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

перспективные площади. Для обнаружения второстепенных хреб­

частности, в основной рельефообразующей части разреза Фробишера выделить главную куэсту Алида на уровне 10 м и три второстепенных уступа (—12, —20, —32 м), типичных для боль­ шинства погребенных холмов вдоль куэсты Алида и соответству­ ющих плотным уровням в породах Алида. Эти построения прове­ дены по разведочным скважинам, равномерно распределенным по площади между месторождениями Фрестон и Квинсдал (см. рис. 10А), где ко времени проведения исследований не было от­ крыто крупных месторождений.

Рассматривая куэстовые ландшафты, американские геологи при составлении графиков устойчивости обращают особое вни­ мание на точную корреляцию каротажных диаграмм, а преиму­ щественное распространение в палеорельефе небольших хребтов считают указанием для изучения такого палеоландшафта гео­ морфологическими, а не геологическими методами.

Много внимания отводится определению природы и структу­ ры самого высокого уровня миссисипской палеоповерхности (summit level), имеющего значение при поисках перспективных погребенных холмов (Rich, 1938; Hack, 1960).

Для выяснения изменений (структурных, наклона), происхо­ дивших с красноцветными осадками во время их отложения и могущих оказать влияние на интерпретацию палеотопографии Миссисипи, Мартин провел детальную корреляцию вдоль самой глубокой консеквентной долины. Это изучение показало, что пло­ скости напластования внутри формации (тонкие алевритовые прослои) практически параллельны ее кровле, что указывает на спокойные стабильные условия отложения перекрывавших палеорельеф «красноцветов».

Специальные исследования «красноцветов», перекрывающих палеорельеф, были проведены для установления величины уп­ лотнения, которая составила 32%. Эффект уплотнения при последующих построениях не учитывался, так как литологический характер формации нижний ватроуз относительно постоянен для всей территории. Методике определения уплотняющего фак­ тора посвящены и некоторые другие работы (Dickas, Payne, 1967).

После определения основных особенностей палеоландшафта внимание сосредоточивается на принципах количественной гео­ морфологии (Хортон, 1948; Strahler, I960). Задачей этих исследо­ ваний является детальное изучение дренажной сети. Зная плот­ ность дренажа, например, в одном хорошо изученном районе куэ-

сты Алида, можно утверждать, что ее показатели в сходных гео­ лого-климатических условиях района Тилстон будут такими же. Отсюда делается вывод о возможности использования плотно­ сти дренажа для интерпретации палеотопографии отдельных рай­ онов. С помощью закона о составе дренажа, раскрывающего вза­ имосвязь между протяженностью и числом различных потоков, и уравнения, определяющего среднюю длину потоков любого по­ рядка, производится восстановление гидрографической сети на участках с небольшой плотностью бурения.

Количественные концепции весьма полезны при интерпрета­ ции палеотопографии района и непосредственно для поисков па­ леогеоморфологических ловушек. В действительности имеют ме­ сто отклонения от перечисленных законов, главным образом в связи с геологическими факторами. Сбросы, трещины, подземный дренаж и другие причины создают аномальные участки в разви­ тии гидрографической сети.

Ряд работ посвящен методике картирования палеодренажа и изучению скоплений в долинах коллекторских пород (Siever, 1951; Beltz, 1953; Busch, 1959; Andresen, 1962; Martin, Jamin, 1963; Martin, 1966, и др.). M . Андресен описывает отдельные методы изучения речных долин и определяет условия, в которых каждый из методов наиболее удобно применять (методы несо­ гласий, профилей, изопахит, палеогеологические).

В целом порядок и техника картирования палеорельефа из обзора американской литературы представляются в следующем виде.

1. Построение структурной карты современного положения по­ верхности несогласия. Основное назначение такой карты — ана­ лиз ландшафтов, которые были слабо нарушены или вовсе не из­ менены с момента их образования (они погребены и покрыты мо­ лодыми осадками, современное структурное положение которых почти горизонтально).

