Выделение геодинамически-активных зон путем геоморфологического анализа дневной поверхности и оценка их флюидопроводимости по геохимическим данным

Тимшанов Рустам Ильясович; Шешуков Сергей Александрович; Мартынов Олег Серафимович

УДК 553.98:528.87:550.84

ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИ-АКТИВНЫХ ЗОН ПУТЕМ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДНЕВНОЙ ПОВЕРХНОСТИ И ОЦЕНКА ИХ ФЛЮИДОПРОВОДИМОСТИ ПО ГЕОХИМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Рустам Ильясович Тимшанов

Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофи-мука СО РАН, 625026, Россия, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, инженер, тел. (3452)68-87-92, e-mail: [email protected]

Сергей Александрович Шешуков

Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофи-мука СО РАН, 625026, Россия, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, инженер, тел. (3452)68-87-92, e-mail: [email protected]

Олег Серафимович Мартынов

Западно-Сибирский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофи-мука СО РАН, 625026, Россия, г. Тюмень, ул. Таймырская, 74, ведущий инженер, тел. (3452)68-87-92, e-mail: [email protected]

На примере площадей в Западной и Восточной Сибири демонстрируется комплексный подход в применении методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и наземных геохимических съемок. Показана связь региональных геодинамически-активных зон (ГДНЗ), выделенных по материалам ДЗЗ с распределениями концентраций углеводородов и неуглеводородных газов, сорбированных приповерхностными отложениями. Выделены флюидопроводящие участки ГДНЗ.

Ключевые слова: дистанционные исследования Земли, морфометрический и линеаментный анализ, геохимическая съемка, углеводородные показатели, гелиевая съемка, прогноз нефтегазоносности.

IDENTIFICATION OF GEODYNAMIC ACTIVE ZONES BY GEOMORPHOLOGICAL ANALYSIS OF THE EARTH'S SURFACE AND EVALUATION OF THEIR CONDUCTIVITY BASED ON GEOCHEMICAL DATA

Rustam I. Timshanov

West-Siberian affiliate of the Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 625026, Russia, Tyumen, 74 Taimyrskaya St., engineer, tel. (3452)68-87-92, e-mail: [email protected]

Sergey A. Sheshukov

West-Siberian affiliate of the Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 625026, Russia, Tyumen, 74 Taimyrskaya St., engineer, tel. (3452)68-87-92, e-mail: [email protected]

Oleg S. Martynov

West-Siberian affiliate of the Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 625026, Russia, Tyumen, 74 Taimyrskaya St., chief engineer, tel. (3452)68-87-92, e-mail: [email protected]

On the example of areas in West and East Siberia demonstrates an integrated approach in the application of remote sensing (RS) and surface geochemical surveys. The connection between regional geodynamic active zones (GDAZ) allocated by remote sensing and the concentration distribution of hydrocarbons and non-hydrocarbon gases adsorbed in surface sediments. Fluid-conductive sites of GDAZ are allocated.

Key words: remote sensing, morphometric and lineament analysis, geochemical survey, hydrocarbon indicators, helium survey, forecast of oil and gas prospects.

Выделение разломов в ходе обработки сейсмических материалов дает не всегда однозначные результаты, особенно в регионах со сложным геологическим строением, таких как Сибирская платформа. Более того, сейсморазведка не решает вопросов по флюидопроводимости выявленных разломных зон. Применение различных методик дешифрирования материалов дистанционного зондирования земли (ДЗЗ) позволяет выделить геодинамически-активные зоны (ГДНЗ) на земной поверхности, которые в большинстве случаев являются проекцией глубинных разломов на дневную поверхность. На основе материалов геохимических съемок выявляются зоны активной субвертикальной миграции глубинных флюидов и, таким образом, оценивается флюидопроводимость выделенных ГДНЗ. Выделяются активные (флюидопроводящие) открытые разломы и закрытые - тектонические экраны.

География выполненных исследований довольно обширна и включает территории южного обрамления Западной Сибири и Сибирской платформы.

При подготовке к проведению геохимических работ, на основе материалов ДЗЗ проводится морфометрический и линеаментный анализы. В качестве основы используются фрагменты глобальной мозаики космических снимков, снятые сканером ETM+ спутника LandSat 7 с пространственным разрешением до 30 м и цифровая модель рельефа соответствующего масштаба. В ходе дешифрирования материалов ДЗЗ выделяется региональная (планетарная) система трещиноватости, фиксируемая в геоморфологии современных ландшафтов линеаментами северо-западного и северо-восточного простирания. Эта система линеаментов развита повсеместно по всей поверхности Земли и обусловлена тектоническими напряжениями, возникающими в процессе вращения планеты вокруг своей оси. При генерализации систем линеаментов картируются геодинамически-напряжённые (активные) зоны - ГДНЗ. В дальнейшем, при сопоставлении материалов геофизических исследований с зонами ГДНЗ, последним придается ранг разломов, формирующих блоковое строение территории. Данные построения носят условно качественный характер. Количественную оценку флюидопроводимости ГДНЗ даёт поверхностная геохимическая съемка.

Геохимическая съемка, как правило, включает в себя анализ содержания углеводородов (УВ) С1-С8 разных гомологических рядов в приповерхностных глинистых отложениях, а также неуглеводородных (N2, O2, CO2, H2, He) газов.

