0,004—0,0006 ( < 0 ° 2 ' ) .

Таким образом, восстановление палеорельефа методом ана­ лиза мощностей основано на допущении, что в процессе осадкокакопления слои практически лежат горизонтально. Если в это время происходило поднятие структуры, то применять методику можно при введении соответствующих поправок. В случае отсут­ ствия роста структуры во время накопления осадков эта методи­

перерывов анализ мощностей перекрывающих рельеф отложений является практически до настоящего времени единственным ме­ тодом. Большинство исследователей подчеркивают приближен­ ность этого метода, но последующие пути анализа палеорельефа достаточно четко еще не определены.

Изучение литолого-фациальных особенностей разреза слагаю­ щих и перекрывающих палеорельеф пород. Рассматривая ра­ боты по тектоническому анализу, можно видеть, что исследова­ тели в этой области приходят к выводу, что мощности осадков и построенные на их основе карты в общем отражают количест­ венную сторону тектонических движений. Однако составлению тектонических карт должен предшествовать или их сопровождать анализ фаций путем построения литолого-фациальных карт и профилей. Это положение относится и к изучению палеорельефа. В. В. Белоусов, считая, что морская абразия почти всегда сгла­ живает неровности палеорельефа поверхностей несогласия, от­ мечает одновременно, что «рельеф широко запечатлевается в строении коры в иной форме — в фациях осадков и в их распре­ делении» (1954, стр. 184).

Значение изучения фациальных особенностей разрезов при палеогеоморфологических исследованиях заложено в самом по­ нятии фации. Несмотря на некоторые различия в определении фации, большинство исследователей прежде всего подчеркивают обусловленность фаций палеогеографической обстановкой на­ копления осадков. Д. В. Наливкин (1955—1956) считает фацию единицей ландшафта. Г. Ф. Крашенинников (1962) отмечает, что в само определение фации вложено понятие о происхождении ее в определенных условиях, т. е. рассматривает фацию как со­ вокупность генетических признаков породы и палеогеографиче­ ской обстановки.

Таким образом, фация представляет собой продукт опреде­ ленных физико-географических условий, составной частью ко-

торых является геоморфологическая обстановка, и прежде все­ го рельеф. Рельеф, как наиболее устойчивый элемент физико-гео­ графической среды, наложил отпечаток на формирование фаций. Поэтому сохранившиеся фации дают возможность вос­ становить как палеогеографические условия в целом, так и палеогеоморфологическую их часть. В. И. Галицкий (1966), анали­ зируя связь фаций и рельефа, делает вывод, что рельеф и отло­ жения являются двумя сопряженными сторонами проявления од­ ного и того же экзодинамического процесса на поверхности Зем­ ли. Поэтому если известна одна из сторон процесса (фации), то возможно восстановить и другую (рельеф).

Фациальный анализ является одним из основных качествен­ ных методов изучения палеорельефа. В связи с этим большое значение при постановке палеогеоморфологических исследова­ ний имеет использование методики палеогеографического ана­ лиза территории и знакомство с основными трудами по па­ леогеографии и литолого-фациальному анализу (Рухин, 1959, 1969).

В настоящее время при палеогеографических исследованиях применяется метод исследования текстур (Ботвинкина, 1965; Ефремова, 1968). М. С. Швецов (1948), изучая осадочные поро­ ды, указывает, что образование определенных пород связано с

Ценная информация для реконструкции рельефа содержится на общих палеогеографических картах, которые могут быть ис­ пользованы для характеристики рельефа той или иной эпохи, а серия палеогеографических карт может помочь восстановить в общих чертах историю формирования рельефа (Атлас литологопалеогеографических карт СССР, 1968).

Рассмотрим отдельные конкретные примеры использования литолого-фациальных особенностей разреза для палеоморфологических реконструкций.

Распределение литолого-фациальных комплексов использо­ вано Л. Б. Аристарховой и С. О. Чертовой (1970) при составле­ нии палеогеоморфологической карты южной части Подуральского плато. Авторами проведен анализ разреза слагающих погре­

надлежность пород с выделением комплексов морских, озерных, аллювиальных и других отложений.

Методика массового статистического анализа литологического состава перекрывших рельеф отложений предложена С. И. Варущенко (1970) на примере изучения понтического рельефа рав­ нинного Крыма. Интересен подсчет нормальной глинистости разрезов скважин и отклонений от нормы по данным анализов механического состава.

Изучению литолого-фациальных особенностей и мощностей аллювиальных комплексов большое значение придает Н. В. Ряб­ ков (1971) при описании геолого-геоморфологических методов реконструкции древних погребенных речных долин.

Геофизические методы. Применение геофизических методов для изучения погребенного рельефа отражено в небольшом коли­ честве работ (Белоликов, 1969; Розанов, Чирвинская, 1970; Хатьянов, 1970).