2.Составление карт равных мощностей трансгрессивных фор­ маций, перекрывающих поверхность несогласия.

3.Построение карт мощностей формаций, залегающих ниже

ванию изучаемого ландшафта.

4. Составление карты современного структурного положения маркирующего пласта, расположенного под поверхностью несо­ гласия. Для исключения влияния тектонических движений, про­ исходивших до и после образования несогласия, необходимо по­ строение карты суммарной мощности отложений, заключенных между маркирующими пластами выше и ниже поверхности не­ согласия. После этого может быть составлена карта восстанов­ ленной структуры поверхности, которую последняя имела до об­ разования несогласия. Такая карта определяет первоначальное

пространственное положение пород-коллекторов, а также устой­ чивых слоев, образующих хребты-куэсты.

5. Определение на основании статистического анализа стра­ тиграфического положения слоев, образующих куэсты, и исполь­ зование карты самого высокого уровня вершин позволяют пока­ зать на структурной карте восстановленной поверхности донесогласия наиболее возможное положение куэст и отрогов.

6.Построение дренажной системы по принципам Хортона.

7.Составление палеогеоморфологической карты на основа­ нии карты восстановленной поверхности донесогласия и карты дренажной системы с использованием количественных геоморфо­ логических параметров. Карта отразит возможное положение не­ разведанных погребенных холмов и долин в дополнение к уже известным.

После палеогеоморфологических построений рекомендуется проведение минимальных фотогеологических и сейсмических программ.

Мы рассмотрели известные в настоящее время пути палеогеоморфологического анализа в Советском Союзе и за рубежом применительно к задачам нефтяной геологии. К достаточно прочно вошедшим в практику методам можно отнести лишь ана­ лиз мощности перекрывающих палеорельеф отложений. Даль­ нейшие пути исследования окончательно не определены. Богатые возможности палеогеографического анализа с использованием литолого-фациальных данных и геофизических исследований в палеогеоморфологии еще не нашли применения. Не разрешены вопросы определения палеовысот. В палеогеоморфологических исследованиях в настоящее время существует много общих по­ ложений, которые не подтверждены опытно-методическими рабо­ тами в различных районах. Свидетельством этому, например, являются предложения по применению историко-генетического, а не более простого морфогенетического принципа картирования.

Зарубежная методика палеогеоморфологического анализа требует безусловно тщательного рассмотрения на конкретном материале. Это позволит критически оценить отдельные положе­ ния, выделить рациональные методы и использовать накоплен­ ные там практические приемы. Предварительный анализ этих работ показывает, что они основываются на очень большом коли­ честве скважин, вскрывающих уже нефтеносные пласты на ог­ раниченных площадях. Однако это может привести к низкой экономической эффективности и выявлению незначительных па­ леогеоморфологических ловушек. Отсутствие итогового докумен­ та — палеогеоморфологической карты — снижает ценность про­ веденных исследований.

Рассматривая палеогеоморфологические исследования, необ­ ходимо для суждения об уровне их развития разграничить практическую и теоретическую стороны вопроса. Палеогеомор­ фологические исследования как в общей геоморфологии, так и

применительно к задачам нефтяной геологии имеют еще весьма ограниченное распространение и крайне недостаточное примене­ ние. Они не вносят такого активного вклада в практику нефтепоисковых работ, как структурно-геоморфологические исследо­ вания современного рельефа. Поэтому мы можем привести мало примеров использования анализа палеорельефа в практике нефтепоисковых работ.

Можно указать, что палеогеоморфология и в системе «палеонаук» еще не занимает того места, какое отводится палеотектонике и палеогеографии, но необходимо сразу констатировать высокий уровень теоретической разработки палеогеоморфоло­ гических вопросов в нашей стране, резко отличающей ее от уз­ кого практического аспекта, известного по зарубежным работам (Проблемы палеогеоморфологии, 1970; работы И. П. Герасимова,

логии будет ликвидировано путем перехода к конкретным опыт­ но-методическим исследованиям, сначала фрагментарным, а за­ тем региональным. Представляется рациональным объединение известных отечественных методических разработок с методиче­ скими приемами из зарубежной практики, что повысит точность прогнозирования по палеогеоморфологическим данным.

