Геолого статистический анализ геологического развития локальных поднятий Мангышлака и Устюрта

Известно, что большую помощь в изучении особенностей развития локальных поднятий оказывают методы геолого-статистического анализа их структурных поверхностей. Наиболее полно эту методику разработал В.П. Бухарцев. Некоторые результаты применения этой методики для обработки данных бурения на Южном Мангышлаке публиковались нами раньше. Здесь мы подводим итоги выполненных исследований с привлечением материалов по новым площадям Мангышлака и Устюрта.

Основное содержание предложенной В.П. Бухарцевым методики сводится к рассмотрению следующих показателей: r — показатель планового соответствия между выбранными поверхностными, например между поверхностями верхнеюрских (репер 16) и валанжинских отложений (репер 14); р — показатель амплитудного соотношения между выбранными поверхностями (например, между теми же реперными поверхностями 16 и 14); ох — среднеквадратичное отклонение отметок выбранной поверхности X, или среднеквадратичная амплитуда поверхности X; оу — среднеквадратичное отклонение отметок верхней сравниваемой поверхности от средней величины, или среднеквадратичная амплитуда верхней поверхности Y.

Результаты исследований представляются в виде таблиц и графиков. На графиках по оси абсцисс откладываются величины средненакопленных мощностей, по оси ординат — величины r и р. Значения р хорошо интерпретируются при высоких значениях r = 0,9/0,6, при меньших значениях г интерпретация показателя р затруднена. Величина р > 1,0 свидетельствует об увеличении мощности отложений на своде, и следовательно, о прогибании структур. Величина р < 1,0 свидетельствует о росте структуры.

Среднеквадратичные амплитуды ох и оу, как правило, в два раза меньше максимальных амплитуд.

За основу всех расчетов принимаются данные о глубинах залегания сравниваемых поверхностей х и у. Ими являются реперные поверхности, которые выделяются в разрезах всех скважин па основе детального расчленения каротажных диаграмм разведочных и структурных скважин тринадцати площадей.

При анализе в качестве базисной была выбрана поверхность реперного горизонта 23 в основании батского яруса. Выбор этого репера был обусловлен: во-первых, ограниченным количеством скважин, вскрывших юру на всю мощность; во-вторых, четкой каротажной характеристикой этого репера, наконец, в-третьих, большим практическим интересом палеоструктурного анализа одного из реперных горизонтов среднеюрских отложений в связи с выявлением в них крупных запасов нефти и газа. Анализируя график амплитудных соотношений всех поверхностей с базисной, можно выделить пять этапов относительно активной тектонической деятельности (рис. 19).

Первый этап начинается с конца батского века (базисный репер 23) и продолжается до конца оксфордского времени (репер 17). Он характеризуется малоинтенсивными поднятиями Тенгинской, Узеньской, Жетыбайской и Шaxпахтинской антиклиналей. Значения рб для Тенгинской структуры колеблются в пределах 1,05—0,97, для Узеньской — 1,00—0,89, для Жетыбайской — 1,03—0,89, для Шахпахтинской — 1,07—0,94. Для этих четырех структур характерно ослабление интенсивности восходящих тектонических движений и даже некоторое относительное прогибание ренерпой поверхности в пределах Жетыбайской и Тенгинской площадей в начале оксфордского времени (репер 19) и Шахпахтинской — в конце оксфордского века (репер 17). Значения рб в этих случаях больше 1.

Тасбулатское поднятие в отличие от остальных в келловейский и оксфордский века интенсивно формировалось (значение рб уменьшается от 0,97 — репер 22 до 0,74 — репер 18) и только в конце оксфордского времени (с репера 18 по репер 17) темп роста значительно снизился (от 0,74 до 0,87).

В этот период на большинстве площадей не отмечается смещения сводов.

Второй этап охватывает кимериджский и валанжинский века. За этот сравнительно короткий промежуток времени произошли интенсивные воздымания, в результате которых амплитуды поднятий достигли приблизительно 50% современных. Значения показателей амплитудных соответствий рб на этом этапе резко уменьшаются: для Тенгинской структуры от 0,99 до 0,80, для Узеньской — от 0,90 до 0,65, для Жетыбайской — от 0,97 до 0,75, для Шахпахтинской — от 1,07 до 0,84, для Тасбулатской — от 0,88 до 0,65.

В конце кимериджского и валанжинского веков повсеместно фиксируются весьма интенсивные восходящие движения, сопровождавшиеся размыванием ранее образовавшихся отложений. На этом этапе лишь иа Жетыбайской площади фиксируется заметное смещение сводового участка: rб изменяется от 0,99 до 0,68. Для остальных структур значения коэффициента rб колеблются в пределах 1,00—0,96 (рис. 20).

Третий этап развития площадей начинается с готеривского века (репер 14) и заканчивается в конце альбского или в сеноманское время (соответственно реперы 9 и 8). Интенсивность тектонических движений в начале этапа снижается, а в середине альбского века наблюдается ослабление и почти полное прекращение роста структур. В этот период времени амплитудные соотношения изменяются следующим образом: для Тенгинской структуры от 0,98 до 0,65; для Узеньской от 0,68 до 0,65; для Жетыбайской от 0,78 до 0,60, для Тасбулатской от 0,60 до 0,43; для Шахпахтинской от 0,80 до 0,70.

