Расчленение и корреляция карбонатных толщ
О.М. МКРТЧЯН
Исследования, связанные с послойной корреляцией разрезов карбонатной толщи верхнего девона нефтеносных районов Волго-Уральской области, проводятся в ряде производственных и научных организаций, например в институте геологии и разработки горючих ископаемых АН СССР (В.А. Долицкий), ТатНИИ (А.Р. Кинзикеев), УфНИИ и др. Такие работы позволяют решать некоторые вопросы стратиграфии, нефтеносности, связи тектоники с осадконакоплением и др. Результаты этих исследований частично освещены в печати [2, 3]. В отдельных разрозненных статьях и публичных выступлениях названные выше исследователи высказывают некоторые взгляды на характер залегания карбонатных отложений верхнего девона, а отсюда и на принципы расчленения и корреляции его разрезов, несовместимые с имеющимися у нас фактическими материалами. Речь идет о выделении в разрезе карбонатного девона многочисленных несогласий, основанном только на дефиците мощности того или иного пласта в различных разрезах. Наиболее благоприятным объектом для обнаружения таких несогласий В.А. Долицкий [2] считает «... морские карбонатные толщи девона, выдержанность которых и по мощности, и по фациальному составу на небольшой площади является несомненной». Сюда же относится сделанное на геологическом совещании по нефтеносности карбонатных пород летом 1957 г. в Бугульме утверждение, что в пределах локальных структур III порядка первичных изменений мощностей пород не может быть, тем более в карбонатных пластах. А.Р. Кинзикеев [3] подразделяет карбонатную толщу на несколько десятков ритмов, отделенных друг от друга несогласиями различных масштабов.
Мы не отрицаем возможности наличия несогласий в разрезе карбонатного девона и других толщ. Однако принцип выделения несогласий и размывов в этой толще, заставляющий механически считать всякое изменение мощности карбонатных пластов результатом размыва и как следствие его проводить несогласие, не является универсальным, а в некоторых случаях может быть и порочным.
Поскольку эти вопросы имеют практический интерес, мы остановимся на нескольких примерах, свидетельствующих о значительных изменениях мощностей карбонатных пластов на коротких расстояниях без всяких следов размыва и перерыва. Примеры эти касаются нижней части карбонатной толщи девона на Туймазинской структуре (см. рис. 1) и Чекмагушевской площади (см. рис. 2).
При изучении этих разрезов установлена непараллельность плоскостей напластований у большинства карбонатных пластов, связанная с первичными изменениями мощностей. Было подмечено, что мощность одних групп (или пачек) карбонатных пластов постепенно изменяется (например, сокращается) в направлении, противоположном направлению аналогичного изменения мощности другой группы (или пачки) пластов, залегающих выше или ниже. В Туймазинском разрезе таких меняющихся по мощности пачек удалось выделить двенадцать. Они имеют, как правило, в основании и в кровле более глинистые пласты. Пачки условно обозначены буквами: Д соответствует доманиковому горизонту, М приблизительно объединяет мендымские слои, А1-А4 условно соответствуют аскынским слоям и Ф1-Ф6 условно считаются нижнефаменскими. Датировка пород произведена на основании стратиграфического расчленения этой толщи в скв. 510 М.Ф. Микрюковым и сопоставления с ней изученных нами разрезов. В пределах большинства пачек выделено несколько более мелких подразделений, названных условно пластами (см. рис. 1). Пачки Ф4, Ф5 и Ф6 сложены, очевидно, более монолитными пластами, расчленяющимися по каротажу недостаточно ясно. Без такого дробного расчленения невозможно показать постепенность изменения мощности, а тем самым и природу наблюдаемых колебаний. Ниже приведены мощности отдельных пачек и пластов, испытывающие наибольшие закономерные изменения.
|
Пачки |
№ скважины |
||||||||
|
603 |
602 |
607 |
613 |
614 |
458 |
422 |
1305 |
1304 |
|
|
Ф1 |
22 |
18,5 |
15 |
15 |
15 |
14 |
14 |
14 |
10 |
|
А4 |
10 |
8 |
7 |
6 |
6 |
5 |
6 |
6 |
6 |
|
А3 |
26 |
22 |
19 |
15 |
14 |
11 |
11 |
10 |
11 |
|
А2 |
9 |
10 |
16 |
20 |
21 |
26 |
27 |
27 |
33 |
|
А1 |
3,5 |
5 |
10 |
13 |
14 |
24 |
26 |
26 |
22 |
На сопоставлении электрокаротажных диаграмм (см. рис. 1) хорошо видно, что колебания мощностей пачек являются результатом постепенного изменения мощности каждого из пластов, входящих в пачку, причем не за счет какой-либо части пласта, например верхней, а вследствие постепенного сокращения мощности пласта в целом. При этом увеличение или уменьшение мощности каждого пропластка происходит всегда в том же направлении, что и всей пачки. Например, пачка A1 постепенно сокращается от 26 м в скв. 1305 до 3 м в скв. 603, т. е. более чем в 7 раз; при этом изменяется мощность не только верхнего пласта, но и всех пластов, на которые расчленяется пачка. Так, пласт IV изменяется от 15 до 2 м, пласт V - от 6 до 1 м, пласт VI - от 5 до 0,5 м.
