Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Гидрогеологическая модель геосистемы Восточного Закавказья

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Гидрогеологическая модель геосистемы Восточного Закавказья"

Ц ,.

МИНИСТЕРСТВО ГЕОЛОГИИ СССР Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии (ВСЕГИНГЕО)

На правах рукописи УДК 556.3:551.3:553.98:553.3.068.7: 550.34 : (-924.75)"

ЯКОВЛЕВ Леонид Евгеньевич

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГЕОСИСТЕМЫ ВОСТОЧНОГО ЗАКАВКАЗЬЯ (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ГЛУБИНШХ ИССЛЕДОВАНИИ В ВОСТОЧНО-КУРИНСКОМ РЕГИОНЕ)

Специальность 04.00.06 Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на еоксхаииэ ученой степени кандидата гаолого-н!шэралогических наук

Москва - 1990

Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидрогеологии и инженерной геологии (ЕСЕГИНГЕО).

Научный руководитель - кандидат геолого-шнералогических

наук Л.В.Боровский.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических л^ук

В.И.Кононов (ПШ АН СССР);

кандидат геолого-минералогических наук А.А.Кремзнецкий (ИМГРЭ).

Ведущая организация - Какакий научно-исследовательский институт комплексных исследований глубоких и сверхглубоки: скваякн чКауЛИИКИГС), Ярославское отделение.

Зашита диссертации состоится ¿ааЛ ¿990 г. в

10 ч. на заседании специализированного совета К.С71.11.01 по присуждению ученой степени кандидата геолого-н:шералогичезких наук при ЕСЕГИНГЕО по адресу: 142452, Московская обл., Ногинский р-н, кос.Зелены«, ВСЕГИНГЕО.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСЕГИНГЕО.

Просим Вас принять участие в работе спецсовета или прислать з двух экземплярах заверенный почать» отзыв по указанному адресу ученому секретари спецсовета.

Автореферат разослан ¿Ь^&и* 1990 г.

¿'чзшй секретарь специализированного совета, канд. геол.-шаг.

"1/, (-[НО- И.И.Цыпина

/

Г ; -3 -

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТА

Актуальность работы. Разработка комплексных глубинных моделей зешой кора предусмотрена разделом 03.01 обшесоюзной научно-технической программы ГКНТ 0.50.01 "Определить перспективы нефте-газоноснссти и рудоносности основных районов СССР на основе комплексного изучения глубинного строения зешой коры глубокими и сверхглубокими скважинами и геолого-геофизическими методами".

Работа посвяшена разработке одной из таких моделей на примере Восточного Закавказья как района бурения Саатлинской сверхглубокой сквакины (СГС). В качестве концептуальной основы модели использовано учение В.И.Вернадского о геосферах, приобретшее особую актуальность в настоящее время.

Цель и задачи работы. В учении В.И.Вернадского о геосферах выделяются три ватаейлих положения: I) все геосферы образуют единую природную систему "вода - твердое вешество - газ - живое вешество"; земная кора рассматривается в работе в этом контексте как единая "геосистема В.И.Вернадского" или более кратко - "геосистема"; 2) все четыре элемента геосистемы взаимосвязаны; 3}вода, господствуя в геосистеме, регулирует её эволюция.

Цель работы - разработка концептуальной гидрогеологической модели геосистемы Восточного Закавказья в связи с реализацией программы комплексных исследований Саатлинской СГС.

С этой целью репались следующие взаимосвязанные задачи:

1. Построить гидрогеологическую модель района бурения Саатлинской СГС на основе комплекса данных по стволу, керну и около-скваяинному пространству, характеризующих эволюцию и геологическую деятельность водного флюида.

2. Используя упомянутую модель как "опорную глубинную координату", разработать пространственно-ретроспективную гидрогеологическую модель окружающего, сквакину региона.

3. На основе гидрогеологической модели региона сформулировать основные особенности эволюции в целом геосистемы в изучаемом регионе; показать их теоретическое и прикладное значение в системе геологических знаний.

Методика исследований. Реализация поставленных задач включала работы по следующим направлениям.

1. Сбор и обобщение данных о геологическом строении и развитии, гидрогеологических условиях мезо-кайнозойского разреза изу-чаеыого региона, включавшего Восточно-Куринский регион (восточную часть Куринской рпадины) как основной объект изучения и дополнительно - районы Малого Кавказа.

2. Сбор и анализ комплексных данных по стволу, керну, около-скважинному пространству, режиму проходки Саатлинской СГС.

3. Организация службы оперативного слежения за параметрами бурового раствора (в 1982-1983 гг. при участии автора).

4. Сбор и обработка данных гидрогеологического опробования глубоких скважин Азербайджана (свыше 1000 объектов опробования в более чем 500 скважинах).

5. Построение структурных, гидрогеологических карт и разрезов мезо-кайнозойских отложений Восточно-Куринского региона в ызсштабе 1:500 000.

6. Обобщенная интерпретация оригинальных и заимствованных построений.

Научная новизна работы. Автором впервые поставлена и решена задача концептуального гидрогеологического моделирования геосис-тгш в рамках учения Вернадского о геосферах. При этом впервые получены следующие основные результаты.

1. Построена гидрогеологическая модель района бурения Саат-якнской сверхглубокой скважины. Доказана гипотеза В.Д.Безроднова :: Л.В.Боревского (1978 г.) о сушествовании на больших глубинах в атои районе нисходящего потока водного флюида - "обратной мета-¡¿орфогенной фильтрации" (0МФ).

2. В рамках гидрогеологической модели Восточного Закавказья показано региональное развитие 0МФ как основного фактора флюидного режима глубоких зон зег-иой коры в регионе в течение кайнозоя.

