В.А. Конторович (ИГНГ СО РАН)

Настоящая статья посвящена анализу юрских тектонических процессов, которые, предопределяя палеогеоморфологию исследуемой территории, оказывали существенное влияние на формирование резервуаров и флюидоупоров – ловушек УВ. В основу проведенных исследований были положены статистический анализ данных ГИС, полученных в 637 скважинах, вскрывших на территории Томской области породы доюрского основания, и материалы сейсморазведочных исследований.

По наличию региональных геологических и сейсмических реперов в разрезе юры юго-востока Западной Сибири выделяют четыре геологических комплекса, являющихся самостоятельными объектами поиска месторождений нефти и газа: геттанг-раннетоарский (Het-Toa₁), позднетоар-ааленский (Toa₂-Aal), байос-батский (Baj-Bth) и келловей-волжский (Clv-Vol). Каждый из рассматриваемых комплексов представляет собой относительно автономную систему, включающую резервуары, флюидоупоры и нефтепроизводящие породы.

В состав позднетоар-ааленского осадочного комплекса входят отложения салатской свиты и нижней подсвиты тюменской свиты. В кровле залегает регионально выдержанный угольный пласт У₁₀, подошва контролируется кровлей тогурской свиты. Верхнетоар-ааленские отложения представлены переслаивающимися преимущественно песчаными и аргиллитовыми горизонтами. Верхнетоар-ааленские отложения, хотя и получили существенно более широкое распространение, чем геттанг-нижнетоарские, также отсутствуют в присводовых частях крупных палеоподнятий. Толщина комплекса составляет 0-250 м. Время формирования – 11-12 млн лет.

Байос-батский комплекс пород, включающий отложения средней и верхней подсвит тюменской свиты, широко распространен на территории исследований и отсутствует только в присводовых частях наиболее контрастных положительных структур. В подошве комплекс ограничен угольным пластом У₁₀, в кровле – угольным пластом У₂, одновременно являющимся и кровлей тюменской свиты. Комплекс представлен песчаниками, алевролитами и аргиллитами с многочисленными прослоями углей и углистых аргиллитов. Толщина комплекса – 0-265 м. Время формирования – 10-11 млн. лет.

В состав келловей-волжского осадочного комплекса входят отложения васюганской, георгиевской и баженовской свит. В отличие от геттанг-батских отложений, сформировавшихся в континентальных условиях, келловей-волжский комплекс пород накапливался преимущественно в прибрежно-, мелководно- и глубоководно-морских условиях. В основании комплекса развит трансгрессивный песчано-алевролитовый пласт Ю₂⁰ , перекрытый пачкой аргиллитов нижневасюганской подсвиты, являющейся региональным флюидоупором для залежей УВ в континентальных отложениях байос-бата. Средняя часть келловей-волжских отложений представлена серией песчаных пластов, совокупность которых формирует регионально-нефтеносный на юго-востоке Западной Сибири горизонт Ю₁. В депрессионных зонах горизонт Ю₁, как правило, перекрыт отложениями георгиевской свиты, толщина которой редко превышает 6-8 м. В кровле комплекса залегает баженовская свита, которая, являясь нефтепроизводящей толщей, одновременно выполняет роль регионального флюидоупора для залежей в отложениях верхневасюганской подсвиты. На территории Томской области, изученной глубоким бурением, келловей-волжский комплекс пород имеет повсеместное распространение и характеризуется толщиной 20-170 м. По геофизическим данным зона регионального выклинивания юрских отложений выделена только на юго-востоке исследуемой территории. Время формирования комплекса составляет 24-25 млн лет.

анализ взаимосвязей между толщинами геттанг-раннетоарского, позднетоар-ааленского, байос-батского и келловей-волжского комплексов, с одной стороны, и толщиной юрских отложений в целом – с другой.

На этом этапе исследований были рассчитаны линейные уравнения регрессии Y = аХ + b, характеризующие взаимосвязь глубин залегания реперных горизонтов, а также толщин отдельных комплексов с толщиной юрских отложений. Для всех зависимостей оценивались коэффициенты корреляции.

