Геологическое строение южной части Предуральской депрессии и поиски рифовых массивов
Ф. И. ХАТЬЯНОВ
Под южной частью Предуральской депрессии подразумевается часть краевого предгорного прогиба, расположенная к югу от Стерлитамакско-Ишимбайского района. В прошлые годы в основном изучали северную часть Предуральской депрессии [1, 2, 9, 10, 11]. Детальное изучение южной части началось в 1951 г. [3].
Поиски нефтеносных структур в рассматриваемой области затруднены сложным геологическим строением. Сакмаро-артинские отложения, а вместе с ними рифовые массивы и антиклинальные складки резко погружаются по сравнению с северной частью депрессии, а строение вышележащих кунгурских, пермо-триасовых и мезо-кайнозойских отложений осложняется проявлениями соляной тектоники. Вместе с тем южная часть депрессии наиболее перспективна в отношении нефтегазоносности. В настоящее время южная часть Предуральской депрессии почти полностью изучена детальными гравиметровыми и электрометрическими исследованиями, а ее северные районы частично освещены бурением [3, 4, 6, 1]. Это позволяет наметить некоторые особенности ее тектонического строения. На основе геологической интерпретации геофизических данных, анализа результатов бурения и их обобщения составлена тектоническая схема южной части Предуральской депрессии и намечены зоны, различные по перспективности для поисков нефтеносных рифовых массивов и антиклинальных складок (рис. 1).
Граница Предуральской депрессии с платформенной областью по сакмаро- артинским отложениям определяется наиболее отчетливо на карте региональных (осредненных) гравитационных аномалий по узкой полосе резкого сгущения изоаномал, протягивающейся в субмеридиональном направлении. Эта полоса или, как ее часто называют, гравитационная ступень соответствует довольно крутому склону сакмаро-артинского ложа при переходе от платформенной области к Предуральскому прогибу.
Западная граница Предуральской депрессии по поверхности галогенного кунгура хорошо отбивается электроразведкой в виде флексуры или полосы сгущенных изогипс поверхности опорного электрического горизонта, разделяющей область приподнятого залегания кунгура на западе от области его погружения на востоке. Определение западной границы Предуральской депрессии по сакмаро-артинским отложениям важно для поисков нефтеносных рифовых массивов, так как они распространены в зоне, проходящей восточнее этой линии [11]. Положение полосы вероятного распространения рифов в общем совпадает с крутым западным склоном (бортом) депрессии, в процессе формирования которого в сакмаро-артинское время происходил рост рифовых массивов. Все известные в настоящее время рифовые массивы в южной части депрессии приурочены к полосе резкого сгущения изоаномал.
Хотя тектоническая схема ограничивается широтой южной границы Башкирии с Оренбургской областью, полоса рифовых массивов прослежена по карте осредненных гравитационных аномалий до Сакмаро-Уральского водораздела. К востоку от западного борта Предуральской депрессии расположена ее осевая часть, соответствующая наиболее погруженной области сакмаро-артинского ложа. Осевая часть прогиба характеризуется минимальной зоной региональных (осредненных) аномалий силы тяжести, отрицательные значения которых в общем увеличиваются по мере погружения сакмаро-артинских отложений с севера на юг.
На рис. 2 приводится геолого-геофизический профиль, пересекающий Предуральский прогиб в районе широтного течения р. Нугуш. Анализ этого профиля показывает, что осредненное гравитационное поле отображает изменение глубины залегания поверхности сакмаро-артинских отложений, тогда как локальные гравитационные аномалии соответствуют структурам кунгура и пермо-триаса. Детальное рассмотрение и количественные расчеты показывают, что на осредненное гравитационное поле также влияют более глубоко залегающие плотностные границы.
По осевой линии минимальной зоны региональных гравитационных аномалий проведена ось депрессии, соответствующая полосе наибольшего прогибания поверхности сакмаро-артинских и более древних отложений. Восточная граница депрессии (граница с передовыми складками западного склона Урала) условно проведена по линии между выходами на дневную поверхность кунгурских и сакмаро-артинских отложений.
Осевая часть и восточный борт депрессии являются областью вероятного распространения антиклинальных складок [3, 4, 6].
Так как ось депрессии намечена только на основе гравитационных данных, ее положение по сакмаро-артинским отложениям должно быть уточнено сейсморазведкой и широтными рекогносцировочными профилями глубоких скважин.
