К оглавлению	УДК 551.24:553.98(470.43)
	© Коллектив авторов, 1998

МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ И ТРАССИРОВАНИЯ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ В САМАРСКОМ ПОВОЛЖЬЕ

А.Г. Шашель, А.П. Шиповский (ОАО "Самаранефтегаз"), А.А. Александров, Б.З. Даниелян (ВО ИГиРГИ), В.Ф. Хлуднев (ОАО "Волганефть")

Разрывные нарушения определяют пространственное размещение разнородных блоков кристаллического фундамента, структур осадочного чехла, в частности грабенообразных прогибов, горстовидных зон и валов, с которыми связаны залежи нефти и газа. Последние часто приурочены к локальным антиклинальным структурам на приподнятых крыльях разрывных нарушений.

Изучению разрывных нарушений, выяснению их морфогенетических типов, взаимоотношений между собой, систем их пространственной ориентировки, времени заложения, активизации и затухания придается важное прикладное значение как для определения перспективных направлений поисков залежей нефти и газа на рассматриваемой территории, так и для создания геодинамических моделей на региональном и зональном уровнях [3].

В Волжском отделении ИГиРГИ в последние годы развиваются геодинамические исследования на основе идей тектоники литосферных плит. Для крайнего юга Самарского Заволжья проведено тектоническое районирование на основе доминирующих типов напряжений для различных временных интервалов, что позволило по-новому интерпретировать геолого-геофизические материалы и прогнозировать эффективное направление поисков нефти (Шашель А.Г., Шиповский А.П., Хлуднев В.Ф., Александров А.А., Даниелян Б.З., 1997).

Для геодинамических реконструкций всей территории Самарского Поволжья и сопредельных районов возникла необходимость обобщения геолого-геофизических материалов по выявлению и трассированию разрывных нарушений и создания новой схемы разломной тектоники кристаллического фундамента.

За многолетний период поисковых работ на нефть и газ в Самарском Поволжье сложилась определенная методика изучения разрывных нарушений. Их выявление и трассирование на уровне поверхности кристаллического фундамента, перекрытого осадочным чехлом мощностью 1,5-4,5 км, проводится комплексированием геологических и геофизических методов. При этом используются многочисленные прямые и косвенные диагностические признаки их распознавания. Прямые признаки однозначно свидетельствуют о присутствии разрывных нарушений, в то время как косвенные с различной степенью достоверности указывают на вероятностный характер их наличия.

Среди разрывных нарушений, выявленных на территории Самарского Поволжья, широко развиты взбросы, сбросы, сдвиги, их различные сочетания, а среди разрывных структур - грабены, грабенообразные прогибы, горстовидные зоны, валы, ограниченные субпараллельными разрывными нарушениями. Протяженность разрывных нарушений колеблется от нескольких до 200 км и более. Амплитуды перемещения крыльев варьируют от десятков до нескольких сотен метров.

Геологические методы выявления и трассирования разрывных нарушений

При геологических методах исследований разрывных нарушений используется около 20 диагностических признаков, среди которых наиболее важны следующие:

1. Повторение разреза в скважинах, устанавливаемое путем послойного сопоставления разрезов по электрокаротажным диаграммам, а также по керну. Морфогенетический тип разрывного нарушения в данном случае - взброс (надвиг).

2. Выпадение из разреза согласно залегающих отложений отдельных горизонтов, их частей, устанавливаемое путем послойного сопоставления разрезов скважин по электрокаротажным диаграммам. Обычно это явление связано со сбросом.

3. Флексуры в горизонтах осадочного чехла (рис. 1).

4. Резкое увеличение мощности отдельных горизонтов осадочного чехла на фоне фациальных изменений в пределах локальных структур, участков. На территории Самарского Поволжья по увеличенным мощностям отложений тиманского (кыновского) горизонта верхнего девона трассируются узкие грабенообразные прогибы субмеридионального простирания шириной 1-3 км, протяженностью более 200 км. Эти девонские грабенообразные прогибы часто имеют излом - смещение в поперечном направлении, связанное со сдвигом, как правило, на запад (рис. 2).