Остановимся на физическом смысле коэффициентов корреляции и регрессии. Коэффициент корреляции (R) между абсолютными отметками отражающих горизонтов указывает на степень подобия структурных поверхностей.

H_bg=aH_PZ + b, (1),

где H_PZ, Н_bg – глубина залегания соответственно доюрского основания и баженовской свиты, коэффициент регрессии равен, например, 0,5, увеличению глубины залегания доюрского основания на 100 м будет соответствовать увеличение глубины баженовской свиты на 50 м. Следовательно, амплитуды основных структур в рельефе баженовской свиты уменьшились на 50 % по отношению к структурам, выделенным по подошве юры.

DH_Het-Toa1 = 0.5DH_J + b, (2)

где DH_Het-Toa1, DH_J ~ толщина соответственно геттанг-нижнетоарских и юрских отложений. Если коэффициент корреляции для зависимости, описанной уравнением (2), стремится к единице, то можно констатировать, что тектонические процессы, которые имели место в геттанг-раннетоарское время, подобны тем, что происходили на протяжении всего юрского периода, и как следствие оказали существенное влияние на палеоструктурный план доюрского основания, сформировавшийся к концу юры.

Анализ взаимосвязей современных глубин залегания геологических реперов, приуроченных к кровлям нефтегазоперспективных комплексов, и глубины залегания доюрского основания (рис. 1) позволяет отметить наличие ярко выраженных зависимостей. Минимальный коэффициент корреляции (R) между абсолютными отметками палеозойского основания (PZ), с одной стороны, и угольного пласта У₁₀ и баженовской свиты (bg) – с другой, составляет 0,91. Максимальный коэффициент корреляции между абсолютными отметками баженовской и тюменской (tm) свит достигает 0,99 (табл. 1). Учитывая подобие юрских структурных поверхностей, можно сделать вывод о том, что принципиальных перестроек структурного плана в этот период не происходило, а тектонические процессы носили преимущественно унаследованный характер.

Коэффициенты регрессии (а) в уравнениях, связывающих глубины залегания реперных горизонтов, указывают на то, что на протяжении всего юрского периода рельеф территории постепенно нивелировался (см. рис. 1, табл. 2). Так, коэффициенты регрессии в уравнениях, связывающих абсолютные отметки кровли тогурской (tg) свиты, угольного пласта У₁₀, тюменской и баженовской свит с таковой рельефа до-юрского основания, постепенно уменьшаются, составляя соответственно 0,876, 0,692, 0,606, 0,569. Из приведенных данных следует, что амплитуды положительных и отрицательных тектонических элементов, выделяемых в структурном плане баженовской свиты, составляют в среднем около 60 % амплитуд структур рельефа доюрского основания.

Полученные зависимости (см. рис. 1) позволяют также сделать вывод о том, что в меловой период и кайнозойскую эру в районе исследований происходила перестройка рельефа доюрского основания, сформировавшегося к концу юрского периода. Этот вывод базируется на том, что одинаковым современным глубинам залегания доюрского основания соответствуют как зоны распространения, так и зоны отсутствия геттанг-ааленских, байос-батских и келловей-волжских отложений (см. рис. 1, А, Б, В).

Для анализа поэтапного развития исследуемой территории рассмотрим зависимости толщин каждого из комплексов от толщины юрских отложений (рис. 2).

Полученные графики позволяют выделить по 3 участка (зависимости), отвечающих различным условиям седиментации и обозначенных 0, I, II. Нулевые зависимости соответствуют разрезам скважин, в которых отложения рассматриваемых комплексов отсутствуют, т.е. характеризуют наиболее приподнятые участки палеорельефа, являвшиеся источниками сноса. Зависимости I отвечают зонам, где отложения комплексов залегают непосредственно на породах доюрского основания, т.е. склонам палеоподнятий. Зависимости II характеризуют территории, где отложения комплексов перекрывают более древние осадочные толщи, т.е. палеодепрессионные зоны.