В пределах предгорного прогиба на тектонической схеме показаны соляные кунгурские поднятия: массивы (преимущественно в западной части депрессии, в полосе рифов) и линейные соляные антиклинали (преимущественно в осевой и восточной частях прогиба). Соляные поднятия уверенно выделяются комплексом данных гравиразведки и электроразведки. При их выделении в основу были положены данные гравиразведки в виде карт локальных и локализованных аномалий силы тяжести. По данным электроразведки и гравиразведки также выделены глубокие кунгурские прогибы, выполненные пермо-триасовыми отложениями.
Все известные в настоящее время рифовые массивы в южной части депрессии располагаются либо в краевых частях соляных кунгурских поднятий, либо в зонах перехода от соляных кунгурских поднятий к прогибам (см. рис. 1, 2, 3), которые обычно характеризуются повышенными значениями гравитационных аномалий. Соляные кунгурские поднятия в пределах полосы рифов имеют ряд отличительных особенностей по сравнению с соляными поднятиями центральной и восточной частей депрессии. В большинстве случаев они вытянуты в широтном направлении или имеют форму, близкую к изометрической. Соляные структуры центральной и восточной частей депрессии представляют собой линейные антиклинали, вытянутые в виде 4-5 гряд в субмеридиональном (параллельно оси депрессии) направлении.
Возможности использования геофизических данных непосредственно для поисков сакмаро-артинских структур основываются на закономерной связи тектоники галогенной кунгурской толщи и подстилающих ее сакмаро-артинских отложений. В результате комплексного анализа геолого-геофизических данных и опыта буровых работ установлено, что наиболее рационально и обоснованно разделять полосу рифов и область вероятного распространения антиклинальных складок по степени перспективности на различные зоны. Малоперспективные зоны составляют центральные части кунгурских соляных поднятий, с которыми обычно связано скопление наибольших мощностей соли и гипсо-ангидритовых пород, и глубокие кунгурские прогибы, представляющие синклинальные блоки, сложенные пермо-триасовыми отложениями.
В основу их выделения были положены следующие принципы.
1. Центральные части соляных кунгурских поднятий соответствуют либо прогибам артинского ложа, либо участкам его спокойного пологого залегания. Последнее обусловлено закономерностями осадконакопления и пластическими деформациями галогенных пород.
2. Наиболее глубокие прогибы поверхности галогенного кунгура могли образоваться лишь между рифовыми массивами или антиклинальными складками или за их пределами, т. е. в области глубокого залегания сакмаро-артинских отложений. Область, представляющая интерес для поисков рифов, выделяется по данным гравиразведки и электроразведки путем исключения из площади полосы рифов малоперспективных зон и состоит из зон перехода от соляных поднятий к прогибам. На тектонической схеме она не заштрихована. Аналогичным образом выделяются зоны перспективные для поисков антиклинальных складок.
Известно, что в северной части депрессии, где над рифами каменная соль отсутствует и разрез кунгура представлен ангидрито-гипсовыми породами («надмассивный» тип кунгура), на участке рифа отмечается локальный максимум силы тяжести [2, 9]. В южной части депрессии каменная соль вследствие проявления пластических деформаций галогенных пород имеет развитие и над рифовыми массивами, что в значительной степени затрудняет поиски структур по геофизическим данным. Вместе с тем анализ геолого-геофизических разрезов через известные рифы (см. рис. 3) и рассмотрение статистических графиков зависимости глубины залегания каменной соли от мощности кунгура указывают на ряд особенностей строения галогенной толщи на участках рифовых массивов. Во многих случаях над рифами расположены небольшие вздутия и прогибы кунгурской галогенной толщи, образовавшиеся при наползании каменной соли на риф. Эти детали строения кунгура отображаются на гравитационном поле при достаточно точной съемке в виде максимальных и минимальных выступов изоаномал, осложняющих гравитационные ступени, окаймляющие соляные поднятия.
Над рифами мощность каменной соли часто меньше мощности ангидрито-гипсовых пород, а в пределах соляных поднятий преобладает мощность каменной соли. Поэтому в некоторых случаях над рифами наблюдаются максимумы локальных аномалий силы тяжести или участки повышенных значений гравитационных аномалий. Зоны первоочередные для постановки дальнейших поисковых работ выделяются из перспективной области на основании ряда дополнительных признаков: 1) наличия положительной гравитационной характеристики в краевых частях кунгурских соляных поднятий, 2) наличия в ряде случаев у гравитационных аномалий и кунгурских структур элементов широтного простирания, соответствующих вероятному простиранию рифовых массивов, 3) аналогии с соседними исследованными бурением площадями, 4) характера сочленения кунгурских структур с платформенной областью и т.д.
