К вопросу о методике общего геологического изучения закрытых районов
(на примере северного и северо-западного Прикаспия)
Я.С. ЭВЕНТОВ
В настоящее время площадными геологическими съемками масштаба 1:200 000 и более детальными охвачена значительная часть Европейской территории СССР. Эти съемки проводятся по инструкциям и нормам, утвержденным Министерством геологии и охраны недр, и являются в обнаженных районах достаточной основой для дальнейшего детального изучения геологического строения и для поисков полезных ископаемых.
В довоенные годы, а затем и в послевоенное время геологические съемки проводились также и в закрытых районах северного и северо-западного Прикаспия. Однако при всей тщательности их выполнения, такие съемки не могут дать даже самого общего представления о стратиграфии и тектонике слагающих толщ. Причины такого положения заключаются в геологических особенностях этой области.
В последние годы на данной территории усилились поисковые и разведочные работы на нефть и газ; основные черты ее геологического строения изложены в нескольких недавно опубликованных статьях [11, 12]. Низменные районы северного и северо-западного Прикаспия представляют собой обширную степную область общей площадью около 270 тыс. км2, сложенную на земной поверхности покровом четвертичных и плиоценовых пород. Последние трансгрессивно и несогласно перекрывают более древние образования, характер залегания которых и определяет истинную геоструктуру данной области. Территория почти лишена обнажений. Лишь вдоль берегов рек Волга и Ахтуба, Еруслан, Большая Узень и Малая Узень и Урал и в редко разветвленной здесь овражной сети можно наблюдать выходы на земную поверхность четвертичных пород, самые древние из которых принадлежат бакинскому ярусу (рис. 1). Общая же мощность плиоценово-постплиоценового покрова почти по всей территории исчисляется несколькими сотнями метров. Так, по данным опорного бурения мощность плиоценовых и постплиоценовых отложений в Новоузенске 309 м, Новой Казанке (Аукитайчагыл) 420 м, Астрахани 632 м, Джанае 546 м, Артезиане 568 м. Лишь на отдельных участках вдоль левого берега Волги и восточного уступа Ергеней, в районе оз. Можарского, в бкрестностях с. Каменный Яр, а также в так называемых дислокациях Нижнего Заволжья (Эльтон, Баскунчак, Чапчачи, Бис-Чохо, Худайберген и др.) и в придельтовых районах правобережья р. Урал мощность покрова уменьшается до нескольких десятков метров, а в единичных пунктах до нуля; здесь наблюдаются редкие выходы пермских, мезозойских и палеогеновых пород. Только эти участки доступны для проведения обычной геологической съемки, но их площадь ничтожно мала и. составляет не более 3,4% от всей территории.
Геологические съемки на доступных участках проводились до Великой Отечественной войны [2, 9, 10], причем с 1949 по 1953 г. съемки на многих из этих площадей были повторены и сопровождались картировочным бурением, а также отдельными скважинами крелиусного бурения. Так были засняты окрестности озер Эльтон [4], Баскунчак, возвышенностей Чапчачи, Бис-Чохо, Худайберген. Съемкой были покрыты также доступные для изучения картировочным бурением участки неглубокого залегания доплиоценовых пород в полосе, прилегающей к левому берегу Волги, по так называемой Иловатско-Николаевской площади, и на Черных Землях (у оз. Можарского).
Первые геологические карты территории северного и северо-западного Прикаспия были составлены И.В. Мушкетовым [7, 8] и А. Д. Архангельским [1]. Следует отметить, что для западной части Прикаспийской впадины до последнего времени не существовало сводных геологических карт детальнее масштаба 1 :1 000 000.
Сводная карта масштаба 1:500 000 была составлена в 1937 г. В.И. Николаевым лишь для северных районов Нижнего Заволжья. В результате маршрутных исследований, проведенных автором этой статьи в 1936 г., появилась геологическая карта полосы правобережья Нижней Волги от Сталинграда до Астрахани масштаба 1 : 250 000; для левого берега Волги такую же карту в масштабе 1 : 200 000 составила в 1950 г. И.Н. Шебуева.
В отдельных случаях на данной территории проводились также попытки составления геологических карт для участков с мощным плиоценово-постплиоценовым покровом. В частности, такие съемки были выполнены В. И. Евсеевым в 1940 г., М. Ф. Колбиным и Франдкунас в 1947 г. (Отчеты в фондах Сталинградской оползневой станции.).
