Применение сейсморазведки для изучения глубинного строения юго-восточного Туркменистана
Д. М. МИЛЬШТЕЙН
Обширные пространства юго-восточного Туркменистана привлекают внимание геологов-нефтяников, так как они расположены в регионально нефтегазоносной зоне, прилегающей к альпийским сооружениям юга СССР [1, 2, 3]. Действительно, здесь давно уже известны прямые и косвенные признаки нефти и газа.
Изучение глубинного строения рассматриваемой области началось с 1956 г., когда были организованы геологосъемочные, геофизические и буровые работы, сосредоточенные в Управлении геологии и охраны недр при Совете Министров Туркменской ССР.
Наличие нескольких структурных этажей в разрезе и мощного покрова континентальных неогеновых и постплиоценовых отложений обусловливают необходимость применения бурения и геофизических методов для целей разведки. Из пробуренных скважин только отдельные достигли глубин более 1000-1200 м и совсем немногие вскрыли весь разрез кайнозойских образований, войдя в отложения верхнего мела, поэтому особое значение приобретают результаты прикладной геофизики.
В юго-восточном Туркменистане велись аэромагнитные и гравиметрические работы, которые позволили в первом приближении провести тектоническое районирование территории.
При более детальном изучении глубинного строения юго-восточного Туркменистана и поисках структур, благоприятных для накопления нефти и газа, основное место принадлежит сейсмическим методам разведки. Этому способствуют также благоприятные сейсмогеологические условия района.
Как следует из анализа сейсмических материалов, осадочная толща представляет собой слоистую среду, внутри которой имеется ряд протяженных границ, отделяющих горизонты с различными акустическими жесткостями. Средние (эффективные) скорости распространения упругих колебаний постепенно увеличиваются с глубиной, отражая соответствующее нарастание пластовых скоростей. На этом общем фоне в разрезе существует ряд горизонтов с повышенными упругими свойствами; здесь имеются возможности для образования преломленных головных волн. Зоны малых скоростей, как правило, на протяженных участках обладают небольшой, изменяющейся в незначительных пределах мощностью (10-20 м) и достаточно выдержанными значениями скоростей распространения сейсмических колебаний.
Все эти особенности благоприятствуют применению сейсморазведки методом отраженных волн (MOB) и корреляционным методом преломленных волы (КМПВ).
Однако серьезным препятствием при проведении этих работ, особенно MOB, является наличие на большой площади покровов сыпучих песков, поглощающих упругую энергию и вызывающих появление нерегулярных волн-помех. Поэтому приходится возбуждать колебания взрывами в скважинах с водяной укупоркой, увеличивать заряды взрывчатых веществ, применять группирование сейсмоприемников. Эти приемы в большинстве районов обеспечивают получение вполне интерпретируемого материала, но усложняют и удорожают производство полевых работ.
Основным при исследовании тектоники и поисках погребенных структур является метод отраженных волн, который позволяет почти непрерывно освещать разрез (а не по отдельным немногочисленным горизонтам, как при КМПВ), а также при наличии опорных и маркирующих горизонтов в некоторых случаях определять их стратиграфическую приуроченность.
Наблюдения ведутся по системе полных годографов разной длины в зависимости от задач и конкретных условий с расстояниями между сейсмоприемниками (или центрами групп) 20-30 м; построение разрезов ведется путем определения глубин залегания отражающих границ под пунктом взрыва (способ t0) и способом засечек.
За 2,5 года с начала работ выполнено около 4700 пог. км профилей, главным образом MOB. Изучены региональные маршруты вдоль железнодорожной линии на участке Душак-Мары-Чарджоу, вдоль рек Мургаб и Теджен и Каракумского канала, а также на ряде площадей, расположенных вблизи упомянутой железной дороги, в том числе между станциями Душак и Байрам-Али, а также около ст. Репетек на одноименном поднятии. Были также проведены глубинные сейсмозондирования по профилю Теджен-Карабекаул и незначительный объем работ КМПВ.
Результаты этих работ вкратце сводятся к следующему.
В направлении от Душака к Чарджоу все горизонты осадочной толщи испытывают региональный подъем от Прикопетдагского предгорного прогиба по направлению к Бухаро-Хивинской ступени. За исключением самой юго-западной части весь этот район расположен в пределах платформенной зоны. Глубина залегания фундамента, возраст которого определяется большинством исследователей как герцинский, изменяется от 7-8 км в прогибе до 2,5-3,0 км в Приамударьинском районе.
В меридиональном направлении наиболее полные данные имеются по маршруту вдоль р. Мургаб. И здесь наблюдается погружение поверхности фундамента в сторону альпийских сооружений, от которых платформа отделена глубоким прогибом.
Таким образом, рассматриваемая территория построена весьма сложно: северная ее часть является юго-восточным окончанием Каракумской платформы, с юга полукольцом ее опоясывает зона краевых прогибов, за которой расположены выраженные резкими формами рельефа структуры альпийской складчатости.
