РЕКОНСТРУКЦИЯ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ СЕВЕРНОЙ

Технологии сейсморазведки, № 3, 2012, с. 73–82
http://ts.ipgg.nsc.ru
УДК 550.834
РЕКОНСТРУКЦИЯ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ ЭВОЛЮЦИИ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ
РУССКО-ЧАСЕЛЬСКОГО МЕГАВАЛА ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО БАССЕЙНА
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ 3D-СЕЙСМОРАЗВЕДКИ
В.И. Кузнецов1, Я.В. Кузнецова2
1ООО
“НОВАТЭК НТЦ”, 625000, Тюмень, ул. Челюскинцев, 6/1, Россия, e-mail: vikuznetsov@novatek.ru
2ОАО “Варьеганнефтегаз”, 628464, Тюменская обл.,
Ханты-Мансийский АО – Югра, Радужный, 2-й микрорайон, 21, Россия
Принимая во внимание, что продуктивные залежи северной части Русско-Часельского мегавала
сформировались за счет вертикальной миграции углеводородов из нижележащих горизонтов, а также
тот факт, что рассматриваемая площадь характеризуется исключительной сложностью геологического
строения, реконструкция ее тектонической эволюции является актуальной задачей, решение которой
необходимо для последующего успешного выбора рациональной системы разработки.
В результате реконструкции, выполненной на основе сейсмических данных, интерпретации ГИС
и бурения, выявлено, что исследуемая территория состоит из трех зон, отличающихся различным
количеством выделенных сейсмических комплексов и, следовательно, различной историей своего
тектонического формирования. Идентифицированы два этажа структурных элементов (триасово-юрский и меловой), которые не связаны друг с другом и были сформированы в периоды, характеризующиеся различной ориентацией полей напряжений в земной коре. Высокоамплитудный Юрибейский
разлом классифицирован как сбросо-взбросовая дизъюнктивная дислокация, насчитывающая четыре
фазы растяжения и одну фазу сжатия.
На основании реконструированной тектонической эволюции выделены два типа гидродинамически изолированных блоков: первый сформирован в период кайнозойской инверсии за счет реактивации Юрибейского разлома и ограничен им, второй образовался в неогеновый период за счет малоамплитудных сдвиговых дислокаций.
Тектоническая эволюция, Русско-Часельский мегавал, Юрибейский разлом, инверсия, реактивация
THE NORTHERN RUSSKY-CHASELSKA ARCH, WEST SIBERIAN BASIN:
RECONSTRUCTING TECTONIC HISTORY FROM 3D SEISMIC DATA
V.I. Kuznetsov1, Ya.V. Kuznetsova2
1NOVATEK
NTC LLC, 6/1, Chelyuskinsev str., Tyumen’, 625000, Russia, e-mail: vikuznetsov@novatek.ru
2Varyoganneftegaz LLC, Bld. 21, Raduzhnyi, Yugra, 628464, Tyumen’ Region,
Khanty-Mansi Autonomous District, Russia
The tectonic history of the northern Russky-Chaselka arch has important implications for the right choice
of development strategy given that the area has a complex local geology while oil and gas accumulations are
due to vertical migration of hydrocarbons from stratigraphically lower formations.
The area comprises three zones which differ in number of seismic sequences and, thus, in tectonic
evolution. Two separate structural stages in the section (Triassic-Jurassic and Cretaceous) correspond to
deposition in tectonic settings with different stress regimes. The large Yuribei fault of oblique-slip geometry
(normal slip with a reverse component) located in the southwest underwent four extension phases and one
phase of compression.
According to the tectonic reconstruction based on seismic data, there are two types of isolated fault blocks
in the survey area which result from the activity of the Yuribei fault during the Eocene inversion (stress reversal
from extension to compression) (type 1) and from Neogene activity of small strike-slip faults (type 2).
Tectonic history, tectonic inversion, faulting, Russky-Chaselka arch, Yuribei fault
ВВЕДЕНИЕ
В ловушках северной части Русско-Часельского
мегавала (Западно-Сибирский бассейн) аккумулировано более 1.5 млрд т нефти и около 100 млрд м3 газа*. Продуктивные залежи относятся к апт-сеноман-
скому нефтегазоносному комплексу. До настоящего
времени исследования, связанные с реконструкцией
тектонической эволюции, путей миграции углеводородов и истории формирования рассматриваемых
* http://www.tnk-bp.ru/production/exploration-production/projects/russkoe
© В.И. Кузнецов, Я.В. Кузнецова, 2012
73
продуктивных залежей, на изучаемой территории не
проводились [Ulmishek, 2003]. Принимая во внимание то, что продуктивные залежи сформировались за
счет вертикальной миграции углеводородов из нижележащих горизонтов, а также тот факт, что рассматриваемая площадь характеризуется исключительной
сложностью геологического строения, реконструкция
ее тектонической эволюции является актуальной задачей, решение которой необходимо для последующего успешного выбора рациональной системы разработки.
СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И СФОРМИРОВАВШИЕ ИХ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ
СОБЫТИЯ ТРИАСОВОГО ПЕРИОДА
Перед описанием структурных элементов и тектонических условий, в которых они были сформированы, следует отметить, что территорию северной
части Русско-Часельского мегавала можно разделить
на три зоны: южную, центральную и северную, отличающиеся разным количеством выделенных сейсмических комплексов и, следовательно, различной тектонической эволюцией. Интерпретация сейсмических
разрезов вышеуказанных областей представлена на
рис. 1–3 соответственно. Расположение сейсмических
разрезов показано на рис. 4.
На указанных разрезах центральная и северная
части отличаются от южной наличием синрифтовых
отложений в верхней части покурской свиты. Северная часть отличается от центральной присутствием
сининверсионных отложений над синрифтовыми породами покурской свиты. Кроме того, центральная
часть отличается от южной и северной отсутствием
пострифтовых осадков над отложениями тампейской
свиты.
Структурные элементы и сформировавшие их
тектонические события можно идентифицировать на
сейсмических разрезах (см. рис. 1–3), а также на структурной карте по кровле тампейской свиты (рис. 5),
где, прежде всего, следует отметить высокоамплитудный Юрибейский разлом в юго-западной части рассматриваемой площади и прилегающее к нему антиклинальное поднятие.
Юрибейский разлом изначально был сформирован как сбросовая дизъюнктивная дислокация. Это
заключение сделано на основании выполненных измерений вертикальной амплитуды смещения кровли
тампейской свиты вдоль рассматриваемого разлома,
которые представлены на рис. 6, где отчетливо выделяется депоцентр (шаг 14–34), характеризующийся
максимальной амплитудой смещения. Следовательно,
можно сделать вывод, что Юрибейский разлом имел
сбросовый характер и был активен в триасовом периоде. Наличие депоцентра также означает, что разлом
являлся конседиментационным [Allen, Allen, 2005].
На сейсмическом разрезе (см. рис. 1) рядом с
Юрибейским разломом видна складка – инверсионная антиклиналь, на основании наличия которой можно сделать вывод о том, что разлом был реактивирован [Allen, Allen, 2005].
На структурной карте по кровле тампейской свиты, представленной на рис. 5, помимо вышеуказанных структур можно идентифицировать систему грабенов, сформированную сопряженными разломами.
Оси разломов ориентированы с северо-запада на юговосток в центральной и северной частях, с северовостока на юго-запад – в южной части.
74
Грабен, расположенный в южной части, был
сформирован после накопления пород тампейской
свиты, так как разломы, образующие данный грабен,
пересекают все слои указанной свиты (см. рис. 1).
Разлом, локализованный в правой части сейсмического разреза, изображенного на рис. 1, был сформирован как сдвиговая дизъюнктивная дислокация, а
затем реактивирован за счет сжатия. Данное заключение сделано на основании наличия синрифтовосининверсионных отложений в пределах тампейской
свиты, а также инверсионной антиклинали, расположенной над разломом. Кроме того, на изучаемом сейсмическом разрезе выделены сининверсионные слои,
которые идентифицированы по присутствию подошвенного налегания, а также по уменьшению мощности одновозрастных пород в направлении к сининверсионной складке [Allen, Allen, 2005].
Грабены, расположенные в центральной и северной частях территории, были сформированы следующим образом: прежде всего, за счет растяжения
образовались сдвиговые дизъюнктивные дислокации,
падающие на восток, которые затем были реактивированы. Доказательством этих событий являются интерпретированные синрифтово-сининверсионные отложения, представленные на рис. 2. Таким образом,
логично предположить, что разломы, падающие на
запад, в пределах центральной и северной частей
были сформированы в более позднее время.
Как уже было отмечено и показано на рис. 5,
ориентация осей разломов в центральной и северной
частях месторождения отличается от таковой в южной
части. Учитывая то, что только падающие на восток
разломы в центральной и северной частях были активны в конце триасового периода, можно сделать
следующий вывод: сдвиговые дизъюнктивные дислокации в центральной и северной частях месторождения в конце триасового периода были сформированы
за счет ортогонального растяжения, в то время как
грабен и разлом в южной части образовались за счет
косого растяжения.
СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И СФОРМИРОВАВШИЕ ИХ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ
СОБЫТИЯ ЮРСКОГО ПЕРИОДА
На структурной карте по кровле тогурской пачки
котухтинской свиты (рис. 7) можно идентифицировать следующие элементы: систему грабенов, сформированную сопряженными разломами, и две взбросовые дизъюнктивные дислокации в центральной и северной частях месторождения, а также Юрибейский
разлом в юго-западной части рассматриваемой площади и прилегающее к нему антиклинальное поднятие. Во время юрского периода грабены отсутствовали, так как, во-первых, только падающие на восток
разломы были сформированы во время триасового
периода, что было отмечено выше, во-вторых, как
представлено на рис. 2, 3, разломы, формирующие
грабены, пересекают все слои юрских отложений,
следовательно, они были образованы после накопления этих отложений.
В раннюю эпоху юрского периода произошла инверсия, признаки которой можно видеть на рис. 1–3,
где отмечены сининверсионные породы, идентифицированные по наличию подошвенного налегания и
разной мощности одновозрастных отложений, уменьшающейся по направлению к разломам. Кроме того,
на них представлены синрифтово-сининверсионные
75
Рис. 1. Интерпретация сейсмического разреза (Inline 180).
76
Ост. усл. обозн. см. на рис. 1.
Рис. 2. Интерпретация сейсмического разреза (Inline 600).
77
Ост. усл. обозн. см. на рис. 1, 2.
Рис. 3. Интерпретация сейсмического разреза (Inline 810).
Рис. 4. Расположение сейсмических разрезов, представленных на рис. 1–3, на структурной карте по кровле
марьяновской свиты.
Рис. 5. Структурная карта по кровле тампейской свиты.
Усл. обозн. см. на рис. 4.
Здесь и на рис. 5, 7–11: 1 – сброс; 2 – взброс; 3 – сейсмический разрез.
отложения и инверсионные антиклинали, которые
были описаны выше.
Что касается Юрибейского разлома, в юрском
периоде он был неактивен, доказательства чего представлены на рис. 6. Анализируя кривые вертикального смещения горизонтов вдоль разлома, логично сделать вывод о том, что его движения имели несколько
фаз, поскольку кривые отличаются по форме и амплитуде. Следует отметить, что все представленные на
графике движения имеют сдвиговый характер, так как
можно идентифицировать зоны депоцентров, характеризующиеся максимальными амплитудами смещения. Принимая во внимание разную форму кривых и
различные амплитуды смещения, можно заключить
Рис. 6. Вертикальная амплитуда смещения горизонтов вдоль Юрибейского разлома:
1 – кровля танамской свиты; 2 – кровля покурской свиты; 3 – подошва покурской свиты; 4 – кровля заполярной свиты;
5 – кровля марьяновской свиты; 6 – кровля тогурской пачки; 7 – кровля тампейской свиты; 8 – депоцентр.
78
следующее: первая фаза растяжения вдоль Юрибейского разлома имела место после отложения осадков
кровли тампейской свиты, что было отмечено выше.
Вторая фаза движения произошла после накопления
пород подошвы покурской свиты, так как кривые, отражающие смещение кровли тогурской пачки котухтинской свиты, а также кровли марьяновской, заполярной свит и подошвы покурской свиты, имеют одинаковые форму и амплитуду, а следовательно, смещение
этих горизонтов произошло одновременно в период
одной фазы смещения вдоль Юрибейского разлома.
Третья фаза растяжения имела место после отложения пород кровли покурской свиты, так как форма
кривой и амплитуда смещения этого горизонта в правой части графика отличаются от таковых нижележащих горизонтов. Следовательно, данное смещение
сформировалось в отдельный период активности разлома. И, наконец, четвертая фаза растяжения имела
место после накопления осадков кровли танамской
свиты, поскольку кривая, характеризующая смещение
этого горизонта, отличается от других своей формой,
амплитудой, а также локализацией депоцентров.
СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И СФОРМИРОВАВШИЕ ИХ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ
СОБЫТИЯ МЕЛОВОГО ПЕРИОДА
На структурной карте по кровле марьяновской
свиты, которая представлена на рис. 8, можно выделить следующие элементы: систему грабенов, сформированную сопряженными дизъюнктивными дислокациями, Юрибейский разлом в юго-западной части
рассматриваемой площади и прилегающее к нему антиклинальное поднятие. Кроме того, можно идентифицировать две аккомодационные зоны, характеризующиеся изменением направления падения разломов.