В. И. Евсеев произвел геологическую съемку масштаба 1 : 50 000 во Владимирском районе Астраханской области на планшете М-38-129. На геологической карте, составленной упомянутым автором, показано распространение четвертичных отложений, выходы пород бакинского, хазарского и хвалынского ярусов; данных о тектонике глубинных слоев, об их стратиграфии и полезных ископаемых в результате работ не получено.
Таким же образом М.Ф. Колбиным и Франдкунас была выполнена геологическая съемка на правобережье Нижнего Поволжья. Съемка была проведена с полным соблюдением всех существующих инструкций и с перечнем полезных ископаемых (главным образом песков и глин), развитых на изучаемой площади. Приложенная к отчету названных авторов геологическая карта не содержит никаких новых данных по сравнению с упомянутой выше геологической картой, составленной автором этой статьи в 1936 г. для всего правобережья, и геологической картой по району Красноармейска, составленной Г.А. Бражниковым и Я.С. Эвентовым в 1949 г. в результате буровых работ.
Для отдельных районов были проведены гидрогеологические съемки, но и последние не могут дать правильного представления о геологическом строении данной территории.
Основным методом, позволяющим судить о региональной геоструктуре территории, является гравиметрия. С 1926 г. до настоящего времени гравиметрическими работами покрыто 190 000 км2, т.е. практически вся площадь, за исключением отдельных участков распространения песчаных массивов в центре междуречья Волга - Урал. При помощи гравиметрических работ было произведено первое тектоническое районирование территории и выявлено большинство солянокупольных структур.
Маятниковые и вариометрические съемки, поставленные в течение первой пятилетки в пределах Волго-Уральского междуречья и Волго-Сарпинского водораздела, показали, что значительная часть площади северного и северо-западного Прикаспия представляет собой продолжение солянокупольной территории Эмбенской нефтеносной области. Иное геологическое строение отмечалось для южных районов, в частности для Астрахани и Черных Земель. Данные гравиметрических измерений показали наличие здесь регионального максимума силы тяжести, что послужило первым косвенным подтверждением гипотезы А. П. Карпинского о развитии зачаточного кряжа на юге России [7].
Электрометрические работы не получили большого применения; площадь, заснятая за последние 20 лет, равна 5350 км2,
Планомерные сейсморазведочные работы в районах северного и северо-западного Прикаспия были начаты с первых лет применения в Советском Союзе сейсмического метода преломленных волн. В 1935-1936 гг. С. Ф. Больших и А.С. Широковым на куполе Соленое Займище были проведены первые опытные сейсмические съемки методом отраженных волн. С 1951 г. грозненскими геофизиками была заснята большая часть территории Астраханской области и Калмыцкой автономной области, в том числе пункты заложения опорных скважин Артезиан, Джанай, Астрахань. В результате этих работ в пределах вала Карпинского были выявлены поднятия Промысловое, Олейниково, Цубу, Каспийское, отдельные поднятия в районе Астрахани. Саратовскими и казахстанскими геофизиками заснят ряд площадей на территории Заволжья, в том числе район бурения Но- воузенской опорной скважины, бортовая полоса левобережья Волги в пределах Саратовской и Сталинградской областей, отдельные солянокупольные структуры, в том числе Новобогатинская, Кандаурово, Черная Речка, Аукитайчагыл, восточная часть трассы предполагавшегося канала Волга - Урал. Всего сейсмическими съемками покрыта площадь около 35 тыс. км2.
В связи с поисками месторождений нефти и газа на отдельных локальных поднятиях проводилось крелиусное структурное бурение. Этим видом разведочных работ охвачены не только структуры вала Карпинского и его склонов, но и отдельные соляные купола- всего 19 площадей. 115 профильных крелиусных скважин было пробурено ВНИГНИ по нескольким трассам, пересекающим Черные Земли, Волго-Сарпинский водораздел, левобережье Сталинградского Поволжья, в районах Эльтона, Баскунчака, Бис-Чохо-Худайберген, а также по Линии, соединяющей Эльтон с Новой Казанкой.
В последние годы все большего размаха достигает глубокое разведочное бурение. Оно проводилось на поднятиях вала Карпинского (Промысловое, Олейниково), в Астраханском районе, на нескольких соляных структурах (Новобогатинск, Азау и др.); бурилось также семь опорных скважин (Черный Рынок, Артезиан, Джанай, Астрахань, Эльтон, Новоузенск, Новая Казанка).
