УДК 551.3.053:551.243.12 |
Роль эрозионных процессов в формировании грабенообразных прогибов
И.А. ДЕНЦКЕВИЧ, В.К. БАРАНОВ, В.А. ОЩЕПКОВ (ВО ИГиРГИ)
Грабенообразные прогибы Башкирии, Татарии и Оренбургской области изучались многими исследователями. Региональное распространение прогибов в пределах восточного склона Русской платформы и приуроченность к ним зон нефтенакопления имеют большое значение в практике нефтепоисковых работ.
Многочисленные признаки сбросовой тектоники (линейность, протяженность, выпадение из разреза в отдельных скважинах стратиграфических интервалов различной полноты и принадлежности, взаимное смещение блоков по вертикали, обусловливающее разный гипсометрический уровень геологических поверхностей и ВНК, следы дробления и перемятости, обнаруживаемые в кернах, крутые углы наклона пород) дают исследователям основание придерживаться единодушного мнения о ведущей роли разломов в формировании грабенообразных прогибов. С этими выводами нельзя не согласиться.
Однако имеется ряд признаков, которые позволяют установить в рассматриваемых прогибах наличие эрозионных врезов, осложняющих приразломные зоны. Прежде всего, к ним относятся многочисленные факты неполноты предкыновского разреза терригенного девона, обнаруживаемые в скважинах. Если в стратиграфической последовательности кыновские глины залегают на нижнекыновском известняке, то при наличии эрозии они контактируют с более глубокими горизонтами разреза, приобретая к тому же увеличенную мощность. В зависимости от глубины вреза, меняющейся от единиц до нескольких десятков метров, происходит последовательное выпадение из разреза ряда горизонтов, всегда начинающееся с нижнекыновского известняка и завершающееся в тех пластах и отложениях, до которых проник эрозионный размыв. При этом сокращения общей мощности терригенной толщи, как в случае пересечения скважин с плоскостями сброса, не наблюдается ( рис. 1 ). Эрозионные врезы разной глубины, компенсированные кыновскими глинами, обнаружены в скв. 4 Алябьево и 85 Хомутовка, где частично или полностью размыт лишь нижнекыновский известняк; в скв. 140, 217, 201 Пономаревских, 77 и 150 Хомутовских, в которых размыв проник до разных слоев пашийского горизонта. В скв. 75 и 34 Хомутовских, 218 Пономаревской кыновские глины залегают на разных частях муллинского горизонта, в скв. 112, 160; 168, 161, 167 Хомутовских - на ардатовских известняках, в скв. 5 Алябьево они контактируют с воробьевскими слоями, а в скв. 6 Коныбеково - с отложениями койвенского горизонта (см. рис. 1 ).
Подход к перечисленным фактам с позиций только разломной тектоники вынуждал многих исследователей [1-3] конструировать сложные многоблоковые структуры чешуйчатого, ступенчатого или клавишного строения ( рис. 2 , Б). При этом, чем больше скважин с увеличенной мощностью кыновских глин и отсутствием части терригенного девона попадало в поперечное сечение грабенообразного прогиба, тем большее число блоков приходилось изображать на профильном разрезе. Признание эрозионно-тектонической природы прогиба устраняет многие трудности и противоречия при составлении разрезов, позволяет значительно упростить модель его строения (см. рис. 2 , А).
Наличие предкыновского размыва подтверждается многими фактами. Как было показано выше, в условиях эрозии интервал отсутствующих в разрезе горизонтов всегда начинается с нижнекыновского известняка, на поверхности которого начал формироваться эрозионный врез. Эродированные пласты бывают полностью скомпенсированы глинами. При этом общая мощность терригенного девона не сокращается. Таким образом, непоследовательное налегание кыновских глин при их аномально увеличенной мощности на любой из глубоких горизонтов девона - признак эрозии, а не разлома. В этом и заключается отличительная особенность вреза, позволяющая диагностировать его и прослеживать по площади.
Есть другой тип выпадения пачек пород из разреза - пересечение скважиной плоскости сброса. В этом случае, во-первых, отсутствующие в разрезах скважин интервалы относятся к любому стратиграфическому уровню и совершенно необязателен их контакт с кыновскими глинами. Верхняя и нижняя границы выпавших отложений часто проходят внутри любого пласта, независимо от его литологической и возрастной принадлежности. Во-вторых, выпадающие из разрезов пласты ничем не компенсируются, и мощность терригенного девона в таких скважинах в отличие от первого типа сокращается на величину суммарной мощности отсутствующих пластов. Аномальные разрезы такого рода отмечаются на Хомутовской площади, где в скв. 77 отсутствуют 28 м бийско-койвенских отложений, в скв. 74-27 м афонинско-бийских, в скв. 85-58 м ардатовско-койвенских (см. рис. 2 ), в скв. 19 Зильдяровской - 15 м бийско-койвенских, в скв. 218 Пономаревской - 18 м доманиковых ( рис. 3 ). Таким образом, случайное пересечение скважиной плоскости сброса обусловливает такой же случайный интервал выпадения отдельных пластов. Но нельзя считать случайной частую приуроченность ненормальных контактов к одной и той же границе - подошве кыновских глин. Только размыв позволяет признать вполне закономерной множественность этого явления.