Значения rб колеблются в пределах от 1,00 до 0,70. К концу этого этапа существенно увеличились амплитуды структур.

Четвертый этап в развитии Узеньской, Тенгииской, Жетыбайской, Tacбулатской и Шахпахтинской структур начинается с сеноманского века и продолжается вплоть до неогеновой эпохи. Этот этап характеризуется новым увеличением интенсивности вертикальных тектонических движений, максимальные проявления которых произошли в олигоцене. Значения показателя амплитудного соотношения рб в олигоценовое время уменьшаются для Тенгинской структуры до 0,45, для Узоньской до 0,18, для Жетыбайской до 0,30, для Tacбулатской до 0,23, для Шахпахтинской до 0,23 (табл. 5). Как отмечалось выше, чем меньше рб, тем выше амплитуда базисной поверхности (батской: рб = Y/X); чем меньше rб, тем меньше соответствие структурных планов.

Таким образом, все локальные поднятия в преднеогеновое время достигают максимального развития. В это время их амплитуды составляют 55—81 % от современных значений. На границе с неогеном существенно изменяются и соотношения структурных планов (rб = 0,95/0,07).

Пятый этап в развитии структур охватывает неогеновый период времени — с сарматского века до современной эпохи (с репера 2 до «земной поверхности»). Он характеризуется повышением интенсивности нисходящих тектонических движений и частичным расформированием поднятии. Однако некоторые из них (Тасбулатское) в начале неогена продолжали еще расти и только к концу эпохи развитие их стабилизировалось. Шахпахтинская структура, наоборот, в конце неогена вновь испытала поднятие.

Своды структур в сарматском веке (с репера 2 по 1) стабилизировались (rб = 0,97/0,75), однако в современном плане значительно сместились (rs до 0,45) (рис. 21). Это явление уже имело место, вероятно, в четвертично-антропогеновое время. Анализ значений амплитудных соотношений смежных поверхностей ps свидетельствует о контрастном развитии площадей, когда периоды усиленного роста сменились менее интенсивным развитием.

Более подробный анализ геолого-статистических показателей, характеризующих особенность строения и роста некоторых из рассмотренных поднятий, приводился раньше. Новые данные хорошо согласуются с прежними заключениями, суть которых сводится к следующему: в развитии Жетыбайской, Узеньской, Тенгинской, Тасбулатской и Шахпахтинской структур отмечается много общих черт.

Начиная по крайней мере с юрского времени и вплоть до конца неогена на всех рассмотренных площадях отмечается весьма интенсивная тектоническая деятельность. В течение всего этого времени продолжают существовать антиклинальные поднятия, в пределах которых относительно интенсивные тектонические движения (в конце верхней юры, верхнего мела и особенно олигоцена) сменяются периодами сравнительно замедленного роста структур (в течение байосского и батского веков, в нижнемеловой этан).

График r23 показывает, что плановое соотношение с подошвой верхнебатских отложений (репер 23) на большинстве площадей изменяется по сходным законам; вплоть до конца юрской эпохи плановое соответствие значительно, оно заметно снижается к концу оксфорда лишь на Тасбулатской площади. Существенное снижение r23 отмечается для валанжина. В конце неокома r23 вновь относительно восстанавливается, и в дальнейшем плановое соотношение с верхнебатской поверхностью имеет явную тенденцию к относительному понижению, более замедленному в нижнем мелу и ускоренному в верхнем. Особенно резко плановое соответствие с батской поверхностью нарушается в конце эоцена и неогена. Таким образом, обращает на себя внимание относительное однообразие форм кривых r23. Последнее обстоятельство снова убеждает в причинной связи формирования поднятий. Такими общими причинами могли быть только геотектонические процессы.

Максимальное значение показателя р23 для всех площадей отмечается в основании репера 2, соответствующего подошве неогена. По подошве верхнебатских отложений амплитуды поднятий к концу палеогена достигли 56—82% от высоты современных структур. Таким образом, есть достаточные основания полагать, что уже в преднеогеновое время по подошве верхнебатских отложений рассматриваемые поднятия сформировались как структурные ловушки для нефти и газа и имели амплитуды, близкие к современным. В дальнейшем, в неогеновое время, ловушки претерпели некоторое выполаживание, что, в свою очередь, привело, очевидно, к переформированию, а возможно, и к частичному расформированию юрских скоплений нефти и газа. Некоторым отклонением от такого плана развития в неогене характеризуется Тасбулатское поднятие, рост которого продолжался до конца сарматского века. Особенно интенсивное выполаживание в неоген-четвертичное время испытывало Узеньское поднятие (рб = 0,73). При наличии здесь маломощной верхнеюрской покрышки этот процесс, очевидно, привел к формированию газовых залежей в нижнемеловых отложениях.

Приведенные данные хорошо согласуются с результатами геолого-статистического анализа материалов бурения по Сенекской и Шалабайскои структурам, полученными в 1968 г. в Институте геологии и геофизики (г. Гурьев). По данным А.Л. Завгороднего названные структуры, осложняющие Бекебашкудукский вал, существовали уже в самом начале мелового времени. Однако рост их, так же как и юрских палеоструктур Южного Мангышлака, в нижнемеловое время протекал весьма медленно. Так, в середине альба Сенекское и Шалабайское поднятия по валанжинскому реперу сформировались соответственно лишь на 10 и 20%. Основной скачок в росте структур приходится, как и в районе Жетыбайской ступени, на преднеогеновое время. К началу неогена амплитуда Сенекской палеоструктуры достигла 55% от высоты современного поднятия, а Шалабанская палеоструктура закончила свое развитие (рв = 0,92).

Большим сходством с нашими результатами отмечается поведение и другого показателя — коэффициента планового соответствия rв. На протяжении всего мелового этапа развития этот показатель отличается высокими значениями (минимум 0,90). К началу же неогенового этапа соответствие со структурным планом валанжинской поверхности резко снижается (0,55 на Сенекской площади). На Сенекской площади происходит относительное выполаживание валанжинского палеоподнятия в неогеновое время.

Несмотря на то, что анализ геолого-статистических показателей структур Жетыбайской ступени и Бекебашкудукского вала выполнен для разного стратиграфического уровня, характер роста структур в нижнемеловой, преднеогеновый, а частично и в неогеновый этапы времени остается весьма близким.

Выше освещались результаты геолого-статистического анализа данных бурения сравнительно ограниченного числа локальных поднятий, расположенных в примерно сходных геолого-структурных условиях северного борта Южно-Мангышлак-Устюртской впадины. Для выяснения особенностей истории развития поднятий, расположенных в других геоструктурных условиях; были привлечены материалы бурения по Тюбеджикской структуре (район Центрально-Мангышлакской зоны поднятия), а также по площадям Песчаномысского поднятия. Сравнительный анализ геолого-статистических показателей из-за отсутствия представительного количества скважин проводился по материалам бурения структурных скважин, вскрывших на исследуемых площадях подошву туронского яруса. Подробный анализ строения и истории развития туронских палеоструктурных поднятий приводился нами раньше (1966). Посмотрим, насколько полученные раньше выводы увязываются с материалами по большему числу локальных поднятий. Чтобы не загружать графика, мы не рассматриваем здесь данных по Оймашинской и Южно-Карапшнской площадям. Графики по первой из них почти точно повторяют графики по Песчаномысской площади: rs = Rs (M), Ps = Ps (M); rт = Rт (M); рт = Pт (M). Графики но второй — принципиально не отличаются от графиков по структурам Жетыбайской ступени.

Из рассмотрения рис. 22 следует, что по подошве турона локальные палеоструктуры существовали на всем верхнемеловом — эоценовом этапе развития. При этом в предкампанское и предэоценовое время их рост был максимальным. Тенгинская палеоструктура в течение большего отрезка верхнемелового этапа времени заметно отставала в развитии. То же можно сказать и о Песчаномысской площади. В рассматриваемый этап времени весьма высоким сохраняется коэффициент планового соответствия rт, заметно снижавшийся лишь для Песчаномысской площади.

Наиболее существенные различия геолого-статистических показателей отмечаются для подошвы неогеновых отложений (репер 2). На всех площадях, кроме Песчаномысской, резко повышается интенсивность роста палеоподнятий по подошве турона к началу неогена. К этому же периоду относится заметное понижение планового соответствия (табл. 6). Это явление в преднеогеновое время на Песчаномысской площади сопровождается резким расформированием туронского палеоподнятия, что, в свою очередь, является видимо, следствием общего погружения территории в палеогеновое время. То же отмечается и на Оймашинской площади.

В неогеновое время амплитуды большинства туронских палеоструктур заметно уменьшаются, а в конце неоген-четвертичного времени вновь несколько увеличиваются.

Сравнительно более интенсивный рост Тюбеджикской палеоструктуры в преднеогеновое время и неоген-четвертичное сопровождается сохранением относительно высокого соответствия структурных планов. На Песчаномысской (а также и на Оймашинской) площадях в конце неоген-четвертичного времени по подошве туронских отложений снова проявляются процессы структуро-образования.

Таким образом, анализ графиков геолого-статистических показателей позволяет предположить, что в то время как локальные поднятия северного борта Южно-Мангышлак-Устюртской впадины характеризуются высоким соответствием структурных планов, структуры южного борта, наоборот, отличаются их несоответствием.

Наконец, анализ графиков геолого-статистических показателей убеждает в том, что конфигурации кривых rб, рб, rт и рт весьма сходны. Это обстоятельство, вероятно, является следствием общих причин, вызвавших формирование локальных поднятий. Таковыми могли быть лишь геотектонические процессы.

Обращает на себя внимание то обстоятельство, что за всю историю развития верхнебатских и туронских палеоструктур интенсивные тектонические движения часто совпадали но знаку и времени проявления. С этой точки зрения локальные поднятия Песчаномысского выступа отличаются тем, что в палеогеновое время они испытывали интенсивные нисходящие движения. Последние, вероятно, привели к расформированию структур в туронских и более древних отложениях.