Восстановление серии унаследованных геологических событий приемами сейсмической стратиграфии и сейсмофациального анализа

Т.В. Ольнева, Научно-Технический Центр «Газпром нефти» (ООО «Газпромнефть НТЦ»)

Журнал «Геофизика»

Подходы, заложенные в основу сейсмической стратиграфии, имеют огромный потенциал, так как анализ особенностей сейсмического изображения привносит массу дополнительной информации для интерпретации геологических событий и явлений. По этим причинам «сейсмическая стратиграфия» (в широком смысле включающая подходы секвенс-стратиграфии, сейсмофациального анализа прим. автора) в настоящее время является одной из самых активных областей исследований как в научной, так и производственной сферах /1/. Идентификация того или иного геологического события является основанием не только для восстановления обстановки седиментации, но и для реконструкции истории геологического развития, важной составляющей частью которой являются тектонические процессы.

На примере интерпретации сейсмических данных в пределах активной тектонической зоны с применением традиционных сейсмостратиграфических подходов продемонстрируем эффективность комплексного изучения событийной последовательности.

Площадь расположена в пределах склона Дремлянской депрессии, которая выделяется в рельефе донеогенового основания Паннонского бассейна вблизи зоны сочленения Динарид и Южных Карпат. Донеогеновое основание представлено породами палеозойского, юрского и палеогенового возрастов. Неогеновый разрез сложен отложениями миоцена (нижний миоцен, средний миоцен (баден, сармат), верхний миоцен (панон, нижний и верхний понт)) и плиоцена. Особенностью депрессии является ее почти правильная округлая форма. Размеры в плане составляют 13.0×14.0 км. Вся изучаемая толща пород сильно дислоцирована. Тектонические нарушения образуют радиальные и дуговые линеаменты, подчеркивающие форму депрессии. Южнее расположена еще одна депрессия подобной формы (Марковачка депрессия). Может возникнуть впечатление, что и Дремлянская депрессия, и Марковачка являются так называемыми астроблемами, то есть структурами, возникшими в результате столкновения Земли с небесными объектами. Интересен тот факт, что в Европе известны подобные образования, датируемые именно миоценовым возрастом. Это знаменитый кратер Риз, внутри которого расположен город Нордлингер (Германия, восточная Бавария). Считается, что кратер сформировался в результате удара и взрыва гигантского метеорита около 15 млн.лет назад, котловина в поперечнике достигает 20 км. В 40 км юго-западнее от него расположен кратер Штайнхайм (Штенхейм). На продолжении этой линии находится еще 2 более мелких подобных объекта. Однако, исследования Дремлянской депрессии не подтверждают наличие следов переплавки материалов, нет и характерных валов в строении краевых частей впадины, являющихся одним из диагностических признаков астроблем. Таким образом, высока вероятность того, что правильная округлая форма является суммарным эффектом разнонаправленных тектонических процессов вполне земного происхождения.

Анализ сейсмического изображения проводился в определенных интервалах, соответствующих основным сейсмостратиграфическим комплексам. Выбор наиболее информативных интервалов выполнялся путем предварительного анализа погоризонтных слайсов и пропорциональных срезов, детального визуального анализа всевозможных вертикальных сечений. Методические подходы и алгоритмы подбирались с учетом особенностей волнового поля. Для их реализации использовались программные пакеты Stratimagiс и OpendTect.

Анализ сейсмического изображения в интервале, соответствующем донеогеновому основанию затруднен низким качеством исходных данных. На основе прослеженного горизонта, сопоставимого по стратиграфической привязке с поверхностью донеогенового основания (ОГ PZ) были сформированы целевые интервалы исследования и в широких окнах выполнена классификация по форме трассы. Результаты двух расчетов отображены на рис.1. Обращает на себя внимание четкое разграничение площади на западную и восточную части на фоне общего мозаичного изображения. Этот факт позволяет сделать предположение о наличие двух отдельных блоков с разной физической основой и, следовательно, о существовании тектонической шовной зоны.