Признаки размыва проявляются и в том, что избыточная мощность глин во многих случаях равна суммарной мощности замещенных ими нижележащих пластов, что характерно для размыва, компенсированного осадками (скв. 5 Алябьево, 140 и 218 Пономаревские, 75, 150, 112, 34 Хомутовские). В других случаях наблюдается превышение мощности глин, если их накопление обязано суммарному воздействию двух агентов - размыву и конседиментационному погружению тех же участков территории. В то же время в практике не встречено случая, когда бы имелся дефицит мощности кыновских глин, равный или близкий к суммарной мощности отсутствующих ниже пластов, который мог интерпретироваться как пересечение со сбросом.
Более того, материалы по Пономаревской, Алябьевской и Хомутовской площадям вообще противоречат общепринятой модели грабена. Это противоречие, как было показано выше, проявляется в следующем: 1) в большинстве скважин с аномальной мощностью кыновских глин последние залегают не в стратиграфической последовательности на нижнекыновском известняке, а контактируют с более глубокими горизонтами терригенного девона; 2) в тех же самых скважинах, особенно в бортовых, несмотря на увеличенную мощность кыновских глин и соответственно низкое положение их подошвы, гипсометрический уровень нижележащих геологических поверхностей одинаков, а иногда даже выше, чем в прибортовых скважинах с нормальными мощностями и последовательным залеганием всех горизонтов девона.
Таблица иллюстрирует гипсометрическое положение ряда геологических границ в сопоставлении с подошвой кыновских глин по шести пересечениям через аномальные и нормальные скважины на трех различных площадях.
Из таблицы следует, что подошва кыновских глин в скважинах с аномальной их мощностью повсеместно залегает глубже (от 17 до 104 м), чем в соседних скважинах. Это всегда считалось решающим признаком наличия грабенообразного прогиба. Однако в показанных примерах, несмотря на явно низкое положение ложа кыновских глин, другие горизонты залегают на одном уровне. Относительные колебания в отметках соседних скважин на каждом профиле в основном не превышают 3-5 м. Такое сочетание и взаимоотношение маркирующих горизонтов не может отвечать форме грабена, но правомерно для вреза, выполненного глинами.
О наличии вреза косвенно свидетельствует также корытообразная форма рельефа подошвы кыновских глин. В любом из пересечений наблюдается увеличение их мощности от бортов к центральной части прогиба. В бортовых скважинах (34, 75, 112, 150, 77, 168 Хомутовских, 140 Пономаревской) избыточная мощность кыновских глин составляет 15-40 м, в скважинах осевой зоны прогиба (160, 167, 85 Хомутовских) она достигает 60-70 м. Выполненная кыновскими глинами форма палеорельефа представляет собой пологую долину глубиной 60-70 м (иногда более 100 м) и шириной 1,5-2 км.
Таким образом, охарактеризованные соотношения позволяют уверенно считать, что формирование грабенообразных прогибов происходило при участии двух главных факторов - тектонического и эрозионного.
Первопричиной и основой заложения таких структур является, по-видимому, регионально выдержанный протяженный конседиментационный разлом (по некоторым признакам сбросо-сдвиг), отделяющий устойчивый западный блок от относительно погруженного восточного. Эта линейная дислокация на ряде участков образует серию субпараллельных сбросов, создавших ступенчатую или даже чешуйчатую структуру (см. рис. 3 ). На любом из пересечений приразломный край восточного блока шириной 300-800 м максимально опущен и образует приразломный прогиб (см. рис. 2 , рис.3 ). Амплитуда прогиба достигает 40- 60 м. Кромка блока опускалась одновременно с эрозионной деятельностью в кыновское время, в связи с чем амплитуда прогибания компенсировалась накоплением кыновских глин, заполнявших понижения как эрозионного, так и тектонического происхождения.
Следующий элемент строения рассматриваемых структур - сопряженный с прогибом вал, образуемый региональным наклоном пластов на восток и встречным их наклоном в приразломный прогиб на запад. Наконец, последним элементом служит эрозионный врез, который независимо от внутреннего строения участка размывает часть пластов и образует широкую и глубокую долину, заполненную кыновскими глинами. В связи с интенсивным погружением приразломных участков восточного блока эрозией, в них затронуты, как правило, лишь самые верхние слои подкыновского разреза. Например, в скв. 85 Хомутовской и скв. 217 Пономаревской (см. рис. 2, рис. 3 ) размыты лишь верхние и средние слои пашийского горизонта. На участках относительно приподнятых, особенно в пределах вала, размыв проникал в более древние толщи: до муллинских слоев в скв. 218 Пономаревской (см. рис. 3 ) и до ардатовских слоев в скв. 160 и 112 Хомутовских (см. рис. 2 , А).
