К оглавлению	УДК 551.24:553.98(571.1)
	© Б.М. Чиков, 1998

ФОРМАЛИЗОВАННЫЙ АНАЛИЗ МОЩНОСТЕЙ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО НЕФТЕГАЗОНОСНОГО БАССЕЙНА

Б.М. Чиков (ИГНГ СО РАН)

Анализ мощностей (толщин) отложений в регионе наряду с морфотектоническим анализом структурных поверхностей является начальным звеном исследования тектоники осадочного чехла. Этот анализ наиболее полно обеспечивается метрическими данными в первую очередь на основе сейсмопрофилирования, бурения и каротажа скважин. Предлагаемые в данной статье приемы анализа мощностей вместе с морфотектоническими построениями для рельефа структурных поверхностей (Чиков Б.М., 1996) являются основой разработки представлений о морфологических особенностях тектоники структурных ярусов и осадочного чехла в целом.

Широко известный метод регионального анализа мощностей (метод мощностей) разработан В.В. Белоусовым (1937) с целью изучения истории формирования и развития геологических структур, хотя идея метода и отдельные построения карт равных мощностей были известны и ранее. Всесторонний анализ возможностей метода регионального анализа мощностей и его практического применения выполнен А.Л. Яншиным и Р.Г. Гарецким [5]. На большом материале эти ученые показали, что распределения мощностей отложений по разрезу и площади (карты изопахит) дают возможность анализировать региональные механизмы накопления морских и континентальных осадков, условия вторичных изменений их объемов, связь мощности и вещественного состава отложений, соотношения ее с погребенным рельефом (как эрозионным, так и тектоническим), а также исследовать общие вопросы тектонического развития региона.

В практике геологических исследований Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна (НГБ) приемы построения карт изопахит характерных стратиграфических интервалов и структурных ярусов плитных комплексов используются очень часто (Гурари Ф.Г., 1959; [3]). Эти карты отображают выявленный на момент составления характер распределения толщин отложений выбранного возрастного интервала (в том числе продуктивных резервуаров и нефтематеринских толщ). Они позволяют намечать региональные тенденции седиментации, обосновывать ряд положений истории и унаследованности развития структурных элементов осадочного чехла, а также решать задачи оценки региональной нефтегазоносности бассейна.

Распределение мощностей мезо-кайнозойского чехла

Систематизированный региональный анализ мощностей отложений чехла Западно-Сибирской плиты в 60-70-е гг. активно проводился в СНИИГГиМС, ЗапСибНИГНИ и ВНИГРИ; его основные результаты опубликованы в трудах этих институтов, в том числе в уже указанных монографиях Ф.Г. Гурари и М.Я. Рудкевича. Позднее интерес к региональным построениям снизился (при сохранении актуальности) или сместился в область более детальных карт для перспективных площадей и резервуаров [1].

Предлагаемые приемы формализованного анализа распределений мощностей (толщин) отложений имеют целью районирование нефтегазоносного бассейна на основе типизации площадей по конфигурации распределений "прогибов" (утолщений) и "поднятий" (утонений) с учетом таких свойств осадочного чехла, как направление и градиенты регионального изменения мощности, упорядоченность и амплитуда утолщений и утонений, устойчивость характеристик и др. Условием проведения формализованного анализа мощностей является наличие систематизированной информации в виде карт изопахит или цифровых баз данных.

В самом общем виде возможности предлагаемого метода анализа распределения мощностей применительно к неоднородностям строения Западно-Сибирского НГБ в целом демонстрирует схема (рис. 1) , построенная на основе карты изопахит мезо-кайнозойских отложений в масштабе 1 : 10 000 000 [4]. На схеме в распределении мощностей севернее 58° с.ш. наблюдается относительно выдержанная субмеридиональная осесимметричная зональность, нарушенная лишь на юге бассейна. В направлении с запада на восток здесь обособлены крупные зоны (пояса):

I. Зауральская зона направленного на восток увеличения мощности отложений (0-2 км); на севере (низовья Казыма) и юге (верхнее течение Тобола) восточная периферия зоны представлена подзонами контрастного увеличения мощности до 2-4 км. По простиранию ширина зоны меняется от 200 до 300 км.

