Особенности разломной тектоники Северо-Сергинской зоны

Северо-Сергинская зона расположена в Белоярском и Октябрьском районах Ханты-Мансийского автономного округа. В тектоническом плане она относится к северной части Зауральского геоблока, приуроченного к Шеркалинскому триасовому грабену (рис. 1). Территория характеризуется проявлениями достаточно сложной тектонической активности и, как следствие, — разнообразием тектонических нарушений, которые играют значительную роль в формировании структурно-тектонического строения. Согласно схеме нефтегеологического районирования, участок частично охватывает территорию Сергинского, Березовского, Красноленинского нефтегазоносных районов. В геологическом разрезе Северо-Сергинской зоны отмечается три структурных этажа. К нижнему структурному этажу отнесены комплексы Уральского складчатого пояса, который подвергался как минимум двум фазам коллизии и складчатости, главная из которых произошла в позднем палеозое. Ко второму (или промежуточному) структурному этажу приурочены платформенные отложения пермо-триасового возраста, представленные в основном вулканогенно-осадочными отложениями туринской и челябинской серий триаса, которые залегают во впадинах и прогибах и относятся к рифтогенному (континентальный рифтогенез) этапу развития Западно-Сибирской плиты. Верхний структурный этаж охватывает отложения платформенного чехла от юры до четвертичной системы.

Анализ разломной тектоники Северо-Сергинской зоны

Первоначально был выполнен сбор и анализ всей имеющейся геофизической информации по ранее проведенным исследованиям в районе Севе-ро-Сергинской зоны: работы Куликова П.К., 1968; Воронова В.Н., 2002; Змановского Н.И., Шпильмана В.И., 1999–2002; Кормильцева В.В., Иванова К.С., Федорова Ю.Н., 2003–2009; Лебедева А.И., В.Г. Кри-ночкина В.Г., 2011; Богданова О.А., 2018.

П.Н. Куликов на основе совместного анализа гравимагнитных данных и вещественного состава пород доюрского комплекса впервые выделил основные глубинные разломы в этом районе: Пунгин-ский, Инк-Вой-Юганский, Западно-Шеркалинский, которые в западной части фиксируют ступенчатое погружение поверхности доюрского основания в районе западного борта Шеркалинского грабена, и Лок-Лорский — в восточной. В центральной части В.Н. Воронов выделил Восточно-Уральский и Сибирско-Уральский разломы [1]. Все они образуют каркасную сеть тектонических нарушений, а контролирующие границы четко выделяются на картах локальных аномалий силы тяжести и магнитного поля (рис. 2).

В 2001–2009 гг. специалистами Института геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого Уральского отделения РАН, Института геофизики

Рис. 1. Фрагмент тектонической карты центральной части Западной Сибири (по материалам Шпильмана В.И., Змановского Н.И., Подсосовой Л.Л., 1998)

Fig. 1. Fragment of tectonic map, the central part of Western Siberia (according to Shpil’man V.I., Zmanovsky N.I., Podsosova L.L, 1998)

УрО РАН (В.В. Кормильцев, К.С. Иванов, В.А. Коротеев, Ю.В. Ерохин и др.) и КогалымНИПИнефть (Ю.Н. Федоров) проводилось комплексное геолого-геофизическое изучение доюрского основания западной части Западно-Сибирского мегабассейна. В результате было составлено несколько геологических и тектонических карт этого района, а также были зафиксированы основные долгоживущие шовные зоны в этом районе. Эти ученые выделили крупную региональную шовную зону субуральского простирания, названную Пелымской, она была активирована в триасе и ограничивает на западе Шеркалинский триасовый грабен от палеозойского антиклинория [2]. Эта зона отчетливо выражена гравитационной ступенью со значительными градиентами силы тяжести, что свидетельствует о сбросе большой амплитуды и резком погружении палеозойских образований, которое сопровождалось разрывами и внедрением многочисленных линейно вытянутых тел серпентинитов. Пелымская шовная зона, по всей видимости, разграничивает области с разным типом тектонического проявления в мезозое. К востоку от нее преобладало растяжение, которое сопровождалось образованием обширных базальтовых покровов, заполнивших триасовые грабены, при этом к западу от нее практически отсутствуют обширные покровы кайнотип-ных базальтов.

Для таких зон характерна значительная протяженность при средней ширине 1–2 км. Глубинные разломы в осадочном чехле часто сопровождаются

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Рис. 2. Схема расположения крупных глубинных разломов, контролирующих границы Шеркалинского грабена на картах локальных аномалий

Fig. 2. Location map of deep major faults determining the Sherkalinsky graben boundaries in local anomaly maps

A — сила тяжести, B — магнитное поле

A — gravity field, B — magnetic field

серией субпараллельных прерывистых тектонических нарушений, в плане хорошо согласующихся с морфологией ОГ — почти все структурные формы в полосе такой зоны приобретают ориентировку, согласную с направления этих флексурно-разломных зон. Например, в западной части Шеркалин-ской впадины Радомский, Шеркалинский валы, Лыхминский и Северо-Нергинский прогибы также имеют субуральскую ориентацию и характеризуются значительной протяженностью при среднем отношении ширины к длине 1:4.

Пелымская шовная зона в поперечном сечении имеет сложное строение. Помимо основного шва палеозойского или более раннего возраста имеется субпараллельная система листрических разломов-спутников и надвигов триасового возраста, определяющая сложный структурный план отложений триаса и верхнего палеозоя. Севернее пос. Пелым эта параллельная зона смещается с запада на восток от основного шва, трассируя след зоны триасового растяжения. По мнению авторов статьи, шовная зона являлась листрическим разломом, при вращении по которому грабенообразные прогибы триаса приобрели асимметричное строение [2]. При этом осадочные породы верхнего триаса в восточном направлении поочередно сменяются средне-нижнетриасовыми туфами и базальтами. Для нее характерно асимметричное строение (полуграбен): продолжающееся растяжение в триасе привело к формированию серии ли-стрических разломов.

Принципиальную модель строения асимметричного триасового грабена с листрическими разломами для западной части Западно-Сибирской плиты представили К.С. Иванов и Ю.Н. Федоров (2003, 2004, 2009) на примере Северо-Сосьвинского грабена, расположенного западнее Шеркалинского (рис. 3). Авторы обоснованно полагали, что именно таким образом формировались и другие менее изученные триасовые «полуграбены», развитые в западной части Западно-Сибирской плиты. Результаты исследований авторов статьи подтверждают наличие листрических разломов в западной части Шеркалинского триасового грабена (рис. 4).

Триасовый вулканизм связан с субширотным растяжением Урала и заложением Западно-Сибирского мегабассейна. Листрические сбросы образованы в обстановке тангенциального растяжения

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 3. Принципиальная схема формирования грабена с листрическими разломами (по Федорову Ю.Н., Иванову К.С., 2004) Fig. 3. Schematics of graben formation with listric faults (according to Fedorov Yu.N., Ivanov K.S., 2004)

• 1    — терригенная толща верхнего триаса; 2 — базальт-терригенная формация среднего триаса; 3 — базальтовая формация раннего – среднего триаса; 4 — массивы габбро; 5 — палеозойские отложения

• 1    — Upper Triassic terrigenous formation; 2 — Middle Triassic basalt-terrigenous formation; 3 — Early – Middle Triassic basalt-terrigenous formation; 4 — gabbro massifs; 5 — Palaeozoic deposits

  Рис. 4. Примеры листрических разломов на западном борту Шеркалинского грабена в районе Пелымской шовной зоны Fig. 4. Schematics of graben formation with listric faults (according to Fedorov Yu.N., Ivanov K.S., 2004)

  
  
  

  A — меридиональный временной разрез 18040240 (Западно-Казымская площадь) западного склона Бобровского прогиба, B — субширотный сейсмический профиль 11008986 в районе Хангокуртской впадины (масштабы: горизонтальный 1 : 500 000, вертикальный 1 см/100 мс)

A — longitudinal seismic time section 18040240 (West Kazymsky area) across the western slope of the Bobrovsky trough, B — roughly EW trending seismic survey line 11008986 in the area of Khangokurtsky depression (scales: horizontal 1 : 500 000, vertical 1 cm/100 ms)

земной коры, ограничивающие ступенчато погружающиеся блоки земной коры. При наблюдаемой асимметричности структуры грабена ось локального растяжения сдвинута на восток относительно центра грабена.

Ю.Н. Федоров и др. (2004) предложили принципиальную геодинамическую схему двухэтапного формирования таких «полуграбенов».

I этап (ранний и средний триас ). Незначительное постколлизионное растяжение, которое привело к формированию грабена, ограниченного сбросами, образованию базальтовой и вулканогенно-терригенной формаций.

• II    этап (поздний триас) . Формирование асимметричной структуры («полуграбена»). Продолжающееся субширотное растяжение, ось которого

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Рис. 5. Крутонаклонные разломы в интервале юрский – кровля доюрского комплексов в районе западного склона Шеркалинского грабена (Пелымская шовная зона)

Fig. 5. High-angle faults in the Jurassic – pre-Jurassic Top interval, neighbourhood of the western slope of the Sherkalinsky graben (Pelymsky suture zone)

Временной сейсмический разрез по профилю 15 сп 2/2008 в южной части Чуэльского выступа (масштабы: горизонтальный - 1:500 000, вертикальный 1 см/100 мс)

Seismic time section along 15 Line in the southern part of the Chuelsky salient, Seismic Crew 2/2008 (scales: horizontal 1 : 500 000, vertical 1 cm/100 ms)

находится на востоке. Возникновение листриче-ского разлома в западном борту грабена. Поворот по этому разлому крупного блока земной коры, в результате чего нижние слои выполнения грабена (а возможно — и его днище) вышли на уровень эрозионного среза.

В районе Пелымской шовной зоны характерной особенностью является наличие серии крутонаклонных разломов, фиксирующих ступенчатое погружение палеозойского фундамента к востоку в районе западного склона Шеркалинского грабена (рис. 5).

Результаты исследований

В процессе исследования территории были выделены и проанализированы разрывные нарушения в юрско-меловом комплексе и кровле доюрского с использованием программного пакета интерпретации временных разрезов по региональным профилям и данным площадных сейсмических съемок. Большая часть площади изучена сейсморазведочными работами МОГТ-2D, при этом из-за редкой сети профилей корректное трассирование направления разломов затруднено.

Сейсморазведочные работы МОГТ-3D, выполненные на ряде площадей, значительно расширяют спектр возможных методик для более детального изучения особенностей проявления разрывных дислокаций: вертикальные и горизонтальные срезы куба, карты временных толщин, карты атрибутов сейсмического поля: когерентности, углов наклона ОГ (Dip), азимутов углов падения (DipAzimuth), правдоподобия разломов (LikeliHood), хаоса (Chaos), дисперсии амплитуд (Variance).

В результате комплексного анализа была обобщена имеющаяся информация и выделены основные флексурно-разломные зоны, фиксирующие границы тектонических блоков и ступеней разного ранга (порядка), которые по времени заложения и ориентации можно разделить на две основные группы: крупные глубинные разломы, образующие каркасную сеть, которая контролирует границы крупных блоков, и более мелкие, непротяженные разрывные нарушения, сопряженные с каркасной сетью глубинных разломов, осложняющие валы, прогибы, террасы, ступени или более мелкие структуры различной ориентировки.

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 6. Интенсивная разломная тектоника в юрском и кровле доюрского комплексов в районе структуры Центральная (на примере сейсмических материалов)

Fig. 6. Intensive fault tectonics in the Jurassic and pre-Jurassic Top series in the area of the Central structure (by the example of seismic materials)

A — композитный через скважины 11,13 по сп 2/17-18-3D, B — профиль 02070101 (масштабы: горизонтальный 1 : 500 000, вертикальный 1 см/100 мс)

A — slalom line along 11,13 wells, Seismic Crew 2/17-18-3D, B — 02070101 Line (scales: horizontal 1 : 500 000, vertical 1 cm/100 ms)

В пределах исследуемой площади все разрывные нарушения, выявленные на временных разрезах, можно объединить в несколько групп.

Первая наиболее многочисленная группа — это разрывные нарушения, которые, зародившись в до-юрском комплексе, проникают в отложения шер-калинской и тюменской свит и затухают в верхнеюрских отложениях, преобразуясь в вышележащих горизонтах в флексурные перегибы.

В целом на изучаемой площади интервал до-юрских образований и нижняя юрская часть разреза являются наиболее дислоцированными. В плане наибольшее число нарушений приурочено к сводам и склонам поднятий, при этом отмечаются тектонические нарушения, формирующие приразломные положительные структуры.

Интенсивная разломная тектоника такого типа в интервале юрских отложений отмечается в районе

Центральной структуры, осложняющей западную часть Верхнеляминского вала. Именно она сформировала контрастную морфологию этой структуры в юрском интервале. При этом в интервале нижнемеловых отложений отмечается независимая система разломов типа сбросов с падением восточного крыла (рис. 6).

Вторая группа – так называемые сквозные разрывные нарушения, которые, зародившись в доюр-ском комплексе, проникают в верхние структурные этажи вплоть до верхнего мела (ОГ М и Г) (рис. 7). В основном это протяженные разрывные нарушения, ограничивающие валы или крупные ступени в разных частях исследуемой площади. Например, в восточной части Шеркалинской впадины отмечаются «сквозные» разломы, которые ограничивают Ка-зымско-Амнинский вал с востока. Это долгоживущие разломы, которые активировались как в мезо-

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Рис. 7. «Сквозные» разломы, осложняющие интервал (доюрский верхнемеловой комплекс) (ОГ М и Г)

Fig. 7. Open-ended (or through) faults complicating the interval of pre-Jurassic Upper Cretaceous series (М and Г reflectors)

A — субширотный сейсмопрофиль 18030030, ограничивающий восточный склон Казымско-Амнинского вала, B — меридиональный сейсмопрофиль 19970120, ограничивающий западный склон Шеркалинского вала (масштабы: горизонтальный 1 : 300 000, вертикальный 1 см/100 мс)

A — roughly EW trending seismic survey line 18030030 bounding the eastern slope of the Kazymsky-Amninsky swell, B — longitudinal seismic survey line 19970120, bounding the western slope of the Sherkalinsky swell (scales: horizontal 1 : 300 000, vertical 1 cm/100 ms))

зое, так и на неотектоническом этапе и по которым происходит ступенчатое погружение территори-ина на восток (см. рис. 6 А). В юго-западной части площади «сквозные» разломы отмечены в зонах, ограничивающих палеозойские выступы и соответствующих валам в осадочном чехле, например, это западный склон Шеркалинского вала (см. рис. 7 B).

Третья группа также довольно многочисленная на данной территории – так называемые безкорне-вые разломы, которые картируются только в меловых отложениях и не связаны с системой разломов юрско-доюрского интервала. Такие единичные (в отличие от групп разломов, сформированных в зоне горизонтальных сдвигов и имеющих форму «цветка») «бескорневые» разломы отмечаются в нижнемеловом интервале южной и восточной частей Северо-Сергинской площади: Хохлотская, Ма-лоатлымская, Центральная, Большая и другие площади (рис. 8).

Четвертая группа включает разломы в интервале меловых отложений, которые многими специалистами связываются с системой горизонтальных сдвигов. Этот тип разломов широко развит на исследуемой площади, например, в районе структуры Большая 1 Верхнеамнинского куполовидного поднятия или на западе, в районе Радомского вала (рис. 9 A).

В 2018 г. специалистами ООО «ЛУКОЙЛ-Ин-жиниринг» были выполнены исследования в Приуральской зоне, по результатам которых (отв. ис-

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 8. «Бескорневые» разломы в интервале нижнемеловых отложений в южной и восточной частях площади Fig. 8. Rootless faults in the Lower Cretaceous interval, the southern and eastern parts of the area

A — широтный 0202021 в районе Хотлохской структуры, B — меридиональный ПР 0201017 западного склона Малоат-лымского вала, C — Line 1170 сп 2/17-18 (площадь Центральная) (масштабы: горизонтальный 1 : 300 000, вертикальный 1 см/100 мс)

A — latitudinal seismic survey line 0202021 in the vicinity of the Khotlokhsky structure, B — longitudinal seismic survey line 0201017 on the western slope of the Maloatlymsky swell, C — seismic survey line 1170, Seismic Crew 2/17-18 (the Central site) (scales: horizontal 1 : 300 000, vertical 1 cm/100 ms)

полнители В.Н. Колосков, О.А. Богданов) сделан вывод, что ключевую роль в формировании современного строения изучаемой территории сыграли дизъюнктивы сдвигового типа. Под термином «зона сдвига» обычно понимается линейная зона, в которой господствует геодинамическая обстановка горизонтального сдвига вдоль вертикальной плоскости. Результатом подобных деформаций является формирование сложнопостроенных «цветковых» структур. К отличительной особенности сдвиговых разломов относится их форма, напоминающая форму цветка в 2D-сечении (см. рис. 9). В пространстве сдвиговые разломы обычно расположены винтообразно. Поскольку сдвиги, как правило, меняют свое простирание по площади, по сейсмическим материалам 2D невозможно точно закартировать их местоположение. Однако можно выделить ряд разных видов отображения разломов.

Смещение осей синфазности в верхней части разреза часто имеет инверсированный характер относительно смещения в нижней части разреза (см. рис. 9 B). Такая картина — характерный признак сдвиговых нарушений, причем с вероятным магистральным сместителем. Формирование некоторых присдвиговых структур – как положительных, так и отрицательных, – происходило в течение раннемелового периода между временем образования горизонтов Б и М1. Наиболее крупные разрывные нарушения были реактивированы в олигоценовую фазу тектонической активизации региона.

Еще более интересная ситуация отмечается в районе Сергинской структуры. При анализе результатов спектральной декомпозиции материалов 3D сп 88/05-06 в программном комплексе ROXAR RMS наглядно видны различия системы разломов в до-юрско-нижнеюрском (ОГ А и Ю10) и среднеюрском (Ю6-Ю5) интервалах. В кровле доюрского интервала и в нижнеюрском отчетливо картируются нарушения северо-восточного/субуральского простирания, ограничивающие Сергинское поднятие с запада, тогда как в интервале среднеюрских отложений (ОГ Ю7 и Ю5) фиксируются преимущественно нарушения северо-западного простирания, а разломы субуральского направления затухают (рис. 10).

Различия систем разломов в интервалах юрский – кровля доюрского комплексов Дюк (ОГ А) и меловой (ОГ НАС3) наглядно демонстрируют горизонтальные срезы на уровнях 2090 мс (ОГ А), 1660 мс (ОГ НАС3) по результатам анализа атрибута

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Рис. 9. Примеры схематического изображения сдвигов (A) и сдвиговых деформаций в районе Радомского вала (профиль 19010020) (масштабы: горизонтальный 1 : 500 000, вертикальный 1 см/100 мс) (B)

Fig. 9. Examples of strike-slip fault schematics (A) and shear deformations in the vicinity of the Radomsky swell (seismic survey line 19010020) (scales: horizontal 1 : 500 000, vertical 1 cm/100 ms)

a — расположение системы сдвиговых разломов в пространстве, b — «цветковая» структура a — spatial position of strike-slip fault system, b — flower structure

Discontinuity (рис. 11). Как видно, в сводовой части структуры Большая 1 в интервале пласта АС3 четко прослеживаются разломные зоны северо-восточного простирания, при этом в прифундаментной части (ОГ А) ориентация разломов иная, в том числе и субширотная и субмеридиональная, кроме того, они менее протяженные.

В меловом интервале разреза на некоторых площадях Северо-Сергинской зоны, преимущественно там, где выполнены сейсморазведочные работы 3D, можно также выделить до трех этажей тектонических дислокаций, например, по материалам сейсмического отчета СП 14,17/15-16 в пределах Верхнеамнинского куполовидного поднятия или в районе Радомского вала (рис. 12). Первый этаж соответствует интервалу между ОГ НАC3 и М, в этом интервале выделено наибольшее число разломов, характеризующихся высокой амплитудой и клиновидным строением. Второй этаж соответствует интервалу между ОГ М и М1. Здесь заметно сокращение общего числа разломов, в то же время появляются новые разломы, которые образовались по принципу СГС (структуры горизонтального сдвига). Третий этаж охватывает интервал от ОГ М1 до Г. Этого интервала достигают некоторые амплитудные разломы в центре площади с нижних этажей, а также выделяются новые.

Авторы отчета СП 14,17/15-16 отмечают, что «отличительной особенностью проявления разломов в меловых отложениях (уровень горизонтов

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 10.

Временные срезы по кубам Сергинской площади (сп 88/05-06) в интервалах комплексов по результату спектральной декомпозиции в программном продукте ROXAR RMS

Time slices from frequency decomposition cubes (ROXAR RMS software system), the Serginsky site (Seismic Crew 88/05-06)

Fig. 10.

Комплексы: A — доюрско-нижнеюрский (ОГ А и Ю10), B — среднеюрский (Ю5-6)

Sequences: A — pre-Jurassic – Lower Jurassic (А and Ю10 reflectors), B — Middle Jurassic (Ю5-6)

Рис. 11. Горизонтальные срезы по результатам атрибутного анализа Discontinuity

Fig. 11. Horizontal slices of Discontinuity cube (the attribute analysis result)

A — 2090 мс (ОГ А), B — 1660 мс (ОГ НАС 3 )

A — 2090 ms (А Reflector), B — 1660 ms (НАС3 Reflector)

НАС3, М, М1, Г) является увеличение амплитуды смещения вверх по разрезу, а также значительные углы наклона разрывов. Они характеризуются большой протяженностью по площади, преобладающим направлением является северо-восточное, второстепенным — северо-западное».

Таким образом, материалы сейсморазведки 3D наглядно демонстрируют, что системы разломов мелового и юрско-доюрского интервалов разреза формировались в разные периоды активизации и геодинамики. Интервалом, разделяющим разные системы разломов, являются верхнеюрские отложения.

ФОРМИРОВАНИЕ И РАЗМЕЩЕНИЕ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

Рис. 12. Пример сдвиговых деформаций в пределах Верхнеамнинского куполовидного поднятия

Fig. 12. Example of shear deformations within the Verkhneamninsky dome uplift

Горизонтальные срезы: A — 940 мс (ОГ Г), B — 1530 мс (ОГ М), C — 1930 мс (ОГ А), D — фрагмент временного разреза по линии 610 сп 14,17/15-16 (масштабы: горизонтальный 1 : 500 000, вертикальный 1 см/100 мс)

Horizontal slices: A — 940 ms (Г Reflector), B — 1530 ms (М Reflector), C — 1930 ms (ОГ А Reflector), D — fragment of seismic time section along 610 Line, Seismic Crew 14,17/15-16 (scales: horizontal 1 : 500 000, vertical 1 cm/100 ms)

Заключение

Проведенный анализ показал, что район Северо-Сергинской зоны характеризуется яркими проявлениями разломной тектоники, что свидетельствует об активной геодинамической обстановке в периоды формирования осадочных отложений. При этом на разных стратиграфических интервалах отмечаются заметные различия типов разломов, амплитуд и направлений смещения. Разломные зоны субуральского простирания ярко выражены на территории исследований в триасовое и юрское время. Меловой период характеризуется проявлениями горизонтальных сдвигов, которые в настоящее время картируются преимущественно благодаря развитию новых технологий сейсморазведки 3D.

Система разрывных нарушений, заложение которой произошло в доюрское время, постоянно обновлялась в последующие тектонические периоды и играла немаловажную роль в формировании и сохранности залежей УВ.

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS