К оглавлению

УДК 551.24.001.18(470.44/.47)

Модель формирования поднятий в зонах инверсионных флексур и повышение достоверности их прогноза в Саратовско-Волгоградском правобережье

В. А. АБРАМОВ (НВНИИГГ)

В многообразии платформенных локальных структур по особенностям образования и характеру структурных соотношений особое место занимают поднятия, которые можно именовать структурами многоэтапного формирования. Такие структуры, как замкнутые поднятия, образуются в результате переработки ранее сформированных незамкнутых структур последующими тектоническими движениями, которые сами замкнутых поднятий не формировали. К одному из таких типов структур относятся поднятия, образующиеся в нижних частях осадочного чехла при возвратных (инверсионных) движениях смежных блоков кристаллического фундамента.

Механизм формирования структуры в осадочном чехле однозначно воспроизводится на трехмерной модели. На рис. 1 показаны результаты такого моделирования. Модель представляет собой стеклянный параллелепипед, две части нижней грани которого могут независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении, имитируя при этом перемещение смежных блоков кристаллического фундамента. Пласты осадочных пород моделируются чередующимися слоями свинцовой дроби диаметром 2 мм и той же дроби с клеющим покрытием и прокладками пластичного, неупругого материала. Свинцовая дробь благодаря совершенной форме и высокой плотности обеспечивает сохранение плотности моделируемой среды при ее деформациях, а клеющее покрытие дроби и пластичные прокладки обеспечивают целостность и обособленность каждого из моделируемых пластов до какого-то предела деформаций.

При моделировании были воспроизведены конседиментационное формирование древнего флексурного уступа и последующие возвратные движения. При этом амплитуды возвратных движений в сравнении с древними моделировались последовательно равными, соизмеримыми и существенно большими. По результатам эксперимента можно сделать некоторые выводы о закономерностях формирования структуры приразломной зоны. Во-первых, флексурные уступы смещаются в плане по отношению к разлому в фундаменте в направлении относительно опускающегося блока. Это обстоятельство - одно из решающих условий образования в нижних частях разреза узких гребневидных поднятий. Во-вторых, сопоставление результатов вариантов эксперимента с различными по амплитуде возвратными движениями свидетельствует о том, что максимум вероятности возникновения положительных структур падает на момент полной инверсии, т.е. на время соизмеримости или совпадения амплитуд древних и возвратных движений. Соотношение амплитуд древних и возвратных движений определяет также и местоположение наиболее приподнятых частей приразломных структур. Сводовые части поднятий в поперечном профиле смещаются в направлении тех блоков фундамента, которые воздымались относительно смежных более активно.

Результаты эксперимента удовлетворительно сопоставляются с реальными условиями формирования и строения линейных инверсионных дислокаций. Одна из таких дислокаций, Иловлинско-Песковатская (рис. 2), выделена по материалам сейсморазведки в 1976 г. и в последующие годы изучается с помощью бурения и сейсморазведки. Другая, менее известная, располагается также в Саратовском Правобережье, условно именуется Вольновско-Федоровской и ограничивает с северо- запада Чадаевско-Карамышскую депрессию (рис. 3). По результатам изучения последней проведено графическое моделирование процесса переработки ранее сформированных структур последующими тектоническими движениями. Сущность этой операции состоит в графическом суммировании карт мощностей и структурных.

По материалам сейсморазведки и единичным поисковым скважинам составлена схематическая карта мощностей девонских и нижнекаменноугольных отложений, которую в условиях компенсированного осадконакопления можно рассматривать в качестве палеоструктурной на начало среднего карбона. Несмотря на схематизм карты, который связан с невысоким качеством материалов сейсморазведки, на ней прослеживается флексурный уступ северо-северо-восточного простирания с падением пород на запад-северо-запад.

Суммарный результат последующих тектонических движений отражен в формах залегания среднекаменноугольных отложений. Соответствующая структурная карта составлена по материалам структурного бурения. На ней выделяется флексурный уступ, совпадающий в плане с более древним, имеющим противоположное направление падения пород.

Процесс переработки ранее сформированного флексурного уступа последующими тектоническими движениями воспроизведен графическим суммированием названных двух карт. В итоге составлена структурная карта, по достоверности соизмеримая с исходными, и отражающая наиболее вероятный результат рассматриваемой тектонической перестройки. На этой карте выделяется система поднятий, по механизму образования аналогичных локальным структурам Иловлинско-Песковатской системы. В отличие от моделирования на трехмерной модели, при котором удалось подметить особенности формирования инверсионной дислокации в поперечном разрезе, графическое моделирование (см. рис. 3), а также сопоставление местоположения локальных поднятий со структурной картой по каменноугольным отложениям (см. рис. 2) позволяют понять причину образования седлообразных прогибов, разделяющих локальные поднятия. Флексурные уступы как древнего, так и послеинверсионного формирования не всегда прямолинейны, их осевые линии претерпевают ундуляцию (если понятия осевая линия и ундуляция правомерны для флексур). В результате на флексурных уступах формируются заливообразные прогибы, обусловившие локализацию поднятий в нижних частях осадочного чехла. Подобное явление наблюдается и в пределах Иловлинско-Песковатской дислокации, где всем заливообразным прогибам по каменноугольным отложениям соответствуют седлообразные прогибы по девону. Такое же соотношение структурных форм отмечено пографическим построениям в пределах Вольновско-Федоровской дислокации.