Каждая из этих зон в свою очередь дислоцирована и богата структурами более низких порядков. Ряд таких структур, представляющих интерес для поисков газонефтяных залежей и месторождений, выявлен и продолжает изучаться сейсморазведкой.
На рис. 1 изображены карты, построенные по двум сейсмическим горизонтам для наиболее подробно изученной зоны, прилегающей к участку железной дороги Душак-Байрам-Али.
Опорный отражающий горизонт (рис. 1, а), повсеместно прослеживаемый на профилях MOB, характеризуется значительной амплитудой записи на сейсмограммах и наличием четких двух (а зачастую и трех) фаз. Этот горизонт был по литологии разреза стратифицирован как кровля бухарского яруса палеогена. В дальнейшем такая интерпретация была подтверждена бурением, причем ошибка в определении глубины залегания по данным сейсморазведки оказалась не превышающей 10-20 м.
Второй горизонт (условный, см. рис. 1, б) проведен вблизи фиксируемого на некоторых участках маркирующего отражения (четкая запись, до 5-7 фаз). Незначительное угловое несогласие, отделяющее толщи, расположенные выше и ниже этого горизонта, а также анализ изменения мощностей меловых отложений по известным разрезам позволяют с достаточной степенью достоверности (в пределах, по-видимому, 100-200 м) относить эту границу к кровле юрских образований.
Обе карты, несколько отличаясь в деталях, отображают совпадающую в общем картину строения участка и расположенных на нем структурных элементов.
На западной части территории располагается юго-восточное окончание Прикопетдагского предгорного прогиба (I).
В его пределах ось прогиба по бухарским отложениям смещена в плане к северо-востоку от оси юрского прогиба. Таким образом, и здесь наблюдается миграция прогиба в сторону платформы, отмеченная в районах центральной Туркмении. Данное положение подтверждается и результатами бурения, по которым ось прогиба в неогеновых отложениях смещена еще больше в этом же направлении.
Кроме того, конфигурация изогипс свидетельствует о наличии ряда осложнений. Это в первую очередь относится к Такырскому поднятию (II), четко оконтуренному по юрскому горизонту (амплитуда порядка 200-300 м) и слабо выраженному в бухарских отложениях. Размеры его достигают 25-30х17- 20 км. Структура расположена на больших глубинах (юра залегает на глубине около 4,5 км от поверхности), однако возможность нахождения газо-нефтяных залежей на доступных для бурения глубинах не исключена. На это указывает газовый фонтан из сенонских отложений на Карачопской структуре (в 300 км к юго-востоку), а также признаки газоносности в эоцене на Изгантской площади, расположенной в 30 км к северо-западу от г. Ашхабад, тоже в пределах северного склона Прикопетдагского прогиба.
В 30-40 км к юго-востоку от Такырской структуры намечается еще одна структура - Меанинская (III). Из-за малого количества наблюдений точно охарактеризовать ее невозможно.
В восточном направлении на фоне общего подъема под углами до 1° (на юге) и 2° (на севере) наблюдаются террасовидные уступы, образующие в южной части площади зону с более пологим залеганием слоев.
К югу от станции Джу-Джу-Клу обнаружена одноименная структура (IV). Она представляет собой гемиантиклинальное осложнение широтного простирания, более резко выраженное по глубоким горизонтам. Южное крыло структуры круче (углы до 2°), сливается с общим региональным погружением.
Несмотря на сравнительно большую глубину залегания наиболее перспективных нижнемеловых и юрских отложений, структура Джу-Джу-Клу представляет большой интерес как объект для поисков залежей нефти и газа с точки зрения геотектонических критериев.
К востоку от Джу-Джу-Клу сейсморазведка обнаруживает новое поднятие - Шахитлинское (V), отмеченное пока только двумя сейсмическими профилями.
Дорткуюнская юрская мульда (VI) отделяет Шахитлинскую структуру от Марыйской (VII), разведанной лишь в южной периклинальной части. К югу от нее на продолжении Марыйской антиклинальной линии наблюдается незначительное осложнение (VIII), возможно, соответствующее локальной структуре. Существование последней должно быть определено дополнительными исследованиями.
Далее к востоку располагается Векиль-Базарская мульда (IX) почти меридионального простирания. Она ограничивает с запада антиклинальную Байрам-Алийскую зону, образующую крупное валообразное поднятие, вытянутое на многие десятки километров и продолжающееся на север за пределами рассматриваемых карт. На последних изображены южная периклиналь Байрам-Алийской складки (X) и лежащая на ее южном продолжении Майская структура (XI).
Сопоставление обеих карт (рис. 1, а и 1,б) показывает, что, как правило, структурные формы выражены более резко в глубоких горизонтах. С глубиной увеличиваются углы наклона пластов, наблюдается рост мощностей толщ, заключенных между отражающими горизонтами в местах их более глубокого залегания. Это могло явиться следствием роста структур одновременно с осадконакоплением.
