Глубинное строение юго-восточной части Прикаспийской впадины по результатам изучения дистанционных и геолого-геофизических материалов в связи с перспективами нефтегазоносности Максимов Сергей Степанович

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. История взглядов на тектонику юго-восточной части Прикаспийской впадины 8

Глава II. Геолого-геофизическая и космогеологическая изученность

1. Гравиметрия

2. Магнитометрия

3. Сейсморазведка

4. Бурение

5. Космические исследования

6. Современный рельеф

Глава III. Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла

Глава ІV. Основные черты глубинного строения юго-восточной части Прикаспийской впадины

1. Структура поверхности кристаллического фундамента

2. Строение под солевых палеозойских отложений

3. Структура поверхности соленосних отложений

4. Строение надсолевых отложений ss-зо

Глава V. Методика комплексной интерпретации результатов дешифрирования аэрофот око омических материалов (АФКМ) и геолого-геофизических данных

1. Комплексная интерпретация результатов дешифрирования АФКМ

2. Сопоставление результатов дешифрирования АФКМ с геолого-геофизическими данными .

3. Анализ результатов геоиндикационного дешифрирования Тортайского и Каратон-Тенгизского участков

3.1. Каратон-Тенгизская зона

3.2. Тортайский район гллз

Глава VІ. Космотектоническое районирование

Глава VII. Перспективы нефтегазоносности и рекомендации по

направлению поисков залежей нефти и газа W2-/6s~

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

• История взглядов на тектонику юго-восточной части Прикаспийской впадины
• Гравиметрия
• Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла
• Структура поверхности кристаллического фундамента
• Комплексная интерпретация результатов дешифрирования АФКМ

Введение к работе

В решениях ХХУІ съезда КПСС предусмотрено: "Осуществить мероприятия по выявлению месторождений нефти и газа на территории Казахской ССР ... ". В связи с поставленной задачей важнейшее значение приобретает и проблема изучения геологического строения и перспектив нефтегазоносности докунгурских палеозойских отложений юго-восточной части Прикаспийской впадины, в пределах которой расположен старейший в нашей стране Ккно-Эмбинский нефтепромысловый район, где с давних времен разрабатываются месторождения нефти в надсолевых отложениях. В конце 70-ых годов здесь значительно усиливаются геолого-геофизические исследования, что привело к открытию залежей нефти и газа в докунгурских палеозойских отложениях (Тенгиз, Тажигали, Тортай, Равнинное и др.).

В связи с большими глубинами залегания подсолевых отложений, сложным геологическим их строением, недостаточной геолого-геофизической изученностью эффективность нефтегазопоисковых работ на данной территории недостаточно высокая. Это диктует необходимость комплексного изучения глубинного строения региона с привлечением не только традиционных геолого-геофизических данных, но и аэрофо-токосмических материалов (АФКМ). Эффективность применения последних на этапе регионального изучения перспективных в нефтегазоносном отношении территорий общепризнана (30, 31, 32, 33, 41, 44). Поэтому выполненные в настоящей работе исследования на основании-комплексирования геолого-геофизических и аэрокосмических методов по изучению глубинного строения юго-восточной части Прикаспийской впадины, служащей районом концентрации поисков нефти и газа, являются актуальными. Диссертационная работа выполнена в рамках целевой комплексной научно-технической проблемы ГКНТ 0Ц-038.

Анализ данных космических исследований совместно с геолого-геофизическим материалом позволяют на современном уровне фактического материала осветить новые аспекты глубинного строения докунгур-ских палеозойских отложений территории, с этих позиций рассмотреть перспективы их нефтегазоносности и разработать рекомендации по направлению наиболее эффективных геологоразведочных работ на нефть и газ.

Целью настоящего исследования является изучение глубинного строения юго-восточной части Прикаспийской впадины и зоны ее сочленения с Северо-Устюртской синеклизой, структурных планов, лито-лого-фациальной зональности, тектонического районирования подсоле-бнХі :отложений на основе комплексного анализа и синтеза геолого-геофизических материалов и данных дешифрирования космических снимков для определения наиболее эффективных направлений геологоразведочных работ при поисках нефти и газа.

