Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинное строение Надым-Тазовской синеклизы севера Западной Сибири по данным гравитационного моделирования

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение Надым-Тазовской синеклизы севера Западной Сибири по данным гравитационного моделирования"

0:5,- 3,2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР по дам НАУКИ И ВЫСШЕЙ шош

Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. С.Овджоникидзе

На правах рукописи Драверт Николай Георгиевич

УД{ 550.8.05:072+477

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ НАДШ-ТАЗОВСКСЙ СИНЕКЛИШ СЕВЕРА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ДАННЫМ ГРАВИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 04.00.12 - геофизические методы

поисков и разведки мэетсроздений полезных ископаемых

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

МОСКВА - 1992

Работа выполнена в Институте геофизики им. С.И.Субботина АН Украины

Научный руководитель - доктор физико-математических наук,

профессор Е.Г.Булах

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.Ы.Березкин

кандидат геолого-минералогических наук Ю.В.Юнаковская

Ведущее предприятие: Институт геологии и геофисики СО

Российской АН

Защита состоится " 18 " ирня 1992г. в 15 часов на заседании специализированного совета Д 063.55.03 при Московском геологоразведочном институте им. С.Орджоникидзе по адресу: 117485, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЫГРИ. Автореферат разослан " 26 " апреля 1992г.

Ученый секретарь специализированного совета

ДОКТОР <?ИЗ.-1 - —* >, I—

Ю.И.Блох

, ' | ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

~:■'Актуальность работа. Западная Сибирь - главная нефтегазоносная провинция СНГ как по добыча, так и по запасам нефти и газа. Всевозрастающие потребности народного хозяйства требуют как наращивания темпов добычи нефти и rasa, так и прироста их разведанных запасов. Решение этих задач требует создания современной научной чсновы, что было предусмотрено научно-технической программой ГКНТ и Президиума АН СССР 0.50.01 "Определение перспектив неф-тегаэоносности и рудоносноста основных районов СССР на основе комплексного изучения глубинного строения земной коры глубокими и сверхглубокими скважинами и геолого-геофизическими методами".

Важность проведения исследований по данной программе применительно к северу Западной Сибири определяется необходимость!!) выявления новых нефтегазоперспективных отложений в низах осадочного чехла н промежуточной: структурном этаже, что возможно только на основэ комплексного геолого-геофизического изучения региона.

В настоящее время проводится сгущение профилей ГСЗ на территории севера Западной Сибири, выполнена серия профилей ЫШЗ, завершено создание плотной сети региональных профилей МОРГ. Комплексная интерпретация имеющихся сейсмических данных и аномальных потенциальных полей с помощью моделирования позволит установить роль глубинных структур коры и верхней мантии в формировании осадочного слоя севера Западной Сибири, поможет увя.загь вопросы нефтегазоносное-™ г особенностями глубинной тектоники и создаст структурно-формационнуи основу для болэе детальных геолого-геофизических исследований.

Цель и задачи работы. Цель настоящей работы заключается в построении плотностной модели центральной части Надым-Таэовсксй синеклизы севера Западней Сибири; определении источников гравитационных аномалий данного региона; ввделении зон в осадочных отложениях, перспективных для поисков залежей углеводородов. Для достижения поставленной цели решался следующий круг задач:

1. Разработка методических приемов моделирования аномалий силы тяжести регионов со сложным геолого-тектоническим строение«.

2. Исследование природы гравитационных аномалий севера Западной Сибири, получение детальной характеристики пютностных неодно-родностей Колтогорско-Уреагойского и других рифтов региона вдоль серии профилей ГСЗ.

3. На основе проведанного гравитационного моделирования и анализа данных о строении ]?ифто£ других регионов-установлениз особенностей образования структур севера Западной Сибири в связи с рифтогенезом.

4. Определение возможности применения результатов гравитационного моделирования для ввделения нефтегазоперспективншс зон в глубинных горизонтах платформенного чехла и породах промежуточного структурного этажа.

Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:

1. При изучении источник.в гравитационных аномалий региона предложена методика, предусмагривавщая использование как численных, так и аналитических методов решения прямых и обратных задач гравиразведни.

2. При составлении плотностной модели коры региона использовался комплекс трансформаций потенциальных полей на основе быстрого преобразования Фурье, позволивший в комплексе с сейсмическими данными наделить нефтегазоперспективные структуры в глубинных горизонтах осадочного чехла.

3. Впервые создана объемная пяотностная модель земной коры центральной части Надым-Тааовской синеклизы.

4. Уточнены основные глубинные характеристики стеркневой структуры Западной Сибири - Колтогорско-Уренгойского рифта. Практическая ценность и реализация работа. Моделирование в

гравитационном поле как глубинных, так и приповерхностных структур используется при решении как фундаментальных геологических задач изучения глубинного строения земной коры» так и при поисково-разведочных исследованиях. Построенные плотносгные модели позволили уточнить знания о строении рифтогенных зон севера Западной Сибири, детализировать особенности вещественных и. структурных неоднород-ностей промежуточного структурного этажа и фундамента Надыы-Тазовс-кой еинеклизы и тем самым создать основу для более эффективного проведения нефтегаэопоисковых работ в указанной регионе.

Разработанный комплекс методических приемов исследований и выявленные особенности глубинной структуры рифтогенных областей могут быть использованы при исследованиях в других регионах с аналогичным геологическим строением.

Методические рекомендации и геологические результата внедре-

да в Экспедиции №1 ПГО "Центргесфизика" Министерства геологии РСФСР, а также переданы в трест "Главтгаменьгеология". Экономическая эффективность проведенных работ для ПГО "Центргеофизика" оценена в 156 тыс.рублей.

Апробация работы. Основные положения д. ссертацин были представлены и обсуждались на конференции молодых специалистов и ученых МГФМ АН УССР (Киев, 1985), XI республиканской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов УкрНИГРИ (Чернигов, 1986), I республиканской школе-семинаре молодых геофизиков Украины (Алушта, 1986), У1 всесоюзной школз-семинаре "Теория и практика интерпретации потенциальных полей" (Ялта, 1989), всесоюзном совещании "Эвдогенные процессы в зонах глубинных разломов" (Иркутск, 1989).

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь статей и два научно-производственных отчета.

Обьем работы. Представленная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 105 страницах машинописного текста, и списка литературы из 145 наименований. Работа иллюстрируется 85 рисунками и 5 таблицами.

Исследования выполнены по плановой теме 3.1.14.4.2 "Разработка теории, методики и программно-алгоритмического обеспечения автоматизированных систем обработки и интерпретации геофизических полей" Института геофизики АН Украины, научным руководителем которой является доктор физико-математических наук, профессор Е.Г.Булах, одним из ответственных исполнителей - автор.

Все расчеты, проведенные в работе, проведены по программам В.И.Тимошенко, Н.А.Голярчука и С.П.Левашове .

Автор выражает глубокую благодарность ручному руководители - профессору Е.Г.Вулаху, за внимание и помощь при выполнении исследований. В процессе работы автор пользовался ценными советами и рекомендациями В.А.Иляосовского, В.И.Тимошенко и С.С.Скотаренко.

Основные положения, защищаемые в работе

1. Предложенная методика гиотностного моделирования, предусматривающая последовательный анализ "структурного" и "рещественного" факторов с использованием численных и аналитических методов решения обратных задач гравиразведки, эффективна для изучения рифтогенннх зон литосферы.

2. Плотностные модели Колтогорско-Уренгойского рифта вдоль серии профилей ГСЗ дйюг возможность установить характер распределения

енсмальных образований как а земной коре, так и в верхней мантия ряфтогемно" области. 3, Построенная трехмерная гаотностная модель аемной корн центральной части Надым-Таэооской синеклнэы позволяет наделить вот в ниоах осадочного чехла и промежуточном структурном этаже, порспективша для поисков залежей нефти и гана.

