3.2.4. Поиски структур в складчато-надвиговых зонах

Камалетдинов М.А., Казанцев Ю.В., Казанцева Т.Т. Научные основы поисков нефтегазоносных структур. Уфа, ИГ Башкирский ФАН СССР, 1983.

Выявлять надвиги, благодаря их большой про­тяженности (сотни и тысячи километров), значительно легче, чем локальные складки, размеры которых обычно не превы­шают 7-15 км по длинной оси. Это дает возможность откры­вать нефтегазоносные структуры по принципу: от общего — к частному. Методика вклю­чает в себя выявление и трассирование в первую очередь реегтональных надвигов, а затем картирование осложняющих их антиклинальных ловушек. Поиски структурной пары: надвиг-складка могут производиться с помощью полевой геофизики, геологической и геоморфологической съемок, изу­чения особенностей неотектоники, дистанционными методами, а также бурением картировочных и поисковых скважин.

Из геофизических методов могут быть рекомендованы сей­сморазведка методом общей глубинной точки (МОГТ) в комплексе с гравиметрией, а в областях развития соляной тектоники и с электроразведкой. Сейсморазведка МОГТ поз­воляет обнаруживать зоны надвиговых нарушений в тех районах, где разрез представлен литологически разнородными толщами, например, переслаивающимися пачками карбонат­ных и терригенных пород. В условиях однообразного разреза осадочных образований положительные результаты могут быть получены с помощью комплекса сейсморазведки и грави­метрии.

Гравиметрические аномалии, совпадающие с положитель­ными структурами, выявленными сейсморазведкой, намечают положение зон надвигов, трассирующихся вдоль крутых крыльев гравиметрических «поднятий». По строению крыльев этих «поднятий» можно определить и направление наклона надвига, погружающегося в сторону пологого крыла структуры. При этом следует учитывать, что к фрон­тальным зонам надвигов приурочены линейные антиклиналь­ные складки с крутыми крыльями, а к тыловым частям пластин - пологие куполовидные поднятия платформенного облика.

Новым перспективным методом поисков нефтегазоносных структур является дистанционный метод, внедрение которого в практику нефтегазопоисковых работ должно существенно повысить эффективность последних и явиться качественно новым этапом в их проведении. Эмпирически установлено, что одним из основных досто­инств аэро- и космических снимков является «просвечивание» на них глубинной тектоники. Анализ тектонического развития структур показал, что «просвечивание» их на поверхности земли объясняется унасле­дованным развитием тектонических дислокаций, их длительным ростом, продолжающимся нередко с древнейших геологических эпох до наших дней (Яншин, 1953; Пейве, 1956; Камалетдинов, Постников, 1979, и др.) Благодаря этому рельеф земной поверхности повторяет элементы текто­ники, контрастно выраженные в складчатых областях и в ослабленном виде - на платформах. Слабо проявленные формы рельефа доступны для фиксирования лишь с помощью аэро- и космических снимков.

Унаследованное развитие дислокаций и поднятий рельефа обеспечивается долго живущими надвиговыми нарушениями, чутко реагирующими на процессы горизонтального сжатия земной коры: при каждом новом сжатии происходит допол­нительное тектоническое скучивание аллохтонных пластин осадочного чехла, что и вызывает форми­рование положительных форм рельефа. Благодаря этому новейший и современный этап развития земной коры конти­нентов характеризуется оживлением движений по старым надвигам, интенсификацией процессов рельефообразования. Причем омоложение рельефа, также как и развитие структур, происходит унаследованно, согласуясь с ранее заложенными тектоническими элементами.

Вследствие того, что на платформах активность тектони­ческих процессов ослаблена, поднятия рельефа здесь обра­зуются весьма медленно и успевают нивелироваться денуда­цией и пенепленизацией. Рост поднятий местами столь незна­чителен, а разрушение форм рельефа настолько активно, что на космических снимках удается наблюдать лишь слабо выра­женные реликты положительных структур, подчеркнутые фототонами той или иной интенсивности, которые другими методами обнаружить практически не представляется воз­можным.