В табл. 3 показано, как распределились скважины по типам (зависимостям) для каждого комплекса. Из приведенных данных следует, что по мере формирования отложений осадочного чехла бассейны седиментации постепенно расширялись, а области денудации, напротив, сокращались. Так, если отложения геттанг-раннетоарского возраста вскрыты лишь в 16 % скважин, то отложения позднетоар-ааленского, байос-батского и келловей-волжского возраста присутствуют уже соответственно в 70, 98 и 100 % скважин. При этом доля скважин, вскрывших неполные разрезы комплексов, начиная с позднетоарского времени уменьшается от более древних отложений к более молодым.

Аналогичный вывод можно сделать, анализируя карту изопахит юрских отложений (рис. 3), построенную по результатам геолого-геофизических исследований. Поскольку в кровле юры залегает региональная поверхность выравнивания, приведенная карта характеризует палеорельеф доюрского основания, сформировавшийся к концу волжского века.

Зависимости толщин комплексов от толщины юры (см. рис. 2) позволяют констатировать, что бассейны седиментации геттанг-нижнетоарских, верхнетоар-ааленских и байос-батских отложений контролируются изопахитами юры, проведенными соответственно на отметках 470-490, 260-280 и 80-100 м. Таким образом, карта волжского палеорельефа доюрского основания позволяет кондиционно очертить бассейны седиментации, имевшие место на разных этапах развития региона.

Из графиков, приведенных на рис. 2, также следует, что на каждом этапе осадконакопления рельеф бассейнов седиментации (зависимости II) значительно нивелировался и в последующие юрские этапы осадконакопления строение этих территорий существенно не менялось. На это обстоятельство указывают низкие коэффициенты корреляции и регрессии для зависимостей II в уравнениях, связывающих толщины позднетоар-ааленского (R^II = 0,42, a^II = 0,24), байос-батского (R^II = 0,35, a^II = 0,093) и келловей-волжского (R^II = 0,61, a^II = 0,09) комплексов с толщиной юрских отложений, и близкие к единице коэффициенты регрессии в уравнениях, связывающих абсолютные отметки тогурской свиты, угольного пласта У₁₀, тюменской и баженовской свит (см. табл. 2). Эти данные, в частности, позволяют сделать вывод о том, что в пределах зоны распространения тогурской свиты все вышележащие юрские поверхности практически повторяют ее структурный план.

В то же время некоторое увеличение толщин отложений в направлении осевых частей палеодепрессий (см. зависимости II на рис. 2, Б-Г) указывает на устойчивое прогибание последних на протяжении всей юры.

Об этом же свидетельствуют и коэффициенты регрессии для участков, характеризующих склоны палеоподнятий (см. зависимости I на рис. 2). Так, коэффициент регрессии в уравнении, связывающем толщины позднетоар-ааленских и юрских отложений, равный 0,82, указывает на то, что к концу аалена превышение отметок высот доюрского основания в зонах выклинивания ааленских и нижнетоарских отложений составляло 82 % от тех, что имели место к концу юрского периода. В байос-волжское время депрессии продолжали унаследованно прогибаться относительно палеоподнятий, однако интенсивность этого процесса была невысока – прирост амплитуд палеоструктур за это время составил менее 20 %. Коэффициенты регрессии в зависимостях I составляют для геттанг-раннетоарского комплекса пород 0,56, позднетоар-ааленского – 0,82, байос-батского – 0,91 и келловей-волжского – 1 при коэффициентах корреляции 0,79-1,0.

Значительное расширение областей седиментации на каждом из этапов формирования осадков (см. рис. 3) позволяет констатировать, что в юрское время процессы денудации палеоподнятий доминировали над процессами их роста. Постепенное заполнение бассейнов с их последующим спокойно-монотонным развитием, вероятно, предопределяло и ослабление процессов дизъюнктивной тектоники. В палеодепрессионных зонах, где накопилось значительное количество осадков, тектонические нарушения затухают, как правило, в ранней юре – аалене (рис. 4).

В то же время анализ сейсмических материалов позволяет сделать вывод о том, что наиболее контрастные палеовыступы доюрского основания развивались на протяжении всей юры, причем процесс их относительного "роста" сопровождался активным формированием разломов (см. рис. 4).

