Геологическое строение района проектных работ и объекта исследований.

Территория и географическое положение Тюменской области.

Тюменская область самая большая область Российской Федерации. Площадь Тюменской области 1435,2 тыс. кв. км, или 8,4 % площади страны. В России она уступает по территории лишь Республике Саха (Якутии) и Красноярскому краю. Если посмотреть на карту мира, то окажется, что лишь 19 государств имеют территорию больше, чем Тюменская область.

Административный центр области находится в г. Тюмень. Наиболее крупными населёнными пунктами являются города Заводоуковск, Ишим, Тобольск, Ялуторовск.

С севера на юг Тюменская область простирается на 2100 км (например, расстояние от Тюмени до Москвы составляет 2144 км), а с запада на восток максимальная протяженность достигает 1400 км.

Тюменская область расположена в срединной части Евразийского материка, простирается от берегов Северного Ледовитого океана до зоны лесостепей и занимает большую часть Западно-Сибирской равнины. Ее соседи - одно государство СНГ, одна республика, один край и пять областей Российской Федерации.

Своими очертаниями Тюменская область напоминает сердце человека. Действительно, обладая крупнейшим в России природноресурсным потенциалом и большой экономической мощью, область - своего рода энергетическое «сердце» страны, в последние десятилетия в значительной степени определяющая ее экономическое развитие.

Экономико-географическое положение (ЭГП) Тюменской области имеет ряд особенностей. Его благоприятными чертами можно считать близость к экономически развитым районам европейской части страны, прежде всего к Уралу, а также высокую степень обеспеченности разнообразными природными ресурсами. Среди неблагоприятных черт ЭГП области - суровость природных условий, слабые освоенность и заселенность большей части территории. Почти 9/10 ее площади относится к районам Крайнего Севера. Тюменская область на тысячи километров удалена от морей и транспортных узлов, через которые осуществляются внешнеторговые связи страны.

Административно-территориальное устройство Тюменской области достаточно сложно. В соответствии с конституцией страны на ее территории находятся три равноправных субъекта Российской Федерации - Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ (ХМАО) и Ямало-Ненецкий автономный округ (ЯНАО).

Геологическое строение и история развития.

Тюменская область расположена в пределах гигантской Евразийской литосферной плиты. Их структуры выходят на поверхность в хребтах и кряжах, окружающих Западно-Сибирскую равнину. В пределах соответствующей той равнине плиты древние складчатые скальные комплексы погружены на большую глубину и перекрыты мощным чехлом рыхлых отложений мезозойского и кайнозойского возраста.

Решающее значение в формировании структуры земной коры имели расколы и раздвиги (спрединги) литосферных плит, их смещение относительно друг друга. Согласно гипотезе тектоники плит, раздвиг литосферных плит сопровождается разрушением сплошного слоя гpaнитно-метаморфической и базальтовых оболочек.

Докембрий и палеозой.

Первый мощный раздвиг произошел в верхнем докембрии (1650-570 млн. лет назад). Евразийская глыба раскололась на две плиты. Первая из них послужила основой для Восточно-Европейской платформы, вторая образовала расположенную за Енисеем Сибирскую платформу. В зоне спрединга сформировался обширный геосинклинальный пояс. Вначале затопленный океаном, гигантский желоб (рифт) заполнялся осадочными отложениями.

Положение существенно изменилось в силурийском периоде палеозоя (440-410 млн. лет назад). На месте океана сформировались гористые архипелаги островов, образовались все основные классы беспозвоночных организмов. Появились первые примитивные позвоночные (бесчелюстные и рыбы) и первая наземная растительность.

Горообразовательные процессы продолжались в позднем девоне и в каменноугольном периоде. Решающей для формирования фундамента Западно-Сибирской плиты явилась герцинскаяскладчатость позднего палеозоя. Во второй половине каменноугольного периода (315 млн. лет назад) морской геосинклинальный бассейн резко сократился. Горообразовательные движения сопровождались интенсивным вулканизмом. Сполохи извержений вулканов видели уже первые наземные животные – стегоцефалы.

В остатках усыхающих теплых морей процветали кораллы, корненожки, мшанки, моллюски. Теплая влажная суша заселялась древовидными папоротниками, плауновыми. С завершениемгерцинской складчатости в конце пермского периода (250 млн. лет назад) на всем протяжении от западных предгорий современного Урала до Енисея и от Казахстана до Арктического бассейна простирались высокие складчатые горы.