Главные задачи работы сводятся к следующим:

Разработка методических приемов комплексной интерпретации аэрофотокосмических материалов (АФКМ) разного уровня генерализации и геолого-геофизических данных.

На основе комплексной интерпретации геолого-геофизических данных и АФШЛ проведение космотектонического районирования с выделением тектонических структур различной генетической природы.

Уточнение основных черт глубинного строения докунгурских палеозойских отложений юго-восточной части прикаспийской впадины и зоны ее сочленения с Северо-Устюртской синеклизой.

Разработка рекомендаций по дальнейшему проведению научных исследований и направлению наиболее эффективных геологоразведочных работ на нефть и газ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

На основе данных дешифрирования аэрофотокосмических материалов в сопоставлении с имеющимися геолого-геофизическими данными впервые проведено космотектоническое районирование юго-восточной части Прикаспийской впадины и зоны ее сочленения с Северо-Устюрт-ской синеклизой, выполнен анализ основных особенностей строения докунгурских палеозойских отложений, уточнен прогноз нефтегазо-носности и разработаны рекомендации по направлению научных и поисково-разведочных работ (ПЕР) с выделением ряда конкретных перспективных объектов.

Впервые составлена схема космотектонического районирования, составлены карты по основным отражающим и преломляющим горизонтам (IIj и "б", П₂, П₃ и ф); на схеме и картах выделены тектонические зоны, блоки, кольцевые и линейные структуры, отражающие дислокации осадочного чехла и выступы фундамента, главнейшие разрывные нарушения, различные флексуры; построены космогеолого-геофи-зические разрезы; составлена схема результатов дешифрирования и геоиндикационные карты на два опорных участка, схема основных ли-неаментов и кольцевых структур, схема основных структурных элементов (по материалам космических снимков /КС/ и геолого-геофизическим данным); уточнена схема перспектив нефтегазоносности.

В диссертационной работе защищаются:

Разработанные методические приемы комплексной интерпретации данных ДОКМ разного уровня генерализации и геолого-геофизических материалов.

Проведенное космотектоническое районирование юго-восточной части Прикаспийской впадины.

Уточнение основных черт глубинного строения докунгурских палеозойских отложений юго-восточной части Прикаспийской впадины и зоны ее сочленения с Северо-Устюртской синеклизой.

4. Разработанные рекомендации по дальнейшему направлению научных исследований и наиболее эффективных геологоразведочных работ.

Практическая значимость работы заключается в том, что проведенные исследования позволяют выделить ряд участков перспективных на поиски залежей УВ. К ним относятся отложения іурьевского свода предположительно рифогенного генезиса, Северо-Комсомольское и Тен-гиз-Морское поднятия (акватория Северного Каспия) и ряд валообраз-ных структур в пределах Биикжальского свода.

Основные выводы настоящего исследования и защищаемые положения докладывались на научно-техническом совете в Уральской геофизической экспедиции (г.Уральск, 1977 г.), на научно-техническом совете в Актюбинской геофизической экспедиции (г.Актюбинск, 1977 г.), на научно-техническом совете Управления "Казнефтегазразведка" (г.Гурьев, 1977 г.) и на Ученом совете ВНИЙГеофизики (г.Москва, 1978 г.), а также вошли в отчеты по космофотогеологическому картированию m территории Западного Казахстана Космоаэрогеологическаа экспедиций. Ш I, 1978-83 гг. Они изложены в четырех опубликованных работах автора.

Диссертационная работа выполнена на кафедре общей геологии и геологического картирования Московского ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочного института им. С.Орджоникидзе под научным руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора А.Е.Михайлова, которому автор выражает искреннюю и глубокую признательность. В процессе работы ценные советы и консультации автор получил со стороны доктора геолого-минералогических наук, профессора Л.Г.Кирюхина, кандидатов геолого-минералогических наук А.А.Го-лова, О.С.Обрядчикова, Л.Ф.Волчегурского. Всем автор выражает искрению благодарность.

