В качество типичных примеров палеотектонического анализа локальных поднятий ниже рассматривается история развития погребенных, унаследованных и «молодых» структур и их нефтегазоносность.
Результаты палеотектонического анализа отдельных поднятий удобнее всего изображать в виде так называемого изопахического треугольника, предложенного Е. Н. Пермяковым и Ю. А. Каравашкиной,. позволяющего проследить историю развития выбранных стратиграфических поверхностей на определенные геологические даты (рис. 10).
Карты I, VI, X, XIII, XV отражают современный структурный план выбранных для анализа поверхностей — соответственно кровель живетского известняка (Д2-V), кыновско-пашийских отложений, малевского, верейского горизонта каменноугольной системы и батского яруса юрской системы.
В горизонтальном нижнем ряду на картах II, III, IV и V изображен структурный план кровли живетского известняка соответственно к концу кыновско-пашийского, малевского, верейского времени и батского века. Во втором снизу горизонтальном ряду на картах VII, VIII и IX изображены условия залегания кровли кыновско-пашийского горизонта к концу малевского, верейского времени и батского века. Аналогично ряд карт XI и XII отображает структурный план кровли малевского горизонта к концу верейского времени и батского века. И, наконец, карта XIV иллюстрирует условия залегания кровли верейского горизонта к концу батского века.
На палеоструктурных картах XIV, XII, IX и У, расположенных но диагонали сверху вниз, изображены условия залегания всех принятых для анализа опорных горизонтов в одно и то же время, т. е. к концу батского века. Аналогично наклоненный ряд карт XI, VIII и IV изображает структурные формы малевского, кыновско-нашийского и живетского маркирующих горизонтов к концу верейского времени. Карты VII и III дают представление об условиях залегания кыновско-нашийского и живетского опорных горизонтов к концу малевского времени.
Графическое суммирование карт каждого из наклонных рядов с примыкающими к ним структурными картами верхних опорных горизонтов (например, XIV и XV) позволяет получить структурные карты нижних опорных горизонтов в современном структурном плане (XIII).
Левый вертикальный ряд иалеоструктурных карт (II, VII, XI и XIV) в изопахическом треугольнике освещает последовательные изменения условий залегания каждого вышележащего опорного горизонта за интервал времени, отделяющий его от окончания отложения следующего маркирующего горизонта.
Удобство описанного изображения результатов палеотектонического анализа заключается в том, что при помощи одного чертежа достигается наглядность отображения жизни локальных поднятий на различных этапах их развития и для различных стратиграфических поверхностей.
Погребенные поднятия. Типичным представителем погребенных поднятий может являться Гуселское, расположенное на северо-западном погружении Степновского сложного вала в Саратовском, Поволжье. В каменноугольных и мезозойских отложениях Гуселское поднятие отражено в виде небольшого структурного носа на фоне общего моноклинального их залегания с падением слоев на юго-восток под углом 1—2° (рис. 10, X, XIII, XV).
Рассматривая историю развития этой структуры, следует отметить, что уже к концу кыновско-нашийского времени в пределах этой площади в живетских отложениях существовала четкая антиклинальная структура (рис. 10, II). К началу отложения саргаевских слоев углы падения в живетских отложениях (пласт Д2-V) на северо-западном крыле достигали 6°20' и на юго-восточном 8°. Поэтому наклон рассматриваемой площади в кайнозойскую эру на юго-восток под углом 2°, естественно, не мог привести к расформированию ловушки в живетских отложениях.
Если сопоставить контур промышленной нефтегазоносности пласта Д2-V живетского яруса (рис. 10, I) с контуром свода по этому же пласту к концу кыновско-нашийского времени, то окажется, что они практически совпадают, т. е. современное положение нефтяной залежи отвечает положению минимума мощности терригенного девона (рис. 10, I, II).
Прослеживая развитие кровли пласта Д2-V па конец малевского, верейского времени и батского века (рис. 10, III, IV, V), а также рассматривая современный структурный план, можно заметить, что закономерность распределения мощностей и положение свода поднятия по пласту Д2-V принципиально не изменяется. Увеличиваются только углы падения на крыльях: до 9°10' на северо-западном и до 13° 30' па юго-восточном в современном структурном плане.
Угол падения пласта Д2-V па северо-западном крыле Гусел-ского поднятия к концу батского века составлял приблизительно 11° (рис. 10, V). Так как этот участок оказался позже наклоненным на юго-восток под углом до 2°, то в современном плане угол падения по пласту Д2-V на северо-западном крыле должен был бы составлять 11—2 = 9°. Фактически по структурной карте угол падения равен 9°10'.
Палеоструктурная карта по кровле кыновско-пашийских отложений к концу малевского времени не дает ясной картины из-за отсутствия скважин к юго-востоку от вероятного положения древнего свода. Но уже к концу верейского времени и тем более к концу батского века существование древней ловушки в кыновско-пашийских отложениях сомнений не вызывает. В данном случае мы только не можем уверенно говорить о точном времени ее формирования в этих, отложениях.