Наиболее четко дистанционными методами выявляются надвиговые нарушения, выступающие на поверхность земли. Лобовые части таких надвигов даже в пределах платформ нередко выражены горным рельефом с крутыми склонами поднятий. Ярким примером сказанному может служить Жигулевский надвиг, выраженный в среднем течении р. Волги Жигулевскими горами. Необходимо иметь в виду, что региональные надвиги на платформах, в отличие от орогенных зон, представлены не протяженными горными хребтами, а прерывисто расположенными невысокими подня­тиями рельефа, маркирующими в виде пунктира поло­жение надвига на местности. Кроме того, тектоническая раз­дробленность непосредственно фронтальных частей надвиговых нарушений, облегчая их размыв, приводит к формиро­ванию оврагов, балок и речных долин. Следует также учитывать, что тектонически скученные зоны подвержены изостатическому погружению, вызывающему образование перед фронтом шарьяжей прогибов разных масштабов.

Современные горные хребты Урала, Тянь-Шаня, возникшие в процессе новейших и современных горизон­тальных перемещений, связаны с надвигами и шарьяжами варисцийского возраста. Нередко варисцийские дислокации сами оказы­ваются возрожденными более древними каледонскими и бай­кальскими аллохтонными структурами.

Связь современных форм рельефа и альпийской складча­тости с надвиговыми дислокациями варисцийского возраста наиболее хорошо проявлена в пределах южной и северной периклиналей Урала, где складчатые сооружения погружа­ются под мезозой-кайнозойский чехол молодых эпипалеозойских платформ.

А. Л. Яншин (1953), исследуя Северное Приаралье, выяс­нил, что ядра альпийских антиклиналей здесь представлены размытыми палезойскими поднятиями, непосредственно про­должающими варисцийские складчатые сооружения Мугоджар. Длительный унаследованный рост этих структур фикси­руется сокращением мощности мезозойско-кайнозойских осад­ков на сводах антиклиналей, а также их более мелководным составом. В современном рельефе ко всем положительным структурам приурочены горные хребты и возвышенности.

Это важное геологическое открытие получило объяснение с позиций шарьяжного строения складчатых областей. Сейчас установлено, что антиклинальные складки Урала, и в том числе Южных Мугоджар, погребенные под мезозойско-кайнозойские отложения Северного Приаралья представляют аллохтонные структуры, связанные с надвиговыми и шарьяжными дислокациями, заложенными еще в варисцийскую эпоху складчатости. Активные движения по этим надвигам возобнов­лялись неоднократно, проявляясь вплоть до современной эпо­хи, чем и обусловлено формирование здесь горного рельефа.

Анализ соотношения тектонических структур со скульпту­рой современной земной поверхности, проведенный в ряде районов, позволяет заключить, что шарьяжи и надвиги яв­ляются структурными элементами, создающими положительные формы рельефа и обеспечивающими его унас­ледованное развитие с предшествовавших геологических эпох. При этом принципиальная схема формирования поднятий рельефа в орогенных поясах и на платформах совершен­но одинакова, различия сводятся лишь к масштабу проявления горизонтальных движений: чем больше их амплитуда, тем выше рельеф. Поскольку механизм проявлений в рельефе надвиговых дислокации всюду одинаков, для всех районов можно применять единую методику поисков нефтегазоносных структур с помощью аэро- и космических снимков. При этом необходимо учитывать, что линейно вытянутые формы под­нятий рельефа даже небольшой высоты так же, как и горные хребты, свидетельствуют о развитии надвигов, а следователь­но, и антиклинальных складок, которые к ним приурочены.

Поверхности надвигов, как правило, погружаются под более крутые склоны поднятий и хребтов, подчеркнутые со стороны разрывов развитием рек и глубоких оврагов. В тех же районах, где поднятий рельефа не происходит (например, в условиях тектонического покоя), надвиговые нарушения мо­гут иметь отражение в виде отрицательных форм рельефа значительной протяженности.

Мы видим, что шарьяжи и надвиги являются важнейшими структурами земной коры, которым подчинено происхожде­ние складчатости, орогенеза.