История взглядов на тектонику юго-восточной части Прикаспийской впадины

В тектоническом отношении исследуемый регион, включающий юго-восточную часть Русской плиты и Северный Устюрт находится в зоне сочленения Русской и Туранской плит и складчатых сооружений Урала. Такое геотектоническое положение района способствовало появлению самых различных представлений об особенностях его геологического строения. Самые первые представления о геологическом строении района изложены в работах Н.А.Северцева (1857), И.В.Мушкетова (1886), А.П.Карпинского (1887).

С 20-ых годов изучением стратиграфии и литологии пород, истории геологического развития, тектонического строения и геоморфологии занимались многие исследователи: П.А.Авров, В.П.Авров, А.Д.Архангельский, А.А.Бакиров, В.А.Бененсон, А.А.Борисов, В.М.Бреннер, Н.И.Буялов, Ю.М.Васильев, Ю.А.ВОЛОЕ, Л.Ф.Волчегурский,Э.С.Воцалев-ский, Р.Г.Гарецкии, Ю.Н.Годин, А.А.Голов, М.М.Грачевскии, И.Б.Даль-ян, Т.Н.Джумагалиев, Б.Ф.Дьяков, А.Б.Живодеров, В.С.Журавлев, А.К.Замаренов, М.П.Казаков, Н.А.Калинин, И.Н.Капустин, Л.Г.Кирю-хин, Ю.С.Кононов,Л.П.Коваевич, Н.Я.Кунин, А,Ш.Нажметдинов, Н.В.Неволил, В.П.Николенко, Б.В.Нуралиев, 0.С.Обрядчиков, Н.И.Петров, В.Г.Пронин, А.А.Ромашов, А.Б.Сигингалиев, Р.Б.Сапожников,С.К.Умир-шин, С.У.Утегалиев, Д.Л.Федоров, Э.Э.Фотиади, С.Е.Чакабаев,М.М.Ча-рыгин, В.Г.Чистяков, В.П.Шебалдин, А.Е.Шлезингер, А.Л.Яншин и многие другие.

Основные и принципиальные взгляды на историю развития и геологическое строение были сформулированы рядом ученых, точки зрения которых излагаются ниже. Большой вклад в развитие представлений на тектонику исследуемого региона внес А.Д.Архангельский. Им было составлено около десяти схем (I923-I94I гг.) по геолого-тектоническому строению Устюрта и окаймляющей территории (рис. I ).

В работе, изданной посмертно в 1941 г., А.Д.Архангельский разделяет Уральскую складчатую систему к югу от Мугоджар на две ветви. Западная ветвь "уходит" на сочленение с Донбассом, чему соответствует система гравитационных максимумов, которая с юга ограничивает Русскую плиту, - под прямым утлом сочленяется с Сулан-Уиздагом. Сам Сулан-Уиздаг протягивается к полуострову Бузачи.

До середины 60-ых годов, т.е. до постановки планомерных сейсмических исследований и бурения глубоких скважин, исследователи делали выводы, опираясь на маршрутные наблюдения и гравиметрические исследования (1932-1936 гг.). Существовало несколько точек зрения относительно тектонической природы Ккно-Эмбинского палеозойского поднятия и Северного Устюрта.

В работе Ю.М.Васильева ( 28 ) очень хорошо изложена вся история взглядов на тектонику и геологическое строение исследуемого региона. Позже, основываясь на геолого-геофизических данных, многие исследователи эти вопросы трактуют с разных точек зрения, которые приведены в многочисленных монографиях и статьях (137, 108, 92, 93, 83 и др.).

М.М.Тетяев (1938) выделял в теле каледонской геосинклинали Средней Азии часть докембрийской (Русской) платформы, которая охватывает южную часть Прикаспийской впадины, п-ов Бузачи и Северный Устюрт.

