К оглавлению

О связи теплового поля Западно-Сибирской низменности с рельефом доюрского фундамента

В. А. Кошляк

Геотермические исследования в Западно-Сибирской низменности подтверждают закономерную связь геотермического градиента с положением скважины на структуре, глубиной залегания фундамента и его петрографическим составом.

Схема равных значений геотермического градиента, определенного в интервале 1000-1500 м и построенного для Западно-Сибирской низменности (рис. 1), довольно наглядно подтверждает эту связь. В восточной части Западно-Сибирской низменности в зону повышенных значений теплового поля (геоизотерма 3,0° С/100 м) попадают районы Колпашево, Парабели, Нарыма, Пудино, которые на схематической структурной карте по подошве мезо-кайнозоя характеризуются относительно повышенным залеганием фундамента. Максимальные значения геоизотерм отмечаются в районе Нижнепарабельской группы поднятий (геоизотерма 3,5° С/100 м), где минимальная глубина вскрытия фундамента менее 2500 м, фундамент представлен изверженными породами типа гранодиоритов. Уменьшение геотермического градиента к востоку и юго-востоку от Колпашево в сторону Максимкина

Яра и Тегульдета связано с погружением фундамента и частично с движением охлажденных вод со стороны Чулымо-Енисейского обрамления низменности. Новое увеличение средних значений геотермического градиента (геоизотерма 3,0° С/100 м) происходит от Максимкина Яра (район Кетской впадины) на восток в сторону Касской опорной скважины (Касская впадина). В этом же направлении наблюдается подъем фундамента. В Касской опорной скважине он вскрыт на глубине 1678 м. Западнее, в Ново-Васюганской опорной скважине (Усть-Чижапская впадина), геотермический градиент падает до 2,2° С/100 м. Здесь в скважине 1-Р при забое 3004 м фундамент не вскрыт. Аномалийно низкое значение геотермического градиента в скв.1-Р Назино, расположенной на далекой юго-восточной периклинали структуры; фундамент вскрыт на глубине 2609 м и представлен кварцевыми порфирами.

Низкое значение геотермического градиента нельзя объяснять неустановившимся тепловым режимом, так как в скважине было выполнено два замера через 52 и 90 суток, разность градиентов DГ = 0,29° С. Анализируя характер изменения температур на различных глубинах по району Среднего Приобья (для этого нами строились схемы-срезы равных температур для глубин 500, 1000, 2000 м), в районе Назино можно отметить температурный максимум по верхним горизонтам, который с глубиной смещается в сторону Нижнепарабельской группы поднятий. Эту особенность изменения теплового поля мы объясняем охлаждающим влиянием водного потока со стороны Чулымо-Енисейского обрамления. Ростовцев Н.Н. [2] указывает, что движение вод происходит от Максимкина Яра в сторону Колпашево и далее в направлении Ларьякского и Покурского районов. Возможно, что этот поток, огибая с востока Нижнепарабельскую группу поднятий, раздваивается. Одна его ветвь направляется почти меридионально в сторону Ларьякского района, другая через Усть-Чижапскую впадину идет в сторону Ханты-Мансийской впадины [4]. Очевидно, в снижении геотермического градиента значительную роль играет гидрогеологический фактор.

Зависимость между геологическим строением и характером распределения естественных температур по разрезу скважин наглядно видна на схематическом профиле изотерм по линии Колпашево - Парабель - Нарым - Назино [5].

Изотермы на Колпашевской и Нарымо-Парабельской структурах уверенно повторяют рельеф фундамента. Причем зависимость с глубиной становится более ясной.

В сторону поднятия наблюдается подъем изотерм, наиболее четко он выражен по верхним и нижним горизонтам. В средней части разреза происходит некоторое выполаживание кривых. На Парабельской структуре изотермы с глубиной смещаются в сторону крыла структуры. Такое смещение обусловлено различием в петрографическом составе пород фундамента. Скв. 2-Р вскрыла осадочные породы фундамента, которые имеют значительно большее тепловое сопротивление, чем изверженные породы, вскрытые на своде и северном крыле (скв. 1-Р и 3-Р) структуры. Естественно, что на своем пути глубинный тепловой поток, встречая теплоизолятор (осадочный фундамент), отклоняется в сторону изверженных пород.

В северо-восточной части низменности геотермический градиент несколько увеличивается от Ларьякской к Елагуйской опорной скважине.