3. На примере Восточного Закавказья сформулирована концепция зволеции геосистемы Закавказского типа. Показано, что с пшроко-г-хгсптабным развитием 0МФ связаны коренные и всесторонние изменения в ходе эволюции земной коры. Выдвинуты предположения: о ме-томорфогенном происхождении оруденения, парагенного основным и

ультраосновным изтявулканктом Малого Кавказа; еысокой нефтегазо-носности верхних этажей мезозойских вулканитов Кюрдашр-Саатлин-ской зош; возможной перспективности на гидроминер&льное сырье крупных, высокопроницаемых объемов вулканогенного разреза Малого Кавказа; метаморфогенной природе-«блкофокусных очагов сейсмоге-нерации в условиях развития нисходящей ОМФ и проявлениях в окрестностях таких очагов "метаморфогенно-деформационного"' (ЦЦ) поля, характеризуете™ вариации РТ-условий и флюидного режима гео-вистемы Закавказского типа.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

1. При разработке,гидрогеологической модели района бурения Саатлинской скважины осушествлена обобщенная интерпретация кои-' плексных исследований, опыт которой применим и на других сверхглубоких скважинах, а также - в промысловой гидрогеологии.

2. Гидрогеологическая модель Восточно-Куринского региона может использоваться при поисках водного, углеводородного сырья. Оригинальные карта и разрезы использованы при оценке эксплуатационных запасов гидроминерального сырья на территории Азербайджана.

3. Проверка перечисленных предположений послужит развит® и углублению представлений об эволюции и строении земной коры. На их основе ыогут быть сформулированы некоторые генетические критерии геологического, сейсмического прогнозирования в Восточнбм Закавказья- и других, историко-геологически подобных регионах.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывалсйь на конференциях молодых ученых и специалистов ВСЕГИНГЕО в 1984, 1985, 1987 гг., на научном семинаре отдела ресурсов подземных вод ВСЕГИНГЕО и на НТС ПГО "Недра" в 198У г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано^ работ. Основные результата изложены также в 6 научных отчетах.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из ведения, ¡трех глав, соответствуютих этапам моделирования геосистема, и заключения, наложенных на 233 с. машинописного текста, включая 10 рис., 3 табл.; текст дополнен двумя табличными и 9 графическими приложениями. Список литературы насчитывает 147 наименований: ¡123 - опублюгованной и 24 - фондовой литературы.

- б -

Благодарности. Работа выполнена под руководством канд.геол, ыин. наук Л.В.Боревского, которому автор выражает искреннюю благодарность. Автор признателен А.А.Чернову, В.Н.Прупису, Б.Н.Дайну, В.И.Башыакову, Ф.А.Ширинову, А.Г.Арье за ценные консультацш и проявленный интерес к работе. Автор благодарен Ш.С.Кочарли, К.А.Йсмайлову, Ф.М.Гаджиеву, Н.И.Судакову, А.Н.Гусейнову, Jü.fl. Андрееву, В.В.Харитонову и другим азербайджанским геологам, помогавшим в сборе материалов и знакомстве с геологией и гидрогеологией региона. Автор глубоко признателен А.Ю.Яковлевой за по-шзь в обработке первичных материалов и оформлении работы, а таг ка - Л.В.Злобновой - за псыошь в офорштении картографического М£ сериала.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и раскрыта сущность работы как единого целого в последовательном решении логически взаимосвязанных задач.

В главе I дается постановка проблемы моделирования геосисте ш на основе учения В.И.Вернадского.

Анализ истории развития и современного состояния вопроса о связи эволюции земной коры с геологической деятельностью вода показал следующее. Учение В.И.Вернадского о геосферах в их единство, по существу, не принято епе на вооружение в широких кругах геологов. Интерес специалистов к геологической деятельности воды как правило, односторонен из-за специализации исследований по от дельным элементам, процессам в геосистема (Д.С.Коргинский, 1954, 1969; Е.А.Барс, 1981? В.Л.Барсуков, Ы.В.Борисов, 1967; В.Г.Гарь-ковоц, 1988; Н.Л.Добрецоз и др., 1972; А.А.Карцев, 1978; В.Д.Коз лов, 1987; A.M.Овчинников, 1970; П.А.Ребиндер, 1957; Н.Г.Судови-хов, 1964; D. Сгегаг н др.,1980; Griggs , 1964; Hubbert, Rubey , 1959; Nur , 1984 и др.). Единичные попытки многопланового анализа геологической деятельности воды (Файф и др.,1981; Пинеккер и др., 1982) носили, в отличие от подхода*В.И.Вернадско го, скорее собирательный, чей обобщавший характер: индивидуально« рассмотрение элементов и процессов в геосистеме не было дополнено анализом взаимосвязей между ними.

Проблема моделирования геосистемы оставалась открытой до [ачала реализации програю.и сверхглубокого бурения. За последние ■ода вышла серия работ (Л.В.Боревский, А.А.Кременецкий, 1985; ..А.Кременецкий, Л.Н.Овчинников, Л.В.Боревский, 198; и др.), в оторых на примере Печенгского синклинория комплексно рассмотре-ы геологические следствия "гидрогенного разуплотнения" (Коль-кая сверхглубокая ..., 1984). Авторские обобщения представляют обой принципиальную гидрогеологическую модель геосистемы "зарытого типа", применимую к тем регионам, где в условиях прогрес-ивного метаморфизма и дегидратации пород отток воды ("прямая етаморфогенная фильтрация") был затруднен. В ходе работ на Саат-инской СГС наметилась аналогичная проблема - разработка гидро-еологической модели геосистемы Восточного Закавказья. Основное оправление работ было заложено в 1978 г. в гипотезе В.Д.Безрод-эва и Л.В.Боревского о существовании в районе бурения Саатлин-<ой СГС до глубины 8 км и более нисходящего потока водного флю-1а, вызванного связыванием воды базитами, испытывающими ретро-эадный метаморфизм.

