Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Основные черты геологического строения юга Сибирской платформы и задачи региональных сейсмических исследований 14
1.1. Геолого-геофизическая изученность 14
1.2. Основные черты геологического строения территории 18
1.3. Сейсмогеологическая характеристика региона 42
1.4. Задачи точечных сейсмических зондирований на Непском своде 50
Глава II. Методика региональных сейсмических зондирований при изучении .Непского свода 53
II.1. Основные положения методики точечных сейсмических зондирований 53
II.2. Особенности методики полевых исследований при изучении поверхности фундамента 57
II.3. Особенности методики при изучении поверх ности мантии 69
Глава III. Результаты изучения волновой картины 71
III.1. Волновые поля и сейсмическая модель исследуемого региона 71
Глава ІV. Особенности интерпретации, точность и эффективность дифференциальных сейсмических зондирований 103
ІV.1. Основные вопросы интерпретации 103
ІV.2. Точность и эффективность региональных исследований ТСЗ в условиях Непского свода 109
Глава V. Глубинное строение Непского свода и прилегающих территорий 116
V.1. Современная структура рельефа поверхности фундамента 116
V.2. Скоростная дифференциация и вещественный состав верхней части фундамента 139
V.3. Рельеф поверхности Мохоровичича 141
V. 4. Дизъюнктивные нарушения 147
V.5. О соотношении рельефа поверхности фундамента с границами осадочного чехла и рельефом поверхности Мохоровичича 151
V.6. Соотношение сейсмических данных с аномалиями естественных полей 156
Заключение 180
Литература 186
- Задачи точечных сейсмических зондирований на Непском своде
- Особенности методики полевых исследований при изучении поверхности фундамента
- Точность и эффективность региональных исследований ТСЗ в условиях Непского свода
- Скоростная дифференциация и вещественный состав верхней части фундамента
Введение к работе
Развитие топливно-энергетического комплекса и его минерально-сырьевой базы является важнейшей народнохозяйственной задачей. Эффективность ее решения в значительной мере зависит от вовлечения в нефтегазодобычу новых слабоизученных районов Восточной Сибири. В Постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 21 марта 1979 г. "О мерах по усилению геологоразведочных работ на нефть и газ в Восточной Сибири" с целью создания новых баз нефтегазодобычи на востоке страны определены первоочередные задачи по региональному изучению и обеспечению прироста запасов нефти и газа в высокоперспективных районах І^гнгусской и Хатангской впадин в Красноярском крае, на Непском своде в Иркутской области.
Настоящее исследование выполнено по Непскому своду - одному из высокоперспективных структурных элементов Непско-Ботуобинской антеклизы, отнесенному академиком А.А.Трофимуком к основному объекту поисков в Восточной Сибири. Наличие мощного осадочного комплекса палеозойских отложений с прямыми признаками нефти и газа, открытие ряда месторождений: Марковского, Ярактинского, Даниловского, Аянского, Верхнечонского - в Иркутской области; Среднеботу-обинского, Верхневилючанского и других - в Якутской АССР, выдвигают эту территорию в ряд крупных нефтегазоносных областей СССР.
Многие важнейшие вопросы геологического строения и нефтегазо-носности Непского свода изучены в недостаточной степени. Это объясняется труднодоступностью территории и исключительно сложными геолого-геофизическими условиями района: широкое развитие соляной тектоники, проявившейся в средней и верхней частях разреза нижнего кембрия, которая привела к резкому несоответствию структурных планов различных горизонтов осадочного чехла; интенсивный траппо-вый магматизм; высокоскоростной разрез нижнекембрийских отложений и резкая изменчивость физических параметров по латерали, затрудня-
5 щая однозначную интерпретацию геофизических данных, в том числе, выделение локальных структур в подсолевом комплексе, к которому приурочены основные продуктивные горизонты.
Выполненные к началу семидесятых годов геофизические работы (электроразведка ТТ, МТЗ, магнито- и гравиразведка, сейсмологические работы обменными волнами со станциями "Земля" по рр.Н.іунгус-ка и Лена) позволили установить в общих чертах региональные особенности строения этой территории по поверхности фундамента, выделить крупные блоки земной коры, ограниченные глубинными разломами, оценить мощность земной коры. Несмотря на региональный характер проведенных исследований и неоднозначность интерпретации геофизических материалов, эти данные оказали большое влияние на развитие и планирование нефтегазопоисковых работ, приведших к ряду открытий.
Эффективное и целенаправленное планирование нефтегазопоисковых исследований невозможно без опоры на достоверные и более полные представления о геологическом строении региона. В настоящее время наиболее актуальной и имеющей особое значение является проблема регионального изучения рельефа погребенного фундамента платформы. Значение ее не ограничивается вопросами выяснения характера развития свода в начальный период платформенного осадконакоп-ления, а тесно связано с практическими задачами выяснения строения нефтегазоперспективных отложений, залегающих в основании осадочного чехла, структурный план которых в значительной мере унаследован от рельефа погребенного кристаллического основания-платформы.