ОПЫТ ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ РЕКОНСТРУКЦИЙ В НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ РАЙОНАХ ЮГО-ВОСТОКА РУССКОЙ ПЛАТФОРМЫ

Представленный в предыдущих главах материал свидетель­ ствует о том, что имеются необходимые предпосылки для поста­ новки палеогеоморфологических исследований в нефтяной гео­ логии. Их задачи на начальных этапах проведения включают разрешение двух вопросов: разработку методики поисков не­ структурных (палеогеоморфологических) ловушек нефти и газа, выявление и изучение развития палеоструктурных элементов в эпоху континентальных перерывов. Поэтому палеогеоморфологический анализ должен быть направлен как на реконструкцию от­ дельных форм палеорельефа, с которыми могут быть связаны палеогеоморфологические ловушки, так и на характеристику ре­ гиональных особенностей палеорельефа, его крупных форм и палеоморфоструктуры.

Имеющийся опыт отечественных и зарубежных исследований показывает, что изучение палеорельефа поверхностей несогласия должно осуществляться методами генетической геоморфологии и палеотектоники при всестороннем исследовании литолого-фа- циальных данных. Анализ мощностей отложений, перекрывших восстанавливаемый палеорельеф, является основой для палео­ геоморфологических реконструкций.

Рассмотрим на примерах отдельных поверхностей несогласия Прикаспийской впадины пути восстановления и изучения палео­ рельефа применительно к задачам нефтепоисковых работ.

Прикаспийская впадина представляет собой наиболее погру­ женную юго-восточную часть Русской платформы. По данным сейсморазведки глубина залегания фундамента от нескольких километров в бортовых зонах возрастает до 15—20 км в цен­ тральной части впадины. Выше фундамента залегает толща оса­ дочных пород, представленная палеозойским подсолевым, соленосным и мезокайнозойским надсолевым комплексами отложе­ ний. Наличие соли обусловливает проявление соляного тектогенеза и широкое развитие соляных локальных структур.

В структурно-геоморфологическом отношении Прикаспийская впадина неоднородна: ее центральной, наиболее погруженной ча­ сти соответствует первичная морская аккумулятивная равнина верхнеплейстоценового возраста (Прикаспийская низменность или Букеевская наложенная синеклиза, по В. С. Журавлеву, 1960); обширная восточная часть впадины орографически выра­ жена моноклинальным пластово-ярусным Подуральским плато, формирование которого началось в палеогене.

Широким развитием пользуются формы аккумулятивного, де­ нудационного, эрозионного и структурно-денудационного релье-

ства разрезов буровых скважин. Этим объясняется некоторое на­ рушение возрастной последовательности при описании палеогеоморфологических реконструкций.

Предакчагыльский рельеф Прикаспия с его предполагаемыми палеодолинами, как известно, является предметом многолетних обсуждений и предположений, основанных не на его восстановле­ нии, а на анализе современного характера предакчагыльской поверхности. Реконструкции впервые показали характер палео­ рельефа, его абсолютные высоты, морфоструктурные особен­ ности.

Рельеф барремского века интересен тем, что это было время накопления мощных пестроцветных континентальных от­ ложений. Имея данные о палеорельефах двух континентальных перерывов — предсантонского и барремского, можно впервые об­ суждать вопрос об унаследованности рельефов на конкретной территории.

Реконструкция предверхнебайосского рельефа проведена по сравнительно ограниченному количеству данных для обширной территории с различным геологическим строением, начиная от южных склонов Жигулевско-Пугачевского свода и включая се­ верную часть Прикаспийской впадины. Исследования позволили показать наличие палеорельефа в противоположность предыду­ щим представлениям, выявить и проследить линейную палеоморфологическую структуру северного мезозойского борта Прикас­ пийской впадины, зоны аккумуляции юрских отложений, палеодолины и другие характерные особенности, важные для нефтепоисковых работ.

