К оглавлению

УДК 550.834(571.1)

Особенности выраженности структур севера Западной Сибири по отражающему горизонту Б

Н.Я. КУНИН (ИФЗ), Б.Н. ЛУЦЕНКО (ВНИГНИ)

Основные перспективы открытий месторождений нефти и газа в северных НГО Западной Сибири на ближайшее десятилетие связаны, прежде всего, с опоискованием антиклиналей [2-4]. Все поднятия региона подготавливаются к бурению сейсморазведкой по многочисленным опорным отражающим горизонтам в меловых, юрских и доюрских отложениях. Проведенный нами анализ показал, что в отличие от центральных и южных НГО Западной Сибири [2] в северных отраженные сквозные и погребенные антиклинали не являются доминирующими. Размеры и амплитуды их изменяются с глубиной. Поэтому была проведена классификация изученных сейсморазведкой антиклиналей (198) по максимальной выраженности их на различных стратиграфических уровнях [4].

В качестве основного классификационного признака использован комплексный параметр произведения площади S (км²) структуры по оконтуривающей изогипсе на амплитуду А (м) по опорным отражающим горизонтам. Он рассматривается как простая и удобная, но смещенная характеристика объема структуры V*.

Согласно результатам модельных исследований (Э.У. Спенсер, 1981 г.; В. Ярошевский, 1981 г.) и общим логическим соображениям, энергетические затраты на формирование поднятия находятся в прямой зависимости от его объема. Весьма вероятно, что антиклинали, максимально выраженные по тому или иному стратиграфическому комплексу, в определенной мере характеризуют интенсивность пликативного деформирования осадочного чехла в период накопления этого комплекса или непосредственно после этого. Следует иметь в виду, что в изученном разрезе северных НГО Западной Сибири нет рифогенных построек, а возможные локальные седиментационные осложнения (уплотнение и т. п.) не оказывают существенного влияния на объемы рассматриваемых, преимущественно крупных структур [4].

Настоящая статья посвящена анализу закономерностей размещения части антиклиналей, специфически выраженных по опорному отражающему горизонту Б, приуроченному к баженовской свите. Это уникальный сейсмический репер, развитый на огромной территории Западной Сибири и картирующий границу вблизи поверхности юрских и подошвы меловых отложений. Он хорошо прослеживается при сейсмических исследованиях отраженными волнами и используется как основа для подготовки структур к глубокому бурению. В центральных и южных районах Западной Сибири горизонт Б расположен на несколько сотен метров выше подошвы платформенного чехла, в северных районах, характеризующихся резким увеличением его мощности, имеет также важное значение, поскольку находится в средней части перспективного разреза, где картируются структуры по ряду других горизонтов, выше и ниже него [4].

Нами были рассчитаны и построены графики по различным стратиграфическим комплексам для одноименных параметров каждой из структур, подготовленных по горизонту Б (рис. 1). Величина приведенных коэффициентов выраженности Кп определяется по формуле

где Р - параметр (амплитуда, площадь, объем) структур, оконтуренных по конкретному горизонту, Р_Б - аналогичный параметр по реперному горизонту Б. Как показано на рис. 1, каждый из семи выделенных нами [4] типов структур четко фиксируется по максимальным величинам Кп.

Анализ показал, что значительное количество антиклинальных поднятий характеризуется максимальной выраженностью по реперу Б, вместе с тем большая группа их отличается минимальной выраженностью по нему (рис. 1, тип IIIа). Такие особенности строения локальных поднятий севера Западной Сибири ранее не исследовались.

Изучение морфологии экстремально выраженных по горизонту Б антиклиналей показало, что средняя крутизна и амплитуда различных структур примерно одинаковы. Максимально выраженные структуры относительно вытянуты в северо-восточном направлении, а минимально выраженные по кровле юры антиклинали более изометричны, с преобладающим северо-западным простиранием.

Размещение в регионе структур, отличающихся экстремальной выраженностью по горизонту Б (рис. 1, типы III и IIIа) показано на рис 2. Выделены структуры, оценка которых сделана менее уверенно, т. е. те, для которых разница между максимальными и минимальными величинами V* по отражающему горизонту Б и соответственно по другому стратиграфическому горизонту не превышает удвоенной величины погрешности определения V* по горизонту Б. К группе менее надежно оцениваемых антиклиналей отнесены отдельные поднятия на Ямале и Гыдане, которые были подготовлены сейсморазведкой MOB и МОГТ до 1980 г. и, как правило, не изучены глубже репера Б. При анализе закономерностей размещения анализируемых структур рассматривалась особенность их расположения на различных уровнях подошвы осадочного чехла (горизонт А) и приуроченность к структурам второго порядка (см. рис. 2, а) и к зонам различных мощностей юрских и доюрских отложений. Изучалось и их соотношение с крупными нарушениями, флексурами, зонами простирания изогипс различных горизонтов осадочного чехла и т. п.

