Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геоинформационные исследования закономерностей геологического развития и перспектив нефтегазоносности Восточной Сирии

ВАК РФ 25.00.35, Геоинформатика

Автореферат диссертации по теме "Геоинформационные исследования закономерностей геологического развития и перспектив нефтегазоносности Восточной Сирии"

На правах рукописи

МУСА КХАЛАФ

Геоинформационные исследования закономерностей геологического развития и перспектив нефтегазоносности Восточной Сирии

Специальности: 25.00.35 - геоинформатика

25.00.12 - геология, поиски и разведка горючих ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минерапогических наук.

Иркутск 2004

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В. П. Исаев, доктор геолого-минералогических наук, профессор В.А.Филонюк

Официальные оппоненты:

Ломтадзе В.В., доктор технических наук, профессор

Орлов В.И. кандидат геолого-минералогических наук

Ведущая организация: Государственное Федеральное Унитарное геологическое предприятие «Иркутскгеофизика»

Защита состоится 25 ноября 2004 г. в 10 час. на заседании диссертационного совета Д.212.073.01 в Иркутском государственном техническом университете по адресу: г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского га сударственного технического университета.

Автореферат разослан 25 октября 2004 г. Учёный секретарь диссертационного

Е-301.

совета, профессор

Шиманский

г»7- V 24Ш6'£

Общая характеристика работы Актуальность

Сирийская арабская республика (САР) является страной, где добыча нефти и газа занимает ведущее место в экономике и промышленности. Поэтому развитие и укрепление сырьевой базы углеводородов (УВ) является актуальной задачей.

На территории Сирии работало много научно-производственных школ геологов-нефтяников из различных стран, разработаны передовые в своё время технологии прогнозирования, поисков и разведки месторождений УВ. Но на данный момент их возможности в определённой степени исчерпаны. Вместе с этим в последнее время появились новые представления о динамике геологических процессов, а также процессов превращений вещества в недрах, основанные на концепции термодинамической неустойчивости. Эта концепция трактует несколько иную динамику и кинетику геологических процессов (прерывистость, структурная перестройка в режиме самоорганизации и т.д.). Поэтому попытка творчески переосмыслить накопленный объём информации с новых позиций с целью поиска возможного выхода на новые решения прогнозно-поисковых задач является актуальной.

Цель работы:

Выявление закономерностей геологического развития и размещения углеводородов в Восточной Сирии, оценка возможностей открытия новых газонефтяных месторождений на её территории. Задачи исследований:

1. Обзор и анализ информации о геологическом строении и развитии территории и её нефтегазоносности.

2. Изучение скоростного режима опускания территории при формировании осадочного чехла.

3. Геоинформационные исследования закономерностей пространственного размещения известных месторождений углеводородов.

4. Разработка вероятной историко-генетической модели геологического развития территории.

5. Оценка возможностей открытия ещё невыявленных скоплений углеводородов на основе открытых закономерностей и использования формализованного знания.

Научная новизна:

1) Впервые для территории Сирии выявлена многоуровневая кластерная модель структурной организации углеводородных скоплений в осадочных отложениях чехла.

2) Установлено, что в изученной нефтегазоносной области опускание земной коры было неравномерным. Выделено пять районов с относи-

рос. Национальная

библиотека ( Г..г-.>|>,рг 2по 7Р:,

тельно устойчивым в пространстве и во времени, но крайне неравномерным по скорости погружением.

3) Также впервые получены результаты, свидетельствующие о си-нергетическом режиме геологического развития территории, наиболее интенсивно проявленном в плиоценовое время. Следствием данного режима является упорядЬченное размещение месторождений углеводородов в пространстве, маркирующее внутреннее строение всего осадочного чехла как региональной геологической системы.

Практическая значимость

Установленные структурные закономерности пространственного распределения месторождений углеводородов являются основанием для позитивной оценки перспектив территории и открывают дополнительные возможности для прогнозирования вероятных мест локализации ещё не выявленных промышленных объектов. Прогнозирование с использованием принципа структурной гомологии" и геоинформационного подхода позволило определить участки территории, где возможно обнаружение новых газонефтяных месторождений, и дифференцировать их в пределах триас-юрских, меловых и неоген-палеогеновых частей разреза осадочного чехла.

Апробация результатов работы

Полученные результаты и отдельные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях факультета геологии, геоинформатики, и геоэкологии ИрГТУ "Вопросы прикладной геологии, геофизики и геоэкологии" (Иркутск, 1996), на второй международной научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М. А. Усова "Проблемы геологии и освоения недр" (Томск, 1998).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 4-х печатных работах.

Базовый материал и личный вклад автора при выполнении исследований

При выполнении исследований использован исходный фактический материал из всех доступных публикаций и неопубликованных материалов из тематических отчётов по геологии нефти и газа Сирии. Личный вклад автора заключается в проведении анализа и творческого переосмысления этих материалов с новых концептуальных позиций (принципов) и с использованием известных (палеотектонический анализ и др.) и новых (пространственно-статистический с элементами таксономического анализа, геоинформационный и др.) методов.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем текста 160 страниц, в том числе рисунков-26, таблиц-10. Список использованной литературы включает 96 наименований.

В первой главе рассматриваются общая характеристика территории Сирии, состояние её геологической, геофизической и геохимической изученности.

Вторая глава посвящена анализу территории Сирии как региональной геологической системы. В ней изложены использованные автором методологическая основа и принципы исследования, основанные на идеологиях современной (синергетической) концепции развития природных систем,и геоинформационного подхода на основе формализации знания. Также в ней приведены результаты обзора и критического анализа существующих представлений об основных элементах строения и развития территории, вскрыты основные противоречия в сложившихся представлениях о её геологическом строении и развитии.

В третьей главе изложены результаты изучения особенностей режима опускания земной коры на территории Сирии в период формирования осадочного чехла. Здесь приведена методика исследований, показаны особенности системного проявления вертикальных тектонических движений и их количественная характеристика, дана структурная интерпретация последствий мезо-кайнозойского этапа развития территории.

В четвёртой главе помещены результаты изучения закономерностей пространственного размещения углеводородов. В ней даётся методика исследования и характеристика закономерности структурной организации поля концентрации углеводородов в форме мегакластера, маркирующего современное внутреннее строение мезо-кайнозойской части осадочного чехла как региональной геологической системы.

В пятой главе предлагается вероятная историко-генетическая модель геологического развития территории, основанная на установленных признаках его синергетического режима, рассматривается нелинейный характер эволюции обобщенных качественных и количественных характеристик скоростей опускания территории и даётся причинная интерпретация модели развития.

Шестая глава посвящека обсуждению возможности расширения перспектив промышленной нефтегазоносности территории на основе обобщения полученных результатов исследований с использованием нетрадиционных подходов, включая и геоинформационный.

Работа выполнялась в Иркутском государственном университете (ИГУ) и Иркутском государственноом техническом университете (Ир-ГТУ), в течение 1985-2004 гг. В данный период входит трёхгодичный этап очной аспирантуры под руководством проф. В. П. Исаева, зав. кафедрой геологии нефти и газа ИГУ, которому автор выражает искреннюю

призн90ательность. Автор также искренне благодарен второму руководителю данной работы, зав. кафедрой геологической съёмки, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых ИрГТУ проф. В. А. Филоню-ку, оказавшему помощь в разработке новой методологической концепции, использованной в работе, новых идей и подходов при решении поставленных задач в период завершения работы над диссертацией, когда автор был прикреплён к кафедре в качестве соискателя. Автор также благодарен за оказанную помощь сотрудникам кафедры геологии нефти и газа ИГУ и кафедры геологической съёмки, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых ИрГТУ.

Концептуальная основа исследований

Традиционные представления о процессах рудообразования и неф-тегазообразования основаны на обобщении громадного опыта исследований и практического решения вопросов, связанных с формированием и использованием базы минеральных ресурсов в мире. Научная ценность и эффективность их велика. Однако ни одна из существующих и ранее существовавших концепций в любой из отраслей научного знания, в том числе и в геологических науках, не в состоянии объяснить все без исключения научные факты. Поэтому неслучайно ряд исследователей приходит к выводу о назревающей необходимости коррекции существующих представлений о динамике и режимах геологических процессов и в том числе процессов рудообразования и нефтегазообразования (Савенко, 1979; Филонюк, 1984; Красный, Садовский, 1986; Горяинов, 1986; Артюшков и др., 1987,2000; Дмитриевский и др.,1993; Страхов, 2000 и др.)

Классические модели развития геологической среды при их качественной и количественной формализации опираются на принцип актуа-лизма, предполагают преобладание равновесного типа физико-химических превращений и полное подчинение энергетических балансов второму закону термодинамики, отводят определяющую роль вмещающей среде в развитии морфоструктурных закономерностей и последовательный рост энтропии ее состояний.