Предъюрский палеорельеф Кенкиякского района, где уже ве­ дется добыча нефти, изучен по большому количеству скважин в масштабе 1:25 000. Здесь сделана первая попытка непосред­ ственного внедрения палеогеоморфологических построений в практику нефтепоисковых работ, а также проанализирована связь палеорельефа и нефтеносных горизонтов, выявлены палеогеоморфологические ловушки.

И, наконец, по имеющимся еще весьма ограниченным данным составлена принципиальная схема палеогидрографической сети для основного продуктивного в надсолевых отложениях Прикас­ пийской впадины комплекса т-риаса и юры.

Палеорельеф предсантонского континентального перерыва юга Подуральского плато

Задача палеогеоморфологического анализа состояла в рекон­ струкции и характеристике поверхности предсантонского несо­ гласия. Это был длительный перерыв на границе ранне- и позднемеловой эпох, продолжавшийся около 20 млн. лет. В середине альбского века море отступило на запад от изучаемого района, в сторону Прикаспийской впадины, и образовалась низменная

прибрежная равнина. В позднеальбское время поднятие терри­ тории усиливается и на большей площади ее отлагается толща косослоистых кварцево-полевошпатовых разнозернистых песков и песчаников, источником сноса которых на востоке служили Южный Урал и Мугоджары (Вахрамеев, 1952). Отложения сеномана здесь отсутствуют и известны западнее района исследо­ ваний. В следующий за сеноманским — турон-коньякский век значительная часть территории также была сушей и морской бассейн лишь ингрессировал в понижения палеорельефа. Сантонское и последующие позднемеловые моря уже полностью покры­ вали районы исследований.

Таким образом, формирование рельефа в предсантонский ' континентальный перерыв происходило под воздействием текто­ нических и экзогенных процессов в течение второй половины альбского, в сеноманский, туронский и коньякский века. Палеосрез сложен различными горизонтами альбских и более древних пород, а захоронен почти повсеместно морскими отложениями сантона. Поэтому в последующие этапы позднемеловой эпохи и кайнозойской истории рельеф изучаемой поверхности был погре­ бен и его преобразование происходило под воздействием лишь общерегиональных движений и локальных перемещений соли. На современном этапе поверхность находится в погребенном со­ стоянии и откопана в пределах отдельных солянокупольных структур. Для нее характерны большие неровности с колебания­ ми высот до 800 м. Построение карты современного положения поверхности не вызывает затруднений и выполняется как состав­ ление структурной карты по абсолютным отметкам ее кровли.

Фактическим материалом для изучения палеорельефа послу­ жили разрезы 10 тыс. скважин, пробуренных при структурно-гео­ логической съемке трестом «Актюбнефтеразведка» по сетке квадратов со стороной 1 —1,5—2 км. Скважины прошли верхне­ меловые отложения и углубились в изучаемую поверхность на 10—20 м. Предварительный этап работ состоял в сборе на пер­ фокарты данных о мощностях, литологии, текстуре перекрываю­ щих и слагающих палеорельеф пород.

Ниже охарактеризована последовательно примененная нами методика палеогеоморфологического анализа.

Выбор опорного слоя и анализ мощностей перекрывающих предсантонский рельеф отложений. Как известно, для первона­ чального общего представления о палеорельефе определяют по материалам бурения скважин глубину залегания кровли иско­ мой поверхности рельефа по отношению к какому-либо вышеили нижележащему горизонту, принимаемому за исходный и ус­ ловно приведенному в горизонтальное положение (Зеккель, 1958; Котлуков, 1964). Исходя из этого, существуют два пути восста­ новления палеорельефа — реконструкции «сверху» и «снизу». При реконструкции «сверху» анализируются мощности отложе­ ний, перекрывающих палеорельеф, от выбранного условного ну-