Постановка задачи более детального изучения фундамента Неп-ского свода стала возможной благодаря применению методики точечных (дифференциальных) сейсмических зондирований (ТСЗ) с использованием аппаратуры "Тайга", разработанной и теоретически обоснован- ной коллективом сотрудников ИГиГ СО АН СССР под руководством члена-корреспондента АН СССР Н.Н.Пузырева.
С 1974 г. объединением "Иркутскгеофизика" совместно с ИГиГ проводятся планомерные региональные исследования строения Непского свода и смежных с ним территорий по поверхности фундамента и более глубоким горизонтам земной коры.
За относительно короткий срок изучена территория площадью более 2G0O00 кыг, получены принципиально новые и практически важные результаты, имеющие большое значение для выяснения условий развития свода в начальный этап платформенного осадконакопления (венд-рифей-нижний кембрий), прогнозной оценки потенциальных запасов нефти и газа, целенаправленного и научно-обоснованного планирования нефтегазопоисковых работ.
В результате выполненных исследований решены основные методические вопросы полевых наблюдений в сейсмогеологических условиях Непского свода и интерітретации данных ТСЗ. Установлена и подтверждена глубокшл бурением высокая эффективность методики ТСЗ для изучения погребенного рельефа фундамента, выявления крупных структурных элементов, а также доказана возможность прослеживания поверхности фундамента в районах с интенсивным развитием соляной тектоники и трагшового магматизма. В этих районах сейсморазведка ОРТ отраженными волнами для картирования подсолевых отложений еще встречается с многими трудностями.
В основу настоящей диссертационной работы положены данные анализа и обобщения многолетних исследований поверхности кристаллического основания по методике точечных сейсмических зондирований преломленными волнами на Непском своде. На всех этапах исследований, проведения полевых работ, интерпретации материалов и их обобщения автор являлась непосредственным участником, руководите- лем и ответственным исполнителем.
Диссертация состоит из ]\ глав, введения и заключения. Содержание ее изложено на 112 страницах машинописного текста, иллюстрированного 63 рисунками и 2 таблицами. Приведен список использованной опубликованной и фондовой литературы.
Актуальность работы определяется необходимостью изучения погребенного рельефа фундамента платформы, с которым тесно связан структурный план основных нефтегазоносных горизонтов, залегающих в основании осадочного чехла; изучения Непского свода в региональном плане, выделения структур более высокого порядка для научно-обоснованного планирования нефтегазо-поисковых работ.
Решение этих задач предусмотрено народнохозяйственным планом СССР по проблеме 0.50.01 "Осуществить комплексное изучение глубинного строения земной коры глубокими и сверхглубокими скважинами и геолого-геофизическими методами и определить перспективы нефтегазоносности и рудоносности основных районов страны" и тематическим планом Мингео РСФСР на І98І-І985 гг. по проблеме Г(1)/ 101(13) "Анализ и обобщение данных точечных сейсмических зондирований с целью изучения рельефа фундамента и других горизонтов коры и южной части Сибирской платформы".
Цель работы. Исследование рельефа поверхности фундамента и более глубоких горизонтов земной коры Непского свода и прилегающих районов сейсмическими методами и созданию надежной структурной основы по поверхности фундамента, необходимой при планировании и обосновании нефтепоисковых работ.
Идея работы заключается в анализе и исследовании волнового поля, регистрируемого при ТСЗ в условиях Непского свода, отождествлении волн по динамическим и кинематическим характеристикам, в стратиграфической привязке преломляющих и отражающих горизонтов к основныгл геологическим границам раздела в земной коре. Полученные параметры волн использованы для обоснования методики исследований рельефа поверхности фундамента в условиях Непского свода и смежных с ним территорий.
Научные положения, защищаемые в диссертации.
В пределах Непского свода поверхность фундамента (Ф) является региональной преломляющей границей; подошва земной коры (поверхность Мохоровичича) - основной преломляющей и отражающей границей в литосфере.
Граничная скорость по поверхности фундамента закономерно изменяется по площади, указывая на гетерогенность фундамента в пределах исследуемой территории. В центральной части и на восточном склоне свода граничные скорости относительно выдержаны, составляют в среднем 6,1-6,2 км/с, и отражают область преимущественного развития пород фундамента гранитного состава.
В западной части исследуемой территории, между Непским сводом и Присаяно-Енисейской синеклизой, поверхность фундамента характеризуется промежуточными значениями граничной скорости (6,3-6,4 км/с); на западе, в Присаяно-Енисейской и Курейской синекли-зах, скорость увеличивается до значений 6,8-7,0 км/с. - Поверхность фундамента в пределах Непского свода резко дифференцирована. На большей части свода она имеет практически горизонтальное или слабонаклонное залегание с углами наклона не превышающими 1. В краевых частях, прилегающих к Прибайкальскому прогибу, Присаяно-Енисейской и Курейской синеклизам, рельеф фундамента резко расчленен и отражает строение его венд-рифейских
9 грабенообразных прогибов, горстообразных выступов, ограниченных зона/ли разломов и флексур.