Накопившиеся противоречия дали толчок к формированию новых представлений на основе идеологии термодинамической неустойчивости состояний геологического пространства на отдельных этапах его развития, когда системы совершают фазовые переходы с нарушением симметрии прежнего состояния. В этих случаях второй закон термодинамики не работает, процессы идут с уменьшением энтропии за счет формирования упорядоченных структур (из "хаоса" рождается "порядок"). В этих случаях за счет таких переходов обеспечивается максимальное поглощение свободной энергии геотектонических активизаций, являющейся причиной неустойчивого состояния геологической среды (Эбелинг,1979; Вихерг, 1982;

Гончаров, 1982,1988; Горяинс?, 1986; Шолпо, 1986; Дмитриевский и др., 1993 и др.).

В сфере геологии широко признанной рабочей модели новой концепции пока не существует, хотя ее идеи плодотворно использовались и используются многими исследователями (В.Б. Нейман, Г.Л. Поспелов, В.В. Богацкий, В.А. Филонюк, Р.Л. Бродская, В.М. Мишнин, П.М. Горяи-нов, А.Н. Дмитриевский, Й.А. Володин и др.).

Признаки существования этих процессов, как правило, отображены в скрытых структурах, контролирующих распределение отдельных компонентов геологической среды, как сложной многопризнаковой системы. Такие структуры могут быть выявлены при проведении специальных исследований с использованием системно-структурного и геоинформационного подходов.

Конечно, здесь ни в коей мере нельзя отвергать роль общепризнанных моделей геологических процессов, составляющих основу существующих представлений об этих процессах. Безусловно, они находятся в определенных логических связях с неклассическими моделями и речь должна вестись лишь о возможных их приоритетах на тех или иных этапах развития среды.

Результаты обобщения и анализа материалов о геологическом строении и развитии территории Сирии

Данная часть диссертации посвящена обсуждению результатов обзора и анализа доступных опубликованных и неопубликованных материалов за период наиболее интенсивного проведения исследований в данном регионе (Кювилье и др.,1956; Бакиров,1957; Даннингтон,1961; Муратов, 1962; Зоненшайн, Поникаров и др.,1966; Казьмин,1965; Казьмин, Кулаков, 1965; Казьмин и др., 1964; Козлов и др., 1965; Крашенинников, 1964; Крашенинников, Поникаров,1964; Крашенинников и др.,1964; Поникаров и др., 1964,1965,1966,1967,1969); Уфлянд, 1964,1965 и др.] с учётом дополненной геологической основы, учитывающей все эти данные. В итоге данного этапа исследований был выявлен ряд противоречий в существующих представлениях о геологическом строении и развитии территории, которые заключаются в следующем. Более чем трёхкилометровый разрез тер-ригенно-карбонатных отложений территории представляет в среднем пестрый по составу литологический комплекс без ярко выраженных следов ритмичности, характеризующийся близкой для всех разновидностей пород степенью метаморфизма без каких-либо объективных признаков ее зонального изменения с глубиной залегания пород. С точки зрения сущест-вующимх представлений такая зональность логична и должна иметь место.

Органическое вещество присутствует практически во всех породах и распределено относительно равномерно в пределах всего изученного про

странства, как по вертикали, так и по латерали, если рассматривать это распределение относительно всей территории в целом. В каждой отдельной части территории или разреза концентрация органического вещества колеблется, создавая неравномерный характер поля его концентрации в пределах всего осадочного чехла. Отмеченное во многом противоречит существующей эволюционной историко-генетической модели геологического развития территории, согласно которой должно наблюдаться плавное повышение степени метаморфизма с глубиной, зональное изменение по вертикали количества и состава органического вещества в породах и т.п. Но эти факты не отмечаются.

Общие представления о тектоническом строении территории в основном сформированы по данным геофизики с привлечением конкретных данных буровых скважин. Выявлено достаточно много локальных антиклинальных структур по гравиметрическим аномалиям, появление которых связывается с локальными "выступами" фундамента (иначе объяснение подобных аномалий невозможно). Однако при заверке буровыми скважинами большая часть локгльных антиклиналей оказались либо ложными, либо пространственно смещенными относительно центров гравиметрических аномалий. Все это ставит под сомнение взятую за основу взаимосвязь антиклинальных структур с геофизическими аномалиями и саму модель тектонического строения территории, сформированную на предположении о существовании такой связи.

Анализ гидрогеологических особенностей территории и петрофизи-ческих свойств пород показывает, что с точки зрения проявления дально-действующих флюидодинамических процессов регион следует рассматривать как неблагоприятный. Об этом свидетельствуют прямые и косвенные факты. К первым необходимо отнести высокую степень неоднородности разреза по пористости, проницаемости и химическому составу подземных вод, что может свидетельствовать о том, что для данного региона в большей мере характерен застойный режим подземных вод и других флюидов. Все эти факты противоречат предположению о возможности даль-нодействующей миграции жидких углеводородов из нефтематерин-ских толщ (мест генерации) в места её локализации. Возможность дально-действующей миграции нефти по вертикали (например, из палеозойских толщ в мезо-кайнозойские) представляется маловероятной. Для реализации подобного процесса необходима соответствующая тектоническая подготовка. Однако в этих условиях неизбежны процессы окисления нефти и, следовательно, невозможность дальнейшей ее миграции.

И, наконец, последнее и наиболее важное противоречие состоит в том, что многоэтапное формирование углеводородов при различных режимах геотектонических процессов (например, в палеозое и мезозое) не согласуется с тем фактом, что химические составы нефтей и газов из ме-

сторождений, локализованных в толщах различных Возрастов, практически одинаковы или существенно не отличаются.

Наличие отмеченных противоречий и послужило обоснованием необходимости проведения специальных исследований структуры осадочного чехла через структуру регионального поля концентрации углеводородов, как наиболее представительного маркера этой структуры и геоди-намияеского режима ее развития. На основе результатов этих исследований в диссертации обосновывается три научных положения.

Первое защищаемое положение:

Опускание земной коры при формировании осадочного чехла на территории Сирии носило неравномерный характер, выраженный в дискретном и упорядоченном расположении районов с максимальными амплитудами и, соответственно, с максимальными скоростями погружения дна морского бассейна в период осадконакогшения. Существует, по крайней мере, пять таких районов с устойчивым во времени (от палеозоя до кайнозоя включительно), но неравномерным по скорости погружением, которые расположены относительно равномерно в пределах исследованной территории.

Исследование палеотектонических условий с вовлечением суммарной мощности меловых, палеогеновых и неогеновых отложений, позволило выделить пять районов с неравномерной скоростью погружения (рис.1). Скорость меняется как между системами, так и между ярусами.

В этих районах, отмечены продуктивные горизонты на нефть и газ, которые имеют благоприятные перекрывающие слои, способствующие сохранности скоплений углеводородов. Это глинистые и песчано-глинистые горизонты в нижнемеловых отложениях, кремнистые известняки и фосфатизированные глинистые породы в верхнемеловых отложениях и глинистые известняки, фосфатизированные глинистые породы и глины в неогеновых отложениях.

Установлено дискретное (прерывистое) размещение участков (районов) наибольшего погружения территории в определенные временные интервалы. Приведенный анализ закономерностей вертикальных движений в пределах территории Сирии показал, что области максимального погружения, начиная с нижнего мела и до четвертичного периода, сохранили свое пространственное положение и только отличались по величине скорости опускания в различные интервалы времени (см. рис.1).

Установлено, что скорость погружения в нижне- и среднемеловое время меняется с 5,4 м в 1 млн. лет в районе III до 10,8 м/млн. лет в районе V. Наибольшая скорость погружения территории отмечалась в Иордании (юго-западная Сирия).

В верхнемеловое время скорость погружения меняется с 10,5 м/млн. лет в районе П до 111,0 м/млн. лет в районе IV.

В палеоцене, нижнем эоцене и олигоцене, если рассматривать их как единый временной интервал, направление фронта волны увеличения скорости опускания территории приобретает субширотное направление.

В нижнемиоценовое время скорость погружения меняется с 20,7 м в 1 млн. лет в районах I, II до 27,7 м в 1 млн. лет в районе IV.

В верхнемиоценовое время скорость погружения меняется с 31,2 м в 1 млн. лет в районе Ш до 93,7 м в 1 млн. лет в районе IV.

Проведённый анализ особенностей геологического строения и вертикальных тектонических движений на исследуемой территории в течение мезо-кайнозойского периода её развития приводит практически к однозначному выводу о том, что формирование региональной геологической структуры, которую исследователи зафиксировали на территории Сирии (именно в данный период её развития), связано преимущественно с вертикальными движениями фундамента.

На изученной площади предшественниками выявлено 9 поднятий и 10 впадин, которые рассредоточены на площади достаточно системно (см. рис.3). Среднее расстояние между центрами однопорядковых положительных структур (поднятий, валов и др.) и центрами отрицательных структур (впадин, мелких прогибов) колеблется в пределах 60-80 км или они удалены друг от друга на расстояние, кратное этой величине. При этом проявляется, хотя и не достаточно чётко, тенденция к ячеистому распределению этих структур. Как видно, Баестиский выступ, поднятия Курд-Даг, Бишру, Антиливана, Ансария, Джераблюсский вал как бы закольцованы, а внутри кольца ячея заполнена дискретно рассредоточенными впадинами и прогибами: Джаббуль, Идлибско-Аафринский, Эль-Габ(грабен), Нахр-Эль-Кебир, Хомская.

