Результаты опробования метода теллурических токов в бортовой зоне Прикаспийской впадины
Б.А. ШАБАНОВ, Л.А. ГОРЕЛОВ
Прикаспийская впадина и ее бортовая зона изучены слабо. Сейчас эти районы привлекают большое внимание геологов как весьма перспективные в нефтегазоносном отношении [1-4]
В 1958 г. Нижневолжский филиал ВНИИГеофизики опробовал метод теллурических токов (ТТ) на двух участках бортовой зоны Прикаспийской впадины, расположенных в Краснокутском районе Саратовской области и Николаевском районе (соляно-купольное поднятие Кумысолечебницы) Сталинградской области.
По геологическому строению оба участка сходны. Разрезы их типичны для северо-западной части бортовой зоны Прикаспийской впадины. На каждом участке имеются скважины, прошедшие осадочную толщу вплоть до опорного горизонта, представленного здесь соляно-гипсовыми отложениями пермского возраста. По данным каротажа вся надопорная толща сложена в основном иизкоомными породами, среднее сопротивление которых не превышает 20-30 омм. Лишь отдельные прослойки в меловых отложениях (маастрихтские мергели, неокомские песчаники) имеют сопротивление до 150 омм. Но поскольку мощность этих высокоомных прослоек невелика, они практически не влияют на величину суммарной продольной проводимости.
Таким образом, район характеризуется выдержанным геоэлектрическим разрезом, что облегчает геологическую интерпретацию данных метода ТТ.
Полевые работы и интерпретация велись по общепринятой методике [5, 6]. Установки применялись крестообразные. Густота сети - одно наблюдение на 4 км2. В отдельных случаях сеть точек сгущалась до 2-3 наблюдений на 1 км2.
Для проведения количественной интерпретации и построения структурных карт параметрических данных на обоих участках, как и вообще в пределах территории северо-западного борта Прикаспийской впадины, недостаточно. Опорный горизонт на Краснокутском участке вскрыт одной скважиной, на участке Кумысолечебницы - двумя скважинами, расположенными в сводовой части поднятия. В местах погружения опорного горизонта параметрические данные отсутствуют. Имеющиеся на обоих участках данные сейсморазведки не могут быть использованы как параметрический материал, так как установить стратиграфическую приуроченность каждого из отражающих горизонтов, разделенных зонами отсутствия отражений, невозможно.
В связи с этим изучались возможности метода ТТ по выявлению и оконтуриванию соляно-гипсовых структур различных размеров без параметрического материала.
В условиях постоянства геоэлектрического разреза надопорной толщи в бортовой зоне Прикаспийской впадины карта средней напряженности (Е) поля ТТ может рассматриваться как схематическая карта рельефа опорного горизонта [6], причем возрастанию Е соответствует уменьшение Н, т. е. поднятие опорного горизонта, а уменьшению Е - погружение. Однако следует отметить, что пропорциональность в этих соотношениях не соблюдается.
Возможности метода ТТ по выявлению и оконтуриванию соляно-гипсовых структур различных размеров определяются нами путем сопоставления карты Е с данными бурения, сейсморазведки и гравиметрии.
По Краснокутскому участку приводится карта Е в сопоставлении с данными сейсморазведки (рис. 1). Надо отметить, что сейсморазведка на этом участке, несмотря на большую густоту профилей, глубокие горизонты прослеживает не повсеместно. Горизонт, который служит опорным для метода ТТ, сейсморазведка прослеживает только вне бортовой зоны Прикаспийской впадины, в северо-западном углу площади съемки, где он приближается к дневной поверхности. В пределах бортовой зоны наиболее близкими к опорному горизонту ТТ являются отражающие горизонты в толще пермо-триасовых отложений, прослеживаемые сейсморазведкой на небольшой территории.
В северной части карта Е отражает резкое и очень значительное по амплитуде погружение опорного горизонта в юго-восточном направлении - от глубины, значительно меньшей, чем в базисной точке, где величина Е принята за 100 (изолиния 220 на северо-западе), до глубины, заметно большей, чем в базисной точке (изолиния 70). Наиболее погруженный участок опорного горизонта, где Е <= 70, соответствует прибортовой синклинали, выявленной сейсморазведкой.