Таким образом, Сергеевско-Хомутовский и Пономаревско-Алябьевский грабенообразные прогибы представляют собой сложно построенную линейную структуру, составными частями которой являются четыре основных элемента: главный разлом, отделяющий западный устойчивый блок от восточного опущенного, приразломный прогиб, сопряженный с прогибом вал и наложенный эрозионный врез.
Мы с большей детальностью остановились на доказательствах наличия эрозионного вреза и на характеристике эрозионных долин, так как признание этих элементов открывает дополнительные перспективы при поисках нефтяных месторождений. Во-первых, эрозионные врезы, выполненные глинистыми породами, имея глубину несколько десятков метров и ширину несколько сот метров, создают более надежный барьер на путях миграции УВ по сравнению с разломными зонами, которые в одних случаях могут служить экранами, а в других, наоборот, - проводящими путями. Во-вторых, поскольку роль экрана выполняют не только разломы, с которыми связаны грабенообразные прогибы, но и долины древних водотоков, то в поисках залежей нефти следует не ограничиваться зонами разломов, а находить поисковые признаки погребенных кыновских долин. А долины в качестве экранных зон имеют ряд преимуществ перед разломами. Они могут прокладывать свое ложе как вдоль разломов, так и вне их. Боковые притоки способны создать экраны субширотного простирания, перпендикулярные к направлению основных долин. В области разгрузки возможно образование большого числа проток, которые обеспечат формирование многочисленных карманов - ловушек. Таким образом, основными элементами, контролирующими залежи нефти в терригенном девоне, помимо зон тектонических нарушений (в частности, грабенообразных прогибов) следует считать и погребенные долины кыновских водотоков со всеми их элементами.
Тем самым расширяются предпосылки для поисков неантиклинальных ловушек. На выявление и трассирование протяженных тектонических и эрозионных элементов должна быть направлена методика поисково-разведочных работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Поступила 23/II 1981 г.
Маркирующие горизонты |
Скважины с аномальной мощностью кыновских глин (внутрипрогибные) |
Скважины с нормальной мощностью кыновских глин (бортовые) |
Величина понижения (-) или превышения (+) отметок во внутрипрогибных скважинах относительно бортовых, м |
||
Номер скважины |
Абсолютные отметки, м |
Номер скважины |
Абсолютные отметки, м |
||
Пономаревская площадь |
|||||
Подошва кыновских глин |
140 |
-2029 |
200 |
-2012 |
-17 |
Кровля муллинских слоев |
-2040 |
-2038 |
-2 |
||
Кровля ардатовских слоев |
-2066 |
-2064 |
-2 |
||
Подошва кыновских глин |
218 |
-2058 |
237 |
-2031 |
-27 |
Кровля ардатовских слоев |
-2061 |
-2081 |
+20 |
||
Подошва кыновских глин |
201 |
-2047 |
203 |
-2020 |
-27 |
Кровля муллинских слоев |
-2052 |
-2049 |
-3 |
||
Кровля ардатовских слоев |
-2078 |
-2075 |
-3 |
||
Алябьевская площадь |
|||||
Подошва кыновских глин |
5 |
-2375 |
62 |
-2271 |
-104 |
Кровля афонинских слоев |
-2381 |
-2386 |
+5 |
||
Кровля койвенских слоев |
-2421 |
-2432 |
+ 11 |
||
Хомутовская площадь |
|||||
Подошва кыновских глин |
34 |
-2000 |
62 |
-1970 |
-30 |
Кровля ардатовских слоев |
-2018 |
-2018 |
0 |
||
Кровля афонинских слоев |
-2068 |
-2068 |
0 |
||
Подошва кыновских глин |
112 |
-2004 |
49 |
-1959 |
-45 |
Кровля пласта ДIII |
-2032 |
-2032 |
0 |
||
Кровля афонинских слоев |
-2055 |
-2053 |
-2 |
Рис. 1. Схема корреляции разрезов скважин с аномальной мощностью кыновских глин.
1 - линия размыва
Рис. 2. Геологический разрез через Сергеевско-Хомутовский грабенообразный прогиб: вариант авторов (А), вариант Ю.А. Орлова. 1979 г. (Б).
1 - нефтенасыщенные пласты; 2 - разломы; 3 - линия размыва
Рис. 3. Геологический разрез через Пономаревско-Алябьевский грабенообразный прогиб.
Усл. обозн. см. на рис. 2