левого уровня — опорного слоя (репера). Необходимо, чтобы ре­ пер имел региональное распространение, был хорошо стратигра­ фически обоснован, характеризовался устойчивостью литологи­ ческих признаков, которые должны указывать на сходные усло­ вия в бассейне седиментации при отложении реперного слоя. Эти опорные слои должны залегать относительно близко к рекон­ струируемой поверхности, чтобы влияние тектонических движе­ ний за время накопления изучаемого интервала мощности было минимальным. Измеряя мощности отложений от выбранного опорного слоя до поверхности палеорельефа, строят карту мощ­ ностей в изолиниях (карту изопахит). Изопахиты отразят палеорельеф, и сокращенные мощности будут соответствовать поло­ жительным формам рельефа, а увеличенные — отрицательным.

Путь реконструкции «снизу» предусматривает выбор опорно­ го слоя внутри слагающих палеорельеф отложений и также по­ строение карты мощностей. В этом случае мы получаем непо­ средственно рельеф размытой поверхности: увеличенные мощно­ сти интерпретируются как положительные формы, сокращенные отражают отрицательные элементы рельефа. Несмотря на такое преимущество, реконструкция «снизу» при палеогеоморфологи­ ческой анализе будет иметь ограниченное распространение изза недостаточности материалов бурения.

На территории исследования рельеф формировался главным образом в однообразных песчаных породах верхнего и среднего альба мощностью до 200 м. Поэтому выбрать горизонт, пригод­ ный для реконструкции «снизу», не представляется возможным. Такой горизонт и не мог образоваться из-за активного проявле­ ния соляной тектоники во время отложения альбских осадков. Поэтому нами применен путь реконструкции «сверху», при ко­ тором анализировались мощности морских сантонских отложе­ ний, трансгрессивно перекрывших и захоронивших палеорельеф. При этом предполагается, что к концу сантонского осадконакопления образовалась близкая к горизонтальной поверхность кров­ ли этих отложений, принятая за условный нулевой уровень. Важ­ ным моментом в данном случае является то, что следующая, камтіанская трансгрессия продолжила сантонскую без континен­ тального перерыва, сохранив кровлю от размыва. Одновременно кровля сантона четко фиксируется в разрезах скважин по геофи­ зическим, литологическим и фаунистическим данным (Колтыпин, 1967). Максимальное расстояние кровли сантона по восстанав­ ливаемой поверхности палеорельефа невелико — 30—35 м. Палеоструктурный анализ показывает, что сантонский век харак­ теризуется стабильными тектоническими условиями. Таким обра­ зом, кровля сантона, как опорной репер, отвечает указанным выше условиям реконструкции.

По данным о мощностях сантонских отложений построена карта изопахит, на которой проведена на основании распростра­ нения осадков турона береговая линия туронского бассейна

Рис. П. Карта изопахит сантонсквх отложений юго-восточной части Прикас­ пийской впадины (составили М . В. Проничева и П. И . Жернаков)

/ — скважины и мощности сантонских отложений, 2 — изопахиты; 3 — участки отсутствия отложений сантона (останцы палеорельефа); 4 — повышенные участки палеорельефа; 5 — основные долинообразные понижения; 6 — туронский бассейн

(рис. 11). На карте четко видны вытянутые участки увеличения мощностей, образующих относительно узкие древовидные фор­ мы. Нарастание мощности в них происходит от мелких форм к более крупным, а в крупных формах — при приближении к бере­ ту туронского моря. Это позволило интерпретировать такие фор­ мы, как эрозионные долинообразные понижения. Одно из таких понижений с ответвлениями расположено в центре территории и имеет юго-западное направление. Оно соответствует современной долине Эмбы. Зоны сокращенных мощностей имеют изометричные формы и повсеместно приурочены к водораздельным про­ странствам. В этих же зонах расположены участки, на которых отсутствуют сантонские отложения и которые образуют наибо-