Региональная деформированность мезозоя внутренних районов Западно-Сибирской плиты (сейсмоструктурный анализ)

Б.М. Чиков (ИГНГ СО РАН)

Уже в 60-е гг. в чехле Западно-Сибирской плиты на территории Обь-Иртышского междуречья и Широтного Приобья по данным MOB было установлено широкое развитие разрывных нарушений, что дало основание говорить о возможности выделения "зон дробления пород" (Умперович Н.В. и др., 1966). В то же время появились сведения о типах трещиноватости пород в разрезе мезозоя (Острый Г.Б., 1965), а также были сделаны первые попытки исследовать этот вопрос по керну разобщенных скважин с привлечением материалов сейсморазведки (Ковалевский Г.Л. и др., 1965). Большое значение имела идея о роли разломов и трещиноватости отложений мезозоя в процессах вертикальной миграции УВ, обусловливающих явления вторичной продуктивности, связанной с перетоком флюидов по проводящим субвертикальным зонам разломов и трещиноватости [1]. К сожалению, эта проблема позднее анализировалась несистематически [2], хотя для изучения тектоники Западно-Сибирской плиты она имеет большое познавательное и практическое значение: без ее решения ответ на вопрос "как устроен чехол" будет неполным и приведет к ошибочным выводам в отношении регионального прогноза нефтегазоносности.

Целью данной работы является экспресс-анализ региональной деформированности отложений чехла Западно-Сибирской плиты на основе данных стандартного сейсмопрофилирования, дополненных материалами других методов.

Понятие деформированности отложений включает два основных аспекта. Прежде всего это складчато-разрывные деформации слоевых ассоциаций; они фиксируются особенностями геометрии отражающих горизонтов временных разрезов. Кроме того, большое значение имеют объемная деформация и разрушение структуры породных массивов при формировании сдвигов - от дилатансионного "разрыхления" и какиритизации до брекчирования, катаклаза и диспергирования (милонитизации) пород. По-видимому, следует обращать внимание также на зоны выщелачивания и явления, вызванные другими, в том числе приповерхностными, физико-химическими механизмами, деформирующими структуру пород осадочной толщи.

Эти аспекты деформированности находят выражение на стандартных временных разрезах в виде характерных зон искажения осей синфазности или полной потери корреляции (сейсмофации деструкции). Такие искажения волновой картины образуют три основные зоны концентрации на профилях: 1) приповерхностные (с глубиной на временах до 1 с) - они обычно фиксируют природные помехи; 2) внутрислоевые, т.е. локализованные между хорошо коррелируемыми отражениями и отвечающие преимущественно литофациальным неоднородностям осадочного разреза; 3) секущие общую систему отражающих поверхностей под большими углами и обычно соответствующие деформационным особенностям среды. Наиболее наглядно секущие зоны потери корреляции наблюдаются в материалах высокоразрешающей объемной сейсморазведки (Бембель P.M., 1991; [5]).

Значительная часть территории Западно-Сибирской плиты имеет довольно плотную сеть региональных сейсмопрофилей МОГТ, полученных государственной геофизической службой в 70-80-х гг. ("Главтюменьгеофизика", "Хантымансийскгеофизика" и др.). К сожалению, материалы разных лет и способы их обработки существенно различаются. Тем не менее, в процессе регионального сейсмопрофилирования и интерпретации материалов геофизиками были установлены главные сейсмокомплексы (сейсмоярусы) и ограничивающие их опорные отражающие горизонты. Во внутренних районах Западно-Сибирской плиты нижний сейсмокомплекс соответствует юрским отложениям, с несогласием перекрывающим складчатое основание плиты (сейсмоструктурная поверхность А); кровлей нижнего сейсмояруса служит отражающий горизонт Б, геологическая природа которого обычно отождествляется с баженовским горизонтом и его аналогами (J₃-K₁). В северных районах плиты возрастной диапазон нижнего яруса увеличивается "вниз" за счет включения триаса и даже верхней перми (Бочкарев B.C., 1984). Вышележащие сейсмокомплексы разделены отражающими горизонтами М (подошва апта), Г (наиболее устойчивая поверхность в верхнем мелу) и др. Эти границы и сейсмокомплексы образуют основу региональной сейсмоструктуры.