Результаты моделирования на трехмерной модели, графическое моделирование, а также сопоставление данных моделирования с реальными условиями строения инверсионных дислокаций позволяют предложить принципиальную схему формирования структур. На рис. 1 сопоставлены результаты эксперимента с реальными структурами, выявленными по материалам сейсморазведки. При разработке принципиальной схемы учтена вероятность осложнения дизъюнктивными нарушениями как древнего, так и молодого флексурного уступа. Эти нарушения встречены единичными скважинами в пределах Иловлинско-Песковатской дислокации.

Проведенные исследования приводят к выводу, что для инверсионных дислокаций в принципе характерно формирование систем локальных поднятий в нижних частях осадочного чехла. Вместе с тем очевидно, что для возникновения таких структур необходимы некоторые благоприятные условия. Одно из них - заметное смещение в плане флексурных уступов по отношению к местоположению разлома в фундаменте в направлении относительно опускающегося блока. Второе условие - соизмеримость по амплитудам древних и возвратных движений. И третье - для локализации положительных поднятий необходимы заметные локальные отклонения простирания флексурных уступов от прямолинейного, а также ундуляция их осевых линий.

Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что такие условия на большинстве участков были. По материалам бурения на Подчиновском и Родниковском участках подтверждены положительные перегибы по девонским отложениям в поперечных профилях Иловлинско-Песковатской дислокации. Периклинальные замыкания структур отмечены по материалам сейсморазведки и некоторым косвенным признакам. Одно из косвенных свидетельств локализации Родниковского поднятия - его продуктивность по девонским отложениям.

С рассматриваемым типом локальных структур связаны положительные оценки перспектив нефтегазоносности. В пределах Иловлинско-Песковатской системы кроме обнаруженного Родниковского месторождения поисковое бурение проводится еще на трех участках в Саратовской и Волгоградской областях.

Работы ведутся на структурах, подготовленных к бурению сейсморазведкой. Достоверность подготовки структур по результатам бурения невысока. Это связано со сложными сейсмогеологическими условиями. Невысока здесь и прослеживаемость опорных отражающих горизонтов. Эти обстоятельства приводят к резкому снижению достоверности структурных построений по данным сейсморазведки как по каменноугольным, так и по девонским отложениям. Вместе с тем замечено, что прогноз распределения мощностей девонских и нижнекаменноугольных отложений на основании интерпретации параметра Dt осуществляется с относительно большей достоверностью, чем прогноз глубин залегания как девонских, так и каменноугольных отложений. Это связано с тем, что при интерпретации параметра Dt по девонским отложениям в меньшей степени сказывается отрицательное влияние первой жесткой границы.

Выше было показано, что местоположение и морфология структур в равной мере определяются как древними формами залегания, так и характером возвратных движений. Если учесть, что по материалам сейсморазведки в условиях компенсированного осадконакопления по методу мощностей можно с относительно высокой степенью достоверности восстановить строение древних флексурных уступов, то можно определить местоположение западных крыльев локальных структур. Что касается восточных крыльев и периклинальных частей структур, то их местоположение определяется в основном формами залегания каменноугольных отложений. В условиях Саратовско-Волгоградского Правобережья каменноугольные отложения доступны для картирования структурным бурением.

Таким образом, учитывая и используя различные возможности и преимущества сейсморазведки и структурного бурения, можно в значительной мере повысить достоверность прогноза рассматриваемых поднятий. Совместная интерпретация данных бурения и сейсморазведки может быть осуществлена последовательными построениями по методу Dt от горизонта в толще карбона, закартированного сейсморазведкой, опирающейся на кондиционную сеть структурных скважин, или методом упоминавшегося выше графического суммирования структурной карты по материалам структурного бурения и карты мощностей по данным сейсморазведки (методом схождения).

Широкое развитие в Нижнем Поволжье линейных инверсионных дислокаций позволяет ориентировать поисково-разведочные работы на прогноз и поиски месторождений, связанных с рассмотренным типом локальных поднятий в инверсионных системах.

Рис. 1. Схема сопоставления результатов эксперимента с реальными геологическими профилями и принципиальная схема формирования инверсионной дислокации

Рис. 2. Схема сопоставления форм залегания каменноугольных отложений и местоположения локальных поднятий Иловлинско-Песковатской дислокации по девонским отложениям.

1 - скважины, пробуренные до девонских отложений; 2 -стратоизогипсы по реперу в толще нижнего карбона, м; 3 -местоположение локальных структур по подошве саргаевских отложений; 4 - тектонические нарушения

Рис. 3. Прогноз локальных поднятий Вольновско-Федоровской дислокации по результатам графического моделирования.

Карты: I - девонских и нижнекаменноугольных отложений по материалам сейсморазведки. II - каширского горизонта по реперу. 1 - изопахиты, м; 2 - стратоизогипсы, м; 3 - локальные поднятия по воробьевским отложениям