5. Скачкообразное, резкое изменение абсолютной глубины поверхности кристаллического фундамента на близких расстояниях, от первых сотен метров до 1-2 км, определяемое по материалам двух и более соседних скважин.

6. Линейные зоны развития максимальных мощностей древней коры выветривания пород кристаллического фундамента. Максимальные мощности коры выветривания кристаллических пород могли сохраниться на тектонически опущенных участках рельефа поверхности фундамента при сравнительно быстром его захоронении под осадочными отложениями. Такие участки линейного простирания, вероятнее всего, тектонического происхождения. На Зольненском месторождении (рис. 3) в скв. 5, 6, 65 мощность древней коры выветривания составляет 10-12 м на фоне средних значений 2-3 м. При этом зона максимальных мощностей коры выветривания имеет широтное простирание - приурочена к узкому грабену, ограниченному разрывными нарушениями. На это же дополнительно указывает присутствие в разрезе рассматриваемых скважин протерозойских отложений, обычно развитых в грабенах, возникших при рифтогенезе в рифейское время.

7. Различная абсолютная глубина водонефтяного контакта на отдельных участках единой нефтяной залежи. По данным К.Б. Аширова [1], на месторождениях Самарского Поволжья в пределах единой залежи имеются изолированные нефтяные поля с различной абсолютной отметкой водонефтяного контакта, что является доказательством принадлежности этих участков к блокам, изолированным разрывными нарушениями.

8. Залегающие на эродированной поверхности кристаллического фундамента структуры линейного простирания, прослеживаемые на геологической карте. На этой карте Самарского Поволжья, заимствованной из работы [4], выделяются узкие палеопрогибы северо-западного простирания шириной 1-3 км, протяженностью от 10 до 80 км и более. В последних на поверхности фундамента залегают отложения бийского (пласт Д_V) и мосоловского (пласт Д_V' ,) горизонтов, а на разделяющих выступах - отложения воробьевского горизонта (пласт Д_IV) (рис. 4). Характер этих прогибов, представляющих собой фрагменты линейных палеограбенов, не оставляет сомнения в их тектоническом происхождении.

9. В современной структуре поверхности кристаллического фундамента прослеживаются узкие грабены и цепочки валов линейного простирания, которые, как правило, ограничены субпараллельными разрывными нарушениями.

10. Группа геолого-петрографических признаков.

На территории Самарского Поволжья кристаллический фундамент архея вскрыт и изучен в 1850 скважинах. Высокая изученность пород фундамента позволяет надежно выделять и трассировать разрывные нарушения, используя ряд геолого-петрографических критериев:

а) различный минеральный состав кристаллических пород, принадлежащих к разным петрографическим комплексам;

б) зеркала скольжения, тектонические брекчии, милониты, зоныинтенсивной трещиноватости пород;

в) присутствие магматических пород - габбро-норитов, даек диабазов;

г) наличие вулканогенных пород в осадочных отложениях рифея и девона: например, в скв. 1 Горбуновская в основании тиманского (кыновского) горизонта вскрыта 18-м толща андезитовых порфиритов с миндалекаменной текстурой.

Кристаллические породы архейского фундамента, метаморфизованные в условиях от амфиболитовой до гранулитовой фаций, на рассматриваемой территории залегают в нижней части отрадненской и верхней - большечеремшанской серий. Отрадненская серия сложена метавулканитами, эндербитами, чарнокитами, интрузивными телами габброидов и ультрабазитов, а большечеремшанская - высокоглиноземистыми гнейсами. Контакт между породами серий проходит по разрывным нарушениям, т.е. имеет тектонический характер.

Согласно С.В. Богдановой [2], все архейские комплексы пород подчинены единой для Средневолжского мегаблока линейно-складчатой структуре северо-восточного простирания. Области их развития ограничены разрывными нарушениями северо-западного простирания. Эти два направления разрывных нарушений архейского возраста четко выделяются на карте состава кристаллического фундамента Самарского Поволжья. На рис. 5 показан фрагмент этой карты, на которой прослеживаются архейские разрывные нарушения.

11. Линейно вытянутые донеогеновые долины (эрозионные врезы).