Данное положение подтверждается при рассмотрении карты равных мощностей меловых и бухарских отложений (рис. 2). Как видно, мощности этих образований сокращены в районах сводов поднятий и увеличены в зонах погружений. По существу все структуры (положительные и отрицательные) отображены на этой карте соответствующим характером линий изомощностей. При этом весьма четко наблюдается региональное увеличение мощностей данной толщи с востока (порядка 2000 м) в сторону предгорного прогиба, где они достигают 2800 м.
Таким образом, в результате сейсмических работ на участке Теджен- Байрам-Али выявлен характер строения осадочной толщи и обнаружен ряд погребенных поднятий, представляющих интерес для поисков нефти и газа.
Обращает на себя внимание различная ориентировка структур на рассматриваемой площади. Если общее северо-запад - юго-восточное простирание горизонтов сохраняется почти повсеместно, то локальные структуры имеют различные направления. В основном они совпадают с региональным простиранием и согласовываются с направлением линий равных мощностей.
Не останавливаясь подробно на Джу-Джу-Клинской структуре, несколько необычное простирание которой возможно связывать с локальным изменением геотектонического режима, отметим весьма любопытные особенности Байрам-Алийской антиклинальной зоны (X-XI). Наряду с аномальным субмеридиональным простиранием здесь наблюдаются резкие углы падения на крыльях (до 5-6°), большие амплитуды (до 400-500 м) и линейный характер складчатости, не свойственные типично платформенным структурам.
По всей вероятности, эта зона обязана своим происхождением глубоким расколам в фундаменте, обусловившим ее более интенсивную тектоническую жизнь.
По имеющейся совокупности геологических, гравиметрических и сейсмических данных можно предположить наличие такого крупного разлома вдоль р. Мургаб. При этом на юге восточная часть резко погружена, образуя региональную Карабиль-Келифскую мезокайнозойскую впадину, а западная часть относительно приподнята и соответствует выделяемой Л.Н. Смирновым (3) Герирудской стабильной полосе.
Интересно, что сейсморазведкой не отмечено характерных признаков дизъюнктивных нарушений в мезокайнозое. По-видимому, в этой толще тектоническая деятельность выразилась в увеличении интенсивности пликативной дислокации.
Следует отметить, что на Репетекской структуре, расположенной в 140 км к северо-востоку от Байрам-Алийской, наряду с резкими формами и большой амплитудой складки сейсмическими работами (MOB) отмечено наличие разрывов в мезозойских и, вероятно, палеогеновых отложениях. Неоген-четвертичные образования, залегающие на сильно денудированной поверхности более древних отложений, видимо, не затронуты этим нарушением.
Следовательно, в противоположность Байрам-Алийской зоне на Репетеке в мезозое и начале кайнозоя тектонические подвижки были более интенсивными и привели к разрыву сплошности. Эта дизъюнктивная дислокация, приуроченная к Репетекской аномальной зоне силы тяжести, носит региональный характер и определяет собой северо-восточную границу Карабиль-Келифской впадины; с ней же связаны положительные структурные элементы. Это положение подтверждается обнаружением работами MOB в 1959 г. крупного Караметниязского поднятия, расположенного в пределах описываемой зоны к юго-западу от г. Керки.
Таким образом, при исследовании глубинного строения юго-восточного Туркменистана сейсмические методы решают следующие основные задачи.
1. Изучение регионального тектонического плана и выяснение общих структурных особенностей региона.
2. Выявление крупных тектонических зон и связанных с ними локальных структур.
3. Поиски погребенных структур в перспективных районах.
4. Оконтуривание и детальная разведка локальных структур с целью подготовки их под поисковое бурение на нефть и газ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антропов П.Я. Основные задачи геологоразведочных и поисковых работ на нефть и газ в 1959-1965 гг. Геология нефти и газа, 1959, № 1.
2. Германюк М.М., Комиссаров Г.И., Ловицкий Д.К. Новые данные о геологическом строении юго-восточной Туркмении. Геология нефти и газа, 1959, № 2.
3. Смирнов Л.Н. Мургабская впадина - перспективный нефтегазоносный бассейн. Геология нефти, 1957, № 10.
Восточная геофизическая экспедиция УГ и ОН ТССР
Рис. 1. Структурные карты участка Душак - Байрам-Али по данным сейсморазведки:
а - по кровле бухарского яруса палеогена (Pg1bh); б - по кровле юрских отложений (условно). (Сост. Е.М. Луцук и Д.М. Мильштейн с использованием данных Н.А. Афанасьевой и др.)
Изогипсы сейсмических горизонтов: опорного, приуроченного к кровле бухарского яруса (1 - основные, 4 - вспомогательные); условного, относимого к кровле юрских отложений (2 - основные, 3 - вспомогательные). Глубины указаны в абсолютных значениях от уровня Балтийского моря.
Рис. 2. Карта равных мощностей меловых и бухарских отложений на участке Душак - Байрам-Али (Сост. Д.М. Мильштейн.)
1 - линии равных мощностей.