II. Тобольско-Ханты-Мансийский пояс неупорядоченных распределений мощностей в пределах 2-4 км; ширина до 250 км с выклиниванием в районе Обской губы.

III. Пур-Васюганский (Уренгойский) пояс эшелонированных большеамплитудных утолщений и утонений чехла с ростом средних значений к северу. Максимальная ширина пояса в Среднем Приобье до 500 км; южнее 58° с.ш. пояс разветвляется и выклинивается.

IV. Тазовский пояс неупорядоченных, местами ориентированных по простиранию "прогибов" и "поднятий"; в северном направлении наблюдается увеличение мощности осадочного чехла от 3-5 до 8-10 км. Ширина пояса 150-200 км.

V. Приенисейская зона с внешней (Енисейской) подзоной направленного к западу увеличения мощности (0-3 км) и внутренней (Верхнеегодуйской) - с контрастным "прогибанием" до 8-9 км. Общая ширина зоны 100-150 км.

Южную периферию бассейна также можно представить в виде пояса центроклинального (направленного к центру бассейна) увеличения толщины мезо-кайнозойского чехла (0-2,5 км). Он состоит из двух обособленных звеньев, или зон: Петропавловского и Томско-Новосибирского (см. рис. 1), которые без четкого ограничения (исключая Омскую подзону) сменяются на севере областью малоамплитудных неупорядоченных распределений. В целом периферические зоны центроклинального увеличения мощностей мезо-кайнозойских отложений образуют Циркум-Западносибирское кольцо (пояс), разомкнутое в сторону Карского моря.

Во внутренних частях Западно-Сибирского НГБ наибольшее внимание привлекает Пур-Васюганский пояс. Для него наряду с упорядоченностью утолщений и утонений характерны внутренняя субмеридиональная зональность, наличие поперечных осложнений и изгибов звеньев, а в южной части - виргация на Барабинско-Кулундинскую и Нижнечулымскую ветви. К тому же имеют место значительные контрасты в перепадах толщин (до 2-6 км) и линейные контрасты общего рисунка изопахит [4]; часто эти особенности коррелируются, обозначая протяженные линейные зоны градиентов (вероятные зоны крупных разломов).

Подобные контрасты независимо фиксируются и геофизическими построениями: на фрагменте карты поправок за гравитационное влияние осадочного чехла, составленной Ю.А. Павловым, в центральной части Западно-Сибирского НГБ перепадам значений толщин соответствуют характерные сближения изоаномал с контрастом значений до 0,006-0,008 см/с² (рис. 2). На их продолжении (и обособленно) наблюдаются также контрастные сближения разных рисунков изоаномал (подобно рисункам изопахит). Иногда такие соотношения (градиенты) имеют протяженный (линеаментный) характер или образуют кулисные системы. Принципиально важной представляется система линеаментов меридиана 78°. Она занимает осевое положение в поясе и разделяет его на восточную и западную зоны. Восточная (Уренгойская) зона субмеридиональных "прогибов" и "поднятий" имеет ширину около 130 км и прослеживается от устья Таза до Усть-Тыма, где ограничивается поперечным "линеаментом"; в районе Тым-Вахского водораздела наблюдается ее юго-восточное (Нижнечулымское) ответвление. Более обширная западная часть Пур-Васюганского пояса обладает и более сложной конфигурацией: отдельные звенья зоны образуют плавную дугу, обращенную к западу с максимумом в районе 60° с.ш.

Кроме субмеридиональных, на карте поправок имеются многочисленные поперечные контрасты - субширотные в районе Сибирских Увалов и востоко-северо-восточные южнее Широтного Приобья. По-видимому, такие ситуации соответствуют зонам конседиментационных или иных деформаций в осадочном чехле. На поэтажных схемах распределений мощностей такие линеаментные зоны распадаются на системы сближенных градиентных контрастов меньшего размера.