12. Набор геоморфологических признаков или комплекс ландшафтных индикаторов:

а) линейная протяженность коленообразных изгибов русел водотоков;

б) линейное расположение уступов рельефа дневной поверхности;

в) смена фототона линейной ориентации на аэрокосмоснимках и др.

Некоторые из перечисленных признаков разрывных нарушений не являются самостоятельным доказательством их наличия, но в совокупности с другими геолого-геофизическими материалами служат надежным критерием их выделения.

Геофизические методы выявления и трассирования разрывных нарушений

Из геофизических методов изучения разрывных нарушений в Самарском Поволжье широко используются сейсморазведка МОГТ, особенно трехмерная сейсморазведка 3D, аэромагнитная съемка и гравиметрия. Из них наиболее достоверный метод - сейсморазведка, где выделение разрывных нарушений проводится по временным сейсмическим разрезам с использованием следующих диагностических признаков:

· скачкообразное смещение осей синфазности. Особенно отчетливо этот признак проявляется для регионально выдержанных отражений А, Д, идентифицируемых соответственно с поверхностью кристаллического фундамента и кровлей терригенной толщи девона;

· появление зон потери корреляции или хаотичности сейсмического волнового поля;

· изменение динамики отражений, рисунка сейсмической записи по латерали;

· появление дифрагированных волн и петель возврата и т.д.

Надежность выделения разрывного нарушения возрастает, если оно проявляется на нескольких временных разрезах, относительно линейно прослеживаясь в пространстве. В благоприятных условиях по временным разрезам удается определять морфогенетический тип, параметры разрывного нарушения (амплитуду смещения, ширину зоны разлома, положение плоскости сместителя и т.д.), а также время его формирования. На временных разрезах, полученных в Самарском Поволжье, выделяются взбросы, сбросы, сдвиги, различные их сочетания, дизъюнктивные структуры типа грабенообразных прогибов, горстовидных зон, неоднократно активизированные разрывные нарушения.

Разрывные нарушения кристаллического фундамента в гравитационном поле создают аномалии, известные под названием "гравитационных ступеней", четко выражаются линейной зоной высоких градиентов силы тяжести (Жигулевский, Большекинельский разломы). Большое число разрывных нарушений на уровне кристаллического фундамента фиксируется аэромагнитной съемкой. Территория Самарского Поволжья на 90 % покрыта аэромагнитной съемкой масштаба 1:25 000. На основе многолетних аэромагнитных исследований здесь уже отработана система признаков выявления и трассирования разрывных нарушений, в которую входят:

1. Узкие зоны линейных аномалий или цепочки отдельных интенсивных аномалий значительной протяженности, обусловленные внедрением магматических пород основного и ультраосновного составов в структуру (систему) разрывного нарушения.

2. Смещения в плане линейно вытянутых аномалий, цепочек узких линейных аномалий магнитного поля, свидетельствующие о возможном проявлении поперечных к ним разрывных нарушений.

3. Зоны высоких градиентов магнитного поля, соответствующие контактам пород кристаллического фундамента, различающихся по вещественному составу.

4. Смена напряженности магнитного поля, соответствующая смене уровня гипсометрии отдельных блоков одноименных пород фундамента.

5. Наличие участков со специфической характеристикой магнитного поля, отвечающей блокам пород фундамента различного вещественного состава или, возможно, разных степеней регионального метаморфизма, приведшего к изменению состава пород.

6. Цепочки интенсивных аномалий магнитного поля шириной до 10 км, отображающие зоны предполагаемых взбросов (надвигов).

Дополнительную важную информацию о разрывных нарушениях дают карты остаточных аномалий и первой горизонтальной производной магнитного поля.

По материалам аэромагнитной съемки на рассматриваемой территории выделяются ортогональная и диагональная системы разрывных нарушений. Однако возникают трудности в практическом использовании материалов аэромагнитной съемки по разрывным нарушениям. Они связаны либо с неподтверждением этих разрывных нарушений другими методами, либо их значительными смещениями в плане до 6-8 км.