Основой методических приемов, используемых автором статьи, являются сравнительный анализ и типизация морфологических особенностей отражений (на примере серии профилей центральной части Западно-Сибирской плиты), а также визуальный текстурный анализ стандартных временных разрезов с выделением сейсмофаций деформированности сейсмокомплексов, или сейсмофаций деструкции. На первом этапе строится сейсмоструктурная модель в соответствующих координатах временного разреза, а в последующем проводится геологическая интерпретация элементов или в целом этой модели. В качестве "нормального" разреза принимается такое распределение отражений, которое соответствует первичному (недеформированному) залеганию осадочных толщ в регионе при условии устойчивой корреляции сейсмических волн. Такой разрез позволяет надежно сопоставлять отражения, а его "послойные" сейсмофаций - характеризовать слоистое или линзовидно-слоистое распределение литофаций (рис. 1, А). На таком фоне удобно как выделять неоднородности общей системы отражений, так и проводить типизацию особенностей деформированности временного разреза, т.е. отклонение от "нормы". Эта типизация, прежде всего, акцентирует внимание на геометрии перегибов отражающих горизонтов, их амплитуде и градиентности (см. рис. 1, Б-Г).

На рис. 2 показаны результаты сейсмостратиграфической интерпретации, полученные в 1980-1984 гг. специалистами "Хантымансийскгеофизики" при стандартной обработке материалов сейсморазведки. Эти результаты дополнены характеристикой деформированности разрезов с отбивкой зон разнотипной деформированности. Акцентировалось внимание и на отдельных моментах картирования сейсмокомплексов, в частности на выделении выше горизонта Б сейсмокомплекса неустойчивых сейсмофаций клиноформного, косослоистого и прерывисто-слоистого типов. Наибольший интерес представляет обособление клиноформного подкомплекса, с которым ассоциируют крупные залежи УВ [3]. Общей кровлей "неустойчивого" сейсмокомплекса является горизонт D₈, имеющий относительно стабильные характеристики в Среднем Приобье.

На системе широтных сейсмопрофилей (см. рис. 2) отчетливо видно, что генеральная структура плиты представляет собой гигантскую синеклизу с размахом более 1000 км и относительным прогибанием по отметкам временных разрезов для горизонта Б до 5-6 мс с тенденцией погружения в северных румбах; местами в осевой части синеклизы намечаются грабеноподобные структуры (профиль XVI - Вынглорский грабен). На фоне этой синеклизы различаются крупные малоамплитудные прогибы и относительные поднятия с разной степенью деформированности субстрата.

Бортовые части синеклизы на западе соответствуют Зауралью, а на востоке - Пур-Тазовскому междуречью. Характерно, что "линзы" клиноформных сейсмофаций тяготеют к ее внутренним частям, причем западные и восточные клиноформы имеют встречный наклон.

В целом деформированность отражений в регионе выражается локализованными перегибами и разрывами трасс волн с амплитудами до 0,1 с на 5-10 км профиля. Это своеобразное приближение к "норме". На таком фоне концентрации деформаций сейсмоструктуры прослеживаются с большой долей уверенности и позволяют сделать вывод о блоковом характере общей деформированности чехла Западно-Сибирской плиты с преобладанием областей "нормальной" сейсмоструктуры.

Рис. 3 иллюстрирует сейсмоструктуру наиболее деформированной части разреза на левобережье Оби (верховья Конды). Кроме сложной волновой картины основания (ниже горизонта А), перегибов и разрывов трасс волны в интервале отражений Б-Г (отложения юры и мела), здесь наблюдаются зоны концентрации секущих сейсмофаций деструкции. Ширина деструктивных зон на профиле превышает 2-3 км, а в целом система секущих зон прослеживается по обе стороны от пересечения с меридиональным профилем 100 на расстояние 25-40 км. К сожалению, разрешающая способность МОГТ не позволяет различать разновидности сейсмофаций деструкции. Но материалы высокоразрешающей сейсмики 3D дают такую возможность [4, 5], что будет играть существенную роль при более детальных построениях.

Сравнительный анализ сейсмоструктуры чехла Западно-Сибирской плиты по профилям позволяет заметить существенные отличия региональной деформированности нижнего (юрского) и вышележащих (меловых) сейсмоярусов. Причем намечаются системы разновозрастных и качественно различных деформаций. В юрском сейсмоярусе распознаются две системы: 1)"добаженовские" деформации преимущественно разломно-деструктивного типа, обнаруживающие прямую связь с деформациями основания; их интенсивность, как правило, снижается вверх по разрезу и выше горизонта Б они обычно не прослеживаются (затухают); 2) сквозные ("постседиментационные") конформные перегибы и разрывы отражений, обычно прослеживаемые вверх по разрезу, включая горизонт Г; исключение составляют редкие случаи, когда они затухают или сглаживаются ниже горизонта М (см. рис. 2). Необходимо обратить внимание на то, что вывод о высокой деформированности нижних горизонтов юрского сейсмокомплекса, несмотря на очевидность и характерность сейсмической картины, требует дальнейшей проработки, поскольку деформационная картина осложняется эффектом дифракции в условиях кровли складчатого основания.