В лесах, покрывающих склоны гор и долины, преобладали древовидные папоротники, членостебельные растения и гoлосеменные. Их населяли земноводные примитивные пресмыкающиеся, насекомые.

Завершение герцинской складчатости ознаменовало переход территории области в новый – континентальный режим развития. Сотни миллионов лет были потрачены природой не напрасно. В Уральской части области сформировались разнообразные полезные ископаемые.

Как ни богат Тюменский Урал полезными ископаемыми, он все же уступает Западно-Сибирской части области, ставшей вместилищем крупнейших месторождений нефти, газа и газового конденсата. Эти месторождения целиком располагаются в пределах Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна.

Существует больше свидетельств об органическом происхождении нефти. Прежде считалось, что для ее образования необходимы большие массы органического вещества. В наши дни ученые считают, что для этого достаточно присутствие в грунтовой толще 2% органики. Обязательны же для образования капельно-жидкой нефти надежное захоронение органических масс, погружение земных слоев на глубину, обеспечивающую прогрев в условиях высоких давлений.

Превращение органических масс в нефть – сложный и длительный процесс. Необходимо, чтобы в разрезах осадочной толщи присутствовали коллекторы – хорошо проницаемые породы, обычно песчаного состава. Для сохранения залежи совершенно незаменим нефте- и газоустойчивый экран - «покрышки» (непроницаемый для нефти и газа глинистый слой).

Коллекторы и покрышки вместе с нефтематеринскими свитами формируют естественный резервуар. Более крупные резервуары формируют залежь, а совокупность залежей – месторождение. Установлено, что месторождения чаще всего связаны со структурными поднятиями в осадочном чехле. Различают также нефтегазоносные районы и области. Самые крупные «нефтяные» единицы – нефтегазоносная провинция или нефтегазоносный бассейн.

Мезозойско-кайнозойский этап.

Формирование крупнейшего на планете Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна связано с событиями мезозойско-кайнозойского этапа развития Урало-Монгольского складчатого пояса. В результате продолжительного и интенсивного разрушения горные системы были превращены в увалистые скалистые низкогорья и холмистые возвышенности.

Позднейшее обновление гор затронуло только уральскую часть обширного горного пояса. Здесь к началу четвертичного периода сформировались средневысотные горы складчато-глыбового типа. На территории Западно-Сибирской плиты послегерцинского возраста складчатый фундамент перекрыт многокилометровым чехлом осадочных отложений. Именно в этом чехле и сосредоточены месторождения нефти и газа.

Мезозойская эра.

В юрский период (195-140 млн. лет назад) в условиях умеренно теплого и влажного климата море покрывало Тюменскую область до широты Тарко-Сале. Южнее тянулись монотонные низины с многочисленными озерами и болотами.

В меловой период (140-70 млн. лет назад), завершающий мезозойскую эру, продолжает господствовать морской режим развития территории области. Однако наиболее глубоководная часть моря сместилась к Уралу. В опресненном море накопились глины, пески, со временем превратившиеся в песчаники.

Кайнозойская эра.

Самая молодая кайнозойская эра развития нашей планеты охватывает последние 60 млн. лет. Ее принято разделять на третичный (включающий палеогeновую и нeoгeнoвую системы) и четвертичный (антропогенный) периоды.

Кайнозой - эра новой жизни - чрезвычайно насыщена событиями. В этот период друг друга сменяли мелководные моря (палеоген) и континентальные условия, мощные горообразовательные движения альпийской складчатости, серия оледенений четвертичного периода.

В четвертичном периоде появился человек - венец развития жизни на Земле и главный виновник ее экологических катастроф. Все это в полной мере проявилось на территории нашей области.

В палеогене, в условиях мелководных морей, продолжали накапливаться пески и глины, опоки и опоковидные глины, диатомиты и диатомитовые глины - ценное горнотехническое сырье и местные строительные материалы.

Рельеф Уральского субрегиона.

Рельеф этой части Тюменской области и ее основной, Западно-Сибирской, весьма существенно различен. Наиболее приподнятая осевая зона Урала возвышается до отметок 1200-1700 м и достигает в верховьях р. Народа высоты 1894 м (гора Народная).