С палеорельефом фундамента связаны условия осадконакопле-ния базальных отложений осадочного чехла, к которым приурочены основные нефтеперспективные горизонты.
Надпорядковые структурные элементы.района и зона сопряжения Непско-Ботуобинской антеклизы с Присаяно-Енисейской и Курей-ской синеклизами выражены не только по поверхности фундамента, но и по поверхности мантии.
Обоснованность и достоверность научных положений.
В результате анализа большого экспериментального материала по параметрическим наблюдениям (около 11000 км профилей) исследована волновая картина, регистрируемая при ТСЗ в условиях Непского свода; выявлены критерии отождествления доминирующих волн и изучены их кинематические характеристики. Определена природа этих волн и выполнено их отождествление с преломляющими и отражающими границами земной коры. В результате анализа регистрируемых волн, их динамических и кинематических характеристик, исследований скоростных параметров разреза оценена погрешность определения глубин залегания поверхности фундамента и более глубоких горизонтов земной коры, обеспечивающая изучение Непского свода на региональном этапе исследований. Изучена территория более 200000 км , использовано более 9000 физ.наблюдений. Достигнутая точность и плотность наблюдений обеспечили построение структурной карты рельефа поверхности фундамента Непского свода в масштабе 1:500000 и карты глубин до поверхности Мохоровичича масштаба 1:1000000.
Результаты глубокого бурения с высокой точностью, значительно превышающей расчетную, подтверждают достоверность структурных построений по ТСЗ.
Значение работы.
Обоснована и практически реализована методика точечных дифференциальных зондирований преломленными и отраженными волнами для картирования рельефа поверхности фундамента и более глубоких горизонтов земной коры Непского свода и прилегающих территорий. Изучена характеристика целевых волн. Обоснована плотность сейсмических наблюдений при профильных вариантах исследований геологических объектов Непского свода.
На основании комплексной интерпретации материалов ТСЗ, других геофизических методов и глубокого бурения получены принципиально новые данные о строении Непского свода по поверхности фундамента, установлены основные закономерности развития свода на начальном этапе осадконакопления, когда формировались базальные отложения нижнего кембрия и венд-рифейские породы промежуточного яруса платформы. На основе анализа геолого-геофизических материалов сделан вывод, что Непский свод - крупный и длительно развивающийся структурный элемент, является районом замедленного прогибания земной коры и сокращенной мощности осадочного покрова относительно областей интенсивного погружения и осадконакопления в Курейской и Присаяно-Енисейской синеклизах и Прибайкальском прогибе.
Впервые по сейсмическим данным составлена карта рельефа поверхности фундамента масштаба 1:500000 для исследуемой территории, на которой нашли отражение основные особенности строения фундамента Непского свода и выделены структурные элементы более высокого порядка.
По материалам точечных сейсмических зондирований выполнено районирование территории по значениям граничных скоростей и, с учетом данных других геофизических методов, составлена схегла глубинных разломов и флексур фундамента.
Выяснены основные закономерности соотношений тектонического плана подсолевых нижнекембрийских отложений, рельефа фундамента и его внутренней структуры, связанные с развитием Непского свода; выделены крупные позднедокембрийские (венд-рифейские) грабенооб-разные прогибы (Мархаянский, Тымпычанский) и выступы фундамента (Татарский, Ніойский, Наканновский), расположенные в зонах сопряжения Непского свода с областями интенсивного венд-рифейского прогибания'-! Присаяно-Енисейской и Курейской синеклизами на севере и западе, Прибайкальского прогиба на востоке.
Из соотношений аномального гравитационного поля аа и рельефа поверхности фундамента устанавливается, что на исследуемой территории региональные аномалии потенциальных полей отражают главным образом структурно-вещественную неоднородность коры и в меньшей мере связаны с глубиной залегания фундамента.
Впервые по сейсмическим данным на исследуемой территории прослежена граница раздела кора-мантия, построена карта рельефа поверхности Мохоровичича, установлена связь между надпорядковыми структурными элементами осадочного покрова и строением консолидированной земной коры.
Практическая значимость работы.
Полученные данные о строении Непского свода и прилегающих территорий имеют существенное значение для планирования и научного обоснования нефтегазопоисковых работ, связанных с решением одной из важнейших народно-хозяйственных задач - созданием новой базы нефтегазодобычи, а также других полезных ископаемых в восточных районах нашей страны. Открытие крупных выступов фундамента, общей площадью свыше 40000 ю«г, повышает перспективность свода, а выявление венд-рифейских прогибов расширяет диапазон нефтегазо-перспективных отложений и увеличивает прогнозные запасы углеводородного сырья на исследуемой территории.
Реализация работы в производстве.