В раннюю эпоху мелового периода произошла инверсия, признаки которой представлены на рис. 1–3,
где отмечены сининверсионные отложения, идентифицированные по наличию подошвенного налегания
и разной мощности одновозрастных отложений,
уменьшающейся по направлению к разлому. За периодом инверсии следовал период растяжения, выделенный на основании разной мощности одновозрастных пород, увеличивающейся по направлению к разлому. Таким образом, можно наблюдать перемещение
депоцентров, которое хорошо идентифицируется при
сравнении карт толщин сининверсионных и синрифтовых отложений, представленных на рис. 9 и 10 соответственно.
Принимая во внимание ориентацию разломов,
образующих грабены (см. рис. 8), и локализацию депоцентра в период растяжения (см. рис. 10), можно сделать заключение о том, что грабены были сформированы за счет косого растяжения во время рифтинга.
Судя по интерпретации сейсмических разрезов,
изображенной на рис. 1–3, после накопления синрифтовых пород во время ранней эпохи мелового периода значительных тектонических событий не наблюдалось, так как все слои залегают параллельно, а
их мощность относительно постоянна.
Что касается Юрибейского разлома, он был неактивен в раннюю эпоху мелового периода.
Интерпретированные элементы поздней эпохи мелового периода представлены на структурной карте по
кровле покурской свиты (рис. 11). На указанном рисунке, а также на сейсмических разрезах (см. рис. 1–3)
идентифицированы следующие структуры: Юрибей-
Рис. 7. Структурная карта по кровле тогурской пачки
котухтинской свиты.
Усл. обозн. см. на рис. 4.
ский разлом и прилегающее к нему антиклинальное
поднятие, а также большое количество сбросовых,
взбросовых, сбросо-взбросовых и сдвиговых дизъюнктивных дислокаций.
Рис. 8. Структурная карта по кровле марьяновской свиты:
1 – аккомодационная зона.
Ост. усл. обозн. см. на рис. 4.
79
Рис. 9. Карта толщин сининверсионных отложений.
Рис. 10. Карта толщин синрифтовых отложений.
Усл. обозн. см. на рис. 4.
Усл. обозн. см. на рис. 4.
Примеры сбросов и взбросов в пределах покурской свиты представлены на рис. 1, 2. Эти дислокации
выделены на основании наличия синрифтово-синин-
версионных слоев и инверсионных антиклиналей – их
пример изображен на рис. 3. Следует отметить, что
выделение малоамплитудных субвертикальных сдвиговых дислокаций представляет значительные трудности. Указанные структуры выделены по наличию следующих признаков (см. рис. 11):
1) сегментированный в плане рисунок разломов,
которые соединены между собой и формируют структуры зигзагообразной формы;
2) сегментированный рисунок складчатых структур;
3) одновременное присутствие на площади динамических обстановок сжатия и растяжения.
Сравнивая структурные карты по кровлям покурской и марьяновской свит, логично заключить, что
разломы меловых отложений не являются унаследованными структурами юрских дислокаций и были
сформированы в период, характеризующийся иной
ориентацией полей напряжений в земной коре.
Что касается тектонических событий в позднюю
эпоху мелового периода, в ходе интерпретации сейсмических данных установлено, что во время накопления пород нижней части покурской свиты тектоническая обстановка была спокойной, так как все слои
залегают параллельно и их мощность не изменяется
(см. рис. 1–3).
Во время формирования верхней части покурской свиты произошло растяжение в центральной и
северной частях территории. Признаки этого явления
видны на рис. 2, 3: мощность слоев увеличивается в
западном направлении. Сбросо-сдвиговые дислокации, представленные на рис. 3, были сформированы
в этот период как сдвиги.
За периодом растяжения следовал период сжатия
в северной части изучаемой площади, признаками
Рис. 11. Структурная карта по кровле покурской свит:
1 – сдвиг, 2 – складка, 3 – динамическая обстановка растяжения, 4 – динамическая обстановка сжатия.
Ост. усл. обозн. см. на рис. 4.
80
Рис. 12. Схема формирования гидродинамически изолированных блоков.
81
которого является наличие сининверсионных отложений, идентифицированных по подошвенному налеганию и разной мощности одновозрастных пород, перемещение депоцентра по сравнению с синрифтовыми
отложениями, а также присутствие инверсионных
складок (см. рис. 3).
Накопление пород часельской и танамской свит
происходило в условиях спокойной тектонической
обстановки, так как все слои залегают параллельно и
их мощность не изменяется (см. рис. 1–3).
В позднюю эпоху мелового периода Юрибейский
разлом был реактивирован дважды: после формирования пород подошвы покурской свиты и после отложения осадков ее кровли, что было указано выше.
СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
И СФОРМИРОВАВШИЕ ИХ ТЕКТОНИЧЕСКИЕ
СОБЫТИЯ КАЙНОЗОЙСКОЙ ЭРЫ
Кайнозойские отложения представлены в верхней части сейсмических разрезов, показанных на
рис. 1–3. На этих же рисунках можно видеть несогласное залегание четвертичных осадков на породах
палеоценового возраста.
Во время накопления осадков эоценово-плиоценового возраста произошло растяжение. Это заключение сделано на основании четвертой фазы реактивации Юрибейского разлома, описанной выше. Другим
доказательством рифтинга является наличие высокоамплитудной сдвиговой дислокации на границе восточной части изучаемой площади (см. рис. 3).
Во время растяжения в кайнозойскую эру были
сформированы малоамплитудные сбросовые дислокации в позднемеловых отложениях покурской свиты
(см. рис. 11) [Vyssotski et al., 2006]. Эти дислокации не
пересекают вышележащие слои ввиду отличий в механических свойствах пород покурской и кузнецовской свит: резервуар первой представлен песчаниками,
которые в рассматриваемый отрезок геологического
времени были заполнены газообразными углеводородами, а вышележащая кузнецовская свита представлена глинами.
После этапа растяжения имела место инверсия.
В это время Юрибейский разлом был реактивирован
и инвертирован, доказательством чего является наличие инверсионной антиклинали (см. рис. 1). Кроме
того, за счет инверсионного сжатия вся изучаемая территория была поднята и эоценово-плиоценовые отложения подверглись эрозии.
Следует отметить, что территория была поднята
больше в западной части, в связи с чем в районе
Юрибейского разлома сформировались структурнотектонические ловушки.
За инверсией следовал период правостороннего
горизонтального движения, вследствие чего были образованы сдвиговые дислокации. Ряд сдвигов пересекает все слои до четвертичного несогласия (см. рис. 2),
другие же ограничены только отложениями покурской свиты.
На основании вышеизложенного в пределах продуктивной залежи покурской свиты можно выделить
два типа гидродинамически изолированных блоков
(рис. 12): первый тип сформирован в период кайнозойской инверсии за счет реактивации Юрибейского
разлома и ограничен данным разломом, второй тип
блоков образовался в неогеновый период за счет малоамплитудных сдвиговых дислокаций и ограничен
указанными дислокациями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполненной реконструкции тектонической эволюции северной части Русско-Часельского мегавала выявлено, что рассматриваемая
территория состоит из трех частей, отличающихся
различным количеством выделенных сейсмических
комплексов и, следовательно, различной историей
своего тектонического формирования: 9 сейсмокомлексов выделено в южной части изучаемой площади,
14 – в центральной, 12 – в северной.
Идентифицированы два этажа структурных элементов (триасово-юрский и меловой), которые не
связаны друг с другом и были сформированы в периоды, характеризующиеся различной ориентацией полей напряжений в земной коре.
Высокоамплитудный Юрибейский разлом, расположенный в юго-западной части территории, классифицирован как сбросо-взбросовая дизъюнктивная
дислокация, насчитывающая четыре фазы растяжения
и одну фазу сжатия.
На основании реконструированной тектонической эволюции выделены два типа гидродинамически
изолированных блоков: первый тип сформирован в
период кайнозойской инверсии за счет реактивации
Юрибейского разлома и ограничен им, второй тип
образовался в неогеновый период за счет малоамплитудных сдвиговых дислокаций.
Литература
Allen P.A., Allen J.R. Basin analysis: principles and applications. Blackwell Publishing company, 2005. 549 p.
Ulmishek G.F. Petroleum geology and resources of the West
Siberian Basin, Russia // U.S. Geol. Surv. Bull. 2003. 2201-G.
49 p.
Vyssotski A.V., Vyssotski V.N., Nezhdanov A.A. Evolution of
the West Siberian Basin // Mar. Petrol. Geol. 2006. V. 23,
N 1. P. 93–126.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
КУЗНЕЦОВ Владислав Иванович – заместитель генерального директора ООО “НОВАТЭК НТЦ” по науке, доктор геолого-минералогических наук, профессор ТГНГУ. Окончил Тюменский нефтегазовый университет в
1980 г. по специальности “Геофизические методы поиска и разведки месторождений полезных ископаемых”.
КУЗНЕЦОВА Яна Владиславовна – геолог отдела моделирования ОАО “Варьеганнефтегаз”. Образование: Томский политехнический университет, специальность – Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений; Royal Holloway University of London, специальность – геология нефти газа, степень магистра.
82