А.Л.Яншин первоначально развивал идею о торцовом сочленении гер-цинид Урала с Донбассо-Тянь-Шаньским сооружением. Позже, в І948-5ІГГ. он считает, что герциниды Урала затухают в акватории Уральского моря, а складчатые структуры Тянь-Шаня протягиваются к п-ову Бузачи и далее в южную часть дельты Волги (рис. 2).

Гравиметрия

На юге и юго-востоке гравитационное аномальное поле Прикаспийской впадины отделяется от структур Устюрта (Турланская: плита) Южно-Эмбинским и Северо-Каспийским гравитационными максимумами. Восточная зона обрамления Прикаспийской впадины характеризуется интенсивным положительным полем силы тяжести, отвечающим крупным антиклинориям Уральской складчатой зоны. Оно простирается в субмеридиональном направлении в районе Мугоджарских гор. Далее, отклоняясь к юго-западу, выходит непосредственно в область сочленения Северного Устюрта и Прикаспийской впадины, образуя Ккно-Эм-бинский максимум. Дальнейшее западное продолжение Эмбинской зоны прослеживается под северной частью акватория Каспийского моря, где также фиксируется максимум дй . Отсюда область положительных аномалий протягивается в западном направлении, образуя Астраханский максимум. Таким образом, юго-восточнее бортовое обрамление Прикаспийской впадины отмечается развитием наиболее крупных положительных гравитационных аномалий, к числу которых относятся Мугоджар-ский, Южно-Эмбинский, Северо-Каспийский и Астраханский максимумы.

2. МАГНЖОМЕТРИЯ

Исследуемая территория по естественному магнитному полю л Та делится на три крупные области: I. Северо-Каспийскую, 2. Южно-Эм-бинскую и 3. Северо-Устюртскую.

Северо-Каспийекая область расположена на севере рассматриваемого региона. Магнитное поле области характеризуется отрицательными значениями и лишь только на самом юге выделяются положительные аномалии северо-восточного простирания.

Южно-Эмбинская область, приуроченная к Южно-Эмбинскому магнитному максимуму и расположена в зоне сочленения Прикаспийской впадины и Туранской плиты. Его ось проходит через район Карагунгула-Ушмола и по отношению к одношленной гравитационной аномалии смещен к северу примерно на 50-70 км. Область характеризуется рядом крупных, изометрично построенных положительных аномалий. На юге области положительные аномалии имеют северо-восточное простирание и которые на побережье полуострова Бузачи и площади Сазтюбе осложнены отрицательными аномалиями (108).

Северо-Устюртская область относится к Северному Устюрту, т.е. к Туранской плите и занимает юго-восточную часть региона. Область характеризуется отрицательными аномалиями магнитного поля. Северная ее граница проводится по смене знака аномалий. Во внутреннем строении магнитного поля преобладают слабо интенсивные, крупные, изометричные локальные аномалии.

Литолого-стратиграфическая характеристика осадочного чехла

Исследуемая территория характеризуется мощной толщей осадочного разреза и глубоким погружением (до 13 км) кристаллического фундамента. Сведения о фундаменте и доверхнедевонских отложениях основываются на данных сейсморазведки (ШЛЕШ, ГСЗ) и бурения в других районах Русской платформы.

По данным Куравлева B.C. (1972), Кирюхина Л.Г. (1979) и многих других исследователей кристаллический фундамент сложен магматическими и метаморфизованными породами докембрийского возраста. Представлены они гнейсо-гранитами, кристаллическими сланцами, кварцитами, филитами, интрузиями габбаро-неритов и т.д. С породами кристаллического фундамента связан преломляющий горизонт к х Отложения доверхнедевонского возраста представлены, вероятно, породами рифея нижнего и среднего палеозоя (Кирюхин Л.Г. и др.). Наиболее древними отложениями, вскрытыми на исследуемой территории, являются отложения верхнего девона (скв.Жанасу 10 и II; Туресай 7; Терескан I; Каратон 3; Сев.Мынсуалмас I и др.), выде-ляемые в объеме верхнефранского и франского ярусов. Верхнефран-ские отложения представлены в нижней части разреза гравелитами и конгломератами, выше - темно-серыми и серыми аргиллитами с прослоями песчаников, алевролитов и известняков, органогенных. Мощность отложений до 165 м (Жанасу, скв. II).