Высокоперспективные зоны, а также перспективные представляют интерес прежде всего для постановки детальных сейсмических работ, а затем глубокого бурения.
В последние годы в основных чертах определилась методика поисков рифов в южной части Предуральской депрессии. Она основана на использовании глубокого бурения данных гравиразведки и электроразведки. На высокоперспективных участках, выделенных по геофизическим данным, намечается ряд точек заложения поисковых скважин, профиль которых располагается обычно вкрест предполагаемого простирания рифа. Скважины бурятся до вскрытия сакмаро-артинских отложений и проходят по ним 50-100 м [3, 11]. Дальнейшие поиски развиваются в зависимости от результатов бурения первых скважин (данных о фациях и структуре сакмаро-артинских отложений) с учетом геофизической характеристики площади. На этом этапе поисковых работ результаты бурения во многих случаях являются определяющими для направления дальнейших поисков. В последние годы достигнуты значительные успехи в поисках рифовых массивов в Предуральском прогибе. По официальным данным управления Башнефть эффективность геофизических работ, проведенных в 1954-1957 гг., определяется тем, что из 14 площадей, рекомендованных трестом Башнефтегеофизика в разведку бурением, на шести площадях открыты нефтяные месторождения (Северо-Зирганское, Южно-Введеновское, Тереклинское, Грачевское, Озеркинское, Нижне-Лемезинское), на пяти площадях ведутся поиски рифовых массивов и на трех площадях данные геофизики пока не подтвердились.
В 1958 г. было подготовлено к разведке еще пять площадей и на двух площадях открыты нефтеносные рифовые массивы - Аллакаевский и Канчуринский (к северу от г. Кумертау). Все же поиски рифовых массивов ведутся с большими трудностями. Например, на Грачевской площади, чтобы обнаружить рифовый массив, потребовалось пробурить три глубокие скважины и еще две скважины, чтобы открыть нефтяное месторождение. В то же время на некоторых других площадях для открытия нефтяного месторождения потребовалось пробурить меньшее число скважин. Так, Северо-Зирганский нефтеносный рифовый массив открыт первой пробуренной скважиной, а Аллакаевский - третьей.
Следует отметить, что до декабря 1958 г. все успешные поиски нефтяных месторождений относятся в основном к Столяровской зоне, расположенной к северу от Старо-Казанковского рифа. Что касается Мелеузовской зоны, расположенной к югу от Старо-Казанковского рифа, то перспективность ее в нефтегазоносном отношении была доказана после открытия в конце декабря 1958 г. Канчуринского нефтегазоносного рифового массива и установления в начале 1959 г. нефтеносности Озеркинского рифа. Тем самым подтвердились прогнозы, сделанные по Мелеузовской зоне на основе анализа геолого-геофизических данных [4,6]. Канчуринский риф был открыт первой скважиной, пробуренной в пределах высокоперспективной зоны, расположенной непосредственно к северу от г. Кумертау, второй скважиной установлена его нефтегазоносность. В настоящее время продолжается разведка этого рифового массива.
Несмотря на успехи, эффективность поисков рифовых массивов геофизическими методами еще недостаточно высока. Особые трудности возникают при разведке рифовых массивов, так как данные гравиразведки и электроразведки не дают достаточно точных сведений о местоположении и конфигурации рифового массива. Для того чтобы методику разведки рифов сделать более эффективной и гибкой, в настоящее время трестом Башнефтегеофизика проводятся опытные работы методами сейсморазведки и радиометрии.
Выполненные силами ВНИИГеофизики и треста Башнефтегеофизика в 1957-1958 гг. опытно-методические сейсмические исследования КМПВ и МОВ на известных рифовых массивах [6], а также предварительные результаты радиометрических работ [4] позволяют надеяться, что эти методы в ближайшие годы окажутся эффективными в поисках нефтяных месторождений в Предуральском прогибе. Поиски антиклинальных складок только начинаются. По геофизическим данным предположительно выделены зоны первоочередные для постановки сейсморазведки и глубокого бурения [4].
