Нижнеархейский кристаллический фундамент юго-западной части Пермского края

С развитием технологии геолого-геофизических исследований глубоких горизонтов осадочного бассейна ВосточноЕвропейской платформы менялась стратиграфическая привязка фундамента с докембрия на архей–протерозой и соответственно увеличивалась глубина его залегания. Это было обусловлено открытием отрицательных структур (авлакогены, впадины), заполненных значительными по мощности субплатформенными отложениями преимущественно нижнерифейско-го и вендского времени. Первоначально (в 1966 г.) по данным ГС З на Свердловском

.И., Силаев В.А., 2013

работы по методу ОГТ на региональных профилях подтвердили этот факт.

Анализ информации по сверхглубоким скважинам совместно с результатами региональных сейсмических исследований в различных регионах континентальной коры привёл к заключению о практически повсеместном присутствии нижнеархейского кристаллического фундамента, представленного в основном серыми гнейсами с выдержанными физическими параметрами [3], что позволяет отнести эту поверхность к разряду реперных границ континентальной коры и использовать её для обобщения разнородной информации и решения на этой основе во- просов региональной геологии. Поэтому в целях общего тектонического районирования различного типа структур не следует ограничиваться интегральным понятием «архейско-протерозойский фундамент» [8]. Для иллюстрации этого положения на рис. 1 приведены модели верхней коры Восточно-Европейской платформы. Из сравнения разрезов по двум сверхглубоким скважинам (Кольской СГ-3 на Балтийском щите и Ново-Елховской (Н-Е) на Южно-Татарском своде [1, 7]) следует, что комплекс нижнеархейского фундамента вскрыт Н-Е СГ ниже подошвы осадочного чехла на интервале более 4,0 км, а СГ-3 – начиная с глубины 10,0 км.

СТРУКТУРЫ ВОСТОЧНОЙ ОКРАИНЫ ВЕП

Балтийский щит Кольская СГ-3

Южно-Татарский свод, Новоелховская СГ калтасинскии авлакоген, район Орьебашевской глубокой скважины параметры Плотность, г/см3

Физические Скорость, км/с 5,5 6,     ,5

Физические

Скорость, км/с б',0 6,5 4

оизические Скорость, км/с параметры Плотность, г/см3

. 2,7 2,8 2,9

параметры

Плотность*, г/см3 2'8 2,9 31О

Рис. 1. Схематические модели верхней коры Восточной окраины ВЕП (Дружинин и др., 2011). Условные обозначения: 1 – нижняя кора: гранулиты, габбро-амфиболиты, анортозиты с прослоями интрузивных тел разного состава; 2 – верхняя часть кристаллической коры: гнейсы, гнейсы-амфиболиты с прослоями интрузивных тел разного состава (нижнеархейский серо-гнейсовый мегакомплекс); 3 – расслоенная часть AR, переработанная в этапы диастрофизма; 4 – вулканиты и метаморфизованные породы основного состава нижнепротерозойского возраста (Печенгская свита); 5 – калтасинские доломиты R 1 ; 6 – терригенно-карбонатные отложения палеозойского возраста; 7 – терригенно-сланцевые отложения промежуточного мегакомплекса нижнерифейского возраста с возможным присутствием в нижней части карбонатных, терригенно-карбонатных пород; 8 – тонкорасслоенные градиентные зоны при переходе к породам нижней коры

* Модели составлены по материалам источников.

Выше расположена мощная толща нижнепротерозойских метаморфизованных вулканитов, относящихся к Печенг- ской структуре карелидов с наличием между ними промежуточной зоны со сложным характером распределения фи- зических параметров и изменчивостью механических свойств. В пределах восточной окраины ВЕП возможно присутствие нескольких зон, аналогичных карелидам.

С учётом изложенной выше позиции были выполнены исследования по составлению схематической карты рельефа нижнеархейского кристаллического фундамента и на её основе тектонического районирования юго-западной территории Пермского края.

В данной статье рассмотрим первое положение.