Разрез Саатлинской СГС сложен сверху вниз кайнозойскими мо-юсовыми осадками (интервал глубин 0-283 м - "молассовая толща"), ¡рхнемеловыми морскими известняками (2830-3530 м - "карбонатная >лща") и юрско-нижнемеловыми изверженными породами, представлении непрерывным рядом от базальтов до плагиориолитов, при пре-¡ладакшен распространении базальтов в вулканокластической груп-! фаций (3530-8267 м, до забоя, - "вулканогенная толша").

Для обоснования гипотезы её авторы привлекли: данные о воз-стании теплового потока с глубиной и об относительном охлажде-и разреза; данные об идентичности по изотопному составу связан-й воды вулканитов и пластовых вод молассовой толши, а также -ожилковых карбонатов в вулканитах и образований вышележащей щи морских известняков (Л.В.Боревский и др., 1986 и др.)". По-нее в ИМГРЭ были получены подтверждающие гипотезу данные о ти-чном для периферийных зон аллометаморфизма обогащении щелочами фтором верхних интервалов вулканогенной толши, накоплении йода, ана в нижних интервалах разреза (А.А.Кременецкий и др., 19&7).

Для проверки состоятельности некоторых исходных посылок гипотезы автором сделаны следующие оценки. Для полной хлоритиза-ции базальтам недостает порядка 3 вес.%, или, 10 об.% воды (У.Файф и др., 1981 и др.), из которых 3-4,5 % уже усвоено сегодня ыетабазитами, по данным ИМГРЭ. Глины молассовой толши.уп-" лотняясь, потеряли в среднем 25 об.% воды, из которых около половины (15 об.%) отжалось вниз. С учетом суммарной мощности глин 2000 м и мощности вулканогенной толши 6500 м, получаем соизмеримые объемы потерянной глинами и усвоенной вулканитами воды (около 250 на I м^ площади), что указывает на состоятельность гипотезы - по водному балансу.

Так как заметное отжатие воды могло начаться лишь при накоплении достаточно мощной молассовой толши, т.е. с конца акчагыль-ского века, около 1,8 млн лет тому назад, то средняя скорость нисходящего потока равна 0,14 мм/год. Учитывая неравномерность потока в пространстве и во времени, его скорость может локально возрастать, по крайней мере, в несколько раз, достигая значений, близких к скорости неотектонического прогибания (0,7 мм/год). Таким образом, оба механизма охлаждения земной коры - тектониче-сксз прогибание (Е.А.Любимова и др., 1973) и нисходяшая фильтрация воды - вносят в этот процесс сопоставимый вклад, что подтверждает состоятельность геотермического обоснования гипотезы.

Учитывая неизвестность прежде столь значительного по масштаба! глубин нисходящего потока водного флюида, рожденного ретроградным метаморфизмом пород, этот феномен специально' обозначен автором как "обратная метаыорфогенная фильтрация" (ОМФ).

В главе 2, посвященной разработке гидрогеологической модели района бурения Саатлинской СГС, приведены результаты комплексных исследований в скважине, дана их гидрогеологическая интерпретация и - сама модель. - -

Петрографическим анализом каменного материала (ВСЕГЕИ, ИМГРЭ, ИГЕИ, ИГ АН Аз.ССР) выявлена неравновесная'метаморфическая'зональность разреза скважины от цеолитовой до "зеленосланцевой фаций. В зонах повышенной трещиноватоети интенсивно проявлены процессы' пропилизации пород (в основном - хлоритизация базитов), регулирующие приток аллотигенной воды. На приток по этим зонам относитель-

ко холо.-гач аллотигенни;:: под указывают локальные прогдосскиг. »¡~ ло'-мнн.ч-: сзгрессипных гсзконэни-.? а характерной асссцигииоЯ ■ —•-севщкт+гидоослода+хлориа'+калышт на оо'гом Фоне прспнлиткзкгп-•!Ш1них погод на глубинах спьппэ 6150 м; в ряде интервалоз обнаружены каолинит и контсюшллснит (З.А.Азиэбекова, ИГ АН Аз.ССР, 19Ь5), находгкксся п равнокесном состоянии, что таге-? угадывает на приток, причем, ссяр'М'зчний, "холодных" гидротер.ч сверху.

Б целом, нэрапно«ес;..-^ть минеральных парагенезисов и слабая Стзпзнь изменения пород и условиях от цзолитопсО до зелснослакле-поп ««ций метаморфизма свидетгльстзулт о соврзгзннсм протекании низкотемпературного зеленокаменксго зллсмзтаиор?:!з?!а погружения в толпе вулканитов с учссткзи под вышележащей коласси.