В меловых сейсмокомплексах преобладают сквозные (постседиментационные) перегибы и разрывы отражающих горизонтов и часто встречаются субвертикальные зоны потери корреляции (см. рис. 3). Последние заслуживают особого внимания по двум причинам: 1) ранее они практически не рассматривались в качестве особого структурного элемента осадочного чехла и не играли существенной роли в тектоническом анализе и 2) в случаях, когда зоны потери корреляции действительно соответствуют зонам деструкции породных масс, в комплексе отложений резко меняются соотношения пористости и проницаемости, а также общие коллекторские свойства разреза. Поэтому распределение зон деструкции в объеме чехла Западно-Сибирской плиты имеет большое практическое значение. Однако представление о субвертикальных зонах повышенной трещиноватости и кавернозности, основанное только на информации о соответствующих зонах потери корреляции на стандартных сейсмических профилях, требует подтверждения бурением.

Другой аспект региональной деформированности чехла Западно-Сибирской плиты, вытекающий из сейсмоструктурного анализа, относится к латеральному распределению разнотипных деформаций юрско-мелового комплекса отложений. Установлено, что выделяемые деформационные феномены редко прослеживаются на большое расстояние даже на сейсмопрофилях, отстоящих друг от друга на расстояние 15-25 км. Это может указывать на преимущественно узловато-блоковый характер деформированности. Уже на приведенных профилях (см. рис. 2) можно заметить, что соотношения мощностей сейсмокомплексов и их деформированность меняются от одного регионального блока к другому. Вместе с тем в регионе имеются также отдельные зональные системы деформаций. Примером является Таркосалинская зона малоамплитудных сбросов и субмеридиональных складок с амплитудой 200-600 м (Чиков Б.М., Гайдебурова Е.А., Зиновьев СВ., 1997). Более широко аналогичные системы распространены в Зауралье и на левобережье Енисея.

В заключение подчеркнем, что сейсмоструктурный анализ является разновидностью сейсмофациального анализа. Он позволяет не только исследовать характер расслоенности и латеральные соотношения формаций чехла Западно-Сибирской плиты (что широко используется в практике сейсморазведки), но также рассматривать другие аспекты тектоники осадочного чехла, в частности деформированность. Несмотря на неоднородность материалов сейсмопрофилирования разных лет и неодинаковые системы их первичной обработки с помощью известных программ, сравнительный сейсмоструктурный анализ временных разрезов позволяет составить первое (пусть несовершенное) представление о региональной деформированности мезозойского разреза Западно-Сибирской плиты, без которого нельзя двигаться дальше. Бесспорно, это представление будет уточняться по мере пополнения системы региональных сейсмопрофилей МОГТ и совершенствования программ их обработки. На первом этапе региональных исследований большое значение имеют поярусный анализ деформаций, составление поярусных схем и карт деформированности отложений осадочного чехла, а в последующем, на основе высокоразрешающей сейсмики и бурения, - построение модели распределения локальных деформаций и зон деструкции в объеме мезозоя перспективных районов нефтегазоносного бассейна.

Литература

1. Гурари Ф.Г., Конторович А.Э., Острый Г.Б. О роли дизъюнктивных нарушений в процессе формирования залежей нефти и газа в юрских и меловых отложениях Западно-Сибирской низменности// Геология нефти и газа. - 1966. - № 2. -С. 5-11.

2. Дизъюнктивная тектоника Западно-Сибирской плиты / Ф.Г. Гурари, К.И. Микуленко, В.С. Старосельцев и др.// Тр. СНИИГГиМС. - Новосибирск, 1974.

3. Сейсмогеологическое изучение клиноформных отложений Среднего Приобья / Под ред. Н.А. Крылова. - М.: Наука, 1990.

4. Cowan G. The development of the North Morecambe Gas Field, East Irish Sea Basin, UK // Petrol. Geosci. -1996. - Vol. 2, N 1. - P. 43-52.

5. Eggink J., Riegstra D., Suzanne P. Using 3D seismic to understand the structural evolution of the UK Central North Sea// Petrol. Geosci. - 1996. -Vol. 2, N 1. - P. 83-96.

Abstract

On the basis of standard time CDP sections a problem of regional deformation of sedimentary cover's deposits is considered, principles and possibilities of seismic structure analysis in case of layer deformation of formations and destruction of rock massifs are established. Heterogeneity of Mesozoic deformations of Middle Priobie both sectional and areal is shown.

Рис. 1. ТИПИЗАЦИЯ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕФОРМИРОВАННОСТИ ВРЕМЕННЫХ РАЗРЕЗОВ