Далее в юго-восточном направлении намечается подъем опорного горизонта (изолинии 70-100). Эти изолинии проведены пунктиром из-за редкой сети точек. Отмечаемый подъем опорного горизонта соответствует склону прибортовой антиклинали, выявленной сейсморазведкой.
В юго-западной части Краснокутского участка карта Е отражает значительное погружение опорного горизонта в сторону г. Красный Кут (изолинии 50-100), что хорошо увязывается с погружением сейсмических (отражающего и условного) горизонтов, приуроченных предположительно к подошве кампана.
В центральной части участка карта Е показывает наличие двух структур третьего порядка. Одна из них - структурная впадина длиной примерно 5 км и шириной 2 км (по изолинии Е-90) - оконтурена изолиниями 80-100. Хотя контуры ее, возможно, неточны, существование ее и общая конфигурация не вызывают сомнений. Эта впадина по опорному горизонту ТТ в общих чертах согласуется с впадиной, выявленной сейсморазведкой в отложениях пермо-триаса. Другая структура на карте Е отражена лишь частично вследствие недостаточного количества точек. Показан крутой подъем опорного горизонта на юго-восток от структурной впадины, напряженность поля в этом направлении возрастает до 160 единиц. Поперечник этой приподнятой зоны по изолинии Е-110 составляет 3 км.
Сопоставление карты Е с аномалиями силы тяжести показывает, что гравитационная ступень охватывает основную часть бортового склона и прибортовую синклиналь. Впадина вблизи г. Красный Кут неясно намечается в виде разрежения изоаномал силы тяжести. Впадина в центральной части участка, так же как и намечающееся к юго-востоку от нее поднятие, вовсе не отражается в гравитационном поле.
По участку Кумысолечебницы карта Е сопоставляется с данными сейсморазведки и бурения (рис. 2).
Сейсморазведка на этом участке, так же как и на Краснокутском, дает большое количество отражающих и условных горизонтов, но каждый из них прослеживается на сравнительно небольшом протяжении из-за наличия многих зон отсутствия отражений. Для сопоставления нами взяты наиболее глубокие горизонты.
Данные бурения имеются только на участке поднятия Кумысолечебницы и при различной интерпретации дают две возможные ориентировки этого поднятия по кровле турона (см. рис. 2), что объясняется, по-видимому, редкой сетью скважин.
В западной части участка съемки изолинии Е указывают на быстрое погружение опорного горизонта в восточном направлении, что в общем соответствует результатам сейсморазведки. Некоторые расхождения могут быть объяснены тем, что сейсмические построения сделаны по горизонту, залегающему ближе к дневной поверхности, чем опорный горизонт ТТ.
Далее к востоку между отметками E-90-100 отмечается плоский погруженный участок опорного горизонта с заливообразным ответвлением в восточном направлении. Сейсмические данные по этой территории отсутствуют.
Еще далее на восток начинается подъем опорного горизонта, соответствующий известному соляному куполу Кумысолечебницы. Сейсморазведкой освещена только северная часть этого купола, центральная же и южная части не освещены вследствие отсутствия отражений, хотя там имелась густая сеть профилей.
В сводовой части купола двумя скважинами вскрыт опорный горизонт метода ТТ - соляно-гипсовые отложения пермского возраста на глубине 372 и 500 м.
Конфигурация поднятия Кумысолечебницы по изолиниям Е больше совпадает с данными сейсморазведки, чем с данными бурения. Это объясняется, во-первых, редкой сетью скважин, во-вторых, тем, что опорный горизонт методом ТТ совпадает с сейсмическим отражающим горизонтом и отделен значительным интервалом от кровли турона, по которой построена карта по данным бурения.
Описанные элементы строения изучаемой территории не отражаются на карте изоаномал силы тяжести. Их гравитационное влияние скрадывается на фоне гравитационной ступени и двух крупных соляно-купольных гравитационных аномалий.