Для Пур-Васюганского пояса эшелонированных распределений мощностей мезо-кайнозойских отложений характерна и такая деталь - совпадение с ним в пространстве крупных нефтегазоносных структур типа сводов и валов (Нижнепурский, Северный, Сургутский, Нижневартовский, Александровский, Средневасюганский, Каймысовский и др.), а также крупных прогибов (Пурский, Юганский, Колтогорский, Нюрольский и др.) [1].

Толщины структурных ярусов чехла

Анализ мощностей структурных ярусов или отдельных формаций требует большего внимания к флуктуациям метрических параметров и конфигурациям распределений толщин слоевых структур, а также разработки более детальных классификаций неоднородностей.

Опыт работы с картами изопахит позволяет наметить определенное множество типовых ситуаций, для удобства описания которых вводится представление об общей регулирующей характеристике - средней мощности однотипных распределений (m_ср). Она легко вычисляется уже на стадии качественной типизации обстановок по картам изопахит.

Для Западно-Сибирского НГБ к основным типовым распределениям мощностей в структурных ярусах относятся (рис. 3):

1. Области плавных малоамплитудных флуктуаций толщин отложений относительно m_ср (+ 50 м).

2. Области чередования участков значительного плавного отклонения от m_ср (более +50...100) м).

3. Зоны (пояса) эшелонированной, в том числе контрастной, дифференциации мощностей (до + 100...200 м от m_ср).

4. Области неупорядоченной (мозаичной) дифференциации толщин - сочетание разноориентированных угловатых, четковидных и изометричных утолщений и утонений, в том числе контрастных.

5. Зоны направленного (моноклинального) увеличения мощности от нуля до сотен метров.

Кроме того, в областях типовых распределений установлено наличие локальных "нештатных" ситуаций, или нетипичных соотношений. Прежде всего к ним относятся участки аномальной мощности (кратное отклонение от m_ср) и контрастная смена рисунков изопахит.

На серии схем (см. рис. 3) показаны результаты анализа карт изопахит, составленных М.Я. Рудкевичем [3], Н.Х. Кулайхметовым, В.Т. Слепцовым и др. в 60-е гг. Даже при беглом сравнении с рис. 1 наблюдается определенное сходство в распределениях мощности мезо-кайнозойских отложений в целом и толщин структурных ярусов бассейна. Но очевидны и существенные различия поясово-зонального (см. рис. 1) и зонально-блокового (см. рис. 3) структурных планов. При анализе распределений толщин структурных ярусов значение приобретают детали, не установленные при более общем анализе. Прежде всего, это относится к намечаемым тенденциям унаследованности или несоответствия морфологии, размеров, положения границ зон и блоков при переходе от яруса к ярусу.

Главными элементами районирования структурных ярусов по "конфигурациям и типам распределения толщин" являются блоковые и зональные структуры. В первых распределение толщин отложений контрастно меняется от блока к блоку, а в зональных наблюдаются относительно устойчивые характеристики разреза по простиранию. Эти структуры группируются в зонально-поясовые и ареально-блоковые системы с меняющейся конфигурацией по ярусам. Общим является и то, что от юры к палеогену снижается контрастность колебаний значений толщин, в том числе в локализованных аномалиях (см. рис. 3).

Зональные системы структурных ярусов Западно-Сибирского НГБ, отличающиеся характером распределения утолщений и утонений, образуют аналогично общей схеме (см. рис. 1) два пояса - Циркум-Западносибирский и Внутренний, конфигурация которых от яруса к ярусу очень сильно меняется (см. рис. 3, А-Д). Промежуточное положение с увеличением площади распространения вверх по разрезу занимают ареально-блоковые системы. В распределениях мощностей юрского яруса прослеживаются явная связь со структурами обрамления и влияние структуры основания, постепенно затухающее вверх по разрезу чехла. Это влияние выражается ориентированными структурами дифференциации мощностей, "прорывающими" окраинный пояс.