Омская впадина характеризуется низкими значениями геотермического градиента. Зона относительно низкого геотермического режима, оконтуриваемая геотермой 2,0°С/100 м, с минимальными значениями в районе Татарска протягивается в северо- западном направлении и огибает с востока район Большеречья. К востоку от Татарска значения геотермического градиента растут. Например, на Тебисском валу они достигают 2,8° С/100 м. Рост геотермического градиента наблюдается также в направлении Большеречья, где на схематической структурной карте по подошве мезо-кайнозоя отмечается область повышенного залегания фундамента (2600-2700 м). Это Большереченская зона повышенных значений геотермического градиента, оконтуриваемая геотермой 2,5° С/100 м. Погружение фундамента к северу сопровождается снижением значений геотермического градиента. Геотермой 2,0° С/100 м в районе Завьялово - Тара оконтуривается Завьяловский геотермический минимум. На построенном нами схематическом профиле изотерм [4] по линии Славгород - Татарск - Логиново-Тара поведение изотерм согласуется с рельефом фундамента, и только в районе Татарска в верхней половине разреза мезо-кайнозоя происходит небольшое понижение температур за счет подтока вод с юга (Алтая). Вниз по разрезу с уменьшением охлаждающей роли потока температуры выравниваются. Аналогичная картина в районе Татарска наблюдается на профиле изотерм по линии Барабинск - Омск [4].

Новый максимум геотермического градиента отмечается в районе Тобольска, где фундамент, представленный кислыми изверженными породами, вскрыт на глубине около 2100-2300 м. К северу от Тобольска геотермический градиент уменьшается от 4,7° С/100 м до 2,8° С/100 м в Увате. Далее, на северо-северо-запад в сторону Березовского регионального поднятия (Относительно небольшие значения геотермического градиента в пределах Березовского регионального поднятия, очевидно, обусловлены охлаждающим влиянием мощного потока подземных вод со стороны восточного склона Северного и Приполярного Урала, идущего с севера на юг [2].) значения геотермического градиента увеличиваются, достигая на Устремской площади 3,62° С/100 м, а на Березовской 3,8° С/100 м. На схематическом профиле изотерм по линии Ракитино - Тобольск - Уват - Ханты-Мансийск- Чуэльск - Березово [4] видно, что изотермы в несколько сглаженном виде повторяют строение фундамента. Наиболее четко это наблюдается в районах, где фундамент представлен кислыми изверженными породами. Несоответствие в поведении изотерм на участке Тобольск - Ракитино, где состав фундамента разнообразный, объясняется отсутствием промежуточных замеров на этом участке.

Довольно хорошо изотермы повторяют рельеф фундамента на широтном профиле через Западно-Сибирскую низменность по линии Александровский Шлюз - Колпашево - Пудино- Тара - Викулово - Тюмень - Галкинское (рис. 2). Резкое погружение изотерм на восток от Колпашево до Александровского шлюза, наиболее четко выраженное для верхней части разреза, объясняется охлаждающим действием инфильтрационных вод. Существование подземных вод со стороны Чулымо-Енисейского обрамления низменности имеет большое значение для распределения температур [4]. Очевидно, в восточной части низменности на распределение температур в значительной степени влияют не только глубина залегания фундамента, его петрографический состав и мощность осадочного покрова, но и гидрогеологический фактор. Ниже по разрезу и в западной части низменности проведение изотерм отражает тектоническое строение. Повышение температур от Колпашево к Пудино, где фундамент вскрыт на 100 м ниже, становится объяснимым, если учесть привнос тепла нагретыми водами со стороны Омской впадины. Понижение температур в сторону Тары (Омская впадина) и довольно резкий подъем изотерм в сторону Малиновского вала, расположенного на северо-западном борту Омской впадины, подтверждают зависимость изменения температур от глубины залегания фундамента. Тарской опорной скважиной фундамент не был вскрыт, но по результатам бурения соседней Ново-Логиновской площади, где фундамент вскрыт на глубине 2900 м (скв. 1-Р), а также Большереченской опорной скважины, расположенной юго-юго-западней Тары, где фундамент вскрыт на глубине 2668 м, градиент изменения мощности мезо-кайнозоя достигает 600-1000 м, что отражается на поведении изотерм. В Приуралье, несколько севернее описываемого профиля, в Кузнецовской опорной скважине, вскрывшей породы гранитогнейсового комплекса, перекрытого диабазовыми порфиритами, на глубине 881 м значение геотермического градиента достигает 4,34° С/100 м [3].