Обоснованная автором методика полевых наблюдений и интерпретации материалов точечных сейсмических зондирований применительно к сеисмогеологическшл условиягл Непского свода внедрена в практику производственных работ объединения "йркутскгеофизика". Выделенные структурные элементы включены в план поисковых геофизических работ и глубокого параметрического бурения. Глубинные разрезы и структурная карта использованы при составлении атласа региональных разрезов и карт Сибири. Результаты исследований широко используются при комплексной интерпретации в научно-исследовательских институтах и геологических организациях ((ЯШИЕГиМС, ВСНИШТ иМС, ВЕИГРИ, ВНИШИ, Ленанефтегазгеология, Енисейгеофизика, Ени-сейгеология, ИЗК СО АН СССР и др.).
Методика полевых исследований ТСЗ ПВ может быть рекомендована при сейсмических исследованиях поверхности фундамента и глубоких горизонтов коры в других районах Сибирской платформы.
Апробация работы и публикации.
Основные материалы исследований доложены и обсуждены на П и Ш конференциях "Геология и полезные ископаемые юга Сибирской платформы" (г.Иркутск, 1974, 1976), Щ Всесоюзной научно-технической геофизической конференции (г.Тюмень, 23-25 ноября 1976 г.), экспертной комиссии секции геофизики Научно-технического совета Мингео СССР по рассмотрению состояния и результатов работ методом ШІВ в нефтегазоносных регионах и мероприятий по их эффективности (28 июня - I июля 1982 г., г.Тюмень), совещании министерства геологии РСФСР "Состояние и развитие региональных геофизических работ на нефть и газ в районах Сибири и Дальнего Востока (13-17 сентября 1982 г., г.Красноярск), научной конференции Иркутского госуниверситета (март 1983 г., г.Иркутск), на IV региональной на- учно-практической геофизической конференции "Основные направления комплексирования геофизических методов при поисках месторождений полезных ископаемых в Сибири и на Дальнем Востоке" (ноябрь 1983г., Иркутск), на НТС ПГО "Иркутскгеофизика" (ежегодно, начиная с 1970 г.).
Публикации . Основное содержание диссертации опубликовано в 6 статьях. Результаты исследований изложены в 12 производственных отчетах. Работа выполнена в аспирантуре Иркутского государственного университета и в производственном геологическом объединении "Иркутскгеофизика", в котором автор более 16 лет занималась изучением глубинного строения земной коры юга Сибирской платформы сейсмическими методами. Основные положения диссертации разрабатывались в процессе исследований, проводившихся автором в полевых и тематической партиях ТСЗ объединения "Иркутскгеофизика", всем сотрудникам которой она приносит благодарность.
Автор выражает свою глубокую признательность члену-корреспонденту АН СССР Н.Н.Пузыреву, профессору С.В.Крылову, кандидату геолого-минералогических наук Б.П.Мишенькину - сотрудникам ИГиГ СО АН СССР. Их внимание и поддержка, критические замечания способствовали формированию автора как исследователя и исполнителя этой работы.
Работа выполнена под руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора М.М.Мандельбаума, которому автор выражает глубокую признательность и благодарность.
Задачи точечных сейсмических зондирований на Непском своде
На протяжении длительной истории развития платформы происходили неоднократные перестройки плана и характера блоковых движений, приведших к резкому расчленению его рельефа, особенно в пределах зон сопряжения блоков; значительным по амплитуде прогибаниям и накоплению мощных осадочно-вулканических серий платформенного чехла.
Мощность чехла весьма неравномерна и изменяется от I50G-I60G м в центральной части Непского свода до 50О0-600О1 м на западе, в наиболее погруженных участках Присаяно-Енисейской синеклизы.
Общее возрастание мощности осадочной толщи происходит как за счет появления в разрезе более молодых образований верхнего палеозоя и мезозоя, так и в связи с увеличением мощности отложений верхнего кембрия и ордовика. В краевых частях платформы, а также в Присаяно-Енисейской и Курейской синеклизах, в основании осадочного чехла залегают позднедокембрийские породы относимые к промежуточному структурному ярусу платформы. Нижнекембрийские отложения, являющиеся основными объектами нефтегазопоисковых работ, на юге Сибирской платформы занимают преобладающую часть разреза, выдержаны по мощности и фациальному составу.
Промежуточный структурный ярус сложен осадками рифея. Они развиты в краевых частях платформы, где выполняют узкие прогибы; широко распространены в Курейской и Присаяно-Енисейской синеклизах; на большей части Ангаро-Ленской ступени и Непско-Ботуобин-ской антеклизы отложения этого возраста отсутствуют.
В Прибайкалье рифейские отложения представлены байкальской и патомской сериями и шлеют трехчленное строение. Характеризуются большим разнообразием литологофациалъных типов пород, обусловленных значительной дифшеренцированностью бассейнов седиментации. Сложены кристаллическими и глинистыгли сланцами, алевролитами, песчаниками, кварцитами, известняками, долоїжташі. Метаморфизм пород слабый. Мощность рифейских отложений достигает нескольких тысяч метров.