Поднятия, неодинаково выраженные по горизонту Б, характеризуются близкими глубинами залегания кровли юрской толщи. Наиболее четко расположение таких антиклиналей контролируется мощностью нижней (юрско-триасовой) толщи, между сейсмическими горизонтами А и Б. В рассматриваемом регионе ее мощность () характеризуется тенденцией увеличения к Гыданскому полуострову, низовьям р. Таз и левобережью Енисея, достигая порой 6,4 км. Все максимально выраженные по горизонту Б антиклинали размещены в Ямальской, Гыданской, Пур-Тазовской и Надым-Пурской НГО в тех районах, где  превышает 3,2 км. В зонах с  1-2 км в указанных НГО преобладают антиклинали, минимально выраженные по горизонту Б [3].

При рассмотрении вопроса о приуроченности экстремально выраженных по кровле юрских отложений антиклиналей к поднятиям второго порядка выявлены интересные закономерности. Оказалось, что максимально выраженные по реперу Б антиклинали в большинстве случаев (78 %) размещаются за пределами сводовых частей их и тяготеют к окраинам или областям региональных погружений (см. рис. 2, а). Особенно показательно отсутствие таких структур на Среднеямальском, Нурминском, Ямбургском, Нижнемессояхском и Танамском мегавалах. В целом для северных районов Западной Сибири из максимально выраженных по реперу Б структур лишь около 40 % размещается на сводах и склонах региональных поднятий, а около 60 % - в региональных прогибах и вблизи границ положительных и отрицательных региональных структур.

Преобладающая группа минимально выраженных структур сконцентрирована в единой зоне, пересекающей рассматриваемый регион с северо-запада на юго-восток. Она включает центральные районы Ямальской, северные Надым-Пурской и центральные Пур-Тазовской НГО. Границами районов развития минимально и максимально выраженных антиклиналей во многих случаях являются регионально прослеживаемые разломы (Харасавэйский, Ныдинско-Етыпуровский, Парусно-Адерпаютский, Восточно-Мессояхский, Русско-Часельский), которые разделяют северные НГО на систему геоблоков.

Указанные закономерности позволяют наметить наиболее вероятный механизм формирования рассматриваемых разновидностей антиклиналей. Структурная карта по подошве мезозойского осадочного комплекса (см. рис. 2, б) свидетельствует о том, что он испытывал сильное воздействие со стороны интенсивно воздымавшихся в послетриасовое время Таймырской и Урало-Пайхойской складчатых систем. Это отображается расположением на карте зон повышенных градиентов глубин залегания подошвы осадочного комплекса, которые более конформны границам складчатых систем по мере приближения к ним.

Данные о сложной выраженности антиклиналей по различным горизонтам нельзя объяснить только дислоцированностью осадочных покровов под влиянием вертикальных блоковых или пликативных деформаций фундамента. Воздействие последних приводит к образованию отраженных в осадочном чехле сквозных или погребенных складок, выраженность которых уменьшается вверх по разрезу незначительно. Вполне очевидно, что для объяснения формирования рассмотренных выше максимально и минимально выраженных по горизонту Б структур, как и большинства навешанных, максимально выраженных в меловых отложениях, антиклиналей, необходимо использовать иной механизм или, по крайней мере, какие-либо дополнительные факторы вместе с вертикальными подвижками фундамента.

Вопросы генезиса и механизма формирования сложных складок остаются недостаточно исследованными, поэтому мы предлагаем первую (схематическую) рабочую гипотезу объяснения природы и закономерностей образования антиклиналей. Но предварительно необходимо отметить несколько важных специфических особенностей региона.

1. Платформенный чехол севера Западной Сибири интенсивно дислоцирован, глубины залегания его подошвы и кровли варьируют соответственно от 0 до 11 и от 15 до 20 км. Ниже его подошвы развит промежуточный структурный этаж (А.А. Алейников и др. 1977 г., Н.Я. Кунин и др., 1984 г.).

2. Здесь выделяются многочисленные разнообразные по морфологии и ориентировке региональные структуры второго порядка (см. рис. 2, а).

3. Величина коэффициента структурообразования [2] (при общей площади региона 528 тыс. км²) составляет более 20 %,что значительно выше, чем в других регионах молодых и древних платформ СССР[3].