Циркум-Западносибирский (единый в общей схеме, см. рис. 1) пояс образует несплошное кольцо (ожерелье) с обособленными звеньями: Зауральским, Петропавловским, Томско-Новосибирским и Приенисейским; на севере, в Обь-Тазовской горловине, замыкания кольца не наблюдается. Морфологические характеристики звеньев меняются от яруса к ярусу. Но, несмотря на это, каждое звено сохраняет общие черты, отражая относительно устойчивую тенденцию осадконакопления в регионе. Наиболее устойчивы во времени параметры (конфигурация, ширина, пределы изменения мощности, осложняющие формы) Приенисейского звена, а наиболее изменчивы - Зауральского. Привлекают внимание ситуации в юре и палеогене. В первом случае в Зауралье отсутствует зона направленного увеличения мощностей, несмотря на существование Уральского хребта, а во втором отсутствует аналогичное звено периферического пояса на востоке и юго-востоке бассейна (кроме узкой зоны близ Путорана), несмотря на близость Енисейского кряжа и Саяна.

Как отмечалось, Внутренний пояс зон эшелонированной дифференциации мощностей отличается большой сложностью. Тяготея к условной оси, Обская губа - Нижневартовск - Павлодар, пояс распадается на ряд субпараллельных и ветвящихся звеньев с меняющейся от яруса к ярусу морфологией (см. рис. 3). Наиболее устойчивой частью пояса является его "осевое" Уренгойское звено, к которому причленяются другие элементы пояса. В соответствии с поярусными картами изопахит [3] m_ср Уренгойского звена имеет следующие значения, тыс. м: 0,7-0,8 (юра), около 1,0 (неоком), 1,1-1,2 (апт-сеноман) и 0,6-0,7 (верхний мел) - с тенденцией роста к северу, а отклонения от m_ср достигают 100-200 м. Учитывая возможные погрешности при составлении карт изопахит в 60-е гг., а также последующие исследования слоистой структуры, например неокома [2], можно предположить, что в разрезах выделяемых нами звеньев пояса широко представлены "косо наслоенные серии", т.е. системы седиментационных дуплексов или клиноформ. Этим можно объяснить характерную структуру флуктуации толщин отложений в поярусных звеньях. Кроме того, необходимо иметь в виду возможности "вторичного" изменения мощностей отложений под влиянием деформации (разуплотнения), гравитационного уплотнения и переотложения осадков и пр. [5].

Сопоставление схем рис. 3 с картой поправок Ю.А. Павлова (см. рис. 2) позволяет предполагать время активного формирования отдельных структур осадочного чехла. Например, субмеридиональная (Пур-Нижневартовская) система контрастов толщин отложений и гравитационных аномалий проявляется во всех ярусах мезозоя, но ее осевое (Уренгойское) звено наиболее четко просматривается в апт-сеномане и палеогене. Верхне-Демьянскому и Пологрудовскому поднятиям соответствуют четкие зоны эшелонированных структур в юре - сеномане, а Пыль-Караминскому поднятию и Верхне-Пайдугинской впадине - контрасты в юре и неокоме. Очень устойчивый контраст распределения толщин отложений в юре, неокоме и апт-сеномане отвечает северо-западному ограничению Усть-Тымской впадины, тогда как Юганская впадина, по-видимому, контрастно проявлялась только в юре.

В целом схемы распределений толщин отложений (см. рис. 3) наглядно демонстрируют морфологические неоднородности в слоистой структуре чехла, совпадения (унаследованность) или миграцию границ однотипных распределений от яруса к ярусу, а также их контрастность. Дополняет их профильная схема корреляций характера распределений мощностей по линии Ивдель - Ханты-Мансийск - устье Ангары (см. рис. 3, Е), придающая построениям элемент объемности. Она также показывает, что условия накопления осадков от этажа к этажу унаследовались, хотя несомненны и признаки их миграции. Заметно также смещение границ самого седиментационного бассейна к западу, особенно сильное в кайнозое.

Заключение

Приемы формализованного анализа мощностей седиментационных бассейнов, учитывающие распределения типовых морфоструктурных и метрических характеристик, имеют значение в связи с необходимостью оценки реальных особенностей морфологии и распределений толщин отложений, вмещающих продуктивные резервуары, позволяют разрабатывать структурные модели чехлов и их структурных ярусов, максимально приближенные к реальным ситуациям. Точность построений зависит от точности исходных карт изопахит. В перспективе просматривается возможность построения компьютерных версий распределений, а на их основе - оперативных решений ряда задач структурной геологии нефтегазоносных провинций.