При движении в сторону платформы наблюдается резкое сокращение мощности с одновременным литолого-фациальным изменением разреза. Например, на Верхне-Вилючанской площади глубокого бурения мощность рифейских отложений уменьшается до 400 я и представлены они здесь песчаниками, глинистыгли и глинисто-карбонатными породами.
В западной части платформы предполагаемые рифейские отложения вскрыты скважинами на Седановскри и Ванаварской площадях, сложены доломитами и аргиллитами. Породы рифея образуют самостоятельный структурный комплекс, отделенный от ниже- и вышележащих отложений угловым и стратиграфическим несогласием, перерывом в осадконакоплеюш. Так, на Ванаварской площади породы рифея шлеют углы падения 15-30 при слабонаклонном залегании вышележащей венд - нижне-кембрийской толщи. Платформенный чехол в исследуемом районе развит повсеместно и представлен осадочными породами венда, кембрия, ордовика, палеозоя и мезозоя, а также магматическими породами трапповой формации. Вендские отложения выполняют Ангаро-Лен-ский краевой прогиб, который протягивается вдоль Байкальской горной области и состоит" .из двух крупных структурнофациальных зон -Прибайкальской и Приленской (Салоп, 1964). В Прибайкальской зоне к венду относится ушаковская свита, сложенная конгломератами, песчаниками, гравелитами, что указывает на близость и расчлененность областей сноса, располагающихся в пределах современного Забайкалья. В сторону внутренних районов платформы происходит увеличение роли глинистых пород и одновременное сокращение мощности свиты вплоть до полного выклинивания [27]. Максимальная мощность свиты наблюдается в предгорной части платформы (1200 м). В Приленской зоне краевого прогиба вендские отложения (жер-бинская свита) представлены кварцитовидными песчаниками, гравелитами и конгломератами. Залегают они на различных горизонтах ри-фейского комплекса. Мощность свиты в бассейне нижнего течения р.Б.Патом 600-700 м. На обширной территории Непско-Ботуобинской антеклизы вендские отложения отсутствуют. Нижнекембрийские отложения повсеместно распространены во внутренних районах платформы, залегают с утловшл или стратиграфическим несогласием на подстилающих породах, являются основным объектом нефтегазопоисковых работ. В разрезе осадков нижнего кембрия выделен ряд регионально выдержанных нефтегазоносных горизонтов, сложенных терригенными и карбонатными породами. По структурно-литологическим признакам в составе осадков нижнего кембрия различают 2 комплекса - подсолевой, охватывающий терригенно-карбонатные породы мотской свиты и нижнюю часть усоль-ской свиты по осинский горизонт включительно, и верхний - карбона тно-галогенный, к которому относятся усольекая, бельская, бу-лайская и ангарская свиты, а также литвинцевская свита нижне-среднекембрийского возраста. Мотекая свита подразделена на нижнюю подсвиту -терригенно-карбонатнуїо, среднюю и верхнюю - преимущественно карбонатные - доломиты, доломито-ангидриты, реже терригенные породы. Некоторые исследователи отложения мотской свиты относят к венду. Мощность свиты изменяется от 250 м на Непском своде до 500- 600 м Енисейской синеклизе и южных районах Ангаро-Лен-ской ступени. Наибольшему колебанию мощности подвержена нижнемот-ская подсвита. На восточном склоне Присаяно-Енисейской сшеклизы и в южном Прибайкалье мощность ее 170-220 м; на значительной территории Непского свода мощность составляет первые десятки метров вплоть до полного выклинивания. К подсвите приурочены ярактинский и парфеновский нефтегазоносные горизонты, сложенные песчаниками, алевролитами, аргиллитами, доломитами, В среднемотской подсвите выделяется - Преображенский, в верхней - усть-кутский карбонатные нефтегазоносные горизонты, характеризующиеся коллекторами трещинно-кавернозного и норового типов. Усольская свита представлена карбонатно-гало-генными отложениями - доломитами, доломито-ангидритами, каменной .солью. В краевых частях платформы наблюдается выклинивание галогенных отложений и замещение их карбонатно-терригенными.
Особенности методики полевых исследований при изучении поверхности фундамента
Основные перспективы нефтегазоносности связываются с нижнекембрийскими и вендскими отложениягли терригенного и карбонатного состава, в которых по данным глубокого бурения и геофизических исследований скважин выделен ряд регионально развитых нефтегазоносных горизонтов, представленных коллекторами норового и трещинно-порового типов [99, 100] .
Распределение залежей нефти и газа в пределах Непско-Ботуобинской антеклизы обусловлено как литологонфаіщальншли, так и тектоническими факторами, которые тесно взаимосвязаны. В региональном плане мощность нефтегазоперспективных отложений, залегающих в низах разреза, уменьшается к центральной части свода. При этом отдельные пласты и пачки выклиниваются или претерпевают литолого-фа-циальные изменения, создавая благоприятные условия для формирования литологически и стратиграфически экранированных ловушек неструктурного типа. Залежи приурочены к повышенным участкам выклинивающихся пластов, к зонам с улучшенными коллекторскими свойствами, полосовидное распределение которых характерно для склонов свода.