В современном структурном плане кровля кыновско-пашийских отложений имеет более пологое залегание и меньшую амплитуду поднятия. Углы падения на северо-западном крыле достигают 3°, па юго-восточном 3°40'. Следовательно, вверх но разрезу происходит значительное выполаживание поднятия.
Промышленные залежи нефти установлены в пластах Д2-V и Д2-IVб живетского яруса и в пластах Д3-II, Д3-I и Д3-Iа кыновско-пашийских отложений.
Рассматривая структурные планы по реперам в каменноугольных и мезозойских отложениях (см. рис. 10, X, XIII, XV), мы можем установить, что отчетливое локальное поднятие, фиксируемое по девонским отложениям, в вышележащих слоях сменяется моноклиналью с небольшим структурным носом на месте свода поднятия. Природа этих структурных носов хорошо выявляется при рассмотрении палеоструктурных карт. Так, например, из рис. 10, XI видно, что к концу верейского времени на Гуселской площади в малевском горизонте поднятие существовало. К концу батского века оно было выражено очень отчетливо (рис. 10, XII) и имело амплитуду не менее 40 м. Существовавшее ранее поднятие в каменноугольных отложениях выявляется и палеоструктурной картой кровли верейского горизонта на конец батского века (XIV).
Однако это очень пологое в карбоне поднятие в результате общего наклона слоев к юго-востоку в кайнозойскую эру расформировалось, оставив следы в виде структурных носов в современном плане и запечатлев свое прошлое существование в закономерном сокращении мощностей в' карбоне к своду древнего (девонского) поднятия. Справедливость этого вывода подтверждается многочисленными признаками нефтеносности в каменноугольных отложениях на моноклинали в северо-западной части площади, т. е. вверх по региональному подъему.
Отчетливое антиклинальное строение Гуселского поднятия наблюдается также в семилукских отложениях франского века, из которых получен приток легкой нефти. Затухая вверх по разрезу, это поднятие не. фиксируется в вышележащих евлановско-ливенских отложениях, образующих в современном структурном плане ярко выраженный структурный нос (рис. 11, 12).
Разрез палеозойских отложений от кровли пласта Д2-V живетского яруса до поверхности палеозойской группы на своде Гуселского поднятия сокращен на 198 м по сравнению с разрезом этих отложений на его далеком восточном крыле.
Палеотектонический анализ Гуселской структуры позволил выявить очень характерную особенность погребенных поднятий, имеющую методическое значение для повышения эффективности их поисков. Она состоит в том, что расформированные структурные ловушки оставляют обычно следы своего прежнего существования в виде локальной зоны сокращенных мощностей отложений, которая в плане совпадает с местоположением свода поднятия, существовавшего до расформирования структуры.
Выявление в процессе структурного бурения или сейсмических исследований на моноклиналях зон сокращенных мощностей, как правило, свидетельствует о существовании в более древних отложениях антиклинальных структур. Это свойственно обычно структурам унаследованного типа, более древние отложения которых залегают под большими углами падения и в процессе регионального наклона полностью не расформировываются, как это происходит с более молодыми отложениями.
Совпадение локальных зон сокращенных мощностей верхних частей разреза с положением расформированных сводов поднятий в этих слоях используется для повышения эффективности поисков погребенных (скрытых) структур. Примеры, иллюстрирующие возможность использования описанной связи в практике поисков, описаны ниже.
Унаследованные поднятия. Структуры этого типа характеризуются относительным совпадением в плане сводовых частей поднятий по всем слагающим их отложениям, закономерным увеличением со стратиграфической глубиной углов падения на крыльях и для ряда слагающих структуру стратиграфических комплексов сокращением их мощностей по направлению к своду поднятий (копседиментационные поднятия).
Типичным представителем унаследованных структур является Соколовогорская, расположенная на Степновском сложном валу в Саратовском Поволжье. Девонское поднятие отражено на ней в вышележащих каменноугольных и мезозойских отложениях.
По кровле пласта Д2-V животского яруса это поднятие представляет собой асимметричную брахиантиклинальную складку с более крутым юго-западным крылом, где углы падения достигают 20°. Северо-восточное крыло более пологое, с углами падения до 3°30'. Амплитуда поднятия по кровле Д2-V по отношению к соседнему Гуселскому погребенному поднятию составляет 110 м (рис: 13, I).
На своде Соколовогорского поднятия отсутствуют морсовские отложения девонской системы, вскрываемые скважинами на крыльях. Это позволяет предположить, что оно формировалось уже в среднем девоне. Более детально последовательные этапы тектонической жизни можно проследить, начиная с живетского века. Антиклинальное строение пласта Д2-V фиксируется уже к концу кыновского времени (рис. 13, II). К этому моменту амплитуда описываемого. поднятия до отношению к Гуселскому составляла не менее 60 м. Углы падения этого древнего поднятия па юго-западном крыле составляли 16°, а на северо-восточном около 1°.