4. Мезозойско-кайнозойский платформенный чехол региона состоит из песчано-глинистых пород, не склонных к диапирообразованию.

5. Ранее (Н.Я. Кунин и др., 1984 г.) было показано, что на большей части севера Западной Сибири развита своеобразная мафическая земная кора, мощность которой (20-30 км) близка к типичной для континентов, а физические свойства и, по-видимому, состав - к типичным океаническим. Более мощная (40-55 км) континентальная земная кора развита в пределах Уральского складчатого сооружения и Северного Таймыра.

Указанные особенности свидетельствуют о значительной латеральной неоднородности подложья платформенного чехла, что объясняет высокую степень его дислоцированности. Однако области экстремальной выраженности антиклиналей по горизонту Б и наличие навешанных антиклиналей I-V типов можно объяснить только развитием горизонтально ориентированных стрессов, воздействующих на осадочный чехол.

Результаты обобщения П.Н. Кропоткина и других (1987 г.) свидетельствуют о том, что в большинстве осадочных толщ платформ горизонтальные напряжения отсутствуют. Однако они отмечаются вблизи растущих складчатых сооружений. По данным Ю.С. Белла и других (1981 г.), в меловых и палеогеновых отложениях Западно-Канадской синеклизы древнего Лаврентийского кратона наблюдаются напряжения и формируются складки под влиянием сжатия со стороны Скалистых гор на удалении от них до 400-500 км.

На Урале в настоящее время установлено интенсивное субширотно ориентированное сжатие. Последний орогенный пароксизм Урала обычно датируется поздним триасом - ранней юрой. Можно предполагать, что горизонтальные напряжения на удалении в сотни километров к востоку от Урала воздействовали на формирование антиклиналей осадочного чехла прилегающих районов Западной Сибири. Аналогичное явление можно ожидать со стороны Таймыра.

Такие стрессы, по нашему мнению, могут быть обусловлены давлением со стороны крупных поднятых блоков, ограниченных разломами или крутыми флексурами. При амплитуде последний 0,5-1 км и более со стороны поднятых блоков будет развиваться стресс, ориентированный вкрест простирания. Ширина зон приразломных стрессов и дислокаций зависит от многих причин и может составлять от единиц до десятков километров.

С учетом высказанных соображений намечена схема расположения позднеюрско-раннемеловых палеогеоблоков севера Западной Сибири, контролирующих формирование структур с экстремальной выраженностью по горизонту Б (рис. 3). Антиклинали, максимально выраженные, приурочены к геоблокам, платформенный чехол которых в соответствующий интервал геологического времени испытывал сжатие, а минимально выраженные, по-видимому, - к геоблокам, испытывавшим в тот период растяжение.

Таким образом, на севере Западной Сибири впервые намечены области минимально и максимально выраженных по реперу Б структур (см. рис. 2, б). Обширный район, примыкающий с востока к рассмотренным выше областям, представлен структурами промежуточной выраженности по горизонту Б. Он включает северные районы Пур-Тазовской, юг Ямальской и Гыданской, а также Енисей-Хатангской НГО.

Геоблоки, испытывающие сжатие, наиболее приближены к Уралу и Таймыру. Между разломами а-а' и б-б' на рис. 3 размещен геоблок III, не претерпевавший сжатие в поздней юре-неокоме. В его пределах распространены антиклинали, минимально выраженные по горизонту Б. Однако наиболее развиты антиклинали, максимально выраженные по меловым отложениям, с которыми связаны Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское, Харасавэйское газовые месторождения. Это свидетельствует о том, что в ходе геологического развития стрессы имеют различную интенсивность.

Харасавэй-Уренгойский геоблок в своем развитии неизменно оставался переходной ступенью, отделявшей Приуральско-Надымский относительно приподнятый геоблок от Тотаяхинско-Часельской области устойчивых погружений. В его пределах подошва платформенного чехла погружена на 5- 7 км, т. е. в среднем на 1-2 км глубже, чем в геоблоке I, и на 3-4 км выше, чем в геоблоках Тотаяхинско-Часельской области. В период интенсивного прогибания в триасе и юре в этих геоблоках доминировали растяжения. В результате перехода к режиму общих эпейрогенических погружений в послеготеривское время отмечалась активизация в переходной ступени субширотно ориентированных напряжений сжатия, вследствие чего сформировались крупные антиклинальные ловушки в отложениях апта-сеномана, вместившие упомянутые газовые месторождения.