Анализ УВ осуществляется методом равновесной паровой фазы на хроматографе Кристалл-5000 (пламенно-ионизационный детектор), неуглеводородных газов на хроматографе Газохром-2000 (детектор по теплопроводности). Кроме этого, проводится измерение физико-химических свойств водных вытяжек отобранных грунтов (минерализация, pH, Eh).

По результатам аналитических работ производится построение карт полей концентраций углеводородов и неуглеводородных газов, а также распределений параметров, вычисленных на их основе - показателя эпигенетичности (отношение суммы предельных и непредельных газовых УВ), отношения Б/Т [1]. Интерпретация геохимических распределений проводится на основе системы ГДНЗ.

В данной работе рассмотрены в качестве примеров результаты дистанционных и наземных геохимических исследований, выполненных в Восточной Сибири и южных районах Западной Сибири. Особенность южного обрамления Западной Сибири заключается в снижении толщины осадочных отложений за счёт выпадения нижних стратиграфических ярусов разреза. Близость кристаллического фундамента оказывает значительное влияние на развитие структур и связанных с ними залежей углеводородов в осадочном комплексе. Разломы фундамента и осадочного чехла, в зависимости от геодинамической обстановки, могут являться как тектоническими экранами, так и каналами миграции углеводородных флюидов.

Так, например, при проведении геохимических исследований в южных районах Тюменской области по результатам дистанционных исследований была построена система региональных ГДНЗ. Зона повышенной минерализации водных вытяжек грунтов (рис. 1, а) приурочена к «ломаному» участку реки. Фоновое значение минерализации составляет 20 мг/л, увеличение минерализации фиксируется вплоть до 600 мг/л. Здесь же по данным дистанционных исследований отмечается наибольшая плотность линеаментов, уменьшение площади геоблоков, наблюдается смещение ГДНЗ, что свидетельствует о геодинамической активности этого участка. Повышение минерализации сопровождается увеличением концентраций бензола (рис. 1, б) и показателя Б/Т*, что интерпретируется как проявление зоны разгрузки подземных вод.

В 2012 аналогичный комплекс дистанционных исследований и наземной геохимической съемки был выполнен в северной части Непско-Ботуобинской НГО Сибирской платформы. Месторождения нефти и газа Непско-Ботуобинской НГО в большинстве случаев имеют сложное блоковое строение. В связи, с чем актуальной задачей является картирование зон активных открытых и закрытых разломов на основе оценки их флюидопроводимости, что не всегда однозначно решается геофизическими исследованиями.

В результате дешифрирования материалов ДЗЗ, была построена система региональных ГДНЗ и выделено крупное кольцевое образование [2]. На рис. 2 показаны графики распределений геохимических показателей вдоль

профилей в широтном и субмеридиональном направлении. Можно отметить, что ГДНЗ и узлы их пересечения характеризуются увеличением содержания гелия, предельных УВ, суммарного содержания бензола и толуола, снижением их отношения Б/Т и увеличением показателя эпигенетичности. Такой набор независимых геохимических показателей убедительно доказывает наличие каналов миграции глубинных газов и флюидов, приуроченных к выявленным ГДНЗ. Наибольшие эффекты отмечаются в центральной части кольцевого образования, где помимо всего отмечается повышение минерализации водных вытяжек грунтов. По комплексу гидрохимических показателей (минерализация, содержание хлорид-ионов и т.п.) была выделена зона разгрузки подземных вод, которая проявляется в увеличении содержания предельных УВ, а в распределении ароматических УВ характерным увеличением доли бензола по сравнению с толуолом (увеличение Б/Т ).

п^ш

О 0,006 0,01 0,014 0,018 0,022 0,0

а)

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

0 100 200 300 400 500

б)

У - региональные геодинамически- XV -гидросеть, напряжённые зоны (ГДНЗ);

Рис. 1. Карты распределения: а) бензола; б) минерализации, совмещённые с системой ГДНЗ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

] - региональные геодинамически- I I - зона разгрузки подземных вод.

напряжённые зоны (ГДНЗ); I I - центральная зона кольцевого образования;

Рис. 2. Распределение геохимических параметров вдоль профиля

На приведенных примерах показан эффективный способ картирования геодинамически-активных зон на основе дешифрирования материалов ДЗЗ. Флюидопроводимость этих зон достоверно оценивается по результатам заверочных геохимических исследований. Выделенные каналы субвертикальной миграции глубинных флюидов, в том числе и углеводородных, используются при оценке нефтегазоносности территории и локализации предполагаемых залежей УВ. Информация о составе мигрирующих компонент позволяет проводить оценку дальности, условий миграции, состояния и состава залежи углеводородов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тимшанов Р. И. Особенности миграции ароматических углеводородов из залежи к дневной поверхности и уточнение геохимических критериев нефтеносности // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 1. - С. 166-170.

2. Кольцевые структуры и оценка их нефтегазоперспективности на севере Иркутской области / С. А. Шешуков, Р. И. Тимшанов, А.Ю. Белоносов и др. // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-

220

2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Геоэкология» : сб. материалов в 4 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). -Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 3. - С. 165-170.

IDENTIFICATION OF GEODYNAMIC ACTIVE ZONES BY GEOMORPHOLOGICAL ANALYSIS OF THE EARTH''S SURFACE AND EVALUATION OF THEIR CONDUCTIVITY BASED ON GEOCHEMICAL DATA