Положение в плане и форма Соколовогорского поднятия с течением времени существенно не изменялись, за исключением постепенного увеличения углов падения на крыльях (рис. 13, II, III, IV, V).
Прослеживая развитие поверхности кыновско-пашийских отложении во времени, можно установить, что к малевскому времени поднятие в них существовало (рис. 13, VII). К концу верейского времени и батского века оно сохраняло в кыновско-пашийских отложениях свою прежнюю форму и положение в плане с постепенным увеличением углов падения (рис. 13, VIII, IX). В современном структурном плане углы падения в этих отложениях на юго-западном крыле составляют 3°30', а на северо-восточном 2°30'.
Малевские отложения нижнего карбона в современном структурном плане образуют пологое поднятие. Углы падения изменяются от 3°45' на юго-западном крыле до 2°30' на северо-восточном. К концу вереиского времени малевские отложения образовали моноклиналь, наклоненную на юг, и только к концу батского (точнее, к началу среднеюрского) времени в нижнекаменноугольных отложениях сформировалось поднятие, свод которого располагался в районе скв. 160. В данном случае мы, по-видимому, получаем искаженное представление о действительном положении древнего свода вследствие регионального (с юга на север) сокращения мощности каменноугольных отложений в интервале от кровли малевского горизонта до кровли верейского (рис. 13, XI).
По кровле верейских отложений Соколовогорское поднятие приобретает более округлую форму и еще более пологие углы падения (до 1°14' па северо-восточном крыле). К концу батского века поднятие в верейских отложениях уже существовало (рис. 13, XIII, XIV).
Разрез палеозойских отложений от кровли пласта Д2-V до поверхности палеозоя на своде Соколовогорского поднятия сокращен на 232 м по сравнению с их мощностью в прогибе, отделяющем это поднятие от соседнего, расположенного к востоку.
В отложениях живетского и франского ярусов девонской системы и в каменноугольных отложениях Соколовогорского месторождения содержится 13 продуктивных горизонтов.
Структуры позднего формирования («молодые»). Типичным представителем «молодых» структур может быть Гусихинская, расположенная в Сурско-Мокшинской зоне поднятий.
Девонские отложения на Гусихинской площади вскрыты четырьмя скважинами, позволяющими достаточно уверенно осветить историю тектонического развития (рис. 14). При сопоставлении мощности терригенных отложений девонской системы от кровли пласта Д2-V живетского яруса до кровли кыновско-пашийских отложений обращает на себя внимание малая ее изменчивость по всем четырем скважинам (в пределах 268—274 м). Как мы видели выше, на поднятиях, где живетские отложения продуктивны, мощность терригенного девонского комплекса пород, как правило, значительно изменяется, сокращаясь от крыльев к сводам локальных поднятий, что свидетельствует о существовании древней ловушки в этих отложениях.
Постоянство мощности терригенных девонских отложений на Гусихинской площади позволяет сделать вывод, что к концу кыновско-пашийского времени поднятия в живетских отложениях здесь не существовало. К концу тульского и верейского времени поднятие в девонских отложениях также не сформировалось, о чем свидетельствует моноклинальное залегание живетских отложений к этому времени (рис. 14, II, III, IV). В современном же структурном плане живетские отложения образуют антиклинальную складку северо-восточного простирания с. более крутым юго-восточным крылом, где углы падения достигают 9—10° (рис. 14, I).
Положение подошвы карбонатных девонских отложений на конец тульского и верейского времени также свидетельствует о моноклинальном залегании с падением на юго-восток под углом 0°40' (рис. 14, VI и VII).
Сопоставление мощности отложений от кровли тульского горизонта до кровли верейского выявляет удивительное ее постоянство (она изменяется от 332 до 334 м, т. е. всего на 2 м). Это позволяет говорить о практически горизонтальном положении кровли тульского горизонта к концу верейского времени (рис. 14, IX). К концу барремского века тульские отложения залегали моноклинально с наклоном на юго-восток под углом 0° 50' (рис. 14, X).
В современном структурном плане в каменноугольных отложениях фиксируется брахиантиклинальная складка северо-восточного простирания с углами падения на северо-западном крыле 1° 50' и на относительно крутом юго-восточном до 9°.
Гусихинская складка сформировалась в третичный период, так как на основании исследований, проведенных В. Я. Дороховым, палеогеновые отложения, залегающие на ее крутом крыле, дислоцированы согласно с мезозойскими.
На поверхности Гусихинское поднятие сложено меловыми и палеогеновыми отложениями. Углы падения в палеогеновых отложениях на крутом крыле достигают 22° ближе к своду в верхне- и нижнемеловых отложениях они уменьшаются последовательно до 11° и 4°.