Выявленные нами районы, наиболее мобильные с точки зрения проявления вертикальных движений фундамента, также рассредоточены системно с равным удалением друг относительно друга в пределах 220 - 260 км.

Наконец, есть полные основания говорить и о длинноволновой периодичности в распределении наиболее крупных структур, связанных с вертикальными движениями фундамента. Примером отрицательной структуры данного масштаба является Месопотамский краевой прогиб. Центр этой структуры уходит за пределы территории Сирии на северо-восток. Если принять выступ^ относительно устойчивой части склона платформы с относительно неглубоким залеганием преимущественно до-кембрийского фундамента (он расположен у южной границы территории Сирии) за положительную структуру, непосредственно сопряжённую с Месопотамским прогибом, то величина полупериода появления структур подобного типа составит не менее 600 км.

Рис Л Схема пространственного размещения основных структурных элементов мезо-кайнозойского периода развития территории.

1 - поднятия (1 - Баестиский выступ, 2 - Курд-Даг, 3 - Ансария, 4 - Антиливан, 5 - Бишру, 6 - Иорданское, 7 - Тулябско-Синжарский краевой вал, 8 - Джераблюсский вал, 9 - Камышлы-Карачокский вал);

2 - впадины (10 - Идлибско-Аафринский прогиб, 11 - Нахр-Эль-Кебир, 12 - Эль-Габ грабен, 13 - Хомская, 14 - Дамасская, 15 - Эд-Дау, 16 - Сабхет нау, 17 - Джаббуль, 18 - Друзский прогиб, 19 -Дейр-Эз-Зорская);

3 - участки наиболее интенсивного проявления вертикальных тектонических движений;

4 - участки относительно замедленных вертикальных движений фундамента.

Существуют структуры более высокого порядка, которые слабо выражены (весьма пологие поднятия и прогибы). Они практически не опознаются геофизическими методами, так как не чувствительны к изменениям поверхности фундамента.

В итоге сделан вывод о том, что геодинамический режим развития территории был неоднородным. Выявленные пять районов с наиболее из-

менчивой скоростью опусканиг» свидетельствуют о том, что процесс геотектонического развития был дискретным. Это выразилось в том, что на фоне относительно плавных вертикальных движений земная кора испытывала более интенсивные тектонические движения в отдельных разобщенных районах. Это явный признак системного характера этих движений в условиях неустойчивости геологической среды.

Второе защищаемое положение:

Все известные газонефтяные местороэюдения исследуемой территории локализованы в виде последовательно входящих друг в друга скоплений, формирующих в целом многоуровневый мегакластер. Он обладает характерными свойствами: дискретность и упорядоченность, масштабное самоподобие или фракталъность, структурная автономия, нелинейность.

Изучение закономерностей структурной организации поля концентрации углеводородов (ПКУ) на территории Сирии проведено с использованием известного опыта системно-структурного анализа в полном соответствии с методологическими принципами, которые были использованы при изучении рудных месторождений (Филонюк, 1986,1994).

Высокая степень изученности территории, наличие информации по 65 месторождениям углеводородов, сконцентрированных на площади 80 тыс. кв. км предопределяет возможность получения вполне объективных результатов исследования. В качестве основного метода изучения использовано конкретное пространственное картирование и таксономиро-вание распределения месторождений углеводородов как самостоятельной признаковой подсистемы геологической среды с целью получения разномасштабных информационных моделей (схем) их размещения. Теоретическая основа метода представлена в многочисленных публикациях (Драгунов,1971; Иерархия геологических тел: (Тематический справочник), 1978; Басков, Васильев, Драгунов и др.,197Д; Власов, Лукьянов и др.,1975; Филонюк, 1994 и др.). Путём объединения в таксоны (или скопления) наиболее близко-расположенных месторождений, и точно такого же формирования скоплений или таксонов следующего, более крупного порядка была получена многоуровневая информационная модель структурной организации поля концентраций углеводородов (ПКУ) в литофациях конкретных возрастных подразделений. Критерием близости расположения объектов, принадлежащих одному таксону является расположение их на минимальном как по вертикали, так и по горизонтали, но примерно одинаковом расстоянии друг от друга.

Для решения задачи по выявлению данных структурных закономерностей более важным является 'не столько точное выявление границ таксона, сколько выявление пространственного положения его «эпицентра», с тем, чтобы впоследствии объективно отфиксировать геометрические па-

раметры установленной модели структурной организации изучаемой подсистемы.

Из приведённой таблицы (табл. 2), где дана стратиграфическая привязка всех известных нефтегазовых месторождений данной территории, видно лишь, что они неравномерно рассредоточены по всему разрезу палеозойской, мезозойской и кайнозойской части осадочного чехла. В результате проведённых исследований было установлено, что обобщённая модель их пространственного размещения, как самостоятельной углеводородной (т.е. монопризнаковой) подсистемы, представляет собой мегакла-стер (рис.2, табл. 1). Это является ярким свидетельством наличия определенного порядка в распределении месторождений, заданного мотивом плоской "кристаллической решётки" (Филошок, Кхалаф, 2002).

Таблица 1

Показатели структурной организации мегакластера

Уровни организации Показатели организации , I 11 m 1У У

Параметр ячейки структурной матрицы в плане, км 7 6-9 .ш 10-20 40 31-50 м 64-128 240 224-256

Скейшшговый коэффициент 2_з 2,3 2,4 2,5

Примечание: числитель - среднее значение, знаменатель - пределы изменения значений (min - max). Точность измерения соответствует масштабу карты I: 1000000.

Размеры установленной части этой структуры на горизонтальной проекции составляют 400 км по простиранию и около 200 км вкрест простирания и локализована она в толще терригенно-карбонатных пород суммарной мощностью более' 3-х км (верхний палеозой-триас-неоген включительно). Всего, установлено 7 наиболее крупных элементов (узлов) этого кластера (1 - в палеоген-неогеновой части разреза, 3 - в меловой, 2 -в триас-юрской и 1 - в палеозойской). Каждый из этих элементов в плане представляет пространственно изолированный плоский диск (линзу), входящий в более крупный диск или слегка вытянутую в СВ или СЗ направлениях линзу. В основе такого деления - дискретно расположенные скопления месторождений и отдельных залежей (см. рис. 2). Метрические характеристики разноуровневых матриц, контролирующих пространственное положение эпицентров скоплений выделенного нами мегакластера, свидетельствуют о том, что мы имеем дело с единой многоуровневой системой, обладающей свойствами дискретности и упорядоченности, масштабного подобия (скейлинга), структурной автономии

(система имеет свою независимую структуру) и нелинейности (см. табл.1, рис 2).

Рис. 2 Геометрическая модель углеводородного мегакластера (горизонтальная проекция).

1 - месторождение и его номер; 2 - последовательно входящие друг в друга скопления углеводородных месторождений (таксоны) различных масштабных уровней: и их положение в разрезе осадочной толщи (палеозой - Pz, триас - юра - Т^, мел - К, палеоген - неоген Р-М); 3 - северовосточный контур государственной границы

Выдержанный характер скейлингового коэффициента и близость его значения к величине универсального показателя для природных нелинейных систем, установленного Фейгенбаумом (ФейгенбаумД983) свидетельствует о том, что данный мегакластер может быть отнесён к классу природных нелинейных систем, формирующихся в условиях неустойчивого состояния среды. Выявленный факт свидетельствует, скорее всего, об од-ноэтапном формировании этой структуры.

Таблица 2

Характер размещения месторождений углеводородов в разрезе осадочно-вушсаногенного чеяла на территории Сирии

МЕСТОРОЖДЕНИЯ И ИХ НОМЕРА

с с О! г Формации осадочного чехла © п а> о '/1 1 Коишйап 1 о о ю к о с: <п э: БаЬа1тас | с а та <п т !8а1с1-0аЬа 1 1 Кага1оЬои1 1 о с. и я ¡5 £ о в Й о г я > 03 -1 с ш а з а г Я а 3 п ^ с © Т5 3 О 3 о £ со Й 3 о г £ аз ■о а т ¡А со (Б о5 СЬ.Мапзс(| | [ЖЗоиИта 1 £ о 5 Ф о х: «с о аз С ¿г 3 о € 03 а сЗ ^ с £ ¡л 3 м 03 Г 03 с о £ О <0 £2 о> п О 03 (Л (Л А ^ <я -о а ш а ¿г ТЗ й£ СЗ £ п. аз "О ! о 2 с (б £ (Л 03 с 03 н о с СЗ н 2 СЗ с V) с Е О аз с СБ С СО 03 п 05 £ 3 и. м «2 г я Е > аз с н- я о с л 2 аЗ □ 3 & а £ гс 03 £ ¿г 4 ЮиэвЬаЬ 1 ЬУтаЬасИ 1 п ш л п ^ с и > « (0 с в с а и_ оз аз 1 03 хз СЗ г м 3 о 4 > та и ш г с 03 £ 3 о (0 о Ч) и а £ зс ¿с. СЗ к 0 г? а § а л и Ш ш 1