В районах Полярного Урала «корни гор» уходят на глубину 45 км. Урал разбит глубинными разломами меридионального и северо-западного направления, что во многом определяет блоково-глыбовый характер его рельефа. На внешний облик рельефа существенно повлияли различия в прочности скальных и полускальных пород и события четвертичного оледенения. Горные массивы, кряжи, скалистые гребни, пикообразные вершины - «карлинги» приурочены к выходам наиболее устойчивых к разрушению пород.

Рельеф южной части области.

Южная часть области не покрывалась ледниками. Ее не покрывали и моря Полярного бассейна. Здесь господствует рельеф, связанный с деятельностью водных потоков. В то же время Полярный бассейн и ледники сыграли роль плотины, препятствующей свободному стоку рек на север.

В четвертичный период южнее Сибирских Увалов существовало обширное Мансийское озеро-море, сформировался великий пояс Сибирских полесий. Они сложены песками, сильно заболочены и заозерены.

Своеобразие суглинистым равнинам Тоболо-Ишимского междуречья придает гривно-ложбинный рельеф.

В типичном виде он проявляется в пределах Ишимской равнины. Длина грив колеблется от 0,9 до 9,0 км, ширина от 0,1 до 1,0 км, высота достигает 10-12 м.

В крайних южных районах Тюменской области - Kaзанском, Бердюжском и в особенности Армизонском развились иные - озерно-котловинные - формы рельефа. Котловины древних и современных озер резко контрастируют с плоскими равнинами.

Геоэлектрическая характеристика района работ.

Геоэлектрический разрез центральной части севера Западно-Сибирской низменности относится к шестислойному типа НАКН (р1>р2<рз<р4>р5<<р6). Первый плохо проводящий комплекс р1 представлен вечномерзлыми породами антропогенового и час­тично олигоценового возраста. Геоэлектрические свойства этой толщи, достигающей мощности 300—400 м, изучены крайне слабо. Второй геоэлектрический комплекс р2 верхнемелового-палеогено­вого возраста характеризуется устойчивым литологическим соста­вом и выдержанной мощностью. Он представлен ритмичным чере­дованием существенно глинистых и алевролито-глинистых толщ мощностью 1,0—2,5 км и сопротивлением 1,5—5,0 Ом-м.

В состав третьего геоэлектрического комплекса р3 входят песчано-глинистые отложения нижнего мела. Этот комплекс изменчив по сопротивлению 5—30 Ом-м и мощности. Четвертый геоэлект­рический комплекс р4 объединяет породы баженовской и тюмен­ской свит. Баженовская свита, имеющая повсеместное распростра­нение в северной части Западно-Сибирской плиты, характеризует­ся тонкой (до 40 м), но достаточно высокоомной (от 100 Ом-м до нескольких тысяч ом-метров) толщей трещиноватых аргиллитов. Зоны наиболее интенсивной трещиноватости во многих случаях являются хорошими коллекторами для нефти и представляют объекты первостепенной важности при поисках ловушек неструктур­ного типа.

Отложения тюменской свиты мощностью до 400 м, подстилающие баженовскую свиту, состоят из низкоомных (5—10 Ом-м) и высокоомных (до 100 Ом-м) пропластков, отражающих частое чередование плотных песчаников, алевролитов и аргиллитов.

Нижний (надопорный) комплекс рз залегает непосредственно' на метаморфизованных эффузивно-осадочных породах палеозоя повышенного сопротивления. Предполагают, что в его состав вхо­дят породы доюрского возраста. Мощность слоя изменчива, в по­груженных зонах она достигает 2 км, на сводах крупных структур слой полностью выклинивается.

Породы фундамента (р6) вскрыты в погруженных частях низ­менности лишь одиночными скважинами и отличаются на каро­тажных диаграммах относительно высокими значениями сопро­тивлений. Предполагают, что удельное сопротивление пород фун­дамента может варьировать в достаточно широких пределах в за­висимости от их состава, а также от системы глубинных разло­мов, весьма осложняющих геоэлектрическое строение фундамента.

Несмотря на достаточно сложное строение геоэлектрического разреза центральной части севера Западной Сибири, его изучение магнитотеллурическими методами представляется перспективным во многих отношениях, определяющихся как изменчивостью раз­реза в горизонтальном направлении, так и его дифференцированностью по сопротивлению в вертикальном направлении. Изменчи­вость проводимости разреза в горизонтальном направлении созда­ет благоприятные предпосылки обнаружения зон литолого-фациальных замещений, дифференцированность проводимости по вер­тикали способствует расчленению разреза.