По характеру структурного контроля выделяются залежи актикли-нального (структурного) типа - Средне-Ботуобинское, Билючанское, Братское месторождения и неантиклинального - Ярактинское, Аянское и ряд других.
Преспективными в нефтегазоносном отношении являются также ри-фейские карбонатно-терригенные отложения, из которых получены притоки нефти и газа на Куюмбинской площади (Камовский свод). Дополнительным подтверждением этому являются результаты бурения на Ва-наварской площади, где в разрезе выявлены битуминозные известняки рифейского возраста. Таким образом, исследуемый район имеет чрезвычайно сложное геологическое строение.
Научно-обоснованный и эффективный поиск здесь должен опираться на комплексный и всесторонний анализ геолого-геофизических данных, направленных на познание закономерностей формирования и размещения месторождений нефти и газа и других полезных ископаемых.
Представления о истории развития региона немыслимы без знания его глубинной тектоники, строения поверхности консолидированного основания и более глубоких горизонтов земной коры, в первую очередь поверхности Мохоровичича, т.к. соотношение структурных планов осадочного чехла, фундамента и глубоких горизонтов земной коры лежит в основе изучения тектоники и во многом объясняет историю геологического развития региона-.
Целесообразно кратко рассмотреть в такой мере на исследуемой территории геофизическими данными, и в первую очередь сейсмических методов, освещено строение глубоких горизонтов земной коры -поверхности консолидированного основания и поверхности Мохоровичича.
Тектоническое районирование фундамента юга Сибирской платформы предпринималось многими исследователями (Васильев В.И. и др., 1956; Мандельбаум М.Ы., 1962, 1966; Твердохлебов В.А., 1962; Фо-тиади Э.З., 1963; Савинский К.А., 1964, 1970; Замараев СМ., 1967; Ремпель Г.Г., 1967; Гришин М.П., 1968; Савинский К.А.,1968; Холин Б.Н., 1969, 1977; Письменный Б.М., 1970; Булина Л.В., 1970; Егоров Ю.И., 1971; Данилов Р.В., 1971; Витте Л.В., 1971; Гафаров P.А., 1971 и др.).
Составленные тектонические схемы фундамента в зависимости от полноты используемых материалов и принимаемых концепций развития Сибирской платформы в докембрии значительно отличаются по ряду принципиальных позиций - возрасту и площадному распространению метаморфических и магматических комплексов, блоков, разломов и другим особенностям. Это объясняется чрезвычайно низким уровнем знаний вещественного состава и, особенно, рельефа фундамента закрытых территорий платформы.
Кратко рассмотрим, как менялись представления о рельефе фундамента изучаемой площади по мере развития геофизических исследований.
Б исследованиях Васильева В.Г. (1957), Мордовского Т.Г. (1957), Савинского К.А., Мандельбаума М.М. (1959), Дьячкова Н.П., Замараева СМ. и др. (1962); Одинцова М.М., Твердохлебова Б.А. и др. (1962); Савинского К.А. (1964, 1965); Мандельбаума М.М. (1965); Фотиади З.Э., Моисеенко Ф.С., Николаевского АД. (1964); Ремпеля М.П. (1964); Проводьшкова Л.Н.; Борисова Н.А. (1967) и многих других выполнены количественные расчеты глубин залегания фундамента по аэромагнитным данным, исходя из предположения, что верхние кромки намагниченных тел в результате глубокой предалатформеиной эрозии выведены на его поверхность. Естественно, точность таких построений была низка (рис.3,4).
Расчеты, выполненные по данным высокочастотной трехкошонент-ной аэромагнитной съемки (Давыдов В.Ф., Тарабукша З.И.) показали, что, как правило, на Непском своде верхние кромки намагниченных масс расположены на 2-4 км глубже кровли кристаллического фундамента [22, 23].
Но несмотря на то, что результаты интерпретации физических полей по причине неоднозначного толкования их природы и влияния мешающих факторов, связанных с широким развитием траппового магматизма, расходились, выполненные по ним многочисленные структурные построения в общих чертах сохранили свою актуальность и значимость в деле познания строения фундамента и осадочного чехла юга Сибир ской пла тформы.
Точность и эффективность региональных исследований ТСЗ в условиях Непского свода
Б качестве примера приведена схема строения консолидированного комплекса земной коры и рельефа поверхности Мохоровичича Сибирской платформы, составленная Савинским К.А. и др., которая от-ратает представления о рельефе поверхности мантии и состояние региональной изученности строения земной коры до проведения точечных сейсмических зондирований волнами разного типа [72, 73]. Согласно схеме поверхностьШхоровптачаисоледуемой территории оконтурена изогипсами 40 и 35 км, мощность земной коры оценена в 30-35 юл (рис.8).