п л аз за о £ см СО и? со Гч. (О 0> о сч СМ см со см СМ и> см ю <м см со см со см о со й см со Я ч-со т со кО СО ь- со со со 0) со о ч- Ц СМ ** со Ч- «г Щ со «г 1ч. ^ со ОТ 9 (Ч 1П Й ^ т ио со 1Я 10 оэ ко э л 5 г 3 а

1 Н н Н Г

2 X от ^Ьв н Г Н « Г «

Мйапз Н Н

щ ф ьирпгаев н н н н Н Г Г Г Н Г Г Г Г Н Н

э СМои-В Н Г

6 С

1 Кегтау Н Н Г

а БИгаигИ н Я Я( н Н н Н Н н Н к

а азиате Н

10 ш КтаШЛеЛ н

и с; а> ■5 Айеа и н н н н Ч Н Н Н н Н н н Н Г н

12 НауаЬа Ч К

13 СЬзигга н Н Н Н Н Н Н Н н Н Н

14 (Ча^тшИ Н н н н Н н н

15 с: га Беле! Н н Н н Н Н

16 АЕап

17 £2. Низа

16 £ Айуап

•ш КиШаИ н

20 К-апдкМе н Н Г Н н А

21 Н К-ййошЗе Н н Г Н Н м Н К

22 Атапоиз.гк Г Г Н Г Г Г

23 , Ашапоиз^П

24 о магкааа

О <0 1аш Г г Г Г г

26 а> ь: АНапЛ

21 го ¡¡вдаь

28 КЬалакзег

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ:

Н - нефть; Г - газ

Третье защищаемое положение:

Особенности формирования и геологического развития осадочного чехла территории связаны с неравномерным её опусканием в синергети-ческом режиме. Самая высокая интенсивность проявления данного режима имела место в плиоценовое время. Выявленные закономерности позволяют прогнозировать местоположение новых месторождений углеводородов в Восточной Сирии. Технологически такой прогноз целесообразно проводить с помощью методов геоинформационного анализа - прежде всего на основе формализации знаний с использованием картографической геологической информации.

Согласно классической научной версии углеводороды на территории Сирии локализованы, в основном, в осадочной толще мезозоя и кайнозоя. В мезозое нефтегазоносными являются кремнистые известняки, мергели и аргиллиты меловой системы, а в кайнозое палеоген-неогеновые мергели, карбонатные и терригенные породы с относительно высоким содержанием органики (Сорг до 15%). В породах палеозойской системы на данной территории месторождений УВ не обнаружено, но они рассматриваются в числе возможных источников УВ (осадочные формации ТапГ и Магкаёа). Версия предполагает последовательную этапность процессов формирования и пространственного распределения углеводородов с постепенным расширением очагов их проявления от мелового периода до среднего миоцена, когда вся Сирийская территория представляла единый очаг образования и распределения УВ в пространстве (Поникаров, Казьмин, 1969).

В результате специальных исследований геодинамического режима, этой территории на протяжений последних 144 млн. лет нами получены данные о характере изменчивости скорости опускания по пяти ранее выявленным участкам наиболее активного и неравномерного проявления этого процесса как фактора, с которым связано продуцирование углеводородов (Кхалаф, 1996).

Результаты исследований сконцентрированы на совмещённых графиках (рис.3). Как видно, изменение средней скорости опускания территории носит периодический характер, причём на исследуемом отрезке времени отмечается периодичность двух порядков. Более высокочастотная имеет тенденцию, хотя и не очень чётко проявленную, к некоторому повышению частоты в неогеновое время, т.е. средняя скорость опускания меняется в ускоренном режиме. Периодичность более низкого порядка фиксируется в чётко проявленных максимумах в верхнем мелу, палеогене и формирующемся максимуме на этапе современного развития территории.

Наиболее объективную количественную информацию о характере режима опускания даёт показатель изменчивости средних значений скоростей - среднеквадратическое отклонение в абсолютном выражении или его

значение, нормированное по среднему (коэффициент вариации). Особенно информативны сглаженные графики этих показателей, которые свидетельствуют о резком повышении интенсивности изменения скорости опускания начиная с нижнего миоцена. Величина стандартного отклонения начинает превышать значение среднего, резко снижая статистическую устойчивость этой величины, что может быть проинтерпретировано как отображение динамической неустойчивости режима опускания на этом временном отрезке развития, максимально проявленной в плиоцене.

Небольшой «всплеск» неустойчивости режима опускания фиксируется на границе нижнего и верхнего мела, однако его интенсивность и продолжительность по времени значительно уступают миоцен-плиоценовому максимуму и, вероятнее всего, его «мощность» не достигла критической отметки, чтобы спровоцировать полномасштабный синергетический режим продуцирования и пространственного размещения углеводородов.

Рис.3 Динамика изменений статистических характеристик процесса опускания северо-восточной части территории Сирии в мезо-кайнозое по пяти наиболее мобильным участкам, выделенным по данным па-леотектонического анализа.

(Ы - неоген, Р - палеоген, К - мел; сглаженные кривые: 1 - средних значений скоростей опускания; 2 - абсолютных значений стандартных отклонений от средних скоростей; 3 - относительных величин V последовательного изменения коэффициентов вариации скоростей опускания).

Дополнительным аргументом р пользу такой интерпретации является график, отображающий характер поведения градиентов изменения значений коэффициента вариации во времени. Здесь также зафиксирован периодический характер этой величины с нелинейно возрастающей амплитудой периодов от мела к неогену (график относительного ускорения V), причем интенсивность нижнемиоценового максимума на два порядка превышает интенсивность мелового. Если их рассматривать как факты фиксации некоторого, причинного воздействия на данную территорию, которые могл^ привести ее. в,состояние неустойчивого геологического развития, то они косвенно подтверждают предполагаемую нами научную версию о синергетическом р.евдше развития территории.

Таким обррзод,. полученные данные позволяют заключить, что формирование выявленного, углеводородного мегакластера может быть про-интррпретиров,анс)|МК. результат,синергетического режима геологического развития территории. Его критическая фаза была проявлена на всей её площади в плиоценовое время. В данной неустойчивой обстановке и возник прецедент единого во времени кооперативного взаимодействия процессов формирования структуры осадочного чехла, продуцирования и размещения в пространстве углеводородов и создания условий для их сохранности.

Формирование подобных структур пространственного размещения газонефтяных месторождений в условиях неоднородной с точки зрения флюидопроницаемости геологический среды в процессе многоэтапной эволюции, как это следует из сложившихся представлений, весьма проблематично. По классической версии выявленная структура пространственного распределения углеводородов могла возникнуть только в условиях тектонически подготовленной геологической среды с упорядоченным распределением мест их возможной локализации при реальности процесса их свободной миграции в любых направлениях*'пространства. Но такое предположение, основанное на приоритете флюидной динамики, для такой достаточно обширной территории явно нереально.

С нашей точки зрения-выявленную ситуацию можно проинтерпретировать' следующим образом. Учитывая признаки синергетического режима геологического- развития территории и эволюцию скоростного режима вертикальных движений земной коры на данной территории в мезо-кайнозое можно,' рассматривать современное геологическое строение её как следствие одноактного тектонического процесса, произошедшего, вероятнее вс.его,' ,в, .плиоцене в период самой высокой (критической) степени термодинамической неустойчивости геологической среды в данном регионе. На фоне всевозможных структурно-вещественных превращений, сопровождавших такой процесс, реально предположить массовое формирование метана. Не вдаваясь детально в проблему его источника (органи-

ческое его происхождение или поступление из глубины как неорганического вещества) можно предположить, что именно метан мог явиться реальным «рабочим телом», который в данных условиях, благодаря своей более высокой проницаемости в сравнении с другими флюидами, выполнял структурообразующую роль для всей толщи в целом. Неоднородность вмещающей среды по проницаемости в вертикальном направлении создавала благоприятные условия для резкого увеличения пластовых давлений газа в отдельных, наиболее проницаемых для газа, слоях и горизонтах. В условиях повышенной пластичности разреза газ сам создавал системы упорядоченных ловушек в виде антиклинальных структур и экранированных полостей, где он в условиях, благоприятных для его локализации и длительной сохранности, подвергался консервации. Впоследствии по мере изменения термодинамических условий могла происходить полимеризация метана в более тяжёлые жидкие и твердые углеводороды, которыми и представлены современные месторождения и заражён практически весь разрез осадочных отложений. Там, где покрышки оказались менее надёжными в силу неблагоприятных физико-механических свойств пород или их тектонической нарушенности после локализации в них газа, метан постепенно рассеивался, а созданная им ловушка оставалась. Высокая степень заражения осадочного чехла твёрдыми углеводородами (битумы, парафины и т.д.) может быть следствием полимеризации рассеянного метана. Этим также можно объяснить и тот факт, что многие антиклинальные структуры после заверки бурением не содержали углеводородов. Данное предположение требует проведения специальных исследований с целью его подтверждения или опровержения.