наиболее контрастные палеовыступы доюрского основания испытывали тенденцию к относительному росту в течение всего юрского периода;

в юрский период процессы разрушения приподнятых участков палеорельефа доминировали над процессами их роста;

Из табл. 3 следует, что отложения позднетоар-ааленского возраста охарактеризованы в 70 % скважин, вскрывших доюрское основание.

Учитывая, что в пределах положительных структур плотность глубокого бурения существенно выше, нежели в пределах отрицательных, можно с уверенностью утверждать, что уже к концу аалена не менее 70 % исследуемой территории было перекрыто отложениями осадочного чехла и впоследствии входило в состав бассейнов седиментации. По данным геолого-геофизических исследований к концу аалена не перекрытые отложениями чехла выступы доюрского основания занимали не более 10 % исследуемой территории (см. рис. 3). Безусловно, они продолжали разрушаться и в байос-келловейское время, однако, учитывая их локальное распространение и количество накопившегося в это время терригенного материала, очевидно, что они не могли выполнять роль основных источников сноса.

Значительную роль местных источников сноса при формировании отложений осадочного чехла именно на ранних стадиях развития Западно-Сибирского бассейна неоднократно отмечали Ф.Г. Гурари, А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, В.С. Сурков и др. [1, 2, 5].

Выше мы показали, что абсолютные отметки тогурской свиты хорошо согласуются с глубинами залегания как доюрских образований (R = 0,97), так и баженовской свиты (R = 0,95). Коэффициент корреляции составит 0,99, если при расчете глубин залегания тогурской свиты будут учитываться отметки и домезозойского основания, и баженовской свиты. В этом случае глубина залегания тогурских аргиллитов будет описываться уравнением

H_tg = 0,5 H_PZ + 0,41 H_bg + 362,

где H_tg, H_PZ, H_bg - глубина залегания соответственно тогурской свиты, доюрского основания, баженовской свиты при средней ошибке определения глубины залегания тогурской свиты, не превышающей 20 м.

Вывод: информация о глубинах залегания баженовской свиты и доюрских образований позволяет кондиционно определять глубину залегания тогурской свиты.

Отмечалось, что меловые и кайнозойские тектонические процессы деформировали юрский палеоплан (см. рис. 1), а, следовательно, структурные карты по кровле и подошве юры не могут служить надежной основой для определения зон распространения нижнеюрских отложений.

Поскольку в юрский период в юго-восточных районах Западной Сибири существенных перестроек структурного плана не происходило, раннеюрские палеодепрессии находят отображение в характере распределения толщин юрских отложений. Приведенный на рис. 2, А график зависимости толщины геттанг-раннетоарского комплекса пород от толщины юры свидетельствует о том, что в данном случае диапазон толщин юрских отложений, при котором зона распространения тогурской свиты определяется неоднозначно, не превышает 20-30 м (по латерали 2-3 км). При этом в "зону неопределенности" попадают только скважины, вскрывающие отложения тогурской свиты, которые залегают непосредственно на доюрском основании (в разрезе отсутствуют геттанг-раннетоарские резервуары), т.е. на зональном этапе исследований ошибка определения участков распространения геттанг-нижнетоарских отложений не носит принципиального характера. Коэффициент корреляции между толщинами геттанг-нижнетоарских и юрских отложений составляет 0,79, а связь между этими параметрами описывается уравнением

DH_J = 1,367 DH_Het-Тоа1+472,

где DH_J, DH_Het-Тоа1 ~ толщина соответственно юрских, геттанг-нижнетоарских (урманская + тогурская свиты) отложений. Свободный член в уравнении (472 м) характеризует толщину юрских отложений, при которой происходит выклинивание тогурской свиты на эрозионно-тектонические выступы доюрского основания.

Аналогичным образом удается определить зоны распространения и глубины залегания угольного пласта У₁₀, залегающего в кровле позднетоар-ааленского комплекса пород.

где H_PZ, Hy₁₀, H_bg - глубина залегания соответственно доюрского основания, угольного пласта У₁₀ баженовской свиты.

где dH_PZ-У10 - толщина геттанг-ааленских отложений.