Пробуренные на описанном поднятии скважины не обнаружили залежей нефти и газа в разрезе девонских и каменноугольных отложений, что, по-видимому, является следствием позднего времени его формирования.
Практика поисков показывает, что в ряде случаев часть разреза перспективных отложений, содержащих в исследуемом регионе залежи нефти и газа, при существовании ловушки в современном структурном плане оказывается непродуктивной. Отсутствие залежей в четкой структурной.ловушке, в заведомо нефтегазоносных отложениях и при наличии коллекторов и покрышек на первый взгляд кажется необъяснимым. Однако палеотектонический анализ условий формирования таких структур позволяет обычно выяснить причину этого явления. В качестве примера рассмотрим историю формирования Языковской структуры, расположенной в Саратовском Правобережье.
На Языковском месторождении установлена нефтегазоносность четырех горизонтов в каменноугольных отложениях, тогда как девонские не содержат залежей нефти и газа, несмотря на наличие в разрезе целого ряда пластов-коллекторов. Изучение истории тектонического развития Языковского поднятия позволяет установить принципиальное отличие в формировании антиклинальной замкнутой складки в девонских и каменноугольных отложениях на этой площади.
Последовательное рассмотрение структурного плана пласта Д2-V живетского яруса приводит, к выводу, что к концу кыновско-пашийского, малевского, верейского времени и батского века жнветские отложения в пределах Языковской площади залегали моноклинально с падением на восток под углом около 2°—2°30' (рис. 15, II, III, IV, V). Отсюда следует, что антиклинальную структурную форму пласт Д2-У на Языковской площади приобрел только после батского века.
В современном структурном плане Языковское поднятие по кровле пласта Д2-V представляет асимметричную складку меридионального простирания с углами наклона до 9° на более крутом западном крыле и до 3°50' на восточном.
Кыновско-пашийские отложения на описываемой площади до батского века залегали в виде узкого прогиба, причем увеличенные мощности отдельных комплексов приурочены к современному своду поднятия по кыновско-пашийским отложениям (рис. 15, VII, VIII, IX). Таким образом, антиклинальное поднятие в этих отложениях сформировалось позже батского века. В современном структурном плане Языковское поднятие по кыновско-пашийским отложениям представляет собой асимметричную антиклинальную складку меридионального простирания с углами падения на западном крыле до 4°40'.
Выше отмечалось, что в Саратовском Поволжье терригенные девонские отложения содержат залежи нефти и газа обычно на тех поднятиях, которые представляли собой замкнутые структурные ловушки уже к концу франского века или малевского времени. Отсюда можно сделать вывод, что отсутствие залежей нефти и газа в девонских отложениях на Языковском поднятии является следствием его позднего формирования — после окончания миграции углеводородов в девонских отложениях.
В чем же различие истории тектонического развития Языковской структуры в каменноугольное и девонское время? Из рассмотрения палеотектонических карт следует, что в нижнекаменноугольных отложениях замкнутая структурная ловушка образовалась уже к концу верейского времени, продолжала существовать к концу батского века и в современном структурном плане (рис. 15, XI, XII).
Замкнутая структура в верейских отложениях формировалась, по-видимому, до начала отложения мезозойских осадков, так как к концу батского века она уже существовала (рис. 15, XIV).
В соответствии с установленной для этого региона закономерностью структуры в каменноугольный период,, сформировавшиеся как замкнутые ловушки к началу мезозойской эры, обычно продуктивны, что подтверждается и на Языковском поднятии.
По каменноугольным и мезозойским отложениям на Языковской площади фиксируется асимметричная антиклинальная складка меридионального простирания с углами падения на более крутом крыле от 11 до 13°.
Аналогичная история тектонического развития наблюдается и на Генеральском поднятии Степновского сложного вала, к которому приурочены почти все девонские месторождения нефти и газа в Саратовском Поволжье. На Генеральском поднятии, как и на Языковском, девонские коллекторы обводнены; тогда как в каменноугольных отложениях выявлены газонефтяные залежи.
Анализируя последовательно историю тектонического развития кровли пласта Д2-V живетского яруса, характеризующую строение живетских отложений, и приняв поверхность размыва за практически горизонтальную, мы увидим, что к этому времени в пределах современного свода поднятия по пласту Д2-V живет-ские отложения залегали моноклинально с падением слоев на Юго-запад под углом 0° 55' (рис. 16, II и рис. 17). Рассматривая положение кровли пласта Д2-V к концу малевского времени, мы убедимся, что и к этому времени сохранилось моноклинальное залегание живетских отложений с увеличением угла наклона на запад до 4°40' (рис. 16, III). Залегание этих отложений продолжало оставаться моноклинальным и к концу верейского времени (рис. 16, IV) и, вероятно, только к началу мезозойской эры произошло опускание восточной части Генеральской площади и образование северо-восточного крыла складки в живетских отложениях. К концу батского века пласт Д2-V в скв. 43 на северо-восточном крыле залегал уже на 29 м ниже, чем в присводовой скв. 17 (рис. 16, V).