Следует отметить, что в практике поисково-разведочных работ некоторых районов СССР и за рубежом (США, Ка­нада, Мексика) учитывается линейное размещение в плане продуктивных складок. Но выявление этой важной особенно­сти структуры происходит «вслед за долотом», после буре­ния многих сотен скважин. Например, американские нефтяные фирмы в Поясе надвигов Скалистых гор безуспешно вели поиски углеводородов начиная с 1924 по 1975 г., пробурив более 500 «сухих» скважин и практически не сделав никаких открытий. Наконец, в 1975 г. поисковые работы, настойчиво продолжавшиеся 51 год, увенчались от­крытием на северо-востоке штата Юта месторождения Пайнвью с начальными извлекаемыми запасами нефти до 31 млн тонн и газа 35 млрд м³. Названное месторождение при­урочено к фронтальной антиклинальной складке, образо­ванной крупным региональным надвигом, погружающимся к западу. Углеводороды содержатся в песчаниках и известня­ках юрского возраста.

Когда выяснилось линейное расположение складок в плане, в последующие пять лет (с 1975 по 1980 г.) было открыто еще 19 нефтяных и газовых месторождений. Сейчас Пояс надвигов Скалистых гор представляет один из главных объектов поисково-разведочных работ в США, Канаде и Мексике.

Знание генезиса складчатости существенно ускоряет рас­шифровку строения структурных зон. Геолог-нефтяник может уверен­но прогнозировать строение структурной зоны, основываясь на анализе даже небольшого количества данных, если он воо­ружен правильными представлениями о происхождении дис­локации. Иначе говоря, если известен сам «образ», распознать его можно даже по слабозаметным незначительным призна­кам и элементам.

О методике поисков фронтальных антиклинальных складок. Линейные антиклинали, приуроченные к фронтальным зонам региональных надвигов, характеризуются асимметричным строением с более крутыми внешними крыльями, неред­ко большой протяженностью (до ста и более километров), часто хорошо проявлены в рельефе в виде гряд, хребтов и возвышенностей. Поиск таких структур можно осуществлять геологической съемкой, полевой геофизикой (сейсмо-, грави- и электроразведка), дистанционными методами и бурением скважин.

По морфологии антиклинали можно наметить местополо­жение порождающего ее надвига, который закономерно располагается со стороны крутого крыла. Соседние по простиранию складки, продолжающие данную линейную зону в обе стороны, обычно вытянуты в том же направлении и имеют аналогичные размеры.

Отмеченные предпосылки позволяют прогнозировать ха­рактер распределения на местности других складок данной надвиговой зоны. Следует иметь в виду, что обнаружение одной антиклинальной складки означает открытие структурного вала, так как складки не могут существовать поодиночке, порознь, а группируются в линейно-вытянутые зоны, состоя­щие из десятков локальных структур. Между тем и сейчас, нередко обнаружив складку, приуроченную к тому или иному антиклинальному валу, поиски новых структур ведут, не при­нимая во внимание указанных закономерностей их про­странственного размещения.

Картирование антиклинальных складок следует осуще­ствлять на висячем (аллохтонном) крыле надвига вдоль всей длины разрывного нарушения. В связи с этим геофизические исследования с задачей поисков и трассирования линии скла­док целесообразно нацеливать на узкую полосу, представ­ляющую продолжение по простиранию предполагаемой зоны дислокации. Это рациональнее, чем проводить площадную съемку на всей территории, как практикуется сейчас.

Необходимо иметь в виду, что своды асимметричных скла­док с глубиной смещаются в сторону падения поверхности надвига, а иногда выполаживаются до полного исчезновения. Следует также учитывать развитие поперечных сдвигов, нарушающих линейное размещение антиклинальных складок в плане.

Залежи нефти и газа во фронтальных антиклиналях могут быть связаны как с пористыми песчаными, так и с тре­щиноватыми карбонатными коллекторами. Скопления углеводородов обычно приурочены к сводам структур, а .иногда непосредственно к зонам надвигов. В сводовых частях анти­клинальных складок нередко развиваются различной мощ­ности биогермные постройки, содержащие самостоятельные залежи нефти и газа.

Следует помнить, что фронтальные складки, как правило, распространены в областях, имеющих сложное покровное строение с многоярусным размещением нефтегазоносных структур. Для поисков поднадвиговых антиклинальных зон в таких областях целесообразно бурение глубоких опорных и параметрических скважин в комплексе с сейсмическими исследованиями. Из прямых поисковых методов может быть рекомендована газовая съемка по линии надвига.

