Структура платформенного чехла северо-восточной Туркмении (По данным сейсморазведки методом преломленных волн (КМПВ) 1952-1957 гг. [1-8].)
Д.П. Касаткин
В платформенном чехле северо-восточной Туркмении, сложенном породами мезо-кайнозойского возраста, наблюдается пять основных преломляющих горизонтов: V - по подошве чехла (Структура и другие особенности V горизонта подробно описаны [6].) (кровле палеозойского фундамента), IV - по кровле нижнего (рэт-лейасового) структурного яруса чехла, III, II и I - соответственно по кровле карбонатных отложений нижнего мела - верхов юры, низов эоцена - верхов верхнего мела и миоцена [3-6].
Мощность чехла изменяется от 0 на участке Султан-Уиздага (правобережье Аму-Дарьи) до 4 км и более в зоне прогиба фундамента, вытянутой вдоль левого берега Аму-Дарьи и южной окраины Мангышлакской орографической зоны, а также в Верхне- Узбойском прогибе, окаймляющем с запада зону Сарыкамышско-Сернозаводских поднятий. В пределах последней зоны мощность чехла несколько более 2 км.
С изменением мощности чехла меняется его упругая характеристика. Отчетливо прослеживается постепенное увеличение средней скорости упругих волн (а также плотности) мезо- кайнозоя в южном направлении - к альпийской геосинклинали, что, по- видимому, связано в основном с повышающейся к югу метаморфизацией пород.
Резкие локальные изменения упругих свойств мезо-кайнозоя наблюдаются на двух участках - Питняке (на северо-востоке) и Туаркыре (на юго-западе района), где отмечаются аномально высокие средние, а также пластовые и граничные (рис. 1) скорости мезо-кайнозоя. Локальные изменения параметров в основном тоже обусловливаются степенью метаморфизации пород.
От IV горизонта наблюдается четкая, устойчивая, слабозатухающая, одиночная преломленная волна значительной интенсивности, которая во всех случаях превосходит интенсивность аналогичной волны от V горизонта и коррелируется уверенно на всем участке, где она прослеживается. Волна прослеживается во вторых вступлениях вслед за волнами от III и V горизонтов и лишь на небольших интервалах в первых вступлениях. Граничные скорости волны 3,9-4,8 км/сек [5,6] изменяются постепенно вслед за аналогичными изменениями в рельефе IV горизонта. Описанная характеристика IV горизонта присуща, как правило, кровле мощной и однородной по своим упругим свойствам и плотности осадочной толщи. Это подтверждают также данные о скорости и плотности толщи, заключенной между V и IV преломляющими горизонтами. Скорость Vпл здесь равна 4,4-4,5 км/сек, а плотность (Здесь и далее подразумевается плотность пород в воздушно-сухом состоянии.) σпл = 2,40-2,45 г/см3. По геологическим данным толще соответствуют отложения в интервале от рэта до лейаса и, возможно, нижнего доггера включительно. Комплекс отложений, лежащий выше IV горизонта, характеризуется скоростью Vпл <= 3, 2 -3,1 км/сек и плотностью σпл <2,25 г/см3.
Совокупность перечисленных выше данных позволяет сделать заключение о наличии в платформенном чехле двух структурных ярусов - нижнего, рэт- лейасового, и верхнего, доггер-четвертичного.
На рис. 1 приводится схема структуры IV горизонта - кровли нижнего структурного яруса платформенного чехла, который распространяется повсеместно, кроме Султан-Уиздагско-Нукусского и Сернозаводского поднятий кровли фундамента.
Структура IV горизонта в основном повторяет структуру V горизонта. Наблюдается лишь некоторое расширение поднятий за счет прогибов, что свидетельствует о преобладании восходящих движений в рэт-лейасовое время, кроме того, уменьшается контрастность структурных форм IV горизонта по сравнению с V горизонтом. На площади, охватываемой схемой (см. рис. 1), колебания отметок IV горизонта 1 км (от - 1,6 до - 2,6 км), а V горизонта 2 км (от -2 до -4 км), т. е. в 2 раза больше.
Граничные скорости IV горизонта, как правило, меняются в прямой зависимости от глубины его залегания. Схема граничных скоростей IV горизонта (линий равных граничных скоростей) качественно отражает примерно те же соотношения, что и схема абсолютных глубин. Зоны пониженных скоростей порядка 4,2-4,3 км/сек соответствуют поднятиям, а зоны повышенных скоростей порядка 4,5 - 4,8 км/сек - прогибам. Исключением являются поднятия Питняк и Туаркыр, которым соответствуют повышенные значения граничных скоростей IV горизонта порядка 5,2-5,5 км/сек.
