Н.А. Балдина, В.Г. Криночкин, Ю.Н. Федоров (ООО «КогалымНИПИнефть»)

В настоящее время, благодаря широкому внедрению сейсморазведки 3D, на значительной части Западной Сибири, преимущественно в северных ее районах, выявлен особый тип разломов и деформаций осадочного чехла, связанный с проявлением малоамплитудных сдвигов фундамента. С такими структурами сдвига связаны многочисленные месторождения нефти и газа [2, 3]. В связи с этим изучение разрывных деформаций на исследуемой нами территории представляет определенный интерес.

Для выделения и трассирования тектонических нарушений на изученной площади использовались вертикальные временные разрезы, карты градиентов наклонов и азимутов, горизонтальные стратиграфические и временные срезы по кубу когерентности и структурные карты. Выделение разломов на временных разрезах проводилось по смещению осей синфазности отражающих горизонтов. Выявлены следующие особенности проявления тектонических нарушений в геологическом разрезе:

1. Отчетливо наблюдается приуроченность проявления разрывов к трем уровням геологического разреза:

1) к фундаменту и нижней части чехла;

2) к верхней части фроловской и викуловской свит нижнего отдела мела (к району отражающих горизонтов М и М1);

3) к верхней части чехла (талицкая, люлинворская и тавдинская свиты палеогена – район отражающих горизонтов С1 и Э).

Между этими уровнями проявления разрывов визуально наблюдаются ненарушенные (нет смещений осей синфазности) слои геологических толщ (рис.1-4). Лишь в редких случаях можно наблюдать проникновение разломов от фундамента до низов ханты-мансийской свиты раннего мела (рис.1).

 

Рис. 1. Выделение тектонических нарушений на временном разрезе 331

 

 

Рис. 2. Выделение тектонических нарушений на временном разрезе L 1083

 

 

Рис. 3. Выделение тектонических нарушений на временном разрезе L 2003

 

  

Рис. 4. Выделение тектонических нарушений на временном разрезе L 2452

  

2. Отличия в статике и кинематике проявления разломов на вышеотмеченных литологостратиграфических уровнях: изменяются углы наклона разрывов, изменяются простирания (ориентация) разрывов, формируются вторичные депрессионные впадины в верхних горизонтах чехла по отношению к нижним. Изменения углов наклона разрывов часто различны на всех трех вышеотмеченных стратиграфических уровнях, причем разломы имеют противоположные падения. Особый интерес вызывают изменения простираний разрывов, которые хорошо видны на картах геометрических атрибутов по отражающим горизонтам А, Б, М, М1, С1 (рис. 5 — 9). На срезах по ОГ А и Б (рис. 5 — 6) ориентация разломов практически не изменяется. На карте ОГ М появляются уже значительные отличия: количество разломов меньше, они более протяженные, их местоположение смещено относительно предыдущих срезов, и ориентированы они несколько иначе. Разрывы на срезе по ОГ М1 (рис.8) практически повторяют разрывы предыдущего стратоуровня. Наибольшие отличия планового положения разрывов от нижезалегающих горизонтов наблюдаются на стратиграфическом уровне горизонта С1 (рис. 9): количество разломов здесь меньше, они более протяженные и изменяются их простирания; на срезе С1 преобладают разломы северо-западной ориентировки, а на уровне ОГ М иМ1 – северо-восточной.

 

 

Рис. 5. Карта геометрического атрибута ОГ А: а — карта изохрон; б — карта разностей (difference); в — карта градиентов наклонов (dip)

 

 

Рис. 6. Карта геометрического атрибута ОГ Б: а — карта изохрон; б — карта разностей (difference); в — карта градиентов наклонов (dip)

 

   

Рис.7. Карта геометрического атрибута ОГ М: а — карта изохрон; б — карта разностей (difference); в — карта градиентов наклонов (dip)

 

 

Рис. 8. Карта геометрического атрибута ОГ М1: а — карта изохрон; б — карта разностей (difference); в — карта градиентов наклонов (dip)

 

   

Рис. 9. Карта геометрического атрибута ОГ С1: а — карта изохрон; б — карта разностей (difference); в — карта градиентов наклонов (dip)

 

 

Рис.10. Развитие трещинных зон в области активного динамического влияния надвигов в крест простирания (по Шерману С.И. и др., 1983). 1 – модель, 2 – основание установки, 3-5 – сетка трещин: 3 – в зоне А, 4 – в зоне Б, 5 – в зоне В, 6 – ориентировка осей нормальных напряжений, 7 – граница ОАДВ, 8 – направление смещения основания установки

 

 

Рис.11. Развитие трещинных зон в области активного динамического влияния сброса в крест простирания (по Шерману С.И. и др., 1983). Условные обозначения см.на рис.10

 

Одной из характерных черт проявления разломов является сегментирование их в горизонтальной плоскости: единая в плане зона разлома представлена серией коротких разрывов (см. рис.5-9). Наличие такого сегментирования разломов выявлено полевыми геолого-структурными исследованиями, а также физическим и математическим моделированием [1]. Установлено, что протяженные разломы сегментируются на разномасштабные отрезки с отличающимися динамическими и кинематическими характеристиками. Это сегментирование, которое представляет собой закономерный процесс, обусловленный механизмом роста разлома и литологической гетерогенностью вмещающей среды, очевидно и отражается на представленных картах распространения разломов.

