Geum.ru

Программно-технический комплекс 14 Задачи гис 14 гип как проблемно-ориентированные базы данных на территорию исследований 14 > Концепция создания гип с применением гис и дфм-технологий 16 дфм-технологии 16

Вид материалаДокументы

Содержание


4.1. Модель геодинамической активизации осадочного чехла и фундамента
4.2. Блоковые структуры осадочного чехла и фундамента РТ по кинематическим и динамическим параметрам
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

4.1. Модель геодинамической активизации осадочного чехла и фундамента


В общем представлении, история тектонических процессов в пределах осадочных бассейнов разделяется на два периода – история кристаллического фундамента (до образования осадочного чехла) и история движений в системе “осадочный чехол-фундамент”. Геодинамика осадочного чехла Волго-Уральского бассейна может быть оценена по данным анализа максимальных скоростей погружения областей осадконакопления. Измеренные градиенты скоростей погружения дают основания предполагать, что основной процесс осадконакопления произошел в период временной шкалы 150-450 млн. лет. В последние 150 млн. лет было несколько сильных тектонических импульсов на фоне плавного нисходящего движения, а в новейшей истории существует тенденция медленного (пликативного) подъема бассейна, сопровождаемого вековыми, быстрыми движениями (рис. 4.1).




Рис. 4.1. Максимальные скорости погружения областей осадконакопления Восточно-Европейской платформы по периодам (1), эпохам (2) и векам (3), т.е. порядки колебательных движений (по Сычевой-Михайловой А.М., 1981 г.).

Учитывая имеющиеся данные, всю рассматриваемую область бассейна в пределах территории РТ, следует считать активной динамической системой, в которой непрерывно и с различной скоростью происходят изменения напряженного состояния в пределах осадочного чехла и фундамента. По Данненбергу, весь процесс изменчивости напряженного состояния бассейна можно представить в спектральной области некоторым множеством частотных гармоник (функция смещения по оси глубин от обратной величины градиента времени по оси абсцисс), самая высокочастотная из которых будет характеризовать современное напряженное состояние осадочного чехла (рис. 4.2).





Рис. 4.2. Цикличность геодинамических процессов

по Данненбергу.
Необходимо подчеркнуть общий блоковый характер реакции любого стратиграфического интервала осадочного чехла, и его самого, на изменение внешних силовых нагрузок со стороны первично активной среды – фундамента. Предположим, что реально измеренные смещения дневной поверхности в пределах осадочных бассейнов составляют не менее 1 м в 100 лет. Аналитические и экспериментальные инструменты анализа (прямые и косвенные) гарантируют выявление смещений стратиграфических границ и их напряженного состояния с разрешением около 3-6 м по вертикали и 100–300 м по горизонтали. Тогда можно обнаружить некоторую блоковую реакцию осадочного чехла в пределах области пространства с горизонтальным размером не менее 2-3 км. Учитывая, что реакция среды с дискретной структурой по известным нам данным имеет пространственные параметры вертикально движущихся блоков в пропорции L=2H (где H - мощность блока, а L – его горизонтальный размер), то можно выявить современную геодинамику осадочного чехла в пределах всей его мощности. Другими словами, при мощности чехла порядка 3 км, можно уверенно обнаружить движения блоков с минимальными поперечными размерами 5-6 км. При этом процесс движения в этих блоках мог происходить непрерывно и с одним знаком в течение последних 1000 лет (один полупериод гармонического движения).

Приведенные соображения положены в основу методики интерпретации геолого-геофизических данных, собранных в информационно-аналитическом ГИП, созданным автором, в результате данной магистерской диссертации. Методика формирования ГИП была изложена выше, теперь проведем анализ получившимся результатам.

Общая теория современных геодинамических процессов, в конечном счете, приводит к блоковому принципу медленных (пликативных) вертикальных перемещений горных масс, имеющих дискретную структуру. При этом особенностью реакции вышележащей толщи с дискретной структурой на движение нижележащей толщи является общий принцип организации критической массы (блока), способной без разрушения компенсировать изменение энергетического баланса. Амплитуда перемещений блоков может быть незначительна, но если предполагать длительную историю высокочастотных движений, то следует ожидать согласованную геометрию всех стратиграфических границ внутри каждого блока. Следовательно, по морфологическим признакам можно обнаружить контактные области блоков, которые претерпели наибольшие изменения разрывного, или квазипликативного характера по вертикальным направлениям контактных плоскостей.

4.2. Блоковые структуры осадочного чехла и фундамента РТ по кинематическим и динамическим параметрам


Следуя предложенному алгоритму (см. глава 3), реализован весь комплекс расчетов по определению кинематических и динамических параметров осадочного чехла и фундамента РТ [17].