Методика исследований

Работа заключалась в обобщении результатов по профилям ГСЗ, пройденным в различное время на рассматриваемой территории (рис. 2), результатов ОГТ на региональных профилях, представленных на рис. 3 в виде схематической карты рельефа [8], анализа потенциальных полей [2, 9].

На основе технологии глубинного геокартирования [3] были составлены сей-смогеологические разрезы по Свердловскому пересечению, геотраверсам «Гранит», «Уральский» (рис. 4). Поверхность древнего фундамента на региональных профилях ОГТ, пройденных ОАО «Пермнефтегеофизика» (это относится и к другим организациям и регионам), определяется характером расслоен-ности и отождествляется с подошвой выдержанной пачки отражений на временных разрезах. Данный критерий является достаточно условным и зависит от технологии получения и обработки сейсмического материала по системам многократных перекрытий. При таком подходе относительно сложнопостроенные глубинные субплатформенные комплексы могут быть отнесены к фундаменту, и наоборот, складчатые комплексы дискретно-неоднородных сред при соответствующей обработке системы многократных перекрытий могут быть представлены на временных сейсмических разрезах в виде слоистой толщи (ложная расслоенность). Другим мешающим фактором является присутствие кратных волн и отсутствие информации о глубоком бурении. Ошибки в определении подошвы осадочной толщи при её значительной мощности достаточно часты. К примеру, по данным ОГТ мощность осадочных Mz-Kz отложений Западной Сибири в районе бурения Уренгойской сверхглубокой скважины была определена в 9,0–9,2 км [5], по МПВ с учётом скоростной характеристики – 6,5 км.

Трудности в определении поверхности К 01 по ГСЗ обусловлены присутствием в нижнем докембрийском мегакомплексе высокоскоростных пород, являющихся «экраном» для преломленных волн и дающих искажённое представление о скоростной характеристике нижерасположенных горизонтов. Так, в первичной интерпретации значения скорости для поверхности нижнеархейского фундамента на Свердловском профиле были определены в 6,8–7,0 км/с [4], что соответствовало значению скорости для доломитового комплекса. Затем, после миграции наблюдённого поля на подошву этих отложений, удалось установить значение скорости в 6,0–6,1 км/с, что соответствовало значениям скорости нижнеархейских комплексов Южно-Татарского свода в районе Ново-Елховской скважины. Для получения более подробной информации о положении нижнеархейского кристаллического фундамента (поверхность К 01 ) были проанализированы данные по профилям ГСЗ с уже существующей картой (макетом) поверхности фундамента (вероятно, архейско-протерозойского возраста) По результатам корректировки составлена схематическая карта древнего кристаллического фундамента Бардымской площади с координатами 56°-57° с.ш., 53°–57° в.д М 1:500000, представленная на рис. 5.

Особенности составленной схемы

Подчеркнем некоторые особенности составленной схемы.

и Основной структурой рельефа К 01 является крупная впадина в форме треугольника с относительно выдержанным северо-северо-западным направлением западного борта и значительным выступом на восток противоположной границы на участке широт 57°–57°10`, сопровождаемым увеличением горизонтальных размеров отрицательной структуры до 180 км. В краевых частях площади намечается сокращение горизонтальных размеров до 80-90 км. Внутри впадины присутствуют четыре отрицательных локальных структуры и одно поднятие северо-западной ориентировки между населенными пунктами Елово–Пильва.

U Две западные отрицательные структуры Калтасинского авлакогена со- гласно схеме рельефа (рис. 3) находятся за пределами западного борта. Это Игри-но-Кезская и Сарапульско-Фокинская впадины, выделенные на макете. В соответствии с данными ГСЗ по Свердловскому пересечению (рис. 4) западная структура находится в Воткинском блоке земной коры, имеющем иные черты глубинного строения, чем восточный Куединский блок. Различия наблюдаются в мощности коры (40,0-43,0 км и 33,0-36,0 км), в мощности нижней коры (20,0-25,0 км и 10,015,0 км), положении поверхности К01 (10,0-12,0 км и 8,0-9,0 км) и отсутствии в западном блоке высокоскоростного комплекса с V = 6,8-7,0 км/с, соответствующего нижнерифейским (калтасинским) доломитам.