В пределах Западно-Сибирского НГБ к основным типам неоднородностей распределения мощностей отнесены поясово-зональные и ареально-блоковые. Они имеют место как в общем случае мощности осадочного мезо-кайнозойского чехла (см. рис. 1), так и в строении его ярусных частей (см. рис. 3). Представляется, что выявленные закономерности распределений толщин отложений не только отражают морфологические особенности тектоники бассейна, но также имеют связь с литолого-фациальными неоднородностями осадочных толщ и особенностями их постседиментационного изменения.

Литература

1. Геология нефти и газа Западной Сибири /А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов и др. - М.: Недра, 1975.

2. Карогодин Ю.Н., Нежданов А.Л. Неокомский продуктивный комплекс Западной Сибири и актуальные задачи его изучения //Геология нефти и газа. - 1988. - № 10.

3. Рудкевич М.Я. Тектоника Западно-Сибирской плиты и ее районирование по перспективам нефтегазоносности. - М.: Недра, 1969.

4. Сурков B.C., Жеро О.Г. Фундамент и развитие платформенного чехла Западно-Сибирской плиты. - М.: Недра, 1981.

5. Яншин А.Л., Гарецкий Р.Г. Тектонический анализ мощностей //Методы изучения тектонических структур. - М.: Изд-во АН СССР, 1960. -Вып. 1.

Abstract

It was elaborated a system of formalization analysis of morphotectonics of layered beds of sedimentary basin based on typical heterogeneities of recognized thickness distribution: oriented increase, low-amplitude disordered fluctuations, echeloning orientation of thickening and thinning, etc. A belted-zonal and areal-block character of thickness distribution both throughout the Meso-Cenozoic complex and its structural stages was recognized for the region; zoning by configurations and types of sedimentary thickness distribution was done.

Рис. 1. ТИПОВЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТЕЙ МЕЗО-КАЙНОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО БАССЕЙНА

1 - область направленного малоградиентного (а) и значительного (б) увеличения мощности отложений; 2 - область неупорядоченных распределений мощностей; 3 - область эшелонированных распределений мощностей; 4 - границы областей разнотипного распределения мощностей (а) и бассейна в целом (б); региональные зоны (пояса) однотипных распределений мощностей: I - Зауральская, II - Тобольско-Ханты-Мансийская, III - Пур-Васюганская, IV - Тазовская, V - Приенисейская, в том числе Va - Енисейская, Vб - Верхнеегодуйская, VI - Южно-Сибирская, в том числе VIa - Петропавловская, VIб - Томско-Новосибирская

Рис. 2. СХЕМА ГРАДИЕНТНЫХ ЗОН В ЧЕХЛЕ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ (на основе карты поправок за гравитационное влияние отложений MZ-KZ, по Ю.А. Павлову)

1 - изоаномалы, n*0,001 см/с²; 2 - высокоградиентная зона типа "уступ"; 3 - зона контрастной смены рисунка изоаномал

Рис. 3. ТИПОВЫЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИН СТРУКТУРНЫХ ЯРУСОВ ЧЕХЛА ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ (А-Д) И ПРОФИЛЬНАЯ СХЕМА ИХ КОРРЕЛЯЦИЙ (Е)

Структурные ярусы: А - нижне-среднеюрский, Б - неокомский, В - апт-сеноманский, Г - верхнемеловой (без сеномана), Д - палеогеновый; 1 - ареальное неупорядоченное распределение с малоамплитудными (а) и контрастными (б) колебаниями значений; 2 - зона эшелонированных утолщений и утонений; 3 - направленное монотонное (а) и прерывистое (б) увеличение значений; 4 - аномальное относительно m_ср увеличение (а) и сокращение (б) значений; 5 - границы областей типовых распределений (а), в том числе по разлому (б);6 - граница распространения отложений плиты