На рисунках 4.3 – 4.5 приведена цифровая модель рельефа дневной поверхности по данным съемки масштаба 1:200 000. Рисунок 4.3 (ссылка скрыта) иллюстрирует исходную модель и ее модификации по радиусам усреднения 15 и 30 км. Поскольку сетка региональных сейсмических профилей как основной источник информации о геодинамики и плотность скважин разведочного бурения имеют более мелкий масштаб, то в целом речь идет о возможности выделения схемы блоковой геодинамики на уровне размеров блоков не менее 40-50 км. Следовательно, все исходные параметры должны быть выровнены на один масштабный уровень. Здесь показаны возможные варианты такого выравнивания. Как видно, наиболее оптимальным радиусом осреднения является база в 30 км. На рисунках 4.4 (ссылка скрыта) и 4.5 (ссылка скрыта) показаны результаты анализа вариантов рельефа с базами 15 и 30 км. Устойчивая и регулярная схема блоков, проявленная на дневной поверхности, наблюдается на экспозиции максимального градиента. Блоковая сетка с размером блока порядка 80–100 км выглядит вполне закономерным образом. В самом деле, мощность литосферы в пределах РТ примерно соответствует этой величине (по данным профиля «Гранит» и др. источников). Следовательно, фиксируемые блоки являются блоками «литосферного» уровня.

Далее, проведем аналогичный анализ по всем стратиграфическим горизонтам, построенных на основе базы данных скважин разведочного бурения (боле 5000 скважин). На рисунках 4.6 (ссылка скрыта), 4.7 (ссылка скрыта), 4.8 (ссылка скрыта) и 4.9 (ссылка скрыта) приведены результаты анализа стратиграфических горизонтов фундамента, девона, карбона и верея. С некоторыми вариациями и степенью контраста просматривается геометрия той же блоковой структуры, вполне вписывающейся в хорошо известные тектонические схемы. Так, например, везде устойчиво прослеживается линия с идентификатором КК, которая точно совпадает с Камско-Кинельской системой разломов, а линия D близка к границе Казанского авлакогена. Наиболее четко блоковая сетка обнаруживается по поверхности верея (рис. 4.9), что вполне объяснимо с общих позиций геодинамики. В самом деле, разгрузка напряжений происходит вблизи дневной поверхности и именно здесь современные процессы движений непрерывно и устойчиво «обновляют» циклическим образом одну и ту же схему блоковой динамики на такой зеркальной поверхности как верейский горизонт. Именно эта поверхность может быть принята за маркер для мониторинга современного напряженного состояния сейсмическими методами.

На рисунке 4.10 (ссылка скрыта) показан результат анализа интегрального кинематического параметра, полученного как центрированная сумма отклонений по поверхностям реперных горизонтам фундамента, девона, карбона, верея и дневной поверхности. С большой степенью вероятности следует считать, что само значение параметра связано с накопленной амплитудой движений и хорошо отображает контур активного блока, а аномальные значения его градиента – с вертикальными зонами разрушения. Как видно на экспозиции максимального градиента этого параметра обсуждаемая схема блоков стабилизирована и контрастна. Все контактные области блоковой схемы имеют примерно одинаковую ширину порядка 15–20 км.

На полученной карте отображено как минимум три основных спектральных компоненты тектонических движений в постверейский период:
  • очень слабые низкочастотные (длинопериодные) движения,
  • средне частотные более интенсивные движения,
  • высокочастотные интенсивные движения.

Данный кинематический параметр закономерным образом разделил территорию на три основных блока: СТС – малоактивный блок, ЮТС – активный блок (достаточно точно повторяет контуры нефтенасыщенности), Западный блок – блок с высокой активностью вследствие максимального погружения. Здесь можно выдвинуть гипотезу – наиболее перспективный в смысле максимального миграционного потока с тенденцией к накоплению флюида – территория со средне частотной составляющей, что логично – статичная среда малопригодна для обновления флюидных течений, высокоактивные среды способны генерировать флюидные течения, но малопригодны для образования устойчивых скоплений флюида. Следовательно, только средне частотные составляющие тектонических движений способны «всасывать» и удерживать флюид.

Проверим эту схему анализом гравитационного поля. На рисунках 4.11 (ссылка скрыта) и 4.12 (ссылка скрыта) приведены результаты анализа для варианта исходного поля и для поля с осреднением по радиусу 15 км. На карте экспозиции поля с радиусом осреднения 15 км точным образом определяется та же блоковая структура, что и на рисунке 4.10. Экспозиция градиента этого поля иллюстрирует более детальную структуру блоковой схемы, на которой просматриваются блоки младшего иерархического уровня, вписывающиеся в обсуждаемую схему литосферного уровня. Следует заметить, что на карте максимального градиента исходного поля без усреднения (рис. 4.11) видны кольцевые образования, которые точно соответствуют узлам литосферных блоков - вполне объяснимый механизм образования таких структур.

Наконец, выполним анализ карт относительных оценок аномальных давлений найденных ДФМ–технологией. На рисунках 4.13 (ссылка скрыта) и 4.14 (ссылка скрыта) показаны результаты анализа этих карт для чехла и фундамента. Кроме выявления точной схемы блоковой динамики, собственно полученное поле аномальных давлений дает возможность оценить динамический момент блоков, составляющих всю схему. На рисунке 4.14 видно, что активные контактные области в восточной части территории с аномально низкими давлениями близко соответствуют основным зонам нефтенасыщенности, а узел пересечения двух ортогональных юго–восточных контактных областей совпадает с положением Ромашкинско–Елховской зоны.

Таким образом, впервые для всей территории республики Татарстан реализован прогноз схемы современной блоковой динамики основанный на интегрированном анализе цифровой картографической базы данных достаточно высокого качества. Объективность и точность прогноза обеспечена независимым анализом трех принципиально различных наборов физических параметров, каждый из которых, в свою очередь, является продуктом оценки самых достоверных методов – бурения, сейсморазведки и гравиразведки.