Анализ геофизических материалов по рифовой полосе и в особенности по области вероятного распространения антиклинальных складок указывает на целесообразность и необходимость внедрения в рациональный комплекс высокоточной гравиметровой съемки, позволяющей строить карты аномалий силы тяжести с сечением 0,2-0,5 мгл.
В заключение следует отметить, что территория Предуральского прогиба и прилегающих к нему областей еще недостаточно освещена геофизическими исследованиями, в особенности региональными сейсмическими исследованиями.
Проведение геофизических исследований в Предуральском прогибе несомненно будет способствовать его тектоническому районированию и выявлению перспектив поисков нефтеносных структур.
ЛИТЕРАТУРА
1. Богданов А.А. Тектоника Ишимбайского Приуралья. Материалы к познанию геологического строения СССР. Нов. серия, вып. 7 (11), ИМОИП, 1947.
2. Виссарионов В.С., Храмой А.И. Геофизические работы на нефть в Западном Приуралье. «Прикладная геофизика», вып. 4, 1948.
3. Виссарионова А.Я., Ованесов Г.П., Розанов Л.Н. Методика поисково-разведочных работ на нефть в Башкирии. Башкирское республиканское НТО нефтяной промышленности, 1956.
4. Иванов Л.И., Хатьянов Ф.И., Кривченко А.И. Применение геофизических методов разведки в Предуральской депрессии при поисках нефтяных месторождений. Башкирская нефть, № 1-2, 1958.
5. Косыгин Ю.А. Тектоника нефтеносных областей, т. 1, Гостоптехиздат, 1958.
6. Ованесов Г.П., Мартьев М.Ф. Методика поисков структур в Башкирской АССР. Геология нефти, 1958, № 10.
7. Олли А.И. О возможных новых нефтеносных районах Башкирии. Материалы научной сессии по геологии нефти, 1955.
8. Розанов Л.Н. О поисках подсолевых поднятий в юго-западной Башкирии. Нов. нефт. техн. № 1, 1956.
9. Страхов Н.М. Очерки геологии кунгура Ишимбайского нефтеносного района. Материалы к познанию геологического строения СССР. ИМОИП, нов. серия, вып, 5 (9), 1947.
10. Трофимук А.А. Нефтеносность палеозоя Башкирии. Гостоптехиздат, 1950.
11. Шамов Д. Ф. Фации сакмаро-артинских отложений Ишимбайского Приуралья. Тр. УфНИИ «Вопросы разработки нефтяных месторождений», вып. II, 1957.
Трест Башнефтегеофизика
Рис. 1. Тектоническая схема южной части Предуральской депрессии.
а - западная граница депрессии по кунгуру; б - западная граница Предуральской депрессии с платформенной областью (по сакмаро-артинским отложениям) и западная граница полосы рифов; в - восточная граница полосы рифов; г - осевая линия Предуральской депрессии; д - восточная граница Предуральской депрессии; е - выходы кунгурских гипсов на дневную поверхность; ж - соляные кунгурские поднятия; з - ангидрито-гипсовые кунгурские поднятия; и - кунгурские прогибы, выполненные пермо-триасовыми отложениями; к-рифовые массивы: 1 - Ишимбайская группа; 2 - Аллакаевский; 3 - Столяровский; 4 -Северо-Зирганский; 5 - Введеновский; 6 - Южно-Введеновский; 7 - Тереклинский; 8 - Грачевский; 9 - Старо-Казанковский; 10 - Озеркинский; л - неоконтуренные рифовые массивы; м - антиклинальные складки: А - Салиховская; Б - Кинзебулатовская; н - зоны высокоперспективные для поисков рифовых массивов; о - зоны высокоперспективные для поисков антиклинальных складок.
Рис. 2. Широтный геолого-геофизический профиль через Предуральскую депрессию (в районе широтного течения р. Нугуш).
Тr- третичные отложения; Р2uf - уфимские отложения; Р1+2uf - переходная толща. Кунгурские отложения; 1 - гипс; 2 - ангидрит; 3 - каменная соль; 4 - глина; 5 - доломит, артинские отложения; 6 -песчаник; 7 - известняк; 8 - мергель; 9 - кривая опорного электрического горизонта.
Рис. 3. Геолого-геофизический профиль через рифовые массивы.
Тr - третичные отложения; P2uf - уфимская свита; P1+2uf - переходная толща. Кунгурские отложения: 1 - гипс; 2 - ангидрит; 3 - каменная соль; 4 - сакмаро-артинские отложения; 5 - поверхность опорного электрического горизонта.