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующий вывод: информация о глубинах залегания доюрского основания и баженовской свиты и как следствие о толщине юрских отложений позволяет кондиционно картировать как структурные поверхности, так и зоны распространения геттанг-нижнетоарских и верхнетоар-ааленских отложений. При этом ошибка определения глубин залегания тогурской свиты и угольного пласта у₁₀ не будет превышать 20 м, а зон их распространения – 2-3 км.

1. Геология и условия формирования гигантской Талинской зоны газонефтенакопления в континентальных отложениях нижней юры / А.Э. Конторович, В.Е. Андрусевич, С.А. Афанасьев и др. // Геология и геофизика. - 1995. - № 6. - С. 5-28.
2. Геология нефти и газа Западной Сибири / А.Э. Конторович, И.И. Нестеров, Ф.К. Салманов и др. – М.: Недра, 1975.
3. Егорова Л.И., Тищенко Г.И. Строение триас-нижнеюрских отложений Томской области // Геология и нефтегазоносность нижних горизонтов чехла Западно-Сибирской плиты. – Новосибирск, 1990. - С. 18-27.
4. Конторович А.Э., Стасова О.Ф., Фомичев А.С. Нефти базальных горизонтов осадочного чехла Западно-Сибирской плиты // Геология нефтегазоносных районов Сибири: Тр. СНИИГГиМСа. – Новосибирск, 1964. - Вып. 32. - С. 27-32.
5. Нижне-среднеюрские отложения Западно-Сибирской плиты, особенности их строения и нефтегазоносность / B.C. Сурков, Ф.Г. Гурари, Л.В. Смирнов и др. // Теоретические региональные проблемы геологии нефти и газа. - Новосибирск, 1991.-С. 101-110.

Abstract

On the basis of studying tectonic processes occurred in the south-eastern part of West Siberia during Jurassic the main conclusions are as follows:

at the Jurassic stage of evolution the tectonic processes had predominantly an inherited character;

as sediments have been formed, sedimentation basins have gradually widened, while interior denudation areas have been reduced;

each stage of sedimentation has resulted in practically complete relief levelling within the sedimentation basins;

at the Jurassic stage of West Siberian basin evolution, the destruction processes of uplifted areas of pa-leorelief have dominated over the processes of their growth;

orientation of Cretaceous and Cenozoic tectonic movements is differed from Jurassic ones that resulted in reconstructing a paleostructural plans of the pre-Jurassic basement formed up to the end of Volgian age.

An alternative of procedure of predicting the occurrence depths and zones of different sedimentary complexes distribution based on analysis of present-day absolute marks of the pre-Jurassic basement and Bazhenov suite is proposed.

Матрица коэффициентов корреляции глубин залегания юрских реперных горизонтов

Таблица 2

Таблица уравнений Y = аХ + b, связывающих глубины залегания юрских реперных горизонтов

Рис. 1. ЗАВИСИМОСТИ ГЛУБИН ЗАЛЕГАНИЯ ДОЮРСКОГО ОСНОВАНИЯ ОТ АБСОЛЮТНЫХ ОТМЕТОК ТОГУРСКОЙ СВИТЫ (А), НИЖНЕЙ ПОДСВИТЫ ТЮМЕНСКОЙ СВИТЫ (Б), КРОВЛИ ТЮМЕНСКОЙ СВИТЫ (В) И БАЖЕНОВСКОЙ СВИТЫ (Г)

Рис. 2. ЗАВИСИМОСТИ ТОЛЩИН ГЕТТАНГ-НИЖНЕТОАРСКИХ (А), ВЕРХНЕТОАР-ААЛЕНСКИХ (Б), БАЙОС-БАТСКИХ (В) И КЕЛЛОВЕЙ-ВОЛЖСКИХ (Г) ОТЛОЖЕНИЙ ОТ ТОЛЩИНЫ ЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

1 – изопахиты юрских отложений, м; зоны отсутствия отложений: 2 – геттанг-ааленских, 3 – геттанг-нижнетоарских; 4 – геттанг-раннетоарские седиментационные бассейны; 5 – граница Томской области

Сейсмогеологические комплексы: I – геттанг-раннетоарский, II – позднетоар-ааленский, III – байос-батский, IV – келловей-волжский