Таким образом, северные районы Западной Сибири существенно отличаются от центральных и южных особенностями строения, генезисом локальных структур. В первых локальные поднятия в меловых и юрских отложениях в основном образованы блоковыми пликативными дислокациями жесткого ложа - неглубокозалегающего палеозойского фундамента. Принципиально иная ситуация наблюдается в северных районах. Широкое участие в формировании антиклиналей чехла, наряду с деформациями жесткого основания, принимают здесь боковые напряжения со стороны периферийных геоблоков фундамента, передаваемых в зонах флексур его поверхности осадочному чехлу. Определенное влияние на формирование антиклиналей оказывают стрессовые напряжения, возникающие по периферии крупных высокоамплитудных поднятий второго порядка (Мессояхского, Русско-Часельского и др.), рассматриваемых как диапиры девонской соли (Н.Я. Кунин, 1984 г.). Поэтому среди структур региона преобладают морфологически сложные, отличающиеся перестройкой структурных планов по разным горизонтам, максимальной выраженностью (по площади, амплитуде, объему) по меловыми верхнеюрским горизонтам.

В заключение отметим, что горизонт Б в условиях севера Западной Сибири недостаточно представителен для картирования всей совокупности антиклиналей. Площадь структур, оцениваемая по нему, не может рассматриваться как главный отчетный показатель деятельности геофизических объединений. Намечаются обширные районы, где антиклинали наименее выражены по реперу Б, и там картирование таких антиклиналей, особенно малых размеров, невозможно. Для оптимизации картирования поднятий в продуктивных меловых и юрских (раздельно) отложениях необходимо совершенствовать методику полевых исследований и обработку материалов МОГТ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глухоедов Ю.М. Типизация замкнутых поднятий по палеотектоническим показателям в связи с размещением запасов нефти и газа в разрезе осадочного чехла (на примере северных районов Тюменской области // Автореф. дис. на соиск. учен, степени канд. геол.- минер, наук.- М.- 1977.

2. Кунин И.Я. Подготовка структур к глубокому бурению для поиска залежей нефти и газа. М.: Недра.- 1981.

3. Луценко Б.Н., Кудряшев Е.В., Поткина Г.А. Подготовка объектов сейсморазведкой и их подтверждаемость глубоким бурением на севере Западной Сибири // Обзор. Сер. Геол. и разв. газ. и газоконд. м-ний.- М.: ВНИИЭГазпром.- 1986.-№ 10.

4. Кунин Н.Я., Луценко Б.Н. Классификация локальных структур севера Западной Сибири и закономерности размещения меловых поднятий // Геология нефти и газа.- 1988.- № 3.- С. 30-34.

Рис. 1. Графики изменения параметров структур [4], максимально и минимально выраженных по разным горизонтам.

Типы структур: I-Нулмуяхинская, II - Усть-Ямсовейская, III- Северо-Пурпейская, IIIа- Кутымская, IV-Ямсовейская, V - Усть-Харампурская, VI - Южно-Ямбургская, VII - Парусная; СН - структурный нос; НВ - невыраженные структуры; ПЗ - приподнятая зона

Рис 2. Схема размещения экстремально выраженных по реперу Б структур и районирования территории по выявленным типам (а) и карта (б) подошвы осадочного комплекса (сейсмический горизонт А):

1 - выступы фундамента; антиклинали максимально выраженные: 2 - уверенные, 3-менее уверенные; минимально выраженные: 4 - уверенные, 5 - менее уверенные; 6 - зоны разломов; 7 - структуры, подготовленные MOB и МОГТ до 1980 г.; зоны преобладающего развития структур: 8 - максимально и 9 - минимально выраженных; 10-менее выраженных максимально (а) и минимально (б); 11 - зоны промежуточной выраженности; 12 - изолинии подошвы осадочного комплекса, км; 13-зона повышенных градиентов глубин залегания сейсмического горизонта А

Рис 3. Схема позднеюрско-раннемеловых палеоблоков севера Западной Сибири:

1-палеоблоки (I-Приуральско-Надымский, II - Тотаяхинский, III - Харасавэй-Уренгойский, IV - Часельский, V - Мессояхский); 2-границы зон сжатия и растяжения; области стрессовых проявлений: 3 - растяжений, 4 - сжатий, 5- незначительных палеонапряжений; направления стрессов:6- со стороны складчатых систем, 7 - в зонах границ блоковых поднятий; зоны разломов: 8 - локализованные, 9 – регионально прослеживаемые; 10 - границы зоны повышенных градиентов глубин залегания сейсмического горизонта А