Таким образом, анализируя представления о строении фундамента и глубоких горизонтов земной коры, сложившиеся к началу семидесятых годов, мояно сделать вывод, что исследуемая территория к этому времени практически оставалась слабоизученной, особенно сейсмическими методами.
Общеизвестно, что при изучении глубинного строения платформенных областей сейсмические методы являются ведущими в общем комплексе геофизических исследований, а данные этих методов служат основой не только для структурных построений, но и для интерпретации всей геолого-геофизической информации, особенно при изучении общих особенностей геологического строения территории и при планировании нефтепоисковых геолого-геофизических и буровых работ. При этом основные задачи связываются с изучением глубоких опорных (марішрующих) горизонтов осадочного чехла и поверхности кристаллического фундамента, с изучением глубинной структуры земной коры и верхней мантии, получением сведений о сеисмогеологическои характеристике земной коры.
На первом этапе региональных геофизических исследований особо существенным является изучение строения рельефа фундамента и его внутреішей структуры, оказавших влияние на формирование структур платформенного чехла. Для обоснования метода сейсмического исследования необходимо рассмотреть имеющиеся в регионе сеисмогеологические условия и сеисмогеологические предпосылки. Представления о сейсмогеологической обстановке региона, физических свойствах слагающих его пород основаны на данных глубокого бурения, сейсмокаротажа и сейсморазведки МОВ и отражены в работах Гавриленко И.А., Крылова СВ., Лукашевича Б.С, Мандельбаума М.М., Мишенъкина Б.П., Помпика BJE,, Пузырева Н.Н., Смирновой Т.Г. и многих других. Сейсмогеологическая характеристика осадочного чехла района исследований в обобщенном виде представлена на (рис.9, 10). Подсолевой карбонатно-терригенный комплекс является основным объектом нефтегазопоисковых работ. В верхней части комплекса имеются резкие отражающие границы, образующие группу опорных отражений А-Б, по которым ведется картирование подсолевых горизонтов. Внутри этого комплекса из-за слабой скоростной дифференциации образуются малоинтенсивные отраженные волны, соизмеримые с фоном многократных волн от вышележащих горизонтов. Это создает серьезные трудности перед сейсморазведкой при изучении глубоких горизонтов осадочной толщи. Лишь в центральной части Непского свода, где наблюдается резкий перепад скоростей в четко регистрируется Отражение fibgt коэффициент отражения 0,13-0,16. Это максимальный из всех известных коэффициентов отражения в нижнекембрийском разрезе юга Сибир- ской платформы [56]. От поверхности фундамента устойчивые отражения на исследуемой площади не регистрируются. Скорости распространения упругих колебаний в подсолевом комплексе меняются. Так средне- и верхнемотская подсвиты характеризуются высокими скоростями: 5800-6400 м/с; лежащая ниже нижнемотская по довита вместе с ушаковской свитой характеризуется по данным сей-смокаротажа низкими скоростями распространения упругих волн (4500-4700 м/с). Вышележащий карбонатно-галогенный комплекс, сложенный перемежающимися пластами доломитов и солей, резко дифференцирован в скоростном отношении, включает многочисленные отражающие границы. Поскольку мощность пластов, изменяющаяся от 1-2 до 50-100 м, меньше длины падающей волны (120-150 м), т.е. среда является тонкослоистой, все регистрируемые отражения оказываются суммарными. К этому интервалу относятся опорные отражения группы Н, К, У, совместное прослеживание которых с отражениями А-Б повышает достоверность интерпретации [56]. Скорость распространения упругих волн в карбонатно-галогенном комплексе меняется от 4600-4900 м/с (усольская, бельская свита) до 5800-6800 м/с (булайская свита). В карбонатно-галогенном комплексе на разных стратиграфических уровнях залегает трапповый силл, создающий большие осложнения при интерпретации данных метода отраженных волн. Скорость в траппах меняется от 5000 до 7000 м/с.
Карбонатно-галогенный комплекс имеет и самостоятельное разведочное значение, поскольку включает несколько продуктивных горизонтов, проявивших себя на ряде площадей.
Скоростная дифференциация и вещественный состав верхней части фундамента
Эффективность региональных исследований ТСЗ непосредственно связана с высоко производительными полевыми работами, обеспечивающими в достаточно короткий срок изучение геологического строения огромных регионов.
В Восточной Сибири из-за большой затаеженности, заболоченности и отсутствия сети дорог применение скважинных взрывов очень ограничено. В методе ТСЗ отработана методика возбуждения упругих колебаний из водоемов, не имеющих народно-хозяйственного значения.