Рис. 1. Геолого-геофизический разрез по профилю Надым-Уренгой.

1-поверхность фундамента по данным МТЗ; 2 — то же, по данным сейсморазведки; 3-1-зоны тектонических нарушений по данным сейсморазведки; 4 — зоны тектонических нару­шений по данным МТЗ; 5 — геоэлектрические границы; 6 — опорные отражающие гори­зонты в осадочном чехле; 7 - участки резких смен электрических параметров;8 — пункты МТЗ

Выделяемые по данным МТЗ нарушения в фундаменте нередко отмечаются резкой анизотропией значений сопротивлений в широтном и меридиональном на­правлениях, Наиболее сильные расхождения отмечаются но про­филю Надым- Уренгой (рис. 1). При этом низкие значения со­противлении здесь отмечаются преимущественно по продольным кривым. На рис. 1 видно, что данные МТЗ и сейсморазведки по фундаменту также хорошо согласуются вдоль всего профиля.

По данным МТЗ в осадочном проводящем чехле выделяются четыре геоэлектрических комплекса. Верхний из них характеризуется наиболее низкими значениями и плавными изменениями сопротивления. Второй комплекс, включающий нижнеме­ловые отложения, отмечается частой литологической изменчиво­стью, отражающейся в резких переменах сопротивлений в гори­зонтальном направлении. Третий комплекс, объединяющий нижне-среднеюрские и частично нижнемеловые отложения, характе­ризуется более выдержанными геоэлектрическими свойствами. Сопротивление пород с юго-запада на северо-восток изменяется всего лишь в 2 раза (10—20 Ом-м).

Рис. 2, Схема суммарной продольной проводимости осадочного чехла северо-­западной части Западно-Сибирской плиты (по Ю, С, Копелеву, Б. К. Сысоеву). J ~~ изолинии суммарной продольной проводимости в См; 2 — граница развития осадочных -доюрских пород; профили МТЗ, отработанные со станцией ЦЭС-t; 4 — нефтяные за­лежи; 5 — газовые залежи

По результатам многолетней региональной съемки методом МТЗ составлена схема суммарной продольной проводимости проводящих отложений осадочного чехла северо-западной части Западно-Сибирской плиты (рис. 2). По комплексу геолого-геофизических данных (в том числе и МТЗ) на схеме нанесена граница развития осадочных доюрских пород, которая повторяет очерта­ние изолинии суммарной продольной проводимости 5 = 850 См и практически совпадает с ней. Таким образом, впервые с помощью метода МТЗ на обширной части севера Западной Сибири получе­на информация о проводимости осадочного чехла. Эта схема представляет собой основу для дальнейшей ориентации региональных работ и постановки полудетальных и крупномасштабных магнитотеллурических исследований с целью обнаружения и локализации зон рез­ких литолого-фациальных изменений и зон выклинивания прово­дящих доюрских отложений.

В настоящее время основную задачу регионального изучения проводимости методом МТЗ на севере Западно-Сибирской низменности можно считать практически завершенной. Необходима орга­низация крупномасштабных магнитотеллурических исследований, выбор наиболее перспективных площадей для постановки таких работ. Реализация этого важнейшего этапа должна осуществлять­ся одновременно в двух направлениях:

1. обобщение материалов МТЗ, полученных со станциями ЦЭС-1;

2. интенсивное переоснащение электроразведочных партий ши­рокодиапазонными станциями ЦЭС-2, коренное изменение мето­дики магнитотеллурических исследований, комплексирование ме­тода МТЗ с методом ИНФАЗ-ВП в вариантах частотного зонди­рования и вызванной поляризации.

При обобщении должны решаться следующие задачи.

1. Определение природы искажений продольных и поперечных кривых МТЗ на участках их максимального расхождения.

2. Проведение серии аналитических расчетов теоретических кривых для конкретных геоэлектрических разрезов с целью оценки погрешностей и количественной интерпретации практических кривых.

3. Детальный анализ особенностей соотношения амплитудных и фазовых кривых, а также кривых МВЗ на участках, где профи­ли пересекают известные месторождения нефти и газа.

4. Изучение возможности локализации зон литолого-фациальных изменений в осадочном чехле на основе пересчета наблюден­ных импедансных кривых в импедансные кривые, нормированные на внутреннее магнитное поле.

5.Прогноз площадей для крупномасштабных магнитотеллури­ческих исследований на основе анализа накопленного материа­ла.