Для участка Кумысолечебницы, кроме карты Е, нами построена другая качественная карта метода ТТ - карта параметра М (эксцентриситетов эллипсов полевых пунктов). Карта М позволяет выделить области резкого изменения продольной проводимости надопорной толщи (в наших условиях - крутые склоны поднятий), которым соответствуют сгущения изолиний М. Если базисный пункт находится в условиях, близких к горизонтально-однородной среде (что наблюдается на участке Кумысолечебницы), то, если полевой пункт попадает в такие же условия, значения М приближаются к единице.
Карта М приводится в сопоставлении с картой Е (рис. 3). Из сопоставления видно, что наибольших значений (0,8) величина М достигает в центральной части площади съемки, где отмечена погруженная зона с горизонтальной поверхностью опорного горизонта. Наименьшие значения М внутри изолиний 0,3 соответствуют наиболее дислоцированным участкам на севере и на юге поднятия Кумысолечебницы. Восточнее этого поднятия значения М воз растают очень немного - до 0,4. Это свидетельствует о том, что район здесь также дислоцирован.
Таким образом, карта М подтверждает результаты истолкования карты Е и несколько дополняет сведения о строении участка.
Заключение
Метод ТТ может найти широкое применение для изучения рельефа поверхности гидрохимических отложений пермского возраста в бортовой зоне Прикаспийской впадины. Этот метод выявляет все структуры, обнаруженные сейсморазведкой, вплоть до самых мелких, не отражающихся на карте аномалий силы тяжести.
По сравнению с сейсморазведкой метод ТТ имеет то преимущество, что повсеместно в бортовой зоне прослеживается одна поверхность.
Другими преимуществами метода ТТ являются высокая производительность и небольшая стоимость работ. Партия ТТ с двумя полевыми лабораториями за 6 месяцев может провести съемку на площади 2000 км2 при средней густоте сети 1 точка на 3 км2. Стоимость 1 км2 при этом составит приблизительно 200 руб., что во много раз меньше стоимости сейсмических работ с той же густотой сети.
Съемку методом ТТ целесообразно рассматривать как первый этап в изучении строения бортовой зоны Прикаспийской впадины, имеющий своей задачей выявление наиболее интересных участков для последующего применения сейсморазведки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антропов П.Я. Основные задачи геологоразведочных работ и поисковых работ на нефть и газ в 1959-1965 гг. Геология нефти и газа, 1959, № 1.
2. Ерофеев Н.С., Васильев В.Г. Усилить поиски и разведку новых газовых месторождений. Геология нефти и газа, , 1959 № 1.
3. Кожевников И.И. Тектоника и перспективы нефтегазоносности северной части территории Северо-Каспийского прогибания. Геология нефти и газа, 1959, № 1.
4. Козленко С.П. Геология нефти и газа. 1959, № 5.
5. Временное наставление по электроразведочным работам методом теллурических токов. НИИГР, 1956.
6. Загармистр А.М., Бердичевский М. Н. Электроразведочные работы методом теллурических токов. Геология нефти и газа, 1959, № 1.
Нижне-Волжский фил. ВНИИГеофизика
Рис. 1. Карта Е в сопоставлении с данными сейсморазведки. Краснокутский участок.
1 - изолинии Е; 2 - изогипсы по отражающему и условному горизонтам, приуроченным к толще пермо-триасовых отложений; 3 - изогипсы по отражающему и условному горизонтам, предположительно приуроченным к подошве кампанских отложений; 4 - изогипсы по отражающему горизонту I, приуроченному к поверхности палеозойских отложений.
Рис. 2. Карта Е в сопоставлении с данными сейсморазведки и бурения. Участок Кумысолечебницы.
1 - изолинии Е; 2 - изогипсы по II отражающему горизонту, предположительно относимому к поверхности карбонатной перми; 3 - изогипсы по III условному горизонту (по данным с/п № 20/54); 4 -изогипсы отражающего сейсмического горизонта краевой части платформы (по данным с/п № 17-18/53); 5 -изогипсы по кровле турона (по данным В.К. Кузьминой); 6 - контуры свода по кровле турона (по данным ВНИГРИ); 7 - скважины структурного бурения.
Рис. 3. Карта Е и М по участку Кумысолечебницы.
1 - точка наблюдения поля ТТ. Слева - номер точки, справа - в числителе Е, в знаменателе М; 2 - базисная точка; 3 - изолинии Е; 4 - изолинии М.