Полученные результаты хорошо согласуются с научной версией Ар-тюшкова Е.В. и Беэра М.А. о генетической связи скоростных процессов опускания территорий и формирования месторождений углеводородов (Артюшков, Беэр, 1987; Артюшков, 2000). Действительно на примере нефтегазовых провинций Западно-Сибирской плиты и Русской платформы они показали, что формирование скоплений углеводородов связано с этапами скоростных погружений территорий.

Перспективы открытия новых месторождений углеводородов

Установленные закономерности пространственного распределения углеводородов на территории с высокой степенью изученности открывают возможность использования нетрадиционного подхода к оценке перспектив нефтегазоносности как в пределах, так и за пределами изученной площади. В работе использованы два подхода.

Основу первого составляет принцип структурной гомологии, т.е. принцип, исходящий из свойства структурной упорядоченности в распределении прогнозируемых объектов. Этот принцип предусматривает трансляцию формы и размеров ячеек структурной матрицы, контролирующей

пространственное положение в нашем случае отдельных залежей внутри их скоплений (месторождений), месторождений внутри нефтегазоносных зон, самих зон внутри нефтегазоносных районов и т.д., за пределы изученного пространства. Целью такой трансляции является определение вероятного местоположения "вакансий", т.е. мест вероятной локализации ещё не выявленных объектов. При этом пределы трансляции структурных матриц на каждом иерархическом уровне определяются вероятными размерами элемента неоднородности смежного верхнего надуровня. Например, структурную матрицу, контролирующую распределение нефтегазовых залежей внутри месторождения, можно транслировать только в пределах контуров месторождения, вероятные средние размеры которого должны быть известны.

Скейлинговая основа принципа даёт право его использования на любых масштабных уровнях объекта и оперировать при этом как горизонтальными, так и вертикальными связями между структурно организованными элементами монопризнаковой подсистемы, локализованной внутри этого объекта.

Анализ выявленных структурных закономерностей показывает, что перспективы нефтегазоносности на территории Месопотамского прогиба далеко не исчерпаны. В пределах предполагаемых границ элемента VI уровня мегакластера, локализованного, в основном, на территории Сирии и являвшегося основным объектом наших исследований, имеются "вакантные" узлы, где могут быть локализованы ещё не обнаруженные элементы У-го уровня. Использование д-шного принципа может помочь выявить также неустановленные элементы более детальных уровней организации углеводородного мегакластера. При этом поиск таких элементов необходимо осуществлять в пределах продуктивных частей разреза осадочного чехла, не забывая при этом тенденцию к минимальной взаимной экранировке элементов мегакластера по вертикали. Это значит, что если в одном из продуктивных частей разреза установлены скопления углеводородов, то в других смежных выше и ниже лежащих продуктивных горизонтах такие скопления при изображении всей этой ситуации на горизонтальной проекции, вероятнее всего, могут быть установлены в промежутках между скоплениями углеводородов основного горизонта. Таким образом, элементарной ячейкой структурной матрицы, контролирующей размещение скопление углеводородов в трёхмерном пространстве на каждом масштабном уровне, является элементарный-.уплощённый по вертикали тетраэдр.

Выявленные закономерности распределения углеводородов в пространстве дают основу для использования нетрадиционного подхода к прогнозированию нефтегазоносности в пределах территорий, положительные перспективы которых уже давно установлены и не вызывают сомнений. К таким территориям относится Месопотамский прогиб. По самым оптимистическим оценкам перспективы данной нефтегазовой провинции

могут быть удвоены за счёт выявления ещё не установленных мест скоплений углеводородов. Но для этого необходимо разработать нетрадиционную систему поисков, максимально адаптированную к условиям открытых закономерностей. Это значит, что традиционные методические решения и рекомендации в этом направлении должны быть соответственно уточнены или переработаны.

Прогнозирование на основе геоинформационного подхода предполагает анализ геоданных, в форме картографических геологических объектов, описываемых идентификатором (сокращенное обозначение класса геологических объектов) (Ломтадзе, 1996,2001). В нашем случае рассмотрено два класса выявленных нами участков наиболее интенсивного проявления локальных прогибов в меловое и палеоген-неогеновое время, зафиксированных в соответствующих координатах. Основываясь на предположении о том, что месторождения углеводородов и проявления локальных прогибов генетически каким-то образом связаны, была реализована попытка на основе геоинформационного анализа спрогнозировать участки наиболее вероятного расположения ещё не выявленных месторождений углеводородов. При таком прогнозе использована технология формализации отношений соседства и вложенности (Марченко, 1988), основанная на расчёте вторичных картографических признаков и знания, для формализации которых удобно использовать условные вероятности.

На территорию как бы "набрасывается" квадратная сеть, и для каждого узла сети рассчитывается расстояние до ближайшего картографического объекта каждого класса. Если узел сети находится внутри объекта (в нашем случае внутри локального прогиба определённого класса), то значение вторичного картографического признака изменит свой знак - так формализуется отношение вложенности. Если узел сети находится поблизости от границы прогиба во внешней его зоне, то значение вторичного картографического признака будет небольшим - так формализуется отношение соседства.

Выполненные прогнозные построения показали непротиворечивость результатов обоих подходов. Участки вероятного размещения предполагаемых залежей углеводородов, установленные на основе геоинформационного подхода, распределились в промежутках между участками локальных скоростных прогибов (рис 4). Данный результат подтверждает выявленную закономерность кооперативного поведения (принцип синергизма) двух генетически взаимосвязанных самостоятельных подсистем - подсистемы дискретно рассредоточенных прогибов и подсистемы скоплений месторождений углеводородов, которые друг друга не унаследуют.

Таким образом, применённый системно-модельный подход с формализацией знаний на основе задания условных (интуитивных) вероятностей, кроме непосредственного прогноза, приближает исследователей ещё и к пониманию изучаемого явления.

Рис. 4. Карта - схема прогноза нефтегазоносности Восточной Сирии, построенная на основе формализации знаний

1-изолинии апостериорных вероятностей распределения продуктивных площадей;

2-контуры прогибов мелового и неоген-палеогенового возраста;

3-известные участки локализации месторождений углеводородов.

Заключение

В данной работе приведены результаты, полученные на основе критического анализа накопленной информации за годы интенсивного проведения геологических исследований на территории Сирии и дополнительного изучения особенностей внутреннего строения её как региональной геологической системы с привлечением в качестве научной основы синер-гетической концепции развития природных систем. Кроме этого, исследованы особенности режима геодинамических процессов. В результате установлен динамически неравномерный характер опускания территории в различных её частях и нелинейный рост неустойчивости скоростного режима этого процесса от нижнемелового периода до плиоцена. Дан анализ опубликованных данных относительно генерационных возможностей нефтегазоматеринских пород и проведено исследование закономерностей

пространственного размещения углеводородов. Впервые для углеводородных подсистем геологической среды выявлен многоуровневый дискретный и упорядоченный (структурно организованный) характер про-странственого распределения их элементов неоднородности на каждом масштабном уровне. Геометрическая модель этой подсистемы представляется в виде плоского мегакластера, обладающего свойством масштабного подобия (самоподобие мотива порядка на всех уровнях структурной организации подсистемы), свойством структурной независимости (автономии) и свойством нелинейности изменения геометрических параметров структуры при последовательном переходе от одного масштабного уровня к другому (смежному с ним). Все эти свойства обычно маркируют синер-гетический режим развития природных монопризнаковых подсистем.

На этой основе разработана вероятная историко-генетическая модель геологического развития территории, базирующаяся на новых представлениях о формировании структуры геологической среды в условиях высокой степени её неустойчивости. Полученные результаты позволили проинтерпретировать эту модель как следствие одноактного (одновременного) процесса формирования структуры региональной геологической системы, генерации и пространственного распределения углеводородов и создания условий для их консервации и сохранности, имевших место вероятнее всего в плиоцене.

На основе установленных закономерностей предложен нетрадиционный вариант прогнозирования невыявленных зон нефтегазонакапле-ния в Месопотамском прогибе с использованием принципа структурной гомологии и геоинформационного подхода. Дана позитивная оценка потенциальной возможности обнаружения невыявленных залежей, месторождений, их скоплений и нефтегазоносных районов.

Публикации по теме диссертации:

1. Муса Кхалаф. Геодинамические условия формирования и особенности пространственного размещения углеводородов на территории Сирии. //Вопросы прикладной геологии, геофизики и геоэкологии. Иркутск: ИЛИ. 1996. с.23-27.

2. Муса Кхалаф. Геология Восточной Сирии и перспективы нефтегазо-носности Месопотамского прогиба. //Проблемы геологии и освоения недр. Мат-лы Второй Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных им. академика М.А. Усова. Ч. 2. Томск: из-во Научно- технической литературы. 1998. С. 41-42.

3. Муса Кхалаф. О перспективах нефтегазоносности Сирии. //Известия вузов Сибири. Выпуск 2-3. Иркутск: из-во ИрГТУ. 1998. С. 104-107.

4. Филошок В.А., Муса Кхалаф. Мегакластерные углеводородные системы в геологической среде и их вероятная природа.//Вестник ИрГТУ, №12. 2002. С. 24-30.

РНБ Русский фонд

2007-4

13543

Формат 60x84 1/16. Бумага типографская. Печать офсетная. Усл. печ. л ДО. Уч.-изд.л. У 0 Тираж 100 экз. 3&К.Ш

ИД №06506 от 26.12.2001 Иркутский государственный технический университет

664074, Иркутск, ул. Лермонтова, 821

£

¡1 • К

О 3 Ш 1Ш

... ^

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Муса Кхалаф

Введение.

Глава 1. Состояние геологической, геофизической и геохимической изученности Сирии.

Глава 2. Анализ территории Сирии как региональной геологической системы.

2.1. Методологическая основа анализа.

2.1.1. Основы современной концепции развития сложных систем и возможности применения геоинформационного подхода.

Идеология современной концепции развития сложных систем. 13 Идеология и методы геоинформационного анализа.

2.1.2. Геологическая система как объект исследований.

2.1.3. Геоинформационный аспект и принципы исследования геологических систем.

2.2. Обзор и анализ существующих представлений об основных элементах строения и развития территории.

2.2.1. Стратиграфия и литология.

2.2.2. Тектонические особенности и геодинамика.

2.2.3. Гидрогеология и флюидный режим.

2.2.4. Нефтегазоматеринские свойства осадочных отложений.

2.2.5. Зоны нефтегазонакопления и основные типы залежей углеводородов.

2.2.6. Физико-химические свойства углеводородов.

2.2.7. Историко-генетическая субмодель развития территории.

2.3. Основные противоречия в сложившихся представлениях о геологическом строении и развитии территории.

Глава 3. Геоинформационные исследование особенностей режима геодинамических процессов.

3.1. Методологические принципы и методика исследований.

3.2. Особенности системного проявления вертикальных тектонических движений и их количественная характеристика.

3.3. Структурная интерпретация последствий мезокайнозойского этапа развития территории.

Глава 4. Геоинформационные исследования закономерностей пространственного размещения углеводородов.

4.1. Методика исследований.

4.2. Углеводородный мегакластер как геосистемное отображение современного внутреннего строения региональной геологической системы.

Глава 5. Вероятностная историко-генетическая модель геологического развития территории.

5.1. Признаки синергетического режима развития.

5.2. Эволюция обобщенных качественных и количественных характеристик скоростного режима вертикальных движений.

5.3. Причинная интерпретация геодинамического развития территории.

Глава 6. Возможности расширения перспектив нефтегазоносности территории.

6.1. Прогноз на основе принципа структурной гомологии.

6.2. Геоинформационный подход к прогнозированию мест локализации месторождений углеводородов на основе формализации знаний.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Геоинформационные исследования закономерностей геологического развития и перспектив нефтегазоносности Восточной Сирии"

1. Актуальность работы. Нефть и газ часто называют черным и голубым золотом нашей планеты. И не случайно, потому что и нефть, и газ получили широкое применение во многих отраслях промышленности и являются в любой стране, показателем ее энерговооруженности. Исключительно высокие темпы развития нефтяной промышленности объясняются ее взаимосвязью со многими отраслями, такими как: автотранспорт, авиация, мореходство, энергетика, нефтехимия и др.

Интересно отметить, что темп добычи нефти растет настолько стремительно, что отдельные страны, ранее не определявшие географию нефтяной индустрии, становятся важнейшими поставщиками нефти.

Сирийская арабская республика (САР) является страной, где добыча нефти и газа занимает ведущее место в экономике и промышленности. Поэтому создание и укрепление сырьевой базы углеводородов (УВ) является актуальной задачей на последние несколько десятилетий. Перспектива развития нефтегазовой отрасли может быть связана с увеличением запасов УВ, а для этого необходимо осваивать новые территории и детально изучать их строение, бурить новые поисковые и разведочные скважины. Основные показатели, характеризующие углеводородный потенциал Сирии (на примере десятилетнего периода 1990-2000 г.г.) приведены в таблице 1.

На территории Сирии работало много научно-производственных школ геологов-нефтяников из различных стран, разработаны передовые технологии прогнозирования, поисков и разведки месторождений УВ. Все известные технологии, примененные на Сирийских продуктивных площадях, относятся к традиционным, они не выходят за рамки классических. В определённой степени возможности известных подходов исчерпаны. Вместе с этим в последнее время появились новые представления о динамике геологических процессов, а также процессов превращений вещества в недрах, основанные на концепции термодинамической неустойчивости и предусматривающей применение широкого спектра геоинформационных технологий (исследования пространственных многоуровневых закономерностей поведения геологических признаков, палео-динамических режимов развития геологической среды на основе обобщения и формализации базовой информации и др.). Эта концепция трактует несколько иную динамику и кинетику этих процессов (прерывистость, катастрофизм, структурная перестройка в режиме самоорганизации и т.д.). Поэтому есть полные основания для попытки творчески переосмыслить накопленный объём информации в ракурсе новых представлений с целью выхода на новые решения прогнозно-поисковых задач.

Таблица 1

Показатели углеводородного потенциала Сирии (1990 - 2000 г. г.)

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Нефть

Доказанные запасы, млн.т 275 360 322 322

Добыча (с конденсатом), млн.т 20,7 31,5 28,4 27,4

Собственное потребление, млн.т. 9,0 12,0 13,0

Экспорт нефтепродуктов, млн.т 3,3

Газ

Доказанные запасы, млрд. куб.м 182 225 240 240

Добыча, млрд. куб.м 2,0 5,4 5,0 4,9

Потребление, млрд. куб.м 1,0 4,4 4,0

Экспорт Нет

2.Цель работы. Выявление особенностей геологического развития и закономерностей размещения углеводородов в Восточной Сирии, оценка возможностей открытия новых газонефтяных месторождений на её территории.

3. Задачи исследований:

- Обзор и анализ информации о геологическом строении и развитии тер ритории и её нефтегазоносности.

- Изучение скоростного режима опускания территории при формирова нии осадочного чехла.

- Геоинформационные исследования закономерностей пространственно го размещения известных месторождений углеводородов.

- Разработка вероятной историко-генетической модели геологического развития территории.

- Оценка возможностей открытия ещё невыявленных скоплений углево дородов на основе открытых закономерностей и использования форма лизованного знания.

З.Защищаемые положения:

1. Опускание земной коры при формировании осадочного чехла на территории Сирии носило неравномерный характер, выраженный в дискретном и упорядоченном расположении районов с максимальными амплитудами и соответственно с максимальными скоростями погружения дна морского бассейна в период осадконакопления. Существует, по крайней мере, пять таких районов с устойчивым во времени (от палеозоя до кайнозоя включительно), но неравномерным по скорости погружением, которые расположены относительно равномерно в пределах исследованной территории.

2. Все известные газонефтяные месторождения исследуемой территории локализованы в виде последовательно входящих друг в друга скоплений, формирующих в целом многоуровневый мегакластер. Он обладает характерными свойствами: дискретность и упорядоченность, масштабное самоподобие или фракталъность, структурная автономия, нелинейность.

3. Особенности формирования и геологического развития осадочного чехла территории связаны с неравномерным её опусканием в синергетическом ре,жиме. Самая высокая интенсивность проявления данного режима имела место в плиоценовое время. Выявленные закономерности позволяют прогнозировать местоположение новых месторождений углеводородов в Восточной Сирии. Технологически такой прогноз целесообразно проводить с помощью методов геоинформационного анализа прежде всего на основе формализации знаний с использованием картографической геологической информации.

4.Научная новизна:

1) Впервые для территорий Сирии установлена многоуровневая кластерная модель структурной организации углеводородных скоплений в отложениях осадочного чехла.

2) Установлено, что в изученной нефтегазоносной области опускание земной коры было неравномерными. Выделено пять районов с устойчивым во времени, но крайне неровномерным по скорости погружением.

4) Также впервые получены результаты, свидетельствующие о синергетическом режиме геологического развития территории, наиболее ярко проявившееся в плиоценовое время. Следствием данного режима является упоря-дочное размещение месторождений углеводородов в пространстве, маркирующее внутреннее строение всего осадочного чехла.

5.Практическая значимость. Установленные структурные закономерности пространственного распределения месторождений углеводородов являются основанием для позитивной оценки перспектив территории и открывают дополнительные возможности для прогнозирования вероятных мест локализации ещё не выявленных промышленных объектов. Прогнозирование с использованием принципа структурной гомологии в сочетании с геоинформационным подходом на основе формализации полученного знания позволило определить участки территории, где возможно обнаружение новых газонефтяных месторождений и дифференцировать их в пределах триас-юрских, меловых и неоген-палеогеновых частей разреза осадочного чехла.

6.Апробация работы. Результаты работ и отдельные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях факультета геологии, геоинформатики, и геоэкологии ИрГТУ "Вопросы прикладной геологии, геофизики и геоэкологии" (Иркутск, 1996), на второй международной научной конференция студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М. А. Усова "Проблемы геологии и освоения недр" (Томск, 1998).

7.Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 4-х печатных работах.

8.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем диссертации 160 страниц, в том числе рисунков - 26 , таблиц - 10.

Заключение Диссертация по теме "Геоинформатика", Муса Кхалаф

Заключение

В данной работе приведены и проанализированы результаты, полученные на основе критического анализа накопленной информации за годы интенсивного проведения геологических исследований на территории Сирии и дополнительного изучения особенностей внутреннего строения её как региональной геологической системы. В качестве научной основы привлечены две идеологии: идеология синергетической концепции развития природных систем и идеология геоинформационного анализа.

Исследованы особенности режима геодинамических процессов. В результате установлен динамически неравномерный характер опускания территории в различных её частях и нелинейный рост неустойчивости скоростного режима этого процесса от нижнемелового периода до плиоцена. Дан анализ опубликованных данных относительно генерационных возможностей нефтегазоматерин-ских пород и проведено исследование закономерностей пространственного размещения углеводородов. Впервые для углеводородных подсистем геологической среды выявлен многоуровневый дискретный и упорядоченный (структурно организованный) характер пространственого распределения их элементов неоднородности на каждом масштабном уровне. Геометрическая модель этой подсистемы представляется в виде плоского мегакластера или квазикристалла, обладающего свойством масштабного подобия (самоподобие мотива порядка на всех уровнях структурной организации подсистемы), свойством структурной независимости (автономии) и свойством нелинейности изменения геометрических параметров структуры при последовательном переходе от одного масштабного уровня к другому (смежному с ним). Все эти свойства обычно маркируют синергетический режим развития природных монопризнаковых подсистем.

На этой основе разработана вероятная историко-генетическая модель геологического развития территории, базирующаяся на новых представлениях о формировании структуры геологической среды в условиях высокой степени её неустойчивости. Полученные результаты позволили проинтерпретировать эту модель как следствие одноактного (одновременного) процесса формирования структуры региональной геологической системы, генерации и пространственного распределения углеводородов и создания условий для их консервации и сохранности, имевших место вероятнее всего в плиоцене.

На основе установленных закономерностей предложен нетрадиционный вариант прогнозирования невыявленных зон нефтегазонакапления в Месопо-тамском прогибе с использованием принципа структурной гомологии, дана позитивная оценка потенциальной возможности обнаружения невыявленных залежей, месторождений, их скоплений и т.д.

Параллельно использован вариант прогноза на основе геоинформационного подхода с формализацией знания, результаты которого не противоречат первому, а , наоборот, позволяют глубже понять суть выявленных закономерностей.

Таким образом, выбранное направление исследований, базирующееся на двух методологических идеологиях, показало свою перспективность, поскольку позволило установить ранее неизвестные для данной территории закономерности и выйти на более реальную возможность правильного принятия оценочных решений. Безусловно, оно заслуживает дальнейшего развития.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Муса Кхалаф, Иркутск

1. Абрамова Н.Т. К определению понятия "уровень организации" // Развитие концепции структурных уровней в биологии. М.: Наука, 1972. С. 122-133.

2. Аронов В.И. Методы построения карт геолого-геофизических признаков и геометризация залежей нефти и газа на ЭВМ. -М.: Недра, 1990. 301 с.

3. Артюшков Е.В., Беэр М.А. О механизме образования нефтегазоносных бассейнов Западно-Сибирской плиты и Русской платформы. //Геология и геофизика. 1987. N 11. с. 25-36.

4. Бакиров А.А. Геология нефтегазоносных областей и нефтяные месторождения Среднего и Ближнего Востока. М.: Гостоптехиздат, 1957.

5. Бакиров А.А. Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа. Гостоптехиздат, 1987.

6. Бакиров А.А., В.И Ларин Основы методики геологоразведочных работ на нефть и газ. Москва: Недра. 1991.

7. Барышев А.Н. "Колчеданный шаг" как отражение симметрии геологических процессов // Симметрия структур геологических тел. Тез. докл. на Всесоюз. конф. Л., 1975. Вып.2. с.88-90.

8. Богацкий В.В. Вертикальная амплитуда эндогенного оруденения и оценка региональных перспектив (на примере метасоматической магнети-товой минерализации юга Сибири) // Тр. СНИИГГИМС. Вып. Ю2. Красноярск, 1970. - 164 с.

9. Богацкий В.В. Энергетические аспекты принципа симметрии // Симметрия в природе: Тез. Всесоюз. конф. Л., 1971. С.46- 48.

10. Богацкий В.В. О волновом характере локализации эндогенного оруденения по вертикали (на примере метасоматической магнетитовой минерализации юга Средней Сибири) // Проблемы образования рудных столбов. Новосибирск, 1972. С. 22-28.

11. Богданов А. А. О некоторых проблемах тектоники Европы. Вест. МГУ, сер. IV, геол., ст. 1, № 5, 1961.

12. Буялов Н.И Практическое руководство по поиском и разведке нефтяных и газовых месторождении. Госгеолтехиздат, 1967.

13. Вахромеев Г.С., Давыденко А.Ю. Моделирование в разведочной геофизике. -М.: Недра, 1987. 192 с.

14. Витязь В.И. Периодичность размещения геологических структур платформенных областей Сибири. М.: Недра, 1982. -76 с.

15. Вихерт А.В. Экспериментальное исследование конвективных складчатых деформаций // Экспериментальная тектоника в решении задач теоретической и практической геологии: Тез. докл. Всесоюз. симпоз. Новосибирск, 1982. С. 60-61.

16. Габриэлянц Г.А., Проскун В.И., Сорокин Ю.В. Методика поисков и разведки залежей нефти и газа. М.: Недра, 1985. - 304 с.

17. Гатинский Ю.Г. Современные представления о динамике континентальной земной коры // Обзор ВИЭМС. М., 1985. - 49 с.

18. Геологические тела (терминологический справочник) / Под ред. Ю.А.Косыгина, В.А.Кулындышева, В.А.Соловьева. М.: Недра, 1986. - 334 с.

19. Гончаров М.А. Моделирование длительно "саморазвивающихся" тектонических структур // Экспериментальная тектоника и решение задач теоретической и практической геологии: Тезисы докл. Всесоюз. симпоз. Новосибирск, 1982. С. 51-52.

20. Гончаров М.А. Механизм геосинклинального складкообразования. -М.: Недра, 1988.-263 с.

21. Горяинов П.М. О структурно энергетической эволюции континентальной коры и некоторых металлогенических следствиях // Докл. АН СССР. 1986. - Т.287. - №6. - С. 1446-1451.

22. Даннингтон Г.В. "Образование и разрушение скоплений нефти в северном Ираке". Сборник "Распространение нефти". Под редакцией Л.Г.Ункса. Гостоптехиздат, 1961.

23. Дмитриевский А.Н., Володин И.А., Шипов Г.И. Энергоструктура Земли и геодинамика. М.: Наука, 1993. 154 с.

24. Доклад правления компании Ирак Петролеум "Геологические условия залегания нефти и газа в Ираке". XX международный геологический конгресс. Материалы по геологии нефти. Т.1У, Гостоптехиздат, 1959.

25. Драгунов В.И. Концепция уровней организации и симметрия понятий наук о Земле // Симметрия в природе: Тез. докл. Всес. совещ. Л., 1971. с. 19-25.

26. Еганов Э.А. Системно-модельный подход к решению поисковых за-дач//Методология и теория в геологии. Киев: Наукова думка, 1982. - С. 33-40.

27. Елисеев Э.Н. Структура развития сложных систем.-Л.:Наука, 1983. 264 с.

28. Зоненшайн Л.П., Поникаров В. П., Уфлянд А. К. О структурах, пограничных между платформами и геосинклинальными областями. Геотектоника, № 5, 1966.

29. Иванкин П.Ф. О системном подходе в геологических исследованиях//Советская геология. 1973, №8. с. 3-13.

30. Иванов Л.Б., Лекерова А.А. Металлогенические особенности рег-матической (геотектонической) решетки Земли // Изв. АН КазССР, сер. геол. 1981. №4. с. 1-8.

31. Иерархия геологических тел: (Тематический справочник). Хабаровск, 1978. 630 с.

32. Изучение уровней организации вещества / Е.А.Басков, В.И.Васильев, В.И.Драгунов и др. // Проблемы развития советской геологии. Л., 1971. с. 116-198.

33. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям нефти и газа. М.: 1983.

34. Казьмин В. Г. Особенности сочленения древней платформы и Альпийской геосинклинальной области в Северо-Восточном Средиземноморье. БМОИП, отд. геол.,. № 4, 1965.

35. Казьмин В. Г., Кулаков В. В. Офиолитовая формация Северозападной Сирии. Геол. и разв., № 2, 1965.

36. Казьмин В. Г., Михайлов И. А., Шатский В. Н. Рифтовые структуры Северо-Западной Сирии. Сов. геол. № 6.1964.

37. Кен А.Н. Симметрия геологических объектов и рудных систем // Симметрия структур геологических тел. Тез. докл. Всес. совещ. M.-JL, 1975. Вып.2. с. 124-127.

38. Козлов В. В. и др. Меловые отложения Сирии. БМОИП, отд. Геол., №3.1965.

39. Колотухина С. Е. Стратиграфия докембрия Африканской платформы. БМОИП, отд. геол., т. XXXIX, вып. 2, 1964.

40. Косовец Т.Н. О симметрии подобия в процессах рудоотложения // Симметрия структур геологических тел. M.-JL, 1975. Вып. 2. с. 117-119.

41. Косыгин Ю.А. Методологические вопросы системных исследований в геологии // Геотектоника. 1970. №2. с. 20-23.

42. Косыгин Ю.А. Тектоника. 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Недра. 1983.- 536 с.

43. Красный Л.И., Садовский М.А. Блоковая тектоника литосферы //ДАН СССР. 1986.- т.287. №6. с. 1451-1454.

44. Крашенинников В. А. Зональная стратиграфия палеогеновых отложений. МГК, XXII сессия. Докл. сов. геологов. Изд-во АН СССР, 1964.

45. Крашенинников В.А., Поникаров В.П. Стратиграфия мезозойских и палеогеновых отложений Египта. Сов. геол. № 2, 1964.

46. Крашенинников В. А., Поникаров В. П., Разваляев А. В. Геологическое развитие Сирии в палеогеновое время. БМОИП, отд. геол., т. XXXIX, вып. 5, 1964.

47. Крашенинников В. А. Зональная стратиграфия палеогена Восточного Средиземноморья. М.: Наука, 1965.

48. Кутина Я. Применение принципа равных расстояний при поисках рудных жил // Геология и геохимия рудных месторождений / Тр. XI11 Ме-ждунар. геол. конгресса. М.: Мир, 1971. с.109-118.

49. Кювилье Ж. и др. Микропалеонтологические исследования пограничных отложений между меловой и третичной системами в бассейне Средиземноморья. IV Межд. нефт. конгр. т. I, геол. нефт. и газов, месторождений, 1956.

50. Летников Ф.А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука. 1998. 230 с.

51. Ломтадзе В.В. Программное и информационное обеспечение геофизических исследований. М.: Недра, 1993. - 268 с.

52. Ломтадзе В.В. Технология геологического прогнозирования на основе системно-модельного подхода.//Вестник ИрГТУ. Научный журнал. -Иркутск: из-во ИрГТУ, 2001. Вып. 10. - с. 11-16.

53. Марченко В.В. Человеко-машинные методы геологического прогнозирования. М.: Недра, 1988. - 232 с.

54. Мораховский В.Н., Лохов Г.В. О проявлении закона эквидистанции в строении пегматитовых жил // Симметрия структур геологических тел: Тез. докл. Всесоюз. совещ. М.-Л., 1976.Вып. 2. с. Ю5-Ю6.

55. Микешина J1.A. Симметрия как одно из объективных оснований экстраполяции // Симметрия в природе: Тез. докл. Всесоюз. совещ. Л., 1971. с. 12-16.

56. Муратов М. В. История тектонического развития Альпийской складчатой области Юго-Восточной Европы и Малой Азии. Изв. АН СССР, сер. геол., № 2, 1962.

57. Муса Кхалаф. Геодинамические условия формирования и особенности пространственного размещения углеводородов на территории Сирии. В сб. Вопросы прикладной геологии, геофизики и геоэкологии. Иркутск: ИЛИ. 1996. с.23-27.

58. Муса Кхалаф. О перспективах нефтегазоносности Сирии. В сб. Известия вузов Сибири. Выпуск 2-3. Иркутск: из-во ИрГТУ. 1998. С. 104-107.

59. Нейман В.Б. Теория и методика палеотектонического анализа. М.: Недра. 1984. 111 с.

60. Нестеров И.И. В.Б.Васильев. Теория и практика нефтегазоразве-дочных работ. М,: Недра. 1993.

61. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. М.: Мир. 1979. - 512 с.

62. Павловский Е. В. Зоны перикратонных опусканий и платформенные структуры первого порядка. Изв. АН СССР, № 12, 1960.

63. Павловский Е. В. Сравнительная тектоника мезо-кайнозойских структур Восточной Сибири и Великого Рифта Африки и Аравии. Изв. АН СССР, сер. геол., № 5, 1948.

64. Пикард Л. О структуре Аравийского полуострова. Тр. XVII сесс. МГК, т. 2, 1939.

65. Поникаров В. П. и др. Тектоника Сирийской пустыни. Сов.геол.№ 4, 1965.

66. Поникаров В. П. и др. Тектоника северной часта Аравийской платформы. Сов. геол., № 1, 1964.

67. Поникаров В. П. Тектоника и история геологического развития северной части Аравийской платформы и складчатых зон обрамления. Авто-реф. дисс. на соиск. уч. степ. докт. геол.-минер, наук. Изд. МГУ, 1967.

68. Поникаров В. П., Казьмин В. Г. Докембрий и палеозой северной часта Аравийского полуострова. Сов. геол., № 3, 1965.

69. Поникаров В. П. и др. О характере сочленения Аравийской платформы с Альпийской геосинклинальной областью. Сов. геол., №2, 1967.

70. Поникаров В. П., Сулиди-Кондратьев Е. Д., Долгинов Е.А. Древнейшая история развития Аравийско-Нубийского щита п складчатых зон обрамления. Сов. геол., № 8, 1966.

71. Поникаров В.П., Казьмин В.Г. Геология и полезные ископаемые зарубежных стран (Сирия) М.:1969. 262с.

72. Проблемы глобальной геодинамики. Мат-лы теоретического семинара ОГГГГИ РАН 1998-1999 г.г. под ред. Рундквиста Д.В. М.: ГЕОС. 2000. 246 с.

73. Разваляев А. В. Тектоника Юго-Западной Сирии и смежных частей сопредельных стран. Геол. и разв., № 12, 1964.

74. Решетник М.Г. Филонюк В.А. Особенности структуры пространственного распределения золота и их использование при прогнозировании и оценке оруденения. В Сб. "Геология, поиски и разведка месторождений рудных полезных ископаемых " Иркутск: ИЛИ 1985.

75. Савенко B.C. К вопросу о природе фильтрационного эффекта // Докл. АН СССР. 1979. - Т. 245. - №5. с. 1222-1226.

76. Садовский М.А., Болховитинов Л.Г., Писаренко В.Ф. О свойстве дискретности горных пород//Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. - №12. с.3-18.

77. Садовский М.А., Писаренко В.Ф. Подобие в геофизике //Природа. 1991.-№1. С. 13-23.

78. Семинский Ж.В., Филонюк В.А. и др. Модели рудных районов и месторождений Сибири. М.: Недра, 1994. 252с.

79. Страхов В.М. Разрушение существующего стереотипа мышления -главнейшая проблема в развитии теории и практики интерпретации потенциальных полей (гравитационных и магнитных аномалий) в начале XXI века. //ДАН, 2000, том 375, №3, с. 395-399.

80. Таксономия в классификационных и прогнозных геологических задачах // Тр. ИГГ СО АН СССР / Под ред. В.В.Зуенко. Новосибирск, 1989. -118с.

81. Уфлянд А. К. О развитии валообразных поднятий на севере Аравийской платформы (на примере Северной Сирии). Сов. геология,№ 2, 1965.

82. Уфлянд А. К. Тектоника и история геологического развития Центральной и Северной Сирии. Автореф. дисс. на соиск. уч. стен. канд. геол.-минер, наук. Изд. МГУ, 1966.

83. Уфлянд А. К. Тектоника п история развития северо-восточного окончания Пальмирид (Сирия). Геотектоника,№ 3, 1965.

84. Фейгенбаум М. Универсальность в поведении нелинейных систем //Успехи физ. наук-1983, т. 141, вып. 2. с. 343-374.

85. Филонюк В.А. Принципы выявления закономерностей структурной организации геологических объектов. В сб. "Геология, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Иркутск: ИЛИ. 1986. с. 118-127.

86. Филонюк В.А Структурные признаки саморазвития рудогенных процессов в пространстве и времени. ДАН СССР. 1984.-Т.275.-№2. с.442-445.

87. Филонюк В.А. Исследование причинной динамики синергетиче-ского режима развития рудогенных процессов. //Тр.ЦНИГРИ. Рудная синергетика. Вып. 244. 1991. с. 88-101.

88. Филонюк В.А., Муса Кхалаф. Межкластерные углеводородные системы в геологической среде и их вероятная природа.//Вестник ИрГТУ, №12. 2002. С. 24-30.

89. Хаин В. Е. Главнейшие этапы и некоторые общие закономерности развитая земной коры. Докл. сов. геол. на XXII сессии МГК. Деформации пород и тектоника, 1964.

90. Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1980. - 406 с.

91. Шолпо В.Н. Структура Земли: упорядоченность или беспорядок? -М.: Наука, 1986. 160 с.

92. Щеглов А.Д., Говоров И.Н. Нелинейная металлогения и глубины Земли. М.: Наука, 1985. - 324 с.

93. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. Введение в теорию диссипативных структур.- М.: Мир, 1979. 279 с.