Аналогичную картину можно наблюдать и по другим пачкам. Однако эти колебания мощностей не остаются необратимыми для всего разреза, так как происходит взаимокомпенсация мощностей различных пачек и пластов. Так, например, мощность пачек A1 и А2 минимальна в скв. 603 и максимальна в скв. 1304, тогда как пачки А3, A4 и Ф1 имеют обратное распределение больших и меньших мощностей. Если разность суммарных мощностей пачек A1+А2 в скв. 603 и 1304 достигает 43 м на расстоянии около 6 км, то мощность всего разреза от подошвы доманика до кровли пачки Ф6 меняется не более чем на 10-12 м. Таким образом, ясно, что наблюдаемые значительные колебания мощностей в карбонатном разрезе девона не имеют в данном случае ничего общего с явлением размыва, а носят первичный характер.
На Чекмагушевской площади (рис. 2) такие же компенсированные постепенные изменения мощностей отдельных сравнительно небольших интервалов разреза четко наблюдаются на расстоянии около 17 км и имеют еще больший размах, чем в Туймазах. Это хорошо иллюстрируется приведенным сопоставлением разрезов по скважинам Чекмагушевской площади. Мощность отложений от подошвы среднефранских слоев (пачка е) до кровли пачки а, по поверхности которой произведено сопоставление, одинакова во всех разрезах. В то же время пачка г сокращается от скв. 100 к скв. 30 с 24 до 5 м, а в сумме с пачкой в от 47 до 22 м. Компенсируется это утонение увеличением мощности пачки 6 с 23 м в скв. 100 до 60 м в скв. 30. На примере пачки б видно, что при увеличении ее мощности одновременно пропорционально растет мощность каждого из четырех ее членов.
В скважинах, расположенных восточнее и северо-восточнее скв. 100, отмечаются такие же изменения мощностей. Пачка а, например, в скв. 43 достигает 44 м, тогда как в скв. 30 она составляет всего 7 м и т.д.
Описанные факты имеют важное значение при корреляции разрезов скважин, удаленных, как правило, на несколько километров друг от друга.
В самом деле, ведь нам удалось проследить постепенные изменения мощностей в разрезе лишь в условиях густой сетки скважин на Чекмагушевской площади и особенно на Туймазинской структуре. Проверка показала, что даже опытные геологи не сумели правильно по пластам сопоставить крайние разрезы (т.е. разрезы скв. 603 и 1304 Туймазов и скв. 30 и 100 Чекмагушей) в приведенных нами сопоставлениях (см. рис. 1 и 2) без учета всех промежуточных скважин. Следовательно, дробная корреляция разрезов карбонатного девона на расстоянии нескольких километров и более уже заключает в себе вероятность грубых просчетов. Тем более к неправильным схемам можно прийти, пользуясь положениями, которых придерживается и которыми рекомендует руководствоваться местным геологам ряд исследователей [2, 3]. Совершенно ясно, что при стремлении проследить на той же Туймазинской или Чекмагушевской площадях в описанной части разреза карбонатного девона пласты постоянной мощности мы в действительности будем сечь реальные границы пластов и нарушим основное условие корреляции - ее однозначность. На каком-то участке площади мы, вероятно, столкнемся с излишком мощности, который проще всего объяснить неравномерным размывом. Причем число таких искусственно выделенных «размывов» может оказаться очень большим. Так возникают надуманные схемы, не имеющие, естественно, никакого практического значения [3].