СОДЕРМНИЕ РАБОТЫ В первой главе диссертации рассматривается развитие представлении о глубинном строении севера Западной Сибири. Указывается, что изучаемая Нодыы-Таоовская синеклиза является крупноРтой депрессией Западной Сибири. Она имеет трехяруснов строение и состоит из осадочного чехла, прерывистой толщи пород промежуточного структурного отсша (ПСЭ) и складчатого фундамента. В платформенный чехол региона входят песчано-гличизтые образования мезо-кпйнозоя и, видимо, верхнего палеозоя (B.C.Coce^KOD, Л.Ш.Гиршгорн и др.). Между глубоко метаморфизованными и сильно дислоцированными породами фундамента и осадочным чехлом расположены породы ПСЭ, представленные, главным гбразом, терригенно-карбонатнши и вулканогенными породами палеозоя. Достоворно изученными можно считать породы синеклизы до глубины 5 ш, т.к. глубины болышнства скважин не превышвот данного уровня. Характеристика низов осадочных отложений и фундамента, залегающих ниже, основывается, главным образом, на данных геофизических методов, Такое положение о изученностью привело к многообразии взглядов на строение ПСЭ и консолидированной коры, и на те геологические процессы, которые определили особенности глубинной структуры региона.

Большинство исследователей Западной Сибири пришло :t заключении о развитии на севере региона системы рифтов, но их мнения расходятся в оценке генезиса, возраста, структуры рифтогенных образований.

Результаты интерпретации грэвимагнитных полей региона, отраженные в работах В.С.Суркова, Н.А.Кукина, Л.А.Самойлкж, И.Д.Пес-ковского, С.С.Скотаренко, В.С.Дружинина и др., указывают на сложный характер распределения аномальных масс на различных этажах коры. Необходимым является проведение обьемного гравитационного моделирования литосферы рагиона на основе методики, позволяющей в максимальной степени исследовать как вещественные, так и структурные неоднородности, используя при отом всю имеющуюся геолого-геофизическую информацию.

Нетсдччосккз исшгты проводшсго граьитаг,ион;юго моделировать om:cc!ï; во стсро" г;:пве диссертационной работы. Схематически кокно выделить три этапа исследований: продварителышй, основной v этап геологического анализа. Целью предварительного этапа является формирование одной или носкольких геологических гипотез, созданий в рсмках этих гипотез моделей начальник приближений и определение продолов изцонения их геометрических и плотностных параметров. Для этого проподнтея анализ всох иыеглцихся априорны:; геоло-го-гсофкзическкз: данных. Кроьсз того, извлекается дополнительная качественная и количественная информация из потенциальных полей о помощью программного комплекса £FGM , созданного Н.А.Голярчу-кои. В комплексе реализованы алгоритмы трансформации к анализа площадных геофизических данных на основе быстрого преобразования (5урье. Про г ражи комплекса позволяет проводить спектральный и корреляционный анализ полой, удалять линейный тренд, фильтровать поле по размерам и простиранию аномалий, осуществлять пересчеты поля в верхнее и нижнее полупространство, разделясь региональную и локальную составляющие и т.д.

На основном этапе проводится моделирование гравитационного поля путем подбора. Данный этап начинается с детального изучения геологической природы гравитационных аномалий района путем расчета плотностной модели по одному или нескольким опорным профилям. При моделировании по опорному профиле сначала решается прямая задача от составленной модели в численном и аналитическом виде» затем проводится анализ возможных изменений плотностных и геометрических параметров аномальных обьектов в рзмйах каждой гипотезы, в случае необходимости осуществляется поиск новых гравиактивных источников. Для формирования наиболее полного представления об особенностях глубинного строения всей изучаемой площади проводится интерпретация по сети профилей. Результаты профильных расчетов используются при создании обьемных плотностных моделей.

Заканчивается интерпретация геологическим анализом полученных моделей. При этом особенности построенных моделей сравниваются с основными чертами глубинного строения территорий, имеющих сходную с изучаемым районом историю геологического развития и характеризующихся высокой степень изученности. Проводится также сопоставление результатов модельных построений с данными других, в первую

очередь, независимых геолого-геофизических исследований, таких как геотермия, сейсмология, изучение неотектом; веских движений и т.п. Все это необходимо для того, чтобы дать генетическую трактовку полуденным моделям, оценить их геологическуи достоверность, а также проанализировать возможность их использования для выделения в верхней части земной коры зон, благоприятных для образования месторождений полезных ископаемых.