В современном структурном плане живетские отложения образуют асимметричную брахиантиклиналь с углами падения от 14°30' на юго-западном крыле до 4°40' на северо-восточном. Предполагается, что свод поднятия осложнен погребенным сбросом амплитудой около 40 м, секущим складку вкрест простирания (рис. 16, I и рис. 17). Второй погребенный сброс того же простирания, по-видимому, сечет юго-восточную периклиналь, чем и объясняется изменение простирания изопахит на этом участке почти на 90° и резкое их сгущение (рис. 16, II, III, IV).
Подошва карбонатных девонских отложений, т. е. размытая поверхность живетского яруса, к концу малевского и верейского времени тоже сохранила моноклинальное залегание, аналогичное залеганию пласта Д2-V (рис. 16, VII и VIII). Антиклинальное строение эти отложения приобрели также только к '.началу мезозойской эры (рис. 16, IX).
Палеоструктурная карта по кровле малевского горизонта к концу верейского времени не дает отчетливого представления о существовании единого поднятия- на это время. На карте выделяются два локальных выступа: на северо-западе, в районе скв. 11, 4 и на юго-востоке, в районе скв. 9 (рис. 16, XI). Однако к концу батского века антиклинальное строение малевских отложений выявилось отчетливо (рис. 16, XII). К этому времени мощность отложений от кровли малевского горизонта до кровли батского яруса сократилась в своде на 45 м по отношению к юго-западному крылу и на 62 м по отношению к северо-восточному. В современном структурном плане по кровле малевского горизонта Генеральское поднятие представляет собой брахиантиклинальную складку с несколько более крутым юго-западным крылом, где углы падения равны 7°. В нижнем отделе каменноугольной системы на этом поднятии продуктивны черепетский и бобриковский горизонты.
О существовании антиклинальной ловушки на описываемой площади в среднем отделе каменноугольной системы к концу батского века свидетельствует палеоструктурная карта по кровле верейского горизонта к концу батского века (рис. 16, XIV).
В современном структурном плане положение свода поднятия по верейскому горизонту и его форма существенно не отличаются от строения складки по малевскому горизонту, лишь несколько выполаживаются углы падения на крыльях.
Структурные карты по кровле батского яруса и по поверхности палеозойских отложений повторяют структурные особенности верейских отложений (рис. 16, XIII, XVI, XVII).
В среднем отделе каменноугольной системы на Генеральском поднятии газовые залежи содержатся в нижне- и верхнебашкирских отложениях.
Отсутствие на этой площади залежей нефти и газа в терригенных девонских отложениях при наличии коллекторов, покрышек и антиклинальной структурной формы в девонских отложениях в современном структурном плане можно объяснить только поздним временем формирования структурной ловушки после окончания миграции углеводородов в девонских слоях.
Солянокупольные структуры. Выше было показано, что в условиях платформенной складчатости и в геосинклинальных областях существует тесная связь между временем формирования структур и их продуктивностью. Следует ожидать, что эта закономерность существует и в районах, осложненных солянокунольной тектоникой.
Солянокупольные структуры в их современном виде представляют собой результат сложной тектонической жизни. Воссоздание с помощью палеотектонического и литолого-фациального анализов основных этапов истории развития этих структур позволит разработать более эффективные методики поисков нефти и газа в солянокупольных районах.
Касаясь перспектив. изучения соляных куполов в области Галф-Кост в США, М. Т. Хэлбути и Дж. К. Харвнй (1961) отмечали, что подъем соли в куполах происходит в несколько этапов, разделенных периодами относительного спокойствия. Эти пульсирующие движения ведут к возникновению местных перерывов, несогласий, разрывов, т. е. к формированию весьма сложной структуры. На каждом соляном куполе движения соли и обусловленные ими структурные осложнения своеобразны, поэтому каждый купол подлежит детальному самостоятельному исследованию, в ходе которого должна быть восстановлена история его формирования.
Совершенно очевидно, что если подъем соляного тела приводит к образованию молодых поднятий в надсолевом структурном этаже уже после окончания боковой миграции углеводородов, то в результате несовпадения сводов новообразованных поднятии с древними сводами ранее сформировавшиеся залежи окажутся в стороне от сводов молодых поднятии или же полностью или частично расформированными. В последнем случае наиболее перспективными окажутся ближайшие по восстанию склоны куполов, обращенные к расформированным древним структурам.
Таким образом, для эффективных поисков залежей необходимо установить время формирования и переформирования ловушек, а также время миграции нефти и газа.
Из сказанного выше следует, что в процессе поисков и разведки в солянокупольных районах нельзя руководствоваться картами, характеризующими только современное строение куполов. Необходимо дополнять их палеотектоническими схемами, отражающими эволюцию древних сводов в перспективных толщах.