Гетоп СС. Для издания п хог.о бурения екзйлнни зон ведопро-полениП - зодоприто-соз м псглс~ен!!? применялось оперативнее сложение за физшсо-хигг.геос:::'.' 'И парг'лтпа'!:-; прог-иючней жидкости -метод ОС (3.Д.Безродное, 1971). При проходке Саатлинской СГС регистрировались концентрации з растзорз ноноз хлора и йода: на диаграммах их изменений по глубина отмечены р-эзкие ано?.!алии з ториалах зодспрсявлений. 3 этих же кнт-зрпзча:: наблюдается уV; течение дкамзтра скважины, снижение гыхода керна, уменьпение ка-.--зихся сопротивлений, возрастание открытой пористости, усилеш::; осцилляция по глубине прочностных и дсФормацкснккх С30|';СТО ПО-.-?! . что объясняется го: покоенной трозиноватостьа. Прэсбладстгзая ориентировка, морфология и состав наполнителя трещин и миндалин (по описания керна) указывают на происхождение ослабленных зон: тектоническое, литогенное (экзогенная трешиноватссть, зоны эндо-контактов, трезины отдельности) или смазанное (наложенная тразп-новатость, дробление высокопористых вулканокластических разностей). Интерпретация данных ОС в комплексе с данными П'С, визуального, петрофизического изучения корна и наблюдения за дебите* поглощений показала следующее:

I. В целом разрез Саатлинской СГС характеризуется кнзсракс" приведенных Пластовых давлений с глубиной: водопритоки, итмзчав-пиеся з интервале 1400-1700 м, сменились ниже поглощениями проьк-вочной жидкости, возраставшими с глубиной и достигиими аварийных значений в районе забоя (8267 ы).

- то -

2. В пределах вулканогенной толщи Еьгделено несколько зон годопрояБлений (4820-5130 м, 5950-6400 м, 7100-7600 м, 79006267 ы) с водопритоками в верхних частях и поглощениями - в нил<-ик, что свидетельствует о притоке к ним водного флюида сверху м оттоке - вниз.

• 3. Карбонатная и вулканогенная толщи представляют собой единую систему трещинных коллекторов: латерально выдержанных"зон литогенного разуплотнения, ослабленных пачек вулканокластическо-го материала и пересекалзщих их, крутопадающих зон тектонического дробления. Тенденции к убыванию с глубиной раскрытой трещино-патости не отмечается.

Геотермические расчеты. Для оценки скорости фильрации по геотермическим данным использовано оригинальное численное ре-пение обратной задачи на основе уравнения теплопереноса. Судя по критериальным оценкам (Г.Шлихтинг, 1969 и др.), теплогенера-ция пород и нестаи,ионарность теплового поля б изучаемом разрезе пренебрежимо малы. Учитывая это, а также - сильные и неравномерные осцилляции коэффициента теплопроводности Л. по глубине {Ю.А.Попов, 1985), уравнение теплопереноса решалось на ЬВМ в следующей упрошенной постановке:

й / с11 \ ,, сИ: п

гда 1 - температура, {г - глубина, с - объемная теплоемкость ерсды;

си = са1)ф + сит

где Ср, - объемная теплоемкость воды; 1)т = 0.7 мзл/год - скорость неотектонического прогибания.

Б расчетном интервале 4,2-6,2 км скорость нисходялей филь-•гоации составила 1,0 мм/год. Саатлинская СГС расположена в зоне тектонического дробления, локализующей в себе нисходящий поток флюидов с повышенными скоростями. Поэтому локальное значение скорости 1,0 ш/год удовлетворительно согласуется с интегральным значением 0,14 мм/год, полученным по водному балансу во всем разрезе. В расчетном интервале 500-2800 ы сре/шяя скорость фильтрации оказалась того же знака и составила 0,5 мм/год.

- 1л -

Изотопные гидрогеологические исследования (В.А.Поляков, ВСЕГИНГЕО; В.И.Ферронскнй. ИВП АН СССР) дали четыре независим: метода интерпретации данных.

Т. Анализ' содержания дейтерия и ккслорода-18. в пробах воды продуктивной свита (нзоген) из скватсин Куринской впадины и. з трех образцах керна (мзтабазитов) из Саатлкнской СГС СВ.А.Полл-к'ов, 1980) показал, что с у.готом фракционирования изотопов сз.т-заннал з кэтабаг.чтах сода идентична по изотопному составу ( 8^0= -2 ... + 0,5°/оо, 51) ~ -68 ... -56°/со) водам выпележашей мо-лассы (6180 » -6,5 ... -2°/оо, 60= -68 ... -50°/оо). ото непосредственно указывает на участие последних в диафторезе вулканитов.

2. Определение валовых содержаний дейтерия з II пробах вулканитов показало их монотонное возрастание с глубиной от -П0°/оо (3,5 км) до -70°/оо (7,5 км), что объясняется "утяжелением" остаточной свободной воды по мере её связывания в минералах-гидратах по пути нисходящей фильтрации вследствие фракционирования изотопов водорода с изотопным сдвигом Д = 40-50°/оо (В.И.Фер-ронский, В.А.Поляков, 1983). Автором 'выведена приближенная формула для определения доли { объема остаточной свободной воды ( У^ ) относительно исходного объема ( \'0 ) по замеренным сс. жаниям дейтерия в кровле гидратируемой толаи ( 80 ) и на г.ту'/ • не Ь ( б^ ):

На глубине 7,5 (4 км от кровли гидратируемой толши) f « 0,35, т.е. 2/3 поступивпего сверху объема вода поглощено ыетабазитак'-. Соответственно, минерализация раствора возрастает по сравнения : исходной - 37 г/л, принятой по данным опробования скважины-спутника ОП-1, примерно в 3 раза, достигая 100-110 Л/л.

Анализ изотопов и С в прожилковых карбонатах метабази тов из интервала 3,5-8.1 км (В.И.Ферронский - 35 определений; В.А.Поляков - 8 определений) показал следующее.

3. SI80 изменяется от +Ю°/оо (8,1 км) до +27°/оо (3,5 км), убывая с глубиной, в соответствии с уравнением регрессии (В.И.