Нижнефранские отложения в обрамлении впадины сложены туфопесчаниками, туфогравелитами, туффитами и маломощными прослоями туфолави и известняка. Породы дислоцированные, крепкие, их мощность до 1000 м (Сев.Мынсуалмасская, скв.П-1). К северо-западу во внутренней части впадины разрез резко меняется и представлен в нижней части аргиллитами, песчаниками, алевролитами, конгломератами и гравелитами. В подошве подъяруса на площади Каратон вскрыта пачка известняков. Выше по разрезу залегают пестроцвет-ные и зеленовато-серые аргиллиты, алевролиты, песчаники, гравелиты и конгломераты. В кровле разрез сложен зеленовато-серыми конгломератами и гравелитами с прослоями темно-серых аргиллитов и алевролитов. Мощность подъяруса около 1800 и (Канасу, скв. 10 и Туресай, скв. 7). На площади Каратон разрез верхнего девона представлен известняками, вскрытая мощность которых составляет 350 м (122).

Нижний карбон представлен турнейским и визейским ярусами. 0т-/ ложения турнейского яруса залегающие со стратиграфическим несог-У/ ласием на девоне представлены аргиллитами, алевролитами и песчаниками с прослоями гравелитов. Мощность отложений на Южно-Эмбин-ском поднятии изменяется от 17 м (Туресай, скв. 4) до 128 м (Жа-насу, скв. 10). На западе в Каратон-Тенгизской зоне отложения яруса представлены известняками тонкозернистыми, комковатыми, ор-/галогенными и органогенно-обломочными с прослоями доломитов. Об-щая мощность девонско-турнейской карбонатной толщи по данным сейсморазведки достигает 1600 м, а вскрытая - до 1100 м (Каратон, скв. 3).

Визейский ярус представлен малиновским, яснополянским и окским над горизонтами.

Малиновский надгоризонт на Южно-Эмбинском поднятии представлен аргиллитами, алевролитами, песчаниками и конгломератами. Мощность отложений изменяется от 134 м (Тортай, скв.І) до ІІІ0 м (Терескен, скв.1).

В Каратон-Тенгизской зоне малиновские отложения представлены известняками серыми, органогенно-обломочными, детритовыми. Мощность отложений до 155 м (Каратон, скв.З).

Яснополянский надгоризонт представлен двумя горизонтами: боб-риковским и тульским. На Ккно-Эмбинском поднятии бобриковскии горизонт скважинами не вскрыт, здесь известны лишь отложения тульского горизонта. На турнейских отложениях сразу же залегает толща глин, песчаников, гравелитов и конгломератов, мощностью до 750 м (Туресай, скв.4). На площади Терескен (скв.П-1) яснополян- -ский надгоризонт сложен аргиллитами, песчаниками, алевролитами, гравелитами и конгломератами, мощностью до 670 м. Восточнее, на площади Вост.Тортколь, яснополянский надгоризонт представлен аргиллитами, песчаниками, алевролитами, гравелитами и конгломератами, мощностью до 970 м (скв. 2).

Структура поверхности кристаллического фундамента

Фундамент юго-восточной части Прикаспийской впадины имеет докембрийский возраст. В строении фундамента характерной чертой является наличие полосы выступов, трассирующихся от г.Актюбинска до г.Астрахани и характеризующихся глубинами залегания в оптимальных частях около - 7 км (рис. 15) (96,109).

Преломленная волна от поверхности фундамента на юго-востоке Прикаспийской впадины характеризуется высокими значениями Ур, изменяющимися от 6,2 до 6,6 км/сек. На Северном Устюрте граничные скорости преломленной волны по поверхности фундамента отмечаются более низкими значениями и изменяются от 5,9 до 6,3 км/ сек.