III преломляющий горизонт в отличие от IV характеризуется группой волн с равными или весьма близкими кажущимися скоростями, обычно кулисообразно следующими друг за другом. Такая картина типична для группы тонких близко расположенных друг от друга высокоскоростных слоев (Vг=3,0-4,8 км/сек), разделенных слоями с меньшими скоростями. По отрезку времени, в течение которого наблюдается III группа волн, общая мощность отвечающей ей толщи (с заключенными в ней тонкими слоями высокой скорости) оценивается в 0,5 км. По результатам бурения данная толща представляет собой преимущественно неокомско-верхнеюрский комплекс слоев известняков и мергелей (слои высокой скорости), переслаивающихся с глинами, песками и рыхлыми песчаниками (слои с пониженной скоростью). По данным бурения на профиле Серный Завод-Кипчак (Аму-Дарья) верхней границей толщи, с которой связана III группа преломленных волн, может служить также горизонт (тонкий слой) среднего альба; а нижней границей, по-видимому, горизонт в верхней части средней юры. В подобном случае высокоскоростными слоями, по-видимому, могут быть также отдельные тонкие слои плотных песчаников. III преломляющий горизонт представляет собой верхнюю границу распространения высокоскоростных слоев нижнего мела - верхней юры и в зависимости от фациальных условий, характера и степени размыва, а также от тектонической обстановки может охватывать довольно широкий временной интервал. Этот горизонт лишь очень приблизительно можно идентифицировать с кровлей известняково-мергелистых отложений неокома- верхней юры.
III преломляющий горизонт распространен повсеместно, кроме Султан- Уиз-Дага и Туаркыра, где обнажаются палеозойские породы. Однако на различных участках района характеристики III группы волн довольно различны, что при примененных системах наблюдений (со значительными разрывами в корреляционном прослеживании III группы волн) не позволило сделать структурные построения по этому горизонту для всего района исследований.
Однако можно отметить, что в структурных элементах первого и второго порядков наблюдается с несколько пониженной контрастностью унаследованность III преломляющим горизонтом структурного плана IV преломляющего горизонта.
Для III преломляющего горизонта, как и для IV горизонта, наблюдается соотношение между глубиной залегания и граничной скоростью (с увеличением глубины увеличивается скорость и наоборот).
В отличие от IV преломляющего горизонта для III горизонта не отмечаются аномально высокие граничные скорости на участках Питняка и Туаркыра, что свидетельствует об отсутствии там в верхнеюрско-неокомское время высокой тектонической напряженности, которая существовала в период формирования нижнего структурного яруса чехла.
II преломляющий горизонт по своему характеру аналогичен III преломляющему горизонту и по данным большого количества скважин и обнажений является верхней границей распространения высокоскоростных (известняковых, мергелистых и отчасти песчаниковых) слоев в толще пород от низов палеогена (эоцена) до верхов нижнего мела. В зонах прогибов II горизонт определяет кровлю наиболее молодых пород - мергелистых отложений эоцена, а в зонах поднятий в зависимости от их амплитуды - кровлю дата, Маастрихта, сантона и других, более древних горизонтов верхнего мела.
Для II горизонта, еще лучше, чем для III и IV горизонтов, выдерживается прямая зависимость между изменениями в рельефе и граничными скоростями. Подчеркнем, что такая особенность не связана с составом пород. Диапазон изменения граничных скоростей во II горизонте 2,8-3,6 км/сек.
II горизонт распространен в описываемом районе повсеместно, кроме Султан-Уиз-Дага и Туаркыра.
На территории, охватываемой схемой (рис. 2), II горизонт имеет отметки от -0,3 до -1,0 км. Контрастность структурных форм горизонта значительно меньше, чем у IV горизонта. Углы наклона II горизонта 0°10'- 0°30', т. е. 2,5-8 м на 1 км, при максимальных углах наклона IV горизонта около 1°10' и V горизонта около 3°. В общих чертах структурный план II горизонта в сглаженном виде повторяет план III, IV и V горизонтов в структурах первого и второго порядка.