Как в Туймазинском, так и в Чекмагушевском разрезах карбонатной толщи наблюдаемые колебания мощностей невозможно связать с размывом ранее отложившихся, якобы строго постоянной мощности карбонатных пластов. Трудно предполагать, чтобы размыв был абсолютно равномерным, т.е. уничтожил на всей территории отложения равной мощности и проходил, например, по поверхности напластования пласта. По-видимому, в большинстве случаев размыв связан с уничтожением в различной степени верхней части размываемого комплекса пород с сохранением первоначальной мощности нижних пластов этого комплекса. Обнаружение подобного соотношения мощностей пластов на каротажном разрезе может служить признаком размыва. Однако такие признаки отсутствуют в описанных выше разрезах Туймазов и Чекмагушей. Сокращение мощности какой-либо части разреза происходит всегда при одновременном пропорциональном утонении всех пластов, слагающих этот интервал от нижнего до верхнего, причем последний имеется как в полных, так и в сокращенных разрезах. Предполагать же размыв в кровле каждого пласта через несколько метров неверно.
Чем же объяснить наблюдаемые колебания мощностей и почему следует искать причины этого явления?
Дело в том, что в описанных нами разрезах между пластами и пачками фиксируются две системы границ, которые могут охватывать целые стратиграфические подразделения. Одна система границ, параллельных друг другу, вторая система секущих границ, т. е. расположенных под значительным углом к первым. Например, подошва среднефранских отложений (пачки е) и подошва пачки а являются параллельными, а подошва пачки б секущей к ним (см. рис. 2).
От того, какие факторы вызвали появление секущей системы разделов между пластами, будет зависеть решение - могут ли быть эти границы стратиграфическими (т.е. выражать относительную синхроничность) или нет.
Можно предположить несколько причин, обусловливающих первичные изменения мощностей. Сюда относятся неравномерное уплотнение осадков, неровности рельефа дна бассейна, неравномерная скорость поступления осадочного материала, влияние подводных течений, неодинаковая скорость прогибания морского дна в различных его участках в условиях компенсированного осадконакопления.
Все эти факторы, за исключением последнего, в основном не могут действовать закономерно во времени и на большой территории, а способны вызвать лишь аномальные отклонения от общей закономерности. Отмеченные же нами изменения мощностей приурочены к определенной части стратиграфического разреза и проявляются на значительной территории совершенно однотипно. Наблюдаемая обязательная взаимная компенсация во времени мощностей отдельных пачек карбонатных пород может быть следствием только закономерного действующего фактора. Поэтому наиболее простым и, как нам кажется, логичным является предположение о том, что колебания мощностей вызваны различной амплитудой опускания морского дна, т.е., что скорость накопления осадков была пропорциональна скорости опускания дна бассейна и мощность пород качественно отражает теперь распределение скоростей опускания дна этого бассейна по площади. В данном случае нам кажется допустимым механизм компенсированного накопления, отраженный по сути дела в каждом карбонатном пласте [1].
Однако недостаток фактического материала, а также недоработанность сложных вопросов механизма образования осадочных пластов и их мощностей не позволяют нам быть абсолютно уверенным при объяснении описанных выше явлений. Несомненными же выводами из всего изложенного являются следующие.
1. В разрезе карбонатной толщи верхнего девона наблюдаются значительные на коротких расстояниях первичные изменения мощностей карбонатных пластов. Эти изменения проявляются однотипно в различных районах западной Башкирии и являются, следовательно, особенностью строения карбонатных отложений верхнего девона.
2. Колебания мощностей характеризуются четкой закономерностью, выражающейся в том, что всякому изменению мощности нижележащего пласта соответствует обратное по знаку изменение мощности пласта, залегающего выше, т. е. наблюдается взаимокомпенсация. Это указывает на то, что главной причиной описанного явления был фактор, действовавший закономерно и периодически менявший свой знак во времени и по площади.
3. Приведенные данные говорят о том, что первичные изменения мощности (не связанные с размывом) карбонатных осадков проявляются не только в пределах структур I и II порядков, но и на локальных структурах III порядка, указывая тем самым на рост последних в процессе осадконакопления.
4. Расчленение и корреляция карбонатной толщи верхнего девона должны производиться прежде всего исходя из описанных особенностей ее строения, т. е. с учетом возможных первичных колебаний мощности отдельных пластов и пачек. Следует осторожно подходить к выделению большого числа размывов, основанных только на дефиците мощности, особенно при корреляции на значительные расстояния.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоусов В.В. Основные вопросы геотектоники. Гостоптехиздат, 1951.
2. Долицкий В.А. Перерывы в осадконакоплении девона восточной части Русской платформы. Сб. «Нефтегазоносность Урало-Волжской области». Труды совещания по проблеме нефтегазоносности Урало-Поволжья. Изд. АН СССР. 1956.
3. Кинзикеев А.Р. Опыт стратификации карбонатной толщи девона. Татарская нефть, № 1, 1958.
Институт геологии и разработки горючих ископаемых АН СССР