При проведении гравитационного моделирования, опираясь на сейсмические данные о гротяженных границах, уточняя при необходимости их конфигурацию, можно, исключив гравитационный эффект от данных границ из наблюденного поля, выделить аномалии от плотностных но-однородностей, расположенных внутри слоев, т.е. после учета "структурного" фактора перейти к анализу "вещественного". При этом в зависимости от характера решаемых задач использовались различные программно-алгоритмические комплексы, позволяющие с достаточно высокой эффективностью изучать геологическую природу разделяемых компонент аномального гравитационного поля.

При анализе "структурного-1 фактора нами использовался комплекс программ решения прямой и обратной задачи гравиразведки для среды, представленной в гаде суммы контактных поверхностей. Контактная поверхность как вариация границы раздела двух сред по отношение к горизонтальной средней поверхности Но описывалась набором прямоугольных уступов с постоянной избыточной плотностью. При изучении "вещественного" фактора в виде локализованных объектов со сложной плстностной характеристикой использовался пакет программ, в котором предусмотрена аппроксимация тел наклонными уступами, а плотность зависит от глубины К и представляется алгебраическими полиномом. Для каждого обьекта с фиксированной геометрией при решении обратной линейной задачи гравиразведки возможно получение серии эквивалентных решений в виде полиномов различных порядков. При отборе оптшальных законов распределение плотности учитывается геолого-геофизическая информация: сведения о плотности пород вблизи верхней кромки тела, характер зависимости Ур(Ь) и

интервал возможных изменений илотиостныт параметров для обьехтов даьного типа.

Такой методический подход был отработан при гравитационном моделировании разломных зон области Вранча, а также Одееско-Ядлово

кой геосинклинальной зоны Украинского щита. Проведенные исследования показали, что подбор геометрических и плотностных характеристик неоцнородностей литосферы, связанных с глубинными разломами, следует проводить после учета гравитационного эффекта от границ земной коры и верхнемантийных источников аномалий, в первую очередь таких, кэк волноводы и астеносфера.

В третьей главе рассматриваются основше результаты плотност-ного моделирования структуры земной коры севера Западной Сибири. Описывается проводимый на предварительном этапе исследований анализ гравитационного и магнитного полей центральной части Надым-Тазовской синеклизы с помощью комплекса . Так, проводил-

ся расчет логемплитудных спектров потенциальных полей и определение по графикам спектров глубин залегания глубинных и приповерхностных источникоз и отношение их "э&фективних" масс. Проведенный спектральный анализ показал, что определяющую роль в региональном гравитационном поле играют источники субмеридионального и северовосточного простирания с глубинами залегания 24 и 22 км, а в магнитном поле - источники северо-западного простирания (глубины залегания 14-15 км). В целом в центра Недым-Тазовской синеклизы основная часть глубинных гравиактивных и магнитоактивных образований лежит соответственно на глубинах 11.5-24 и 8-15 км. Глубины 2.5 -5.5 км и 2.5-4.5 км соответствуют областям развития приповерхностных источников гравитационных и магнитных аномалий.

Результаты разделения полей в спектральной области на локальную и региональную составляющие сравнивались с имеющимися геолого-гео^изическими данными. Так, в пределах площади исследований не обнаружены магнитные образования в осадочном чехле. Это позволяет предположить, что локальная составляющая магнитного поля с источниками на глубинах 2.5-4.5 кы является фоном помех, образующихся за счет дискретизации матрицы поля с иагои 2x2 км. Глубины источников региональной составляющей магнитного поля ( Н = 8-15 км) со-оответствупт, в основном, области развитая пород ПСЭ я гзрхкей части фундамента. Но на некоторых участках площади магнитные массы расположены на глубинах, меньших 8 км. Об этом говорят симптомы "разрушения" аномалий йТ » продолженных на глубину 8 км. Локальным аномалиям гравитационного поля соответствует интервал глубин в осадочных образованиях между отралеготими горизонтами Г и Б. Ис-

точникам региональной составляющей поля ЛС[. соответствует толща пород нике преломляющего горизонта ГГГП (поверхность консолидирован-него ¿ундамента). О том, что основные источники региональных гравитационных аномалий не связаны с ПСЭ, а расположены глубже, говорит спокойный характер гравитационного шля, пересчитанного на уровень 8 км (средняя глубина залегания комплексов ПСЭ).