Выявленные по комплексу геолого-геофизических методов разрывные нарушения кристаллического фундамента на территории Самарского Поволжья имеют преимущественно северо-восточное и северо-западное простирания, четко укладываются в диагональную систему сети планетарной трещиноватости (рис. 6). Эти направления разрывных нарушений генетически связаны с архейским тектономагматическим циклом. Менее четко выделяются разрывные нарушения ортогональной системы сети планетарной трещиноватости. Разрывные нарушения широтного простирания, ограничивающие грабены-авлакогены (Сергиевско-Абдулинский), имеют протерозойское заложение, связаны с рифтогенезом, охватившим в рифее Восточно-Европейский континент.

В последующее геологическое время неоднократная активизация разрывных нарушений, сопровождаемая в ряде случаев сменой знака движений, происходила по старым "швам".

Основные выводы из проведенных исследований сводятся к следующему:

1. Из многочисленных разрывных нарушений, выявленных на уровне поверхности кристаллического фундамента Самарского Поволжья, достоверны те, которые подтверждаются несколькими независимыми методами или несколькими критериями (признаками) их идентификации. Из геофизических методов выявления и трассирования разрывных нарушений надежными являются сейсморазведка МОГТ и 3D, из геологических - данные бурения и вещественного состава пород кристаллического фундамента.

2. Сопоставление результатов геологических и геофизических методов по выявлению разрывных нарушений показывает их удовлетворительную сходимость. При этом значительное число разрывных нарушений, выявленных детальной аэромагнитной съемкой, другими методами не подтверждается, поэтому следует разобраться в причинах этого явления.

3. С учетом ведущей роли разрывных нарушений в формировании структуры кристаллического фундамента и осадочного чехла их дальнейшее изучение, ранжирование по структуроформирующей роли с целью создания новой схемы разломно-блоковой тектоники фундамента представляется актуальной задачей.

4. Имея новую схему разломно-блоковой тектоники кристаллического фундамента, следует перестроить структурные карты перспективной нефтегазоносности горизонтов осадочного чехла, приведя их в соответствие друг с другом для определения новых перспективных направлений поисков залежей нефти и газа.

5. Методика выявления и трассирования разрывных нарушений в платформенных условиях Самарского Поволжья может быть полезной для других районов с аналогичным геологическим строением.

Литература

1. Аширов К.Б. Геологическая обстановка формирования нефтяных и нефтегазовых месторождений Среднего Поволжья. - М.: Недра, 1965.

2. Богданова С.В. Земная кора Русской плиты в раннем докембрии (на примере Волго-Уральского сегмента). - М.: Наука, 1988.

3. Гарецкий Р.Г. Основные проблемы изучения тектоники платформ // Геотектоника. - 1991. - № 5. - С.3-14.

4. Шурунов М.В. Разрывные нарушения кристаллического фундамента и их роль в формировании структур осадочного чехла в связи с перспективами нефтеносности: Дис. канд. геол.-минер. наук. - Куйбышев, 1983.

Abstract

The article describes the established for many years of oil exploration history a procedure of studying fractures by geologic-geophysical methods over platform territory of Samara Povolje. Geological methods include more than 20 direct and indirect diagnostic indications to identify fractures. Among geophysical methods are widely used CDP and 3D seismic exploration, aeromagnetic survey, gravimetry. Recognized fractures at crystalline basement level are correspond to orthogonal and diagonal system of planetary fracturing network.

Рис. 1. ФЛЕКСУРЫ В ГОРИЗОНТАХ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СЛОЖНУЮ СИСТЕМУ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФУНДАМЕНТА

1 - изогипсы кровли пермских маркирующих горизонтов, м; 2 - границы участков с различными маркирующими горизонтами перми; 3 - разрывные нарушения; 4 - месторождения нефти; 5 - скважины

Рис. 2. ВЫЯВЛЕНИЕ И ТРАССИРОВАНИЕ РАЗРЫВНЫХ НАРУШЕНИЙ ПО РЕЗКОМУ ИЗМЕНЕНИЮ МОЩНОСТЕЙ ГОРИЗОНТОВ ОСАДОЧНОЙ ТОЛЩИ