черронский, 1985), на Ю°/оо. При этом температура изменяется от 68 до 144 ÜC. Данному диапазону температур соответствует изменение 8^b0 d равновесной системе кальцит - вода на Ö°/oo (Ü'Neil и др., 1969). Значит, жильные карбонаты находятся в изотопном равновесии с современным флюидом. Равновесные содержания 1о0 и водном растворе составляют -9 ... +1,5°/оо (В.А.Поляков, В.И.Ферронский), что соответствует изотопному составу пластовых

:юд гюлассы (см.выше), то

SC колеблется около нуля (более 70 % значений не выходит за пределы - 2°/оо), что типично для морских известняков и указывает на то, что источником углерода прожилковых карбонатов мзтабазитов служит толиа морских известняков верхнего нала.

Гидрогеологическая модель района бурения Саатлинской СГС характеризует: I) распространение; 2) движение, 3) геохимию подземных вод, 4) развитие гидрогеологической обстановки во времени и содержит 5) обшие положения.

1) Молассовая толша представляет собой комплекс водоносных коллекторов порового типа, в котором песчано-алевритовые горизонты переслаиваются слабопроницаемыми глинистыми коллекторами. Карбонатная и вулканогенная толши образуют комплекс трешинно-жяьных, порово-трешинных коллекторов с латерально выдержанными водоносными зонами экзогенного, термического разуплотнения на фоне преобладающего развития пачек пористых ву'лканокластических разностей. Зоны тектонического разуплотнения мощность» до нескольких десятков метров в поперечнике образуют вместе с треаи-новатыми водоносными горизонтами единый водоносный комплекс, простиравшийся до глубин не мэнэе Ь-Ю км.

2) Приведенные результаты петрографических, геохимических, :,зотопных исследований," комплексной интерпретации ОС и геотермических расчетов независимо и вместе взятые подтверэдват гипотезу й.Д.Ьеэроднова и Л.В.Боревского: в районе Саатлинской СГС развита нисходяшая обратная jM-фильтрация. Её средняя скорость составляет доли мм/год, локально возрастая на порядок: нисходящий в целом поток имеет ячеистую структуру, тяготея к ослабленным зонам различной морфологии и генезиса.

' Вопи хлоридного натрпезого состава с минерализацией око-•о г/л. псступестие из колассопой толаи, лодвсргсттся кснтген-оисоаании и геохимической переработке, проьикая вглубь толщи улканитоз. В'интервале глубин от 3,5-4 до 7-7,5 тем связывается '-/3 золи, и на глубине В-10 км могут образовываться пересызенше „юридные натриево-кальциевые, кальциевое рассолы с повьгкгщшм ••оцешанием магния. Геохимическая переработка Фшзида состоит в удалении натрия и калия из состава растворенных солей в ходе •оопилитизации базитоз, поступлении п раствор кальция за счет ■еанортизодии плагиоклазов, осаждении кальцита, гипса и т.д.

') .мезо-кайнозойская эволюция флюидного режима земной кор.:' .. районе неотделима от истории ссадконакопнения. В течение пры-гшнего пола бурная (с перерывами) вулканическая деятельность •о!;пенс»шоваяа прогибание логса Палеотетиса, образовав трепинова-■чй лаповый покров моиностыо 5,5-7,5 км. Одновременно происходило перзраспределение погребенных метеорных вод к нижним, наиболее птзогретым этапам вулканогенных отложений в ходе их начального, спорадического диафтореза. Оти проявления М-фильтрации были, гскальными. "вялкми" и закончились к концу раннего гела, учити-"•ая незначительное количество захороненной поды (не более 1-2

судя по наблюдаемом значениям обаей пористости). С накоп-ченичм ноляссы в кайнозое и развитием позднеалъпиГоптх дзтелока-шй (У.И.ИихаЛякЗоРли. 1584 и ;:р.) стал проявляться нрсходезий >тток элизнонных вод, обеспечивая активизацию разломов, развитие процессов диафтореза. В акчагыльском веке трансгрессия заметно усилилась, продолжаясь доныне; М-фильтрация и связанные с ней тпоцсссы приобрели ярко выраженный характер и сохраняются до »п-;тоясего времен».

г:) Сс; I о"! п! е пол рвения: для развития ОМФ необходимо и достаточно существования:

прони1Ее.мого геологического тела, находящегося в РГ-усло-диафторзза и лимонного внутренних источников воды (-вулкано-'енная толза);

~ внешнего "одообильного источника (молассовая толпа); - хоросей гидравлической связи кепду ними (образование и однозление разломов, формирование структурны::, фациальних "скоп" : т.д.).

В главе 3 рассмотрены пространственная гидрогеологическш: модель Восточно-Куринского региона, ретроспективная модель флюидного режима Восточного Закавказья в альпийское время и геологические следствия развития ОМФ на примере геосистемы Восточного Закавказья. Использованы геолого-геофизические, геохимически« и гидрогеологические данные из фондов треста "Азнефтегеофизика", института ЮжВНИИГеофизика, организаций объединения "Азнефть1', ИГ АН Аз.ССР, УГ СМ Аз.ССР, НПО "Союзгеолфонд", а также заимствованные из публикаций (Ш.А.Адамия и др., 1977; А.Д.Исмаил-Заде и др., 1986; Ш.Ф.Мехтиев и др., 1985; А.В.Мошашвили, 1982; В.Е. Хаин, 1975, 1984; В.М.Цейслер, 1972; Э.Ш.Шихайлибейли, .1986 и. др.).