Несмотря на перечисленные особенности проявления разрывов в отложениях чехла, ясно, что формировались они в одно и то же время: отчетливо устанавливается приуроченность по вертикали разломов верхних стратиграфических уровней к разломам (и структурам) фундамента. Рядом исследователей Западной Сибири [2,3,4] показано, что разломы, проявленные в юрских, меловых и палеогеновых толщах, имеют один возраст и формировались в позднекайнозойское время. Доказывается, что высота проникновения разломов в чехол характеризует не возраст нарушений, а связана с интенсивностью тектонических деформаций и является энергетической характеристикой деформаций [4]. В нейтральных участках, там, где не прослеживаются смещения осей синфазности (разломы) «меняется режим деформаций и углы падения разломов, происходит перераспределение напряжений. Как следствие, формируется новый кинематический тип разломов. Разрыв в прослеживаемости нарушений создает ложную картину существования двух сеток разломов для юрского и мелового комплексов» [4]. По нашим данным, существует ложная картина трех сеток разломов: юрского, мелового и палеогенового.

Наличие участков с различной кинематикой разрывов и участков их отсутствия (или «тени») в вертикальном разрезе выявлено и физическим моделированием разломообразования в экспериментах С.И. Шермана и др. [5]. Установлено, что в условиях сжатия (сдвиги, надвиги – рис.10) и растяжения (сбросы – рис.11), несмотря на некоторые отличия, одновременно развиваются три участка кон-центрации напряжений и, соответственно, дислокаций. В области А, расположенной в нижней части формирования зоны разлома, разрывные дислокации максимальны, здесь развиваются две системы трещин (субвертикальная и субгоризонтальная). Вторая по масштабампроявления дислокаций зона Б расположена в верхней части модели, в поверхностной зоне, она отделена от нижней области недеформированным участком и лишь на конечной стадии развития разлома соединяется с ней. В этой зоне Б формируется полоса растяжения, выраженная образованием в висячем блоке серии продольных противоположно наклоненных сбросов. Третья зона В развивается обособленно, отделена от предыдущих зон недеформированными участками, деформации в ней не распространяются на большую глубину. С актуалистических позиций можно полагать, что в отложениях чехла Западной Сибири (при этом фундамент работает как основание установки в опыте) могут быть развиты указанные выше деформации (от разломов в фундаменте). Нужно также учитывать и достаточно многообразные нагрузки на природные объекты. При физическом моделировании используются главным образом боковые воздействия на модель. Данные геомеханики и тектонофизики свидетельствуют о разнообразии видов напряженнодеформированного состояния массивов горных пород. Земная кора постоянно испытывает сдвиговые воздействия, связанные с ротационными эффектами и приливными волнами в литосфере, с тектоническими движениями отдельных ее участков, сейсмическими процессами, движениями магматических масс, изменениями тепловых полей и т.п. По существу земная кора представляет собой своеобразную систему, находящуюся под воздействием сил различной природы, порождаемых разнопериодныи процессами глобального и регионального масштабов. При этом различные типы движений земной коры накладываются друг на друга, оставляя следы своего воздействия во всей толще пород чехла, а разнообразие литологического состава по вертикали обусловливает выше охарактеризованные особенности проявления тектонических нарушений в разрезе. На наш взгляд, именно литологический состав отражает физико-химическое состояние и определяет особенности развития эпигенетического структурного рисунка среды.

Выделение и картирование зон разломов и связанной с ними трещиноватости может быть полезным для прогноза зон формирования улучшенных коллекторов. Часть выделенных разломов, имеющих преимущественно характер сместителей, может служить экранами для залежей УВ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Борняков С.А., Адамович А.Н. Механизм сегментации разломов и характер взаимодействия сегментов (по результатам физического и математического моделирования) – Тектонофизика сегодня.- М.,ОИФЗ РАН, 2002, с.203-211.

2. Гогоненков Г.Н., Лаврик А.С., Эльманович С.С. Зарождающиеся горизонтальные сдвиги в тектонике северной части Западной Сибири. — Геофизика. Специальный выпуск. – Технологии сейсморазведки. — 2002, с.54-61.

3. Гогоненков Г.Н., Тимурзиев А.И. Сдвиговые деформации в чехле Западно-Сибирской плиты и их роль при разведке и разработке месторождений нефти и газа. — Геология и геофизика, 2010, №3, с. 384-400.

4. Тимурзиев А.И. Новейшая сдвиговая тектоника осадочных бассейнов: тектонофизический и флюидодинамический аспекты (в связи с нефтегазоносностью). Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. доктора г.-м. н.- М, 2009.

5. Шерман С.И., Борняков С.А., Буддо В.Ю. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования). — Новосибирск: Наука, 1983. 112 с.