О методике поисков тыловых антиклинальных складок. Поиски таких антиклиналей должны осуществляться в зоне, простирающейся параллельно фронтальным складкам. По­скольку тыловые структуры располагаются там, где толщи­на тектонической пластины существенно возрастает, они характеризуются относительно небольшой высотой и изометричностью формы в плане. Поэтому их обнаружение представляет более сложную задачу, чем выявление линейных складок. При поисках тыловых структур дистанционными методами необходимо помнить то, что они слабее проявлены в рельефе, но располагаются вдоль контрастно выраженных фронтальных антиклиналей со стороны орогенной зоны.

На космических снимках эти складки могут иметь вид так называемых кольцевых структур.

Кроме дистанционных методов, поисковый комплекс может включать геологическую и геоморфологическую съемки, полевую геофизику и бурение скважин.

О методике поисков навешенных (бескорневых, дисгар­моничных) антиклинальных складок. Одной из важных проб­лем, возникающих при освоении новых нефтегазоносных площадей, является проблема соотношения структур различ­ных стратиграфических горизонтов. Обычно соотношение структурных планов выясняется в течение длительного вре­мени, нередко в завершающие этапы поисково-разведочных работ при анализе данных большого количества скважин.

В Волго-Уральской области выделяется несколько горизонтов пластичных пород (глины, аргиллиты, соли), расслаи­вающих осадочную толщу палеозоя: кыновский горизонт франского яруса, задонско-елецкие слои фаменского яруса верхнего девона, верейский горизонт среднего карбона и кунгурский ярус нижней перми. По всем этим горизонтам осуществлялись латеральные тектонические скольжения вышележащих отложений, вызывая формирова­ние навешенных дисгармоничных складок (Камалетдинов, Казанцев, Казанцева, 1979, 1981).

Знание роли пластичных пород позволяет прогнозировать в новых районах этажи дисгармонично смятых толщ. Такой прогноз очень важен для выработки рациональной методики буровых работ, т. к. он позволяет выбрать маркирующий горизонт наиболее целесообразный для структурно-поиско­вого бурения и, следовательно, сократить материальные затраты и время на открытие месторождений нефти и газа.

Существуют достаточно четкие закономерности развития дисгармоничной структуры осадочного чехла, знание кото­рых особенно важно в начальные этапы освоения нефтегазоносных площадей:

Во-первых, чем пластичнее породы и чем больше их мощность, тем интенсивнее проявляются горизонтальные движения и дисгармония структуры в породах аллохтона и постели и тем больше высота навешенных антиклиналей.

Во-вторых, чем больше мощность жестких пород, покрывающих горизонт пластичных слоев, тем меньше высота на­ношенных структур, развитых в этих породах и тем слабее проявлена в них линейность.

О методике поисков поднадвиговых (подпокровных) струк­тур. Поиски таких структур представляют собой наиболее трудную задачу. Поднадвиговые складки обычно не отра­жаются в рельефе и, следовательно, не могут быть обнаружены дистанционными методами, они не картируются гео­логической съемкой и не выявляются геоморфологическими исследованиями. В данных условиях особенно важно воору­житься правильными теоретическими представлениями, помо­гающими расшифровать глубинную структуру по скудным и, казалось бы, противоречивым геолого-геофизическим дан­ным. Шарьяжно-надвиговая концепция генезиса складчато­сти должна служить руководством при интерпретации мате­риалов геофизики и глубокого бурения, проводимых в таких зонах. Необходимо учитывать, что все подпокровные складки в свою очередь подчинены надвиговым нарушениям большой протяженности и, следовательно, для их поисков могут быть использованы те же методические приемы, что и при поисках структур (фронтальных, тыловых, сквозных и навешенных) верхнего этажа.

Наиболее результативными пока являются сейсморазведка и глубокое бурение.

Необходимо подчеркнуть, что выявление поднадвиговых (подпокровных) структур представляет большой резерв для открытия новых продуктивных антиклинальных зон, для приращения к пер­спективным на нефть и газ землям новых обширных терри­торий.