Детальные исследования, выполненные Г. А. Этвотером и М. Л. Дж. Форманом (1959) по ряду солянокупольных структур Южной Луизианы, .позволили реконструировать древние структуры и убедительно объяснить природу многих скоплений нефти, не совпадающих в плане со сводами современных структур.
В качестве примеров различных соотношений древних структур и площадей современной аккумуляции нефти и газа рассмотрим развитие ряда куполов Южной Луизианы (США).
Купол Лейк Вашингтон. Залежи нефти здесь приурочены к пескам миоценового, плиоценового и плейстоценового возраста. Запасы нефти составляют около 36 млн. м3, основная часть которых приурочена к северному крылу купола (рис. 18, и 19).
Интервал разреза, содержащий продуктивные пласты 15—21, увеличивается в мощности в сторону соляного.ядра. В ту же сторону направлено и падение продуктивных слоев 15—21.
Палеотектонический профиль показывает, что к концу отложения продуктивного интервала разреза, содержащего пески 15—21, на северном склоне соляного купола уже существовало поднятие, свод которого был осложнен центральным грабеном; Эти данные позволяют сделать вывод, что залежи нефти и газа первоначально образовались в погребенной структуре на северном склоне соляного купола.
Перемещение центра поднятия на юг, последовавшее сразу же после отложения продуктивных пластов, предзнаменовало надвигающуюся главную интрузию современного соляного ядра с центром, расположенным в нескольких километрах южнее центра погребенного поднятия (рис. 20). Об этом свидетельствует местоположение наименьшей мощности интервала разреза между горизонтом С и кровлей песка 15 (рис. 18).
Этвотер и Форман предполагают, что относительно небольшие скопления нефти на южном крыле современной структуры представляют ранее существовавшие на этой площади небольшие погребенные залежи; другие очень хорошо разбуренные части купола Лейк Вашингтон оказались непродуктивными.
Купол Вийкс Айленд. Залежи нефти и газа приурочены к пескам миоценового возраста. Разведанные запасы нефти составляют 24 млн. т, газа 1,4 млрд. м3. Большая часть этих запасов находится в пределах блока, образующего северное крыло купола. Относительно небольшие залежи найдены в узкой полосе на западном крыле, тогда как южное и восточное крылья характеризуются непромышленной продуктивностью (рис. 21).
На профиле (рис. 22) видно, что северное крыло структуры, с которым связана большая часть запасов, характеризуется нормальным стратиграфическим разрезом. В отличие от него значительно менее продуктивное западное крыло (на профиле показано под прямым углом к северному) содержит не менее двух четко выраженных несогласии, одно из которых зафиксировано размывом не менее 600 м ранее отложившихся осадков.
Дифференциальный подток вверх западной части ядра купола вывел пески S (продуктивные в настоящее время на северном крыле) к поверхности на западном крыле, где они были размыты. Если нефть в этих песках ранее и аккумулировалась, она была уничтожена эрозией. Подобные, но меньшие следы эрозии установлены на преимущественно непродуктивных южном и восточном крыльях. Создается впечатление, что современная структура Вийкс Айленд образована дифференцированными вертикальными движениями, происходившими в различное время в различных частях купола, т. е. ядро купола не интрудировало как постоянно, двигавшийся вверх единый шток.
Исследование интервала между песками О и S показывает несоответствие между современным положением соляного ядра и вершиной добигенериновой структуры, на что указывает уменьшение мощности осадков (рис. 23). Возможно, центр поднятия погребенной структуры лежит севернее центра современной структуры Вийкс Айленд. Преимущественно непромышленные южное и восточное крылья современной структуры занимают более низкое положение на погребенной структуре, чем содержащее в настоящее время богатые промышленные залежи северное крыло.
Современная аккумуляция нефти и газа на описываемой структуре является совокупным результатом сложной структурной, седиментационной и эрозионной истории, которая включила в себя дифференциальные вертикальные движения как диапировой соли, так и диапировых глин, в различные времена происходившие в различных секторах ядра купола.
Купол Кот Бланш Айленд. Выявленные запасы нефти в песках миоценового. возраста, составляют около 8 млн. т. Залежи почти целиком находятся на южном и западном крыльях современной структуры.
Структурная карта по поверхности зоны Bigenerina. humblei показывает, что несогласие между структурой окружающих осадков и структурой соляного ядра выражено очень ярко (рис. 24). Концепция, согласно которой структура осадков, окружающих соляной купол, образуется исключительно в результате подъема интрудировавшего центрального ядра, к данному случаю применима лишь с большим трудом. Проекция вершины современной структуры на поверхность зоны Bigenerina humblei лежит в юго-западном квадранте современного ядра купола. Есть основания предполагать, что конфигурация структуры, существовавшей до соляной интрузии, не отражает влияния более позднего подъема и интрузии соли.