По данным геотермических исследований в скважинах различных районов Западно-Сибирской низменности нами составлена таблица геотермических градиентов, определенных в интервале 1000-1500 м, из которой видно, что территорию низменности можно подразделить на районы с геотермическим градиентом 2° С/100 м и менее, районы со средними значениями геотермического градиента (2-3° С/100 м) и районы с высокими значениями геотермического градиента (3-4,5° С/100 м).

Максимальные значения геотермического градиента отмечаются в областях развития кристаллического фундамента (кислые изверженные породы).

Из изложенного выше следует, что изменение геотермических градиентов по разрезам скважин и по площадям описываемых районов подчинено определенным закономерностям распределения естественного теплового поля земли, которое связано в основном с литологическими особенностями разреза и подстилающих пород фундамента, геологическим строением и гидрогеологическим режимом, а также с принадлежностью этих районов к тем или иным крупным структурно-тектоническим элементам.

ЛИТЕРАТУРА

1. Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирской низменности. Под редакцией Д.В. Дробышева и В.Л. Казаринова. Тр. ВНИГРИ, вып. 114, Гостоптехиздат, 1958.

2. Геологическое строение и перспективы: нефтегазоносности Западно-Сибирской низменности. Под редакцией Н.Н. Ростовцева. Тр. ВСЕГЕИ, Госгеолиздат, 1958.

3. Дьяконов Д.И. Геотермия в нефтяной геологии. Гостоптехиздат. 1958.

4. Кошляк В.А., Одноглазов В.В., Дубман Л.И. Отчет по теме 76/58, 59, часть 2. Фонды Новосибирского геофизического треста, 1959.

5. Кошляк В.А. Советская геология, № 5, 1960.