Местоположение древних долин установлено с разной сте­ пенью детальности при проведении гравиметрических, сейсмиче­ ских и электроразведочных работ. Так, погребенная долина р. Волги трассируется как узкая зона минимума силы тяжести. Методика комплексного применения геолого-геофизических дан­ ных для изучения погребенного рельефа и особенно при выявле­ нии погребенных долин подробно изложена Н. И. Белоликовым (1969) при изучении доплиоценовых размывов Оренбургской об­ ласти.

картам скорости первых вступлений, взрывным скважинам и ма­ териалам структурно-геологических съемок. Аналитические под­ счеты показывают, что среднеквадратичные ошибки определения глубины ложа доплиоценового размыва по данным сейсмораз­ ведки составляют 7—8 см.

При палеогеоморфологических исследованиях должно занять важное место изучение электрокаротажных диаграмм, сопостав­ ляя которые можно обнаружить погребенный рельеф, наличие размывов и погребенной речной сети. Путем корреляции разре­ зов по каротажу выявлены речные долины каменноугольного пе­ риода на востоке Русской платформы (Грачевский и др., 1969; Троепольский, Смелов, 1971).

Ф. И. Хатьянов (1972), рассматривая взаимосвязь геофизи­ ческих методов и палеогеоморфологии, показывает большое зна­ чение последней для выработки правильной современной мето­ дики геологического истолкования результатов геофизических исследований и широкого использования геофизики для изуче­ ния палеорельефа, что способствует обнаружению палеогеомор­ фологических типов залежей нефти и газа, связанных с рифами, палеодолинами и другими формами рельефа.

Составление палеогеоморфологических карт. Палеогеоморфо­ логические исследования завершаются составлением палеогео­ морфологических карт. Вопросы методики составления карт и их легенд в литературе освещены весьма слабо. Наиболее четкие представления об основных принципах и легендах -содержатся в работах Саратовского университета (Зайонц, Философов, 1967; Наумов и др., 1970). В них справедливо отмечается, что палеогеоморфологическими картами следует называть лишь те, на которых изображен реконструированный рельеф. Карты совре-

менного положения поверхности несогласия не являются кар­ тами палеорельефа. Палеогеоморфологическая карта строится на основании ряда карт: изопахит, топографической, геологиче­ ской, литолого-фациальной.

Палеогеоморфологическая карта по своему содержанию должна приближаться к общим геоморфологическим картам, сосоставляемым для современного рельефа. На ней в зависимости от масштаба и обеспеченности материалами могут быть показа­ ны происхождение, возраст и формы рельефа. Главной катего­ рией, изображаемой на карте, является генетический тип палео­ рельефа.

А. И. Спиридонов (1963) считает, что в зависимости от со­ держания могут быть составлены следующие карты: палеоорографическая или палеогипсометрическая и палеотопографическая карты, которые дают представление о морфологических и морфометрических чертах рельефа; карта возраста рельефа (морфохронологическая); собственно палеогеоморфологическая карта с широкой общей реконструкцией геоморфологической об­ становки.

ских карт использованы карты стратоизогипс подошвы и кровли каждого стратиграфического горизонта, карты литофаций и кар­ ты мощностей отложений этих горизонтов. Указанный автор не согласен с Л. Б. Рухиным, считающим, что составление палеогео­

согласен и В. И. Галицкий (1966), который характеризует палео^ геоморфологическую карту как отражающую восстановленный погребенный рельеф поверхности земной коры определенного этапа рельефообразования на основании историко-генетического принципа.

Несколько отличная от рассмотренных представлений методи­ ка составления палеогеоморфологических карт применена С. И. Варущенко, Л. П. Полкановой, С. Н. Тесаковым (1967) и Л. Б. Аристарховой и С. О. Чертовой (J970). Для построения литолого-палеогеографической карты С. И. Варущенко с соав­ торами использовали структурную карту известняков понтического яруса, стратоизогипсы которой при последующем анализе рассматриваются как обобщенные горизонтали рельефа. На эту карту нанесена литолого-фациальная характеристика разреза плиоцен-четвертичных отложений, перекрывших понтический рельеф. На карте цветом показаны основные типы палеорелье­ фа, а штриховкой—литолого-фациальный состав отложений. Палеогеоморфологическая карта альбского времени составлена Аристарховой и Чертовой путем совместного анализа литологофациальных комплексов, мощностей и высоты залегания кровли альбских отложений.

Реконструкции палеорельефа, по представлениям сибирских палеогеографов (Гольберт и др., 1968), осуществляются метода­ ми геоморфологии, т. е. непосредственным изучением фрагментов древнего рельефа, а также посредством палеотектонических ис­ следований, включая структурный и фациальный анализы, мето­ ды анализа мощностей отложений и формаций. Палеогеоморфо­ логические схемы Северного Кавказа построены И. Н.Сафроновым на основе анализа распределения мощностей и фаций и сравнительного изучения вещественного и гранулометрического состава коррелятных наземному рельефу отложений.