Рис.1. Результаты классификации волнового поля по форме трассы в интервале, соответствующем донеогеновому основанию. Сопоставление расположения площади исследований со схемой развития неоальпийской тектоники (Neoalpine tectonic map of Serbia, 1:500 000, M.Marović, M.Toljć, L.Rundić, E.Milivojević)

Сделанный вывод подтверждает сопоставление результатов классификации со схемой развития неоальпийской тектоники (Neoalpine tectonic map of Serbia, 1:500 000, M.Marović, M.Toljć, L.Rundić, E.Milivojević). К выявленной шовной зоне приурочены несколько небольших нефтегазовых месторождений с залежами в нижнемиоценовых отложениях.

Донеогеновое основание перекрыто породами нижнемиоценового комплекса, представленными брекчиями, конгломератами, конгломератовыми песчаниками, известняками с примесью терригенных отложений различного гранулометрического состава. Карта толщин нижнемиоценовых отложений свидетельствует об интенсивном заполнении депрессии в этот период на фоне ее общего прогибания. Максимальная толщина по данным скважин составляет более 900 метров, на бортах — менее 50м, до полного выклинивания. Наиболее полный и информативный разрез соотносится с восточным блоком. Возможно, что вследствие продолжающихся активных тектонических движений в течении ранне миоценового времени западный блок приподнимался. Эти процессы способствовали формированию дополнительных источников сноса с юга и юго-запада. В результате обозначенных процессов нижнемиоценовые отложения в большей степени эродированы в пределах западного блока.

Основная концептуальная модель образования нижнемиоценовых отложений — «шлейфы нарушенных разломами склонов» /2/. В соответствии с основными принципами сейсмостратиграфии, условия осадконакопления находят свое отображение в характерных особенностях сейсмического изображения. Отмечается чередование протяжённых и локально выраженных осей синфазности. В пределах отдельных участков рисунок соответствует характерному отображению оползневых процессов. На разрезах и слайсах, как по амплитудному кубу, так и по атрибутам, интерпретируются отдельные этапы активного поступления материала, заполняющего впадины палеорельефа. Палеогипсометрия фундамента — один из ключевых факторов в формировании нижнемиоценовых отложений. Выделить отдельные этапы можно только условно, так как процесс происходил непрерывно — прерывисто. Каждый этап включает в себя подобные события более локального характера или более кратковременные по продолжительности. Тестирование различных вариантов классификаций и атрибутов позволяет сделать вывод, что сейсмические данные отображают неоднородность нижнемиоценовой толщи с точки зрения процесса ее формирования, но не позволяют выделить литологически однородные фациальные зоны. Значительно осложняется изучение интервала сильной тектонической раздробленностью.

Во всех сейсмостратиграфических комплексах обозначенная шовная зона между тектоническими блоками проявляется через определенные геологические события.

Анализ сейсмического изображения на погоризонтных слайсах вблизи поверхности, соответствующей кровли отложений баденского возраста позволяет зафиксировать ряд неявно выраженных аномалий, которые можно проинтерпретировать как отображение субмеридионального направления сноса и локальную аккумуляцию материала в виде конусов выноса (рис.2). Ключевое направление трассируется вдоль шовной тектонической зоны и является основным для транзита поступающего материала на протяжении и баденского, и сарматского времени. На рис. 2b представлена интерпретация погоризонтного слайса, расположенного на 20 мсек выше поверхности, сопоставимой с кровлей отложений бадена.

Рис.2. Интерпретация погоризонтного слайса в кровле отложений бадена (а) и погоризонтного слайса в перекрывающих отложений (+20 мсек от ОГ Bd)

В интервале, сопоставимом с сарматскими отложениями, в пределах шовной зоны отмечается наличие каналов и проявляется новое локальное направление сноса материала с юго-запада на северо-восток. Смена геологических событий происходила, по-видимому, достаточно быстро, их интерпретация во многом зависит от разрешенности сейсмических данных и детальности корреляции. Практически каждая фаза сейсмической записи содержит новую информацию. Однако, переслаивание терригенных отложений, наличие каналов, локальных оползней и наложенная на все это тектоника не позволяют получить четких сейсмических откликов, поэтому возникают трудности с идентификацией палеоизохронных поверхностей. Возможно, в этом интервале разреза некоторые разломы являются конседиментационными, что также затрудняет корреляцию горизонтов, то есть их идентификацию в соседних тектонических блоках.

Рис.3 иллюстрирует интерпретацию отдельного палеоканала во временном интервале, соответствующем сарматским отложениям. Палеоканал четко фиксирует границу тектонических блоков донеогенового основания.