Рассмотрение карты изопахит толщи, перекрывающей зону Bigenerina humblei в интервале мощностью около 900 м, показывает явное увеличение мощности этих осадков на северном крыле современного соляного ядра (рис. 25).
Сопоставление формы современного соляного ядра и стратиграфического профиля (рис. 26) показывает, что добигенериновое поднятие существенно отличается от современной структуры Кот Бланш Айленд. Центр подъема этого купола сместился на север в течение истории его роста. Карта изопахит послебигенеринового интервала (см. рис. 25) отражает локализацию и исходную конфигурацию погребен-ной (добигенериновой) структуры, в которой первоначально накопились запасы этого месторождения.
Древнее поднятие соли образовало структуру южнее центра современного неглубокого залегания соляных ядер, и это древнее поднятие было участком ранней аккумуляции нефти.
Купол Айова. Извлекаемые запасы нефти (20 млн. м3) приурочены к песчаным коллекторам миоценового и олигоценового возраста. Все запасы связаны с северным крылом структуры, тогда как южное практически бесперспективно. Такое неравномерное распределение нефти находит объяснение при анализе истории роста структуры.
Северная часть структуры выглядит как простой купол, ограниченный на юге широтным разломом с падением на север и амплитудой до 245 м. Ориентировка этого крупного разлома в северном направлении против регионального падения указывает на связь его с более ранней структурой, поскольку характерной особенностью региональных разломов Луизианы является падение их в сторону побережья, т. е. на юг (рис. 27). Если мысленно снять осадки, перекрывающие соляное ядро южнее разлома, можно увидеть, что вершина соляного ядра расположена несогласно по отношению к структуре осадков, содержащих основные запасы месторождения (рис. 28).
На меридиональном профиле А—А' (рис. 29) свод погребенного поднятия ясно обрисовывается как по изменению падения слоев па обратное (к соляному ядру и к основному разлому), так и но локальному несогласию (размыву), наблюдаемому ниже горизонта С. Система грабенообразующих разломов в залегающих выше слоях указывает на обновление поднятия в позднемиоценовое время до того, как начались молодые восходящие движения соляного ядра. Центр этой площади был расположен в одной миле к югу от древнего свода.
Приведенный структурный анализ объясняет, почему на месторождении Айова основные запасы нефти приурочены к северной части современной структуры. Они располагаются в пределах погребенной структуры, отражающей более раннее поднятие соли, происходившее севернее современной вершины купола. Высокое структурное положение южного крыла в современном плане отражает лишь самые недавние поднятия участков, находившихся ранее вообще за пределами структуры. Своевременное выяснение этого факта позволило бы сократить количество пробуренных «пустых» скважин.
Солянокупольные структуры Прикаспийской впадины. Палеотектонический анализ солянокупольных структур Прикаспийской впадины также позволяет объяснить в ряде случаев, почему «рядом с куполами, содержащими промышленные залежи нефти, имеются непродуктивные купола или почему в непосредственном соседстве с нефтяным полем па куполе расположено не нефтяное поле, хотя- литолого-фациальный характер отложений там и здесь одинаков и современная структура непродуктивных участков ничем существенным не отличается от продуктивных» (Н. В. Неволин, 1951). Так как в процессе роста куполов происходит обновление структурного плана, то одной из главных задач палеотектонического анализа является установление времени формирования ловушек в пределах солянокупольной структуры, времени миграции нефти и газа и образования их залежей. Солянокупольные структуры или отдельные их участки окажутся продуктивными, если к началу миграции нефти и газа они уже существовали и занимали относительно более высокое гипсометрическое положение1. Если же они образовались после окончания миграции углеводородов, то, несмотря на их более высокое современное гипсометрическое положение, они окажутся непродуктивными.
Еще в 1947 г. Н. В. Неволин установил, что на Байчунасской структуре (в Южно-Эмбенском районе) места аккумуляции нефти предопределялись древними поднятиями.
Анализ мощностей отложений на крыльях ряда соляных куполов Прикаспийской впадины позволил И. М. Бровару, И. Г. Лата и И. И. Шмайсу (1971) выявить существование древних сводов, возникших в результате приподнимания солью покрывающих ее пород. Эти палеосводы и являются ловушками для нефти и газа, причем, по мнению авторов, «образование поднятия предшествует воздействию на данный стратиграфический комплекс разрывных нарушений», а «их заполнение углеводородными флюидами происходит относительно быстро».
Обобщение наблюдений на ряде куполов Прикаспийской впадины позволило И. М. Бровару и О. С. Туркову предложить схему образования палеосводов в этом регионе (рис. 30).