При исследовании поверхности фундамента Непского свода использованы взрывы большого числа зарядов, рассредоточенных в мел 5Q ких водоемах глубиною 0,5-1,0 м. Этому способствовало то обстоятельство, что в методике точечных зондирований системы наблюдений могут быть заданы более произвольно, чем при непрерывном профилировании. Поэтому при исследованиях ТСЗ имелась значительная свобода выбора подходящих мест для источников колебаний и установки регистраторов. Все это, как правило, позволяет успешно решать задачу возбуждения колебаний даже в труднодоступных, затаеженных, заболоченных и горных районах.
В условиях Ыепского свода выполнен большой объем опытных взрывов по рассредоточению зарядов. Эффективность возбуждений упругих колебаний достигалась рассредоточением заряда по площади мелкого водоема. Использовались заряды литого тротила, рассредоточенные по 8-Ю линий перпендикулярно линии профиля; длина линии 35-40 м, расстояние между линиями 10-12 м. В линиях болванки тротила соединялись последовательно. Общая площадь заряда 40x70 м, общий вес заряда 1,5-2,0 т, способ взрывания - электрический. При таком способе возбуждения интенсивность регистрируемых первых вступлений достаточно высока до удалений 200-240 км.
В связи с тем, что водоемы встречаются неповсеместно, требуются поиски новых, более дешевых и мобильных способов возбуждения упругих колебаний.
Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в последние годы в сейсмологии, сейсморазведке и горном деле, значительное увеличение сейсмического эффекта взрыва по сравнению со стандартными скважинными взрывами происходит при применении дискретно и или непрерывно рассредоточенных зарядов ВВ, помещаемых вблизи дневной поверхности. Повышение сейсмического эффекта при этом происходит за счет значительного снижения неупругих потерь взрыва, повышения пространственной направленности взрыва и за счет увеличения длительности взрывного импульса, с чем связано повышение доли энергии в сейсмическом диапазоне частот. Для реализации преимущества непрерывного, рассредоточенного горизонтального заряда, помещаемого в грунт, в ВостСибШИЕТиМСе был предложен способ щелевых взрывов для возбуждения продольных волн (Кузнеченков Е.П.), при котором горизонтальный удлиненный заряд необходимой величины укладывается на дно вертикальной щели, нарезаемой в грунте с помощью баровой грунторезной машины. При проведении сейсморазведочных работ основные трудности применения щелевых способов возбуждения связаны с влиянием звуковой и поверхностной волн-помех, интерференцией продольных и поперечных волн. Б методе ТСЗ их влияния несущественны из-за значительной удаленности регистрирующих приборов от пункта-взрыва. Для выяснения вопросов о принципиальной возможности использования щелевых источников при проведении ТСЗ было выполнено два опытных взрыва. Сейсмические колебания принимались на удалениях более 100 км. На записях сейсмограмм зарегистрированы интенсивные преломленные волны от поверхности фундамента, а на удалениях 105 км зарегистрирована докритическая отраженная.волна от поверхности Мохоровичича.
В результате испытаний "щелевых" взрывов для возбуждения сейсмических колебаний при ТСЗ ШВ в Восточной Сибири была показана принципиальная возможность использования "щелевых" взрывов при отсутствии мелких водоемов [42]. Широкое их применение ограничено из-за транспортировки баровых установок.
Наряду с работами по выбору новых способов возбуждения упругих колебаний проведены опытные работы по возбуждению упругих колебаний в "воздухе". Регистрирующие установки располагались на удалении 44 км. Общий вес заряда "в воздухе" составил 624 кг. Заряд был рассредоточен по площади в 60 пунктах, отстоящих друг от друга на расстоянии 5 м; заряда подвешивались на колья на высоте 1,5 м от поверхности земли. Здесь же был выполнен взрыв из водое ма с общим весом заряда 312 кг. Интенсивность записи первых вступлений от заряда в воздухе достаточно высока, но в 3 раза меньше интенсивности колебаний, возбуждаемых в водоеме, что свидетельствует о том, что использование "воздушных" взрывов при проведении ТСЗ МПВ, в случае необходимости, принципиально возможно [42, 86, 87], но требует повышенного расхода взрывчатого материала.
В условиях Восточной Сибири наиболее эффективным и доступным (кроме скважинных взрывов и взрывов в водоеме) представляется накладной способ возбуждения. Большое обилие высохших озер, марей, болот позволяют использовать "накладные" заряды. Эффективность взрыва при таком способе возбуждения достигнута при следующем монтаже заряда: используются заряды в мешках (50 мешков), из которых делают линии (7-8 линий), рассредоточенное по площади по семь мешков в каждой линии. Расстояние между линиями 10-14 м, между мешками 5-7 м. Общий вес заряда 1,5-1,8 т. С 86-91J.
Из анализа сейсмограмм, зарегистрировавших колебания при различных способах возбуждения, можно сделать вывод, что в условиях Непского свода для возбуждения упругих колебаний вполне могут быть использованы как "накладной", так и "воздушный" способы организации взрыва. В связи с тем, что с настоящего времени исследования поверхности фундамента Непского свода будут носить более детальный и площадной характер, использование указанных способов возбуждения представляется перспективным.