Методика палеогеоморфологического анализа в США разра­ батывается на основе специальной направленности на поиски па­ леогеоморфологических ловушек. Американские исследователи следующим образом представляют себе принципы, объекты и по­ рядок исследований (Martin, 1960, 1966, 1968).

Палеогеоморфология включает исследование всех геоморфо­ логических явлений, которые могут наблюдаться в обнажениях и при бурении погребенных формаций. Точная интерпретация по­ гребенных форм рельефа невозможна без определения процессов, вызвавших их образование. Большая разновидность факторов образования палеорельефа приводит к тому, что многие из них носят местный характер, поэтому в процессе изучения могут быть установлены лишь средние параметры. Математические прави­ ла анализа палеорельефа в настоящее время не сформулирова­ ны. Но если средние данные известны, то возможны реконструк­ ции палеоландшафта на основании ограниченного числа конт­ рольных точек.

Правила, определяющие простирания и формы рельефа по­ верхности Земли, во многом отличны от законов осадконакопления и образования структур. Следовательно, поиски нефтяных и газовых ловушек в формах погребенного рельефа основывают­ ся на таком палеогеоморфологическом анализе и экстраполяции результатов, в основу которых положены геоморфологические принципы. Расширяя анализ, необходимо определить климат во время развития данного ландшафта, природу и структуру по­ род, образовавших ландшафт. Кроме того, следует установить геоморфологические параметры, которые характеризуют оконча­ тельную форму ландшафта (плотность речной сети, углы накло­ на, долинные градиенты, высшие точки и Др.).

Основными объектами поисков и изучения являются палеоландшафты поверхностей несогласия с их эрозионно-денудацион- ными и аккумулятивными формами, и прежде всего погребенные холмы, куэстовый рельеф, палеодолины и карстовые формы рельефа. Характер морфологии ландшафта во время его погре­ бения может быть восстановлен путем составления карт изопахит трансгрессивных формаций, перекрывших несогласие. По­ этому первым шагом к реконструкции палеоландшафтов является анализ мощностей. Дальнейшие пути палеогеоморфологического

анализа включают программу исследований, опирающихся в ос­ новном на применение специальных геоморфологических мето­ дов.

Объектом исследования был типичный куэстовый ландшафт с погребенными холмами на северо-восточном борту бассейна Уиллистон в юго-восточной Саскачеване, юго-западной Мани­ тобе и северной Дакоте, сформированный в породах миссисипского возраста. Расстояние между скважинами на ключевых уча­ стках составляло 400—800 м. Здесь основная часть нефтяных месторождений, в которых продуктивны отложения фробишера, алиды, тилстона, относящиеся к Миссисипи, приурочена к погре­ бенным холмам. Нефть скапливалась ниже несогласия и сопро­ вождающего «кэпрока» в местах, где полуобнажающиеся коллекторские породы секут палеотопографические хребты. Породы Миссисипи перекрыты триасовой красноцветной формацией ниж­ ний ватроуз.

Карта мощности «красноцветов», перекрывающих миссисипскую поверхность несогласия, отображает основные черты ее палеоландшафта на значительной территории (рис. 1 OA). Для срав­ нительно небольшого участка между месторождениями Квинсдал и Ноттингам площадью до 500 км2 построена детальная карта изопахит «красноцветов» (рис. 10Б). Исследованный район представляет собой полого наклонную в юго-западном направ­ лении поверхность, о чем свидетельствуют распределение и зна­ чение изопахит «красноцветов», захоронивших миссисипскую палеоравнину. Основными элементами рельефа являются возвы­ шенности — куэсты Тилстон и Алида и разделяющие их одно­ именные низменности — субсеквентные долины. Две консеквент­ ные долины прорезают район исследования. Они показаны на рис. 10 пунктиром.

В работе карты сопровождаются профилем, отображающим наиболее возвышенные участки, величины падения палеоравнины, долин и куэст, т. е. характер палеоландшафта до отложения «красноцветов». На основании анализа профиля Мартин делает вывод, что большинство погребенных холмов, к которым приуро­ чены нефтяные месторождения, образовано обсеквентными пото­ ками, впадающими в субсеквентные долины. Гидрографическая сеть имела непрерывный характер, исключающий наличие за­ крытых долин, поноров и других осложнений.

Куэстовый ландшафт имеет весьма сложный характер. Поми­ мо основных куэст Тилстон и Алида распространены многочис­ ленные уступы-куэсты на определенных уровнях, образованных плотными породами. Они проявляются в виде коротких хребтов на отрогах северо-восточного простирания, расположенных меж­ ду парами обсеквентных и резеквентных долин согласно «клас­ сической диаграмме» Лобека (Lobeck, 1939). Такие хребты мо­ гут придавать отрогам форму так называемых топоровидных холмов или «головки молотка», к которым относятся наиболее

Рис. 10. Карты изопахит триасовых «красноцветов» формации нижний ватроуз в юго-восточном Сасначеване (Martin, 1966)