Гидрогеологические условия Куринской впадины во многом определяются пространственным соотношением наиболее крупных структурных и фациальных элементов. В её разрезе выделяются три структурных этажа. Верхний этаж охватывает комплекс слабодислоциро-ванных песчано-глинистых отложений от акчагыльского яруса до ан-тропогена. Средний - образован интенсивно дислоцированным комплексом вулканогенно-осадочных отложений от юры до среднего плиоцена (продуктивная толша), причем интенсивность разрывных и складчатых дислокаций увеличивается с глубиной. Доальлийский кристаллический фундамент образует нижний структурный этаж,имеющий блоковое строение. К числу обособленных глубинными разломами блоков фундамента относятся Кюрдамир-Саатлинское погребенное поднятие (КСП), н-. котором заложена Саатлинская СГС, и обрамляющие его прогибы: Евлах-Агджабединский (ЕАП), Иори-Аджиноурский (ИАП) и Нижнекуринский (НКП) (А.Н.Гусейнов, Ф.А.Ширинов, 1984).

В литолого-фациальном отношении альпийский чехол подразделяется сверху вниз на три неравнозначных по мощности толши: ыо-лассовув, карбонатную и вулканогенную (осадочно-вулканогенную). Последняя представлена юрско-меловыми эффузивами андезито-базаль-тового состава мощностью 5,5-8 км. Согласно данным ГСЗ, глубина залегания подошвы альпийского чехла изменяется от 9 км в районе КСП до 13 км в ЕАП, достигая 22-23 км в НКП. Доальпийский фундамент сложен в районе КСП и ЕАП океаническими базитаыи (энсимати-ческий блок), а в районе ИАП и НКП - преимущественно кислыми по-

родами континентальной (переходной) земной коры (энсиалический блок) (А.В.Мояапвили, 1382 и др.).

О учетом струхтурно-формационного расчленения разреза впадины, выделяются три гидрогеологических этажа. Йерхний совпадает с верхним структурным этаяом и представляет собой песчано-глинистую водоносную толщу с регионально развитыми, почти не на-русенными водоупорают, с весьма затрудненным вертикальным и относительно свободным латеральным водообменом. Средний гидрогеологический этат охватывает весь терригенный разрез кайнозоя нгст.е ак-чагыла. Он отличается от верхнего этача высокой структурной и. социальной неоднородностью. Учитывая изменение в пространстве степени дкслоцированности пород, степень гидрогеологической раскрытое ти разреза возрастает с глубиной, а по латерали - вблизи крупных разломов. Кроме того, отмечается обцее огрубление осадочного материала от центров к бортам прогибов, достигая максимума в районе КСП, что дополнительно усиливает гидрогеологическую раскрутость разреза. Нижний гидрогеологический эта-: охватывает карбонатную толшу верхнего мела - эоцена, мезозойскую вулканогенную толщу и обводненные зоны наиболее приподнятых участков доальпий-гкого фундамента. Этот этач отличается развитием трещинных коллекторов. Еследствие доминирозаспего в районе КСП вулканогенного осадконакопления и периодической эрозии лавовых покровов трещи-•юватость и формвционная однородность вулканогенной толаи здесь максимальны.

Учитывая изложенное, в среднем и нижнем гидрогеологических стихах отчетливо выделяется Кирдамир-Саатлинская структурно-фор-г,?ационная зона (КСЗ), включающая КСП и прилегающие борта прогибов. КСЗ отличается в регионе повыпелчой гидрогеологической рас-:сратостью и ;/а:сс;г''альной формзционной однородностью г.:эзозойск!сс пулханитоз. В КСЗ наилучшим образом наполняется три вьпзаупоняну-тых условия развития обратной М-фильтрации.

3 этом отношении представляет интерес еся область распространения Закавказского базальтового пояса, Еключгзаал Восточно-Куринский регион и районы Малого Кавказа: Севано-Акеринскую.Сом-хето-Кафанскую и другие зоны. Сформировавшись к концу раннего мела, базальтовый пояс был вовлечен в общую трансгрессию Кавка-

oa, которая продолжался ь до конца среднего эоцене (Т. Г Л'адские:-и др., 19Ы; М.И.Рустамэв и др., I9o7 и др.) с нихоплйнкгш пс верх базальтов мощного террпгенного покрова. Учитывая активна.:, цию разломов, в это время и позднее, ь начальный период орогенеза, в пределах базальтового пояса выполнялись все три услов'»*... развития ОМФ. По мере эрозии терригенного покрова на Малом.Kat,-казе Oüí' прекратилась. В Восточно-Куринском регионе б период . акчагыла до нолих .дней ОМ'1 наиболее ярко проявляется в КСГ>_

Для построения проз трлн?' тсонно й гидрогеологической мог автором пыйр-н р&! он пзслсдоьаний, вклвчглзий центральную хил'.' КСЗ i; западаос кг.ыло ЕАП, п„:енуемэс Евлахским прогибом (ЕП). В мазглабо I:5C0 CCJ nicrpoen-: структурные карты, раз разы. На их основе построен- г;;л.:/ог,.;слог»г-:сскпо карай к разрезы» даны обос-аоиныо в виде каталогов характеристики следующих водоносных комплексов: мзле^ого, пхлосцон-осцеьоього, майкопского, миоценоьог;; (средник - вер:аш$- миоцен), продуктивной толши, акчьгильского а ьплеронского. При атом выявлены следующие основные гн»толиноы:;-Уйскяа особенности роз^за. В сродной части колессосой толси,на глубинах 2-3 км, повсеместно развита зона повышенных пластовых давлении (АВПД): избыточный напор воды над дневной поверхностью достигает 2000-4000 ы. Зона АВПД не kmscv стратиграфической привязки, пересекая границы от эоцена до акчагыла. Инверсия пластовых давлений ниже зоны АВГЩ с градиентом 0,2-1,0 показывает возможность современной нисходящей фильтрации подземных вод. Преимущественному развитию нисходявей ОЫФ в районе КСП благоприятствует увеличение адесь фильтрационных свойств коллекторов мззо-кай-нозоя: водопроводиыость повышена почти на порядок по сравнения с региональным фоном.