Как показано различными исследователями (Неволин Н.В., Волож Ю.А., Бененсон В.А., Кунин Н.Я. и др.) геофизическая характеристика юго-восточной части Прикаспийской впадины отличается от той, которая получена в ее центральных районах.

В настоящее время многими исследователями признается наличие в центре Прикаспийской впадины так называемой Центральной депрессии, в пределах которой происходит выклинивание "гранитного" слоя. Анализ геологического строения по профилям Биикжал-Мынсуалмас Сев. и Абжель-Южное, направление которых выбраны от вершш выступов фундамента на юг, показал следующее. Поверхность фундамента погружается в южном направлении и достигает в наиболее погруженной осевой части Тутаракчанского прогиба отметок 12-13 км. На остальной территории глубины залегания поверхности фундамента колеблются от 8 до 10 км (рис. 17, 24).

Комплексная интерпретация результатов дешифрирования АФКМ

Результаты дешифрирования АФКМ и геологическая карта со снятием плиоцен четвертичных отложений характеризуют наиболее полно неотектонику территории исследования. Результаты их интерпретации позволяют выделить структурные элементы как активно проявляющие себя в неотектоническом плане, так и пассивные, а также помогают установить взаимосвязь с глубокозалегающими структурами.

Качественно новая геологическая информация была получена при J дешифрировании космических снимков (КС), для которых характерна повышенная генерализация элементов ландшафта и геологического строения. На КС находят отражение плановые очертания и взаимоотношения отдельных объектов ландшафта, в том числе собственно геологических, выходящих на дневную поверхность, или косвенно связанных с ними - индикаторов скрытых глубинных объектов. Поэтому отправной точкой при дешифрировании КС явилось положение о природных индикаторах, т.е. представления об отражении геологических объектов (в том числе скрытых, глубинных) в облике ландшафта. Также учитывались неотектонические движения. Неотектонические структуры, взаимодействуя с ранее сформированными, носят как инверсионный, так и унаследованный характер, но в любом случае отражают на земной поверхности элементы или черты древних структур осадочного чехла и кристаллического фундамента.

Разработанные в диссертации методические приемы комплексной интерпретации данных АФІШ заключаются в последовательном анализе результатов дешифрирования с геологическими, структурными, палео-тектоническими и геофизическими картами от наиболее изученных поверхностных и приповерхностных горизонтов неотектонического структурного яруса к менее изученным глубокозалегающим. В процессе последовательного анализа особенно тщательно анализируется воздействие неотектонических перестроек на древний структурный план, а для изучения подсолевых отложений производится исключение влияния соли на новейшую структуру.

Последовательность применения методических приемов заключалась в следующем.

1. Дешифрировались космические снимки от глобального до детального уровня генерализации на всю территорию, а для двух опорных участков (Каратон-Тенгизского и Тортайского) было выполнено геоиндикационное дешифрирование с использованием крупномасштабных космических снимков и данных радиолокационной съемки.

2. Результаты дешифрирования сопоставлялись с геологическими, структурными (поверхность фундамента, карбонатных отложений карбона, подсолевых отложений, соленосной толщи кунгурского яруса, серией горизонтов по надсолевой толще), схемами распределения гравитационных и магнитных аномалий.

3. В результате этих исследований были составлены: схема дешифрирования АФКМ, схема основных линеаментов и кольцевых структур, схемы геоиндикационного дешифрирования и схема основных структурных элементов.

Результаты дешифрирования указывают на наибольшую плотность линеаментов различных рангов и большое количество кольцевых структур в юго-восточной части Прикаспийской впадины и Севарного Устюрта.

Среди линейных структур велика роль протяженных линеаментов. Их протяженность исчисляется сотнями километров, они прослеживаются через различные тектонические области и, как правило, известны не только по дешифрированию, но и подтверждены геолого -33 геофизическими материалами.