Согласно этой схеме, залежи нефти и газа формируются в пределах антиклинального поднятия, образованного соляным ядром, еще на относительно .раннем этапе формирования купола. Условия его роста способствуют уменьшению мощности продуктивных отложений в присводовой части и увеличению ее на крыльях (см. рис. 30). Дальнейший подъем соляного ядра вызывает образование сброса, разделяющего надсолевую структуру на приподнятые и опущенные крылья (см. рис. 30). Вдоль этой ослабленной зоны соляной шток приподнимает слои лежачего крыла сброса, которые при выходе па поверхность подвергаются эрозии, а опущенное крыло отстает в восходящем движении и сохраняется от размыва. Если основной сброс пересекает продуктивные горизонты за контуром их продуктивности, то вся залежь сохранится на опущенном крыле. Если же он пересекает нефтегазоносную толщу внутри контура продуктивности, то опущенная часть залежи сохранится, а оказавшаяся на приподнятом крыле купола может подвергнуться эрозии и будет разрушена.
В том случае, когда сброс рассекает продуктивную часть древнего купола и проходит за контурами нефтеносности более молодых отложений, к последним будут приурочены залежи полного контура, тогда как по более древним отложениям от размыва сохранится только часть залежи. Описанный случай иллюстрируется профилем через купол Кулсары в Прикаспийской впадине (рис. 31).
В качестве конкретных структур, подтверждающих схему образование палеосводов в Прикаспийской впадине, И. М. Бровар, И. Г. Лата и И. И. Шмайс указывают на соляные купола Южный Кошкар, Байчунас, Северная Пекине и др.
На юго-западном и северо-западном нефтяных полях купола Южный Кошкар контур нефтеносности совпадает с зоной сокращения мощностей неокома и средней юры, что свидетельствует о существовании антиклинальной складки к началу готерива (рис. 32).
На куполе Байчунас нефтяные залежи приурочены к антиклинальному поднятию, расположенному на восточном крыле структуры. Свод по среднеюрским отложениям фиксируется по сокращению их мощности (рис. 33). Размыв юрских отложений произошел в иредаптскую фазу кунолообразования, когда поднятие уже существовало.
Нефтяная залежь на куполе Пекине в нижнетриасовых отложениях расположена на далекой периферии кунола, где к началу юрского периода располагался древний свод (рис. 34). На современном своде структуры эти отложения непродуктивны.
Применение палеотектонического анализа оказалось очень эффективным при поисках нефти и газа в палеозойских отложениях юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины, в строении которой принимают участие соли девонского и нижнепермского возраста (Андреева и др., 1965, Андреева, 1968). Этот анализ осуществляется по сейсмическим и буровым материалам с помощью карт мощностей и палеотектонических профилей, которые позволили выявить древние палеозойские поднятия, осветить историю их развития и взаимоотношение с соляными штоками.
Палеотектонический анализ показал, что сводовые части мезозойских солянокупольных поднятий не совпадают с древними палеозойскими сводами, которые располагаются между соляными штоками в зонах увеличения мощности мезозойских и верхнепермских отложений. Эти особенности геологического строения заставили отказаться от применявшейся ранее малоэффективной практики заложения поисковых скважин в сводовых частях мезозойских соляных куполов. Для поисков погребенных палеозойских поднятий и их разведки на нефть и газ необходимо наряду со структурными картами по палеозойским горизонтам использовать и карты мощности различных комплексов, построенные по сейсмическим и буровым материалам.
Применение этой методики позволило выявить Кегичевскую погребенную структуру и открыть крупное газовое месторождение в нижнепермских отложениях.
Р. И. Андреева и М. В. Чирвинская (1967) положили в основу разработанной ими классификации структурных форм в юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины особенности соотношения структурных планов мезозойского и верхнепалеозойских этажей.
Практика поисков нефти и газа в регионах, осложненных солянокупольной тектоникой, показывает, что для эффективного проведения этих работ использование геолого-геофизическнх материалов, характеризующих лишь современное строение куполов, нельзя считать достаточным, обеспечивающим выбор оптимального положения поисковых скважин. Следовательно, задача повышения. эффективности поисков в солянокупольных районах может быть успешно решена при освещении структурной и седиментационной истории каждого соляного купола. Палеотектонический анализ с использованием метода мощностей позволяет прогнозировать вероятное распределение залежей нефти и газа в пределах соляных куполов и дать убедительное объяснение часто встречающимся случаям приуроченности залежей только к одному крылу или блоку.
Из сказанного выше следует, что в настоящее время перед геофизическими поисковыми работами в солянокупольных районах стоит задача — уверенно картировать такое количество маркирующих горизонтов (а также поверхность соли и тектонические нарушения), которое позволит осуществить палеотектонический анализ и, таким образом, воссоздать историю развития солянокупольных структур до ввода их в глубокую разведку. Это даст возможность более обоснованно выбрать наиболее оптимальное местоположение скважин, и, следовательно, существенно повысить эффективность поисково-разведочных работ.
Освещение истории развития солянокупольных структур дополнит существующие представления о природе соляных куполов.
Примечания
1. Если залежи позже не будут разрушены.