Анализ связи гидрогеохимичоских аномалий (по макрокоыпонен-там и минерализации вод) с гидродинамическими (совпадающими с разломами и т.п.) позволил подвести некоторые итоги: I) Установлено локальное проявление (в виде гидродинамической и гидрохимической аномалий) нисходпией фильтрации подземных вод в меловых отложениях в районе пересечения крупного разлома восточнее нефтяных площадей Советляр - Карадонлы с Араксинским глубинным разломом. 2) Локальные гидрогеологические условия, допускашие с большой вероятностью возможность развития нисходящей Н-фильтрацин,

выявлены в районах площадей Зардоб и Ширванлы - Гедакбоз, причем, в первой зоне происходит площадное перетекание воды при вертикальном градиенте напоров 3,0, а во второй зоне движение флюида тяготеет к разрывным нарушениям. 3) Гидрогеохимические данные не противоречат возможности развития нисходящей М-филь-трации (в соответствии с распределением напоров ниже зоны АВЦЦ) в пределах всего КСП, а также локально - в районах площадей Мильская - Мурадханлы и Барда - Амирарх. 4) Затрудненность оттока воды из зоны АШД вверх объясняется экранирующим действием пачек акчагыльских и миоценовых глин, которое подтверждается следующими данными. Воды продуктивной толщи, разделяющей акчагыл' и миоцен, отличаются высокой минерализацией (что противоречит признакам опреснения бассейна в плиоцене) и монотонным по лате-рали составом. Уто свидетельствует о полном латеральном замещении конседиментационных вод продуктивной толши водами НКП, что никак не проявилось в вышележащих коллекторах; отсутствуют также, признаки поступления в продуктивную толшу пластовых вод снизу -из миоцена и Майкопа.

Таким образом, региональные гидрогеологические построения и палеореконструкции показали значительные масштабы развития в кайнозое нисходящей ОМФ в Восточном Закавказье.

Анализ геологических следствий развития ОМФ на примере Восточного Закавказья охватывает наиболее ватсные стороны альпийской эволюции земной коры в регионе как единой геосистемы.

ОМФ является важнейшим фактором формирования йяюидного резина глубоких зон земной коры в геосистеме Закавказского типа.Гидродинамически диафторез массива базит-гипербазитов проявляется в формировании устойчивого регионального пьезоминимума. Гидрогеохи-мически диафторез проявляется двояко. Во-первых, с развитием ОМФ происходит перевешивание и вытеснение конседиментвционных вод, 'формируется пестрый гидрохимический облик разреза. Во-вторых,развитию ОМФ сопутствует интенсивное концентрирование и геохимическая переработка водного раствора, проникающего вглубь толши вулканитов. Поскольку раствор насыщается при этом рядом ценных компонентов (йодом, бором, щелочными металлами, содой и т.д.), то он монет представлять интерес как промышленное сырье, если в резуль-

тате инверсии тектонического или флюидного режима флюиды поднялись в доступные для освоения этажи земной коры. В частности,не исключена перспективность на гидроминеральное сырье районов Малого Кавказа в пределах базальтового пояса, в достаточно крупных и высокопроницаемых объемах разреза, находящихся ниже зоны активного водообмена.

Развитие ОМФ сушественно сказывается на распределении углеводородов (УВ). ото влияние может быть как "позитивным" (усиление дифференциации ОВ, вынос и локализация УВ и т.д.), так и "негативным" (рассеяние УВ, формирование условий, благоприятных для биогенной, термической деструкции УВ и т.д.). Высокий нефтепро-дуцируюший потенциал разреза Куринской впадины (100-500 тыс. т/ккг), признаки интенсивного выноса подвижных фракций ОВ из отложений палеогена-майкопа (П.А.Шойхет и др., 19/8 и др.), особенно в районе КСЗ, случаи обнаружения скоплений кайнозойских УВ в меловых коллекторах (М.С.Агаларов, 1966 и др.), в зонах интенсивного развития ОМФ - эти и многие другие факты позволяют связывать с развитием ОМФ вынос в нисходящем направлении значительных масс УВ, образование крупных залежей в верхних горизонтах толши мезозойских вулканитов. Наиболее перспективной представляется КСЗ.

Колоссальный массоперенос, сопутствующий.развитию ОМФ, позволяет рассматривать её также и как механизм гидротермального рудообразования. При этом оруденение, парагенное основному и ультраосновному магматизму, является генетически связанным с диа-фторезом базитов и гипербазитов. Такой подход способствует выработке генетических поисковых критериев на широкий спектр тяжелых, цветных и благородных металлов. Обусловленное диафтореэом пород рудообразование может быть синхронным (протекавшим одновременно с развитием ОМФ) и эпихронным (вызванным инверсией флюидного кии тектонического режима земной коры). Гидрогеологическая ретроспективная модель региона позволяет выдвинуть версию преобладавшего метаморфогенного оруденения на Малом Кавказе, парагенного бази-там и гипербазитам. Так, месторождения сурьмы и ртути Сомхето-Кафанской и Севано-Акеринской зон, вероятнее всего, представляют собой проявления парагенной "офиолитам" Закавказья золото-лурьмя-

но-ртутной рудной формации, контролируемой водно-углеводородными гидротермами. Уместно говорить о необходимости ревизии рудных месторождений Закавказья с целью возможного расширения перечня ценных компонентов и пересмотра стратегии поисково-разведочных работ.