Основной этап интерпретации начинался с построений модели литосферы по опорному профилю, в качестве которого был выбран Уренгойский профиль ГСЗ (В.С.Дружинин и др. 1985), пересекающий в суб-широтноы напраатении основные тектонические структуры Надым-Таоовс-ной синеклиэы. Было установлено, что анскалии гравитационного поля вдоль профиля не связаны с геометрией коревых границ. Видимо, ведущую роль в образовании аномального поля вдоль профиля играет не "структурны^", а "вещественный" фактор, т.е. наличие пяотностных неоднородностей мечзду контактами. Анализировалась разностная аномалия, полученная при вычитании из наблюденных значений прямого эффекта от плотностных границ коры. Ее можно подобрать за счет плот-кретных неоднородностей в верхней части земной коры. Были просчитаны модели с использованием подбора избыточных плотностей на границах Ко (кровля ПСЭ) и Кщ (поверхность фундамента). Подобранные значения дб' достигали слишком больших значений (до ~ 0.35 г/см3), что говорит о невозможности объяснить разностное поле только аномальными плотностными свойствами пород ПСЭ и верхней части фундамента. Было предположено, что наиболее крупные аномалии разностного поля связаны с наличием в земной коре гравиактивных источников типа суб вертикальных рнфтогенных зон, охватывающих широкий диапазон глубин.

Рассмотрен процесс получения плогностных и геометрических характеристик аномальной зоны, соответствующей центральной области развития Колтогорско-Уренгойского рифта. С учетом данных МПВ о высокоскоростных образованиях в толще пород ПСЭ и результатов модельных расчетов верхняя кромка изучаемого объекта была выбрана на уровне 9.5 км, а ширина задавалась равной 3? км в верхней тае-ти и 25 км у подошвы. Нижняя кромка зоны для получения реальных изменений плотности с глубиной была опущена до глубины 70 км. Полученный при этом закон Лб^К) носил линейный характер. Максимальное значение избыточная плотность имела на уровне верхней кромки - 0.21 г/смэ, а на глубине 60 км Лб' становилась стрица-

тельной и на нижней кромке достигала величины -0.04 г/см3. Возможно, это разуплотнение связано со слоем пониженных скоростей в верхней мантии Обь-Тагювского междуречия (А.В.Егорким и др.).

Были также определены геометрические контуры и рассчитаны законы изменения плотности для остальных аномальных объектов, расположенных вдоль профиля. Расчеты показали наличие в области Хадырь-Яхинской моноклинали тел повышенной плотности, являющихся, видимо, интрузиями основных пород, а в пределах Тотыдзоттинского прогиба - довольно узкой зоны базификации корт, охватывающей диапазон глубин 10-36 км и характеризующейся значениями избыточной плотности, линейно убывающими от величины 0.2 г/см3 на верхней кромке до 0.18 г/см3 у подошвы. В плане эта зона соответствует Худуттейско-ыу рифту. В районе Нижне-Пурскэго мегавала в верхней части фундамента было выделено тело относительно разуплотненных пород со средней избыточной плотностью -0.12 г/смэ. Видимо, данный объект является массивом гранитизированных образований фундамента. Проводился также детальный анализ возможных источников крупного минимума разностного поля над Часельским мегавалом. Для истолкования его природы рассчитывались серии плотносткых моделей рассматриваемого участка земной корт, основанные на различных геологических гипотезах: предположении о развитии девонских соляных куполов (Н.Я.Кунин), вдеи о гранитном составе выступа фундамента или гра-нитизированном блоке межрифтовой коры (В.С.Сурков, Л.Ш.Гиршгорн). Теоретически возможно создать необходимый аномальный эффект действием толщи соли, занимающей весь обьем выступов границы Ко ( Яп ) (денные ГСЗ и КМПВ) или А (данные МОГТ) с изо'мточной плотностью, достигающей -0.26+ -0.28 г/см3. Однако высокие значения подбираемой избыточной плотности, которым не соответствует резкие пониже-гчя скорости сейсмических волн, а также характер волнового поля МОГТ делают предположение о существовании соляных куполов маловероятным. Видимо, главным фактором, обуславливающим данную отрицательную аномалию силы тяжести, является развитие в фундаменте пород кислого состава. Необходимо также учитывать и такие причины, как возможное нескомпенсированное влияние Еерхнемантийных корней рифтогена, а также тектоническую раздробленность пород в зонах глубинных разломов, ограничивающих с запада и востока Часельское поднятие. Источник отрицательной аномалии рассматриваемой области был подобран в виде субвертикального тела шириной 7-12 км, верхней