На рис. 2 отчетливо выделяются Нукусско-Султан-Уиз-Дагская, Приамударьинская, Сарыкамышско-Сернозаводская и Карашорская зоны поднятий II преломляющего горизонта, разделенные Сарыкамышско-Аму-Дарьинской и Узбойской зонами прогибов II преломляющего горизонта.
На рис. 3 для центральной части района представлена схема изопахит толщи, заключенной между IV и II преломляющими горизонтами, охватывающая комплекс отложений от верхней части средней юры (доггера) до сенона - нижнего эоцена включительно. Из-за редкой сети сейсмических профилей и неполноты корреляционного прослеживания горизонтов система изопахит, построение которой зависит от двух горизонтов, значительно схематичнее систем изогипс горизонтов. Однако схема изопахит дает представление об изменениях мощности основной нефтегазоперспективной толщи, какой является толща верхнедоггерских-сенонских отложений в центральной части района. Здесь эта мощность меняется от 1 до 2,2 км. Общее уменьшение мощности отмечается в северо-восточном направлении - к зоне Султан-Уиздагско-Нукусского поднятия фундамента и в юго-восточном направлении - к Заунгузью.
По-видимому, обе эти зоны в верхне- доггерское - сенонское время были участками преобладающих воздыманий земной коры. Более локальными участками поднятий, с мощностью верхнедоггерской - сенонской толщи от 1,2 км и меньше, являются Нукусско-Султан-Уиздагский, Сарыкамышский, Сернозаводский и Карашорский. Отчетливо выражены участки преимущественных прогибаний и накоплений осадков - Сарыкамышская дельта Аму-Дарьи и район, заключенный между Сернозаводским и Сарыкамышским воздыманиями земной коры.
Совокупность приведенных данных о платформенном чехле позволяет считать зону Сарыкамышско-Сернозаводских поднятий северо-восточной Туркмении первоочередным объектом для поисков нефти и газа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисов А.А. О методике и результатах работ по составлению региональной структурной карты Туркмении по геофизическим данным. Прикладная геофизика, № 24, 1960.
2. Годин Ю.Н., Луппов Н.П., Сытин Ю.И., Чихачев П.К. Основные особенности тектонического строения Туркменской ССР. Советская геология, № 1, 1958.
3. Касаткин Д.П. О некоторых результатах геофизических исследований в Северной Туркмении. Разведка и охрана недр, № 6, 1955.
4. Касаткин Д.П. Опыт выделения локальных гравитационных аномалий в Северной Туркмении. Разведка и охрана недр, № 6, 1957.
5. Касаткин Д.П. Строение фундамента Северной Туркмении и Каракалпакии по данным геофизических исследований, Советская геология, № 1, 1960.
6. Касаткин Д.П. Результаты применения сейсморазведки преломленных волн Разведка и охрана недр, № 2, 1960.
7. Косовский К.А. О некоторых геологических результатах геофизической разведки Кара-Кумов. Изв. АН Туркм. ССР, № 4, 1957.
8. Сунгуров А.М. Глубинная структура Питнякского района по данным геофизических исследований и перспектива его газонефтеносности. Геология нефти, 1958, № 1.
Трест Геофизнефтеуглеразведка
Рис. 1. Схема структуры поверхности кровли нижнего структурного яруса платформенного чехла (IV преломляющего горизонта) северо-восточной Туркмении.
1 - сейсмический профиль; 2 - изогипса и ее отметка, км; 3 - зоны аномально высоких граничных скоростей (5,2-5,5 км/сек); 4 - зоны отсутствия в разрезе IV преломляющего горизонта; 5 - зоны поднятий (от 1,8 км и выше); 6 - зоны погружений (от -2,4 км и ниже).
Рис. 2. Схема структуры кровли толщи карбонатных отложений эоцена - верхнего мела (II преломляющего горизонта) северо-восточной Туркмении.
1 - сейсмический профиль; 2 - изогипса II преломляющего горизонта и ее отметки, км; 3 – зоны поднятий (отметки от -0,4 км и выше); 4 – зоны погружений (отметки от -0.6 км и ниже).
Рис. 3. Схема изопахит верхнедоггерской-нижнеэоценовой толщи (заключенной между IV и II преломляющими горизонтами) северо-восточной Туркмении.
1 - сейсмический профиль; 2 - изопахита и ее значение, км; зоны мощностей толщи: 3- <= 1,2 км. 4 - <=1,4 км; 5 - >=1,8 км.