Между ОМФ и вариациями напряженных состояний в земной коре существует тесная обратная связь, особенно - в условиях высокой тектонической активности региона. Взаимообусловленные изменения флюидного режима (прежде всего, пластовых давлений и температур) и напряженных состояний массива базитов в условиях аллометамор-физма отражают эволюцию "иетаморфогенно-деформацконного" (ЦЦ) поля, характерного для геосистемы Закавказского типа. В разрезе выделяются сверху вниз две зсны, различавшиеся направлениями развития МД поля: зона А, в которой происходит физико-химическое и механическое ослабление пород (эффекты Ребиндера, Терцаги - Хаб-берта - Раби) при свободном развитии ОМФ по системам открытых трэшин; зона Б, где происходит упрочнение пород, по мэре связы-пания воды» при её спорадическом распространении в системе изолированных трещин. Интенсивное развитие нисходящей ОМФ должно приводить к возникновения в подошве зоны А регионального долгожи-зуоего гипсометрического уровня малкофокусных очагов сейсмогене-рации (в окрестностях КСЗ - на глубинах 5-15 км, судя по сейсмическим данным за последние 8 лет): перед землетрясением происходит локальное ослабление массива за счет стремительного расширения зоны А. При этом вариации ВД поля могут напоминать вариации ГГД поля (эффзкт Вартаняна - Куликова, 1982) и могут быть, вероятно, использованы для сейсмического прогнозирования. В этой сгся-зи в качестве наиболее сойлтоопесного участка Восточно-Куркнско-го региона выделен днзъэнхтивный узел, расположенный в 15-20' км к КЗ от г.Саатяы. На этом участке активно развивается ОМФ, приуроченная к Араксинскому глубинному разлому, и накопились тектонические напряжения, которые могут сняться землетрясением в 19УЗ-19У4 гг. - в апогее текущего 5-б-летнего цикла (¿¿.Б.Агаларова и ■ц)., 1987) сейсмической активности Кавказа.

Все геологические следствия развития ОЫФ взаимосвязаны. Скорости всех рассмотренных процессов, виесто взятые, характеризуют

скорость эволщии геосистемы Закавказского типа. Геосистема Малого Кавказа прошла полный цикл эволюции, контролируемый развитием ОМФ, и вышла на новый энергетический уровень, в основном определяемый мантийными процессами, тогда как геосистема Куринской впадины находится в апогее данного - "метаморфогенного" - цикла эволюции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Региональную (пространственно-ретроспективную) гидрогеологическую модель (включающую модель района бурения Саатлинской СГС) и результаты анализа геологических следствий развития ОМФ следует рассматривать вместе как концептуальную гидрогеологическую модель геосистемы Восточного Закавказья. В этой модели раскрыты и обоснованы следующие выносимые на защиту положения;

I. Доказан факт существования нисходящей обратной метамор-фогенной фильтрации в глубоких зонах земной коры (до глубин не менее 8-10 км), и на этой основе построена гидрогеологическая модель района бурения Саатлинской СГС.

П. В рамках пространственно-ретроспективной гидрогеологической модели Восточного Закавказья показано, что обратная М-филь-трация была в течение кайнозоя -главный фактором формирования флюидного режима глубоких зон земной коры в пределах Закавказского "базальтового" пояса.

Ш. С широкомасштабным развитием обратной М-фильтрации, связаны всесторонние и коренные изменения в ходе эволюции земной коры.

Дальнейшие исследования, нацеленные на совершенствование геологического, сейсмического и экологического прогнозирования, следует ориентировать на решение следующих задач:

- уточнение и детализацию гидрогеологической модели геосистемы Восточного Закавказья: проверку выдвинутых в рамках модели предположений, изучение влияния на эволюцию геосистемы биогенных и техногенных факторов;

- изучение эволщии геосистем* я условиях развития прямой й обратной метанорфогенной фильтрации на примере 'других регионов;

- разработка и типизация моделей геосистемы, различшозихся Флюидным режимом; соответствующее ретроспективное и перспективное районирование крупных территорий в СССР и за рубежом.

Список опубликованных автором работ по теме диссертации

1. Зарубежные исследования флюидных включений в применении к гидрогеологии. - В сб.: Актуальные вопросы гидрогеологии / ВСЕГИНГЮ (деп. в ВИНИТИ 02.02.88, !? 681-В88). - М., 1988. -

С. 146-151.

2. О формировании тепловой аномалии в районе сверхглубокой скважины СГ-1 - "Саатлы". - В сб.: Методические аспекты решения гидрогеологич. и инженерно-геологич. задач / ВСЕГИНГЮ (деп. в ВИНИТИ 12.02.85, !? 1146-85). - Ы., 1985. - С. 53-67.

3. Основные факторы, пространственно-временные закономерности и возможные геологические следствия метаморфогенной фильтрации подземных вод. - В сб.: Методы исследований в гидрогеологии / ВСЕГИНГЕО (деп. в ВИНИТИ 05.06.07, № 4072-В87). - М., 1877. -С. 152-165.

4. Применение численных методов в геотернии. - В сб. тезисов: Пути ускорения научно-техн. прогресса в ^пользовании тепла Земли. - Махачкала, 1986..- С. 22-23.

5. Применение изотопных методов для исследований гидродинамики сверхглубоких горизонтов. - В сб.: Методы изучения и оценки ресурсов подземных вод глубоких горизонтов. - М.: ВСЕГИНГЮ, 1986. - С. 51-58 (соавторы Л.В.Боревский, В.А.Поляков).

Л. 34256. _ Подписано в печать 19.04.90. Заказ 144 Формат 60x90VI6. Уч.-изд.л. I. Тирад 100 экз.

Московская обл., Ногинский р-н, пос.Зеленый Ротапринт ВСЕГИНГЕО