Рис.3. Интерпретация седиментационного слайса в интервале, соответствующем сарматским отложениям, выделение палеоканала, соответствующего шовной зоне на границе двух тектонических блоков

Выше по разрезу обращает на себя внимание ярко выраженная амплитудная аномалия, границы которой совпадают с границами описываемых выше геологических событий (Рис.4). Анализ скважинных данных не позволяет однозначно ответить на вопрос: «Чем вызвана такая сильная аномалия?». По данным ГИС отмечается переслаивание разной мощности пластов мергелей и песчаников. Форма аномалии в плане передает суммарный эффект от ряда событий, так как отмечается наличие как минимум трех подводящих каналов. На седиментационном слайсе, соответствующем этому реперному горизонту дополнительно проявляеся субмеридиональный оползневой объект, длиной около 6 км и шириной от 0.5 до 1.5 км (рис.4). Совпадение в пределах слайса нескольких перекрывающих друг друга событий демонстрирует невозможность их дифференциации в сейсмическом временном кубе, вследствие ограничений разрешающей способности сейсмических исследований.

Рис.4. Картирование амплитудной аномалии в интервале, соответствующим сарматским отложениям

Отложения, соответствующие реперному горизонту, перекрываются такой же толщей переслаивания мергелей и песчаников, мощностью около 100-150 метров до стратиграфической кровли сарматских отложений. Эта толща вмещает крупное геологическое событие, которое можно проинтерпретировать как направленный обломочный (гравитационный) поток, происходивший в тех же пространственных координатах (рис.5). Сейсмическая картина этого интервала на разрезе резко отличается хаотичным распределением отдельных «обрывков» осей синфазности в интервале, ограниченном опорными, латерально выдержанными (в пределах этого участка) отражающими горизонтами. Особенности сейсмического изображения позволяют этому событию проявляться как в картах классификации, так и на слайсах, и при визуализации результатов спектральной декомпозиции (RGB). От других подобных событий, попавших в поле зрения интерпретатора, его отличает форма и масштабы. Длина объекта в субмеридиональном направлении составляет около 7 км, форма грушевидная, вытянутая, ширина от 1 до 3 км. Оползневые процессы в пределах молодых неконсолидированных осадков являются весьма характерным явлением. Но наличие достаточно масштабного направленного оползневого потока может свидетельствовать об активизации в этот момент тектонических процессов. Во всем регионе Банатского грабена, на южном окончании которого находится Дремлянская депрессия, можно найти еще 2-3 подобных примера.

Рис.5. Проявление оползневого объекта в кровле сарматских отложений на временном сечении и по результатам классификации целевого интервала

Выше по разрезу, оползневые отложения перекрыты толщей паннона и мощным клиноформным комплексом. Вся толща неогеновых отложений в разные этапы подвергалась интенсивному тектоническому воздействию. Интерпретация разломов позволяет выделить как минимум три их разновозрастные генерации. Несмотря на это, унаследованность тектонического строения и проактивность отдельных направлений, связанных с блоками фундамента проявляется даже в современных событиях. В пределах той зоны, о которой шла речь, в настоящее время находится субмеридиональное русло реки Млава (рис.1).

Выводы:

Сложная система тектонических нарушений обусловлена тем, что площадь располагается на стыке разнонаправленных деформаций. Периодическая реактивация разломов древнего заложения определяет формирование долгоживущих активных тектонических зон, которые играют важную роль в геологической истории. Тектонические процессы во многом контролируют расположение источников сноса, направление и характер массопереноса. Поэтому изучение геологических событий, проявленных в сейсмическом изображении, способствует более глубокому пониманию тектонического режима в целом и степени унаследованности событийного ряда. Приуроченность нескольких небольших нефтегазовых месторождений к этой активной зоне может свидетельствовать о том, что активный тектонический режим не повлиял на сохранность залежей, а, возможно, наоборот, играл положительную роль и способствовал миграции углеводородов.

Список литературы:

1. Catuneau, O. Principles of sequence stratigraphy. Department of Earth and Atmospheric and Sciences. Univercity of Alberta. Canada. 2006.

2. Обстановки осадконакопления и фации (под ред. Х. Рединга). — М.: Мир, 1990.

Возврат к списку