ю.

кромкой на уровне 8 км, нижней кромкой на 30 км, избытком плотности, линейно изменяющимся от -0.18 до 0.13 г/см3.

С гравитационными аномалиями вдоль рассматриваемого профиля хорошо коррелирует аномалии поля &Г . Для изучения источников магнитных аномалий использовался метод последовательного накопления и разрастания аномальных масс (алгоритм С.П.Левашова). Построение магнитной модели проводилось путем разрастания исходных аппрок-симациокных моделей, представленных в виде дискретного распределения точечных источников. Из полученной модели видно, что наблюдаемые магнитные аномалии обусловлена субгоризонтальными неоднородна нЕмагниченчыми толщами пород ПСЭ и образованиями верхней члети Фундамента. Области максимальной намагниченности, ограниченные изолиниями 1.6-1.8 а/и, соответствуют, видимо, подводящим каналам, с которыми связывают наличие крупных интрузивных тел, таких, как обнаруженное в Нюкне-Пурском прогибе площадными работами МП8 (В.С.Дружинин) на глубине 8-10 км ультрабазитовое тело. Верхняя кромка магнитных масс на полученкой модели находится на глубинах около 7.5 км в Тотвдеоттинском и Нтсне-Пурсксм прогибах, и на уровне сколс 5.5-6 км - на востоке Хадырь-Яхинской моноклинали. Что касается Нижне-Пурского прогиба и соответствующего ему Кол-тогорско-Уренгойского рифта, то там положение верхней кромки, видимо, связано с развчтием мощных прослоев основных вулканитов, наличие которых по сейсмическим данным предполагается на глубинах 7-8.5 км. Нельзя исключить наличие подобных магнитоактивных эффузивных образований на указанных выше глубинах и в комплексах ПСЭ Тотедзотшиского мегапрогиба и Хадырь-Яхинской моноклинали. Ограниченность размещения намагниченных пород 17-18 км, возможно, связана с существованием на этих глубинах изотермической поверхности Кюри (У.И.Моисоенко).

С целью дальнейшего изучения распределения плотностных неод-нородностей в рифтовьгх зонах и сопряженных с ними тектонических структурах бкла проведена интерпретация гравитационных аномалий вдоль трех профилей ГСЗ (Воркута-Норильск, Березово-Усть-Мая ("Краток"), Хенты-Мансийск-р.Лена ("Кимберлит")), секущих рифты севера и ветра Западно-Сибирской плиты вкрест их простирания. Анализируемая разностная кривая, полученная при вычитании из наблюденных гравитационных аномалий прямого эффекта от границ -земной

кора, вдоль всех трех профилей имела сильно пониженный уровень. Видимо, это связано с наличием в литосфере региона крупных, регионального характера разуплотнении. Согласно данным Н.М.Чернышева и А.В.Егоркина в верхней мантии вдоль изучаммых профилей существуют сейсмические волноводы. Для профилей "Кратон" и "