Рис. 2. Схема расположения профилей ГСЗ, местоположение Орьебашевской, Сарапульской глубоких скважин. Условные обозначения: 1 – геотраверсы и профили ГСЗ, МОВЗ; 2 – административные границы субъектов Российской Федерации

Рис. 3. Схема поверхности фундамента по данным сейсморазведки (ОАО «Пермнефтегеофи-зика», 2010 [8]) Условные обозначения: 1 – изогипсы поверхности фундамента, км; 2 – административные границы субъектов Российской Федерации

А это означает, что аномальная структура земной коры, соответствующая Калта-синскому авлакогену, ограничена по размерам и не распространяется на Воткинский блок.

и Пермско-Башкирский свод характеризуется увеличенными по сравнению с макетом (рис. 2) глубинами залегания поверхности К 01 за счёт возможного присутствия здесь нижнепротерозойского прото-геосинклинального мегакомплекса (каре-лиды).

Такие различия между картами, по-ви-димому, обусловлены двумя причинами: 1) преимущественно невыразительная запись глубоких горизонтов и поэтому достаточно субъективный характер выделения поверхности фундамента на временных разрезах ОГТ; 2) несоответствие понятий (разночтение) о фундаменте Восточно-Европейской платформы; 3) отсутствие увязки с данными по преломленным волнам на разрезах ГСЗ.

Рис. 4. Сейсмогеологические разрезы земной коры юго-западной части Пермского края и северо-западной окраины Республики Башкортостан: а – Уральский профиль МОВЗ; б – Свердловское пересечение; в – геотраверс «Гранит». Условные обозначения: 1 – поверхность нижнего мегакомплекса первого сейсмогеологического этажа*, соответствующая в Калта-синской структуре (блоки ВТБ и КУБ) карбонатным, терригенно-карбонатным отложениям нижнего рифея; в пределах Куединского блока верхняя часть мегакомплекса представлена доломитами, ниже – метатерригенными отложениями и карбонатно-терригенными породами в подошве мегакомплекса; в ПРБ и БШБ – протогеосинклинальным мегакомплексом карелид; 2 – поверхность древнего кристаллического фундамента К 01 ; 3 – поверхность кристаллической коры К 2 ; 4 – поверхность переходного слоя К-М; 5 – основной сейсмогеологический раздел М; 6 – разрывная тектоника: а – глубинные разломы, б – зоны глубинных разломов, в – то же, менее уверенно; 7 – отражающие элементы на геотраверсе «Гранит».

Районирование земной коры по особенностям глубинного строения. Блоки: СТБ – Северо-Татарский, ЮТБ – Южно-Татарский, ВТБ – Воткинский, КУБ – Куединский, ПРБ – Пермский, БШБ – Башкирский.

* Положение границы на разрезах ГСЗ показано с учетом коры по отражающему горизонту Vвп (Неганов В.М. и др., 2000)

Рис. 5. Схематическая карта рельефа поверхности нижнеархейского кристаллического фундамента (К 01 ) (Дружинин В.С. и др., 2012). Условные обозначения: 1 – административная граница Пермского края; 2 – изогипсы рельефа нижнеархейского кристаллического фундамента К 01 , км

Заключение

Обнаруженные особенности рельефа поверхности К 01 приводят к иному тектоническому районированию верхней части коры и соответственно к оценке нефтеперспективности глубоких горизонтов ниже известных продуктивных интервалов разреза, в том числе и в районе Куединской группы месторождений нефти. Согласно ранее выполненным исследованиям [2, 3] юго-западная часть Пермского края приходится на глубинную флюидодинамическую зону верхней части литосферы, способствующей генерации углеводородов с последующим образованием месторождений УВ по всей толще осадочных и субплатформенных отложений первого сейсмогеологического этажа при наличии