Трест Башнефтегеофизика

Таблица

Площадь и № скважины	Породы фундамента		Температуры на границах интервалов и их разности, °С	Геотермические
	глубина вскрытия, м	краткое описание		градиент, ° С/100 м	ступень, м/°С
Восточный район
Елагуйская опорная 1-Р	1468	Чередование аргиллитов, алевролитов, доломитов, известняков, песчаников	38,4-24,8/ 13,6	2,7	36,7
Касская опорная 1-Р	1678	Чередование песчаников, аргиллитов с пропластками конгломерата, брекчии	36,2-20,4/ 15,8	3,1	31,8
Среднее Приобъе
Ларьякская опорная 1-Р	-	Не вскрыт	39,4-26,1/ 13,3	2,6	36,6
Максимкинярская опорная 1-Р		Не вскрыт	38-23,2/ 14,8	2,9	33,8
Чулымская опорная 1-Р	2715	Осадочные породы нижнего карбона	31,3-19,9/ 11,4	2,28	43,8
Мариинская опорная * 1-Р	1090	Аргиллиты, эффузивы	26,4-11,7/ 14,7	2,9	34,0
Тымская опорная 1-Р	2925	Аргиллиты, алевролиты, сильно дислоцированные	42,5-27,92/ 14,58	2,9	34,2
Пудинская опорная 1-Р	2945	Аргиллиты углистые, трещиноватые	53,3-37,6/ 15,7	3,1	31,8
Колпашевская опорная 1-Р	-	Не вскрыт	44,1-29,1/ 15,0	3,0	33,3
Колпашевская опорная 2-Р	2870	Чередование аргиллитов, алевролитов, песчаников, дислоцированных, слабо метаморфизованных	47,5-31,4/ 16,1	3,2	31,0
Колпашевская разведочная 3-Р	2779	То же	49,2-33,3/ 15,9	3,2	31,4
Колпашевская разведочная 6-Р	2730	»	49,6-32,5/ 17,1	3,4	29,2
Парабельская 2-Р	2600	»	51,1-39,1/ 12,0	2,4	41,6
Парабельская 3-Р	2595	Гранодиориты	60,2-41,9/ 18,3	3,7	27,3
Нарымская 2-Р	2726	То же	55,4-38,9 /16,5	3,3	30,3
Назинская 1-Р	2609	Эффузивы (кварцевые порфиры)	50,9-39,9/ 11,0	2,2	45,4
Ново-Васюганская опорная 1-Р		Не вскрыт	51,5-40,2/ 11,3	2,17	44,2
Южный район
Бочкаревская 1-Р	2818	Гравелиты, глинисто-кремнистые сланцы	51,7-39,1/ 12,6	2,52	39,6
Тебисская 1-Р	2442	Сильно дислоцированные аргиллиты с прослоями известковистого песчаника	44,0-30,0/ 14,0	2,79	35,9
Славгородская опорная ** 1-Р	538,65	Порфировидные граниты	15,7-12,9/ 2,8	1,12	89,28
Татарская 1-Р	2812	Неравномерное чередование алевролитов, аргиллитов и туфов	38,3-28,9/ 9,4	1,88	33,2
Омская опорная 1-Р	2958,3	Углистые аргиллиты с пропластками песчаников, алевролитов, эффузивов типа диабаза	42,4-31,8/ 10,6	2,12	47,16
Комышловская 1-Р	2530	Туфы, туфогенные песчаники	43,7-31,6/ 12,1	2,41	41,4
Саргатская** 1-Р	2780	Измененный альбитофир	20,1-15,3/ 4,8	1,92	52,18
Большереченская опорная 1-Р	2668	Кристаллокластические туфы	49,9-35,6/ 14,3	2,86	34,9
Ново-Логиновская 1-Р	2900	Граниты	43,2-33,1/ 10,1	2,02	49,5
Тарская опорная ** 1-Р	-	Не вскрыт	18,9-12,5/ 6,4	2,54	39,3
Завъяловская 1-Р	2542	Туфы	44,0-34,9/9,1	1,82	54,9
Малиновская 1-Р	2014	Песчаники, туфы	56,6-42,3/ 14,3	2,85	34,95
Чебурлинская 1-Р	2031	Тонкообломочные туфы порфиритов с андезитовыми порфиритами	57,95-42,60/ 15,35	3,07	32,5
Западный и юго-западный районы
Викуловская 1-Р	1960	Порфириты	40,45-29,65/ 10,8	2,16	46,3
Ракитинская 6-Р	1682	Осадочные	54,00-38,10/ 15,9	3,18	31,41
Тюменская опорная 1-Р	1467	Чередование эффузивов, аргиллитов, туфов, габбродиабазов	43,10-30,45/ 12,65	2,50	39,5
Тобольская 4-Р	2228	Граниты	70,68-47,36/ 23,3	4,66	21,4
Туринская опорная * 1-Р	1026	Метаморфизованные сланцы	44,10-24,50/ 19,6	3,92	25,5
Северо-западный район
Леушинская опорная 1-Р	1954	Сильно дислоцированные, метаморфизованные глинистые сланцы, с прослоями песчаника и алевролита	52,05-39,25/ 13,80	2,76	36,23
Уватская опорная 1-Р	-	Не вскрыт	46,70-32,70/ 14,00	2,80	35,7
Ханты-Мансийская	-	То же	50,50-34,10/ 16,40	3,28	30,5
Чуэльская 1-Р	-	»	57,30-33,95/ 13,35	2,67	27,62
Устремская* 1-Р	-	»	36,95-18.85/ 18,10	3,62	27
Березовская * 5-Р	1326,8	Граниты	38,3-19,35/ 18,95	3,79	26,28

* Геотермический градиент определялся в интервале глубин 500-1000 м.

** Геотермический градиент определялся в интервале глубин 250-500 м.

Рис. 1. Схема равных значений геотермического градиента Западно-Сибирской низменности.

Структуры первого порядка. А - выступы: I - Туринский, II - Вагай-Ишимский, III - Тюмско-Калинский; Б - впадины: IV - Приуральская, V - Омская. VI - Тегульдетская, VII - Усть- Чижапская, VIII - Кетская, IX - Ханты-Мансийская; В - седловины: X - Кустанайская, XI - Тарская.

Структуры второго порядка. Г - ступени: 1 - Мальцевская; 2 - Утешевская; Д - валы: 3 - Боркинский, 4 - Тобольский, 5 - Малиновский, 6 - Старо-Солдатский, 7 - Завьяловский, 8 - Тебисский, 9 - Межовский, 10 - Колпашевская и 11 - Нижнепарабельская группы поднятий; Е - прогибы: 12 - Тюменский, 13 - Усть-Тавдинский, Ж - выходы палеозоя.

Рис. 2. Схематический профиль изотерм Западно-Сибирской низменности по линии Александровский шлюз - Колпашево - Тара - Тюмень - Галкинское.

¹ - изотермы; 2 - стратиграфические границы; 3 - зона распространения подземных вод гидрокарбонатно-натриевого типа гидрокарбонатной группы; 4 - зона распространения подземных вод гидрокарбонатно-натриевого типа хлоридной группы; 5 - зона распространения подземных вод хлоркальциевого типа.