Комплекс, который применялся в последние годы, в общем включает следующую последовательность методов: 1) геологическая съемка на очень редких обнаженных участках, 2) гравиметрическая съемка, 3) структурное крелиусное бурение, 4) разведочное бурение.
Такая последовательность методов возникла не сразу, да и в настоящее время почти постоянно наблюдается нарушение этой последовательности.
В последние годы на территории Прикаспийской впадины, в том числе в северном и северо-западном Прикаспии проводились аэрогеологические съемки, иногда сопровождавшиеся площадными геохимическими или геоботаническими исследованиями и геоморфологическими съемками. Работы эти выполнялись. Всесоюзным аэрогеологическим трестом и проходили под руководством А.Л. Яншина, Л.Б. Аристарховой, Г.Ф. Лунгерсгаузена. Большое участие в этих съемках приняла группа геологов Московского нефтяного института им. И. М. Губкина под руководством М. П. Казакова [6], М. М. Чарыгина, Ю. М. Васильева. В отдельных случаях при проведении аэрогеологических съемок бурились также единичные структурные (крелиусные) скважины, в частности три скважины были пробурены при проведении аэрогеологических съемок в междуречье Волга-Урал. Совокупность перечисленных работ совместно с данными геофизики, опорного, разведочного и профильного бурения позволила получить несколько более полные сведения о геологическом строении территории [5]. Методика проведения аэрогеологических работ изложена в статье Ю.М. Васильева [3]. В настоящее время для всей территории Прикаспийской впадины составляется геологическая карта масштаба 1 : 500000.
Предложения по методике общего геологического изучения районов низменной степи, излагаемые в настоящей статье, заключаются в необходимости включения в общий комплекс исследований работы по составлению геологических карт со снятым плиоценово- постплиоценовым покровом. На такие карты следует наносить также изопахиты покрова или изогипсы его подошвы. В этом отношении можно сослаться на тот опыт, который был получен в результате работ Всесоюзного научно-исследовательского геологоразведочного нефтяного института (ВНИГНИ) на территории Черных Земель, Волго-Сарпинского водораздела и междуречья Волга - Урал.
Особенности геологических работ ВНИГНИ заключались в их комплексности и в составлении геологических карт всей территории и отдельных ее участков путем снятия плиоценово-постплиоценового покрова. Все пробуренные ВНИГНИ на данной территории профильные крелиусные скважины имели своей задачей вскрыть доплиоценовые породы. На территории Заволжья почти все скважины были заложены, по трассам сейсмических профилей. Сопоставление разрезов этих скважин с данными сейсмических съемок позволило, во-первых, дать геологические наименования отражающим поверхностям, во-вторых, строить на этой основе геолого-сейсмические профили и, в-третьих, составлять геологические карты отдельных участков. Такие карты составлялись, в частности, для ряда площадей в Заволжье. Для территории Волго- Сарпинского водораздела, не охваченной сейсмическими съемками, карта была составлена по результатам относительно большого объема профильного крелиусного бурения.
Геологические карты со снятым плиоценово-постплиоценовым покровом хотя и носят схематический характер, но дают представление об общем геологическом плане отдельных участков и всей территории.
Эти карты являются достаточно обоснованными, так как сейсмические материалы вполне могут заменить необходимый минимум точек наблюдения. При составлении таких карт важным этапом работ является построение геолого-сейсмических профилей. При помощи структурного бурения, как указано было выше, выясняются геологические наименования основных отражающих поверхностей; эти же данные для постоянных поверхностей, выдержанных на большой территории, получаются при помощи опорного и профильного бурения.
На рис. 2, 3, 4 показаны геологические карты со снятым плиоценово- постплиоценовым покровом и сейсмогеологические профили, составленные для отдельных участков изучаемой территории (Аукитайчагыл, Новоузенск).
При помощи данных сейсмических и гравитационных съемок, опорного и профильного бурения, а также по материалам разведочного и структурного бурения на отдельных участках была составлена также геологическая карта со снятым плиоценово-постплиоценовым покровом для всей территории (рис. 5). Несмотря на значительное количество белых пятен, эта карта дает представление о геоструктуре всей изучаемой области.
Составление геологических карт со снятым покровом на основе данных бурения и сейсмических работ необходимо не только для районов северного и северо-западного Прикаспия, но и для всех других закрытых районов.
Исключение из этого (правила может быть допущено лишь для районов, где сейсмическая съемка пока не дает надежных результатов. Но и в этом случае необходимо установить, что основной целью геологической съемки (кроме карты четвертичных отложений) является составление карты со снятым покровом на основе других геофизических данных и профильного бурения.
Разумеется, что нормы распределения геологических точек на заснятой поверхности (так называемые «кондиции») в закрытых районах должны быть иными, чем в открытых.
Изучение каждой закрытой территории должно быть начато опорным бурением, проводимым в комплексе с региональными геофизическими работами. Имеется в виду, что если новая большая закрытая территория предложена для общего геологического изучения, то опорное бурение должно быть проведено немедленно вслед за аэромагнитными и гравитационными съемками, а также сейсмическими съемками на участках, намеченных для бурения опорных скважин. Размещение одной опорной скважины на площади 100-200 тыс. км2 является достаточным. В районах с более сложным строением одна скважина должна быть пробурена в среднем на площади 25-30 тыс. км2. Опорные скважины не обязательно должны быть заложены в сводах локальных поднятий. Главная задача опорного бурения состоит в том, чтобы дать основу для изучения стратиграфии и фациальных особенностей исследуемой территории; задача каждой отдельной скважины - вскрыть как можно более глубокий разрез и осветить основные геофизические параметры. Кроме опорных скважин, необходимо предусмотреть бурение глубоких структурных профильных скважин; последние не должны обязательно приурочиваться к структурным или геофизическим аномалиям.
Во всех случаях, когда необходимо детально изучить геологическое строение того или иного участка или составить для него геологическую карту, работы должны быть проведены в следующей последовательности.
1. Составление геологической карты по отложениям, выходящим на земную поверхность, на основе данных аэрогеологических съемок и минимума необходимых дополнительных геологических маршрутов.
При составлении карт четвертичных отложений обязательно изучение геоморфологии и новейшей тектоники (формы рельефа, мощности четвертичных отложений, условий их залегания).
2. Сейсмическая съемка.
3. Бурение небольшого количества структурных скважин с целью выхода из плиоценовых отложений; скважины должны быть размещены по сейсмическим профилям таким образом, чтобы дать геологическую характеристику по возможности большему количеству отражающих поверхностей. Объем бурения на площади около 500 км2 может составить до 15-20 скважин при глубинах от 400 м и больше (иногда до 1500 м).
4. Составление сейсмогеологических профилей.
5. Составление очерка стратиграфии на основании материалов бурения в пределах данного участка и опорного бурения в соседних районах; мощности ряда свит уточняются на основании результатов сейсмических съемок. Следует при этом иметь в виду, что не во всех случаях представится возможность расчленения слагающих толщ до яруса. Иногда это не удается сделать ближе, чем до отдела и системы.
В последнее время в связи с перспективами поисков нефти изучению закрытых районов уделяется большое внимание. Проведение геологических съемок и детального геологического изучения отдельных участков обусловливается специальной инструкцией по проведению геолого-съемочных работ масштаба 1:200 000 на закрытых территориях СССР.
Такая инструкция своевременна и необходима. Желательно, чтобы в инструкции были отражены изложенные выше предложения о составлении геологических карт со снятым покровом на основе данных сейсмических работ и колонкового бурения. Комплекс работ, предложенный инструкцией, должен в первую очередь предусматривать достаточное количество сейсмических исследований; при этом можно допустить снижение требований к гравиметрическим съемкам и ограничиться составлением гравиметрических карт масштаба 1:500 000; сетка сейсмических профилей должна быть достаточно сгущенной. При ограниченности точек наблюдения и при сравнительно небольшом объеме бурения именно сейсмические данные во многих районах являются той основой, на которой может быть составлена геологическая карта со снятым покровом.
В инструкции по геологическим съемкам масштаба 1 : 200 000 предусматривается составление фациальных и геохимических карт или геологических карт для различных глубинных срезов, структурных карт или схем тектоники. Это лишь усложняет работу и для изучения отдельных планшетов не является необходимым.
ЛИТЕРАТУРА
1. Архангельский А.Д. Общая геологическая карта Европейской части СССР, лист 94, Сталинград. Геологическое строение западной половины листа. Изд. Геол. ком., 1928.
2. Богданов А.А. Соляные купола Нижнего Заволжья. БМОИП, отд. геол., т. XII (№ 3), 1934.
3. Васильев Ю.М. Применение аэрометодов при геологических съемках в Урало- Эмбенской нефтеносной области. Тр. МНИ им. И. М. Губкина, вып. 19. Гостоптехиздат, 1957.
4. Ильин В.Д. и Бояринова Л.А. Геологическое строение окрестностей оз. Эльтон. Тр. ВНИГНИ, вып. 4. Гостоптехиздат, 1954.
5. Казаков М.П., Чарыгин М.М., Васильев Ю.М., Знаменский В.В., Сейфуль-Мулюков Р. Тектоническое строение Прикаспийской впадины. Гостоптехиздат, 1958.
6. Карпинский А.П. Очерк геологического прошлого России. Замечания о характере дислокаций пород в южной половине Европейской России, 1883 (1919). Изд. АН СССР, 1939.
7. Мушкетов И.В. Геологическое исследование в Калмыцкой степи. Тр. Геол. ком., т. XVI, № 1, 1895.
8. Мушкетов И.В. Геологические исследования в Киргизской степи. Тр. Геол. ком., т. XIV, 1896.
9. Семихатов А.Н. и Страхов Н. М. Геологическое строение окрестностей Баскунчака. Изв. Геол. ком., т. XXVIII, № 4, 1929.
10. Скворцов В.П. Месторождение Новобогатинск Уральского нефтеносного района. НХ, № 11, 1929.
11. Эвентов Я.С. Западная часть Прикаспийской впадины. Очерки по геологии СССР (по матер, опорн. бур.), Тр. ВНИГРИ, т. I, нов. сер., вып. 96. Гостоптехиздат, 1956.
12. Эвентов Я.С. Перспективы нефтегазоносности западной части Прикаспийской впадины. Очерки по геологии СССР (по матер. опорн. бур.). Тр. ВНИГРИ, т. 3, вып. 111. Гостоптехиздат, 1957.
ВНИГНИ
Рис. 1. Геологическая карта западной части Прикаспийской впадины.
1-развеваемые пески; 2-современные отложения (морские, озерные и озерно-аллювиальные); 3-хвалынские, хазарские и бакинские отложения; 4-сыртовые отложения и покровные суглинки Предкавказья; 5-ергенинские отложения; 6-апшерон и акчагыл; 7-палеоген (нерасчлененный); 8-олигоцен; 9-эоцен и палеоцен; 10-мел (нерасчлененный); 11-верхний мел; 12-нижний мел; 13-юра; 14-триас; 15-пермь; 16-верхний карбон.
Рис. 2. Схематическая геологическая карта района Новоказанской опорной скважины (Аукитайчагыл) со снятым плиоценово-постплиоценовым покровом.
1-палеоген; 2-мел; 3-юра; 4-пермотриас. 5-пермь нижняя; 6-сбросы; 7-предполагаемый сброс по данным сейсмики; 8-границы потери отражений; 9-изогипсы отражающей поверхности, совпадающие с подошвой плиоцена; 10-те же изогипсы (вероятно совпадающие с каким-то горизонтом в сеноне); 11 - геологические границы; 12-линии профилей (направления и номера совпадают с направлениями и номерами профилей сейсмической съемки); 13- опорная скважина; 14-колонковые скважины.
Рис. 3. Сейсмические и геологические профили района Новоказанской опорной скважины (Аукитайчагыл).
1-четвертичные отложения; 2- плиоцен; 3-палеоген; 4-мел; 5-юра; 6-пермотриас; 7-нижняя пермь (каменная соль); 8-предполагаемые геологические границы; 9-плоскости сбросов; 10-отражающие поверхности по данным сейсмической съемки: 11- обозначения отражающих поверхностей; 12-номера пересекаемых сейсмических профилей.
Рис. 4. Схематическая геологическая карта района Новоузенска со снятым плиоценовым покровом.
1-неоген; 2-палеоген; 3-верхний мел; 4-нижний мел; 5-верхняя юра; 6-отражающие сейсмические поверхности; 7- сбросы; 8-геологические границы; 9 -линия профиля; 10 - опорная скважина; 11 - колонковые скважины.
Рис. 5. Схематическая геологическая карта западной части Прикаспийской впадины со снятым плиоценовым покровом.
1-миоцен (нерасчлененный); 2-верхний сармат; 3-средний сармат; 4-караганский и конский горизонты; 5-палеоген (нерасчлененный); 6-олигоцен; 7-палеоцен и эоцен; 8-мел (нерасчлененный); 9 - верхний мел; 10-нижний мел; 11-юра; 12-триас; 13--пермь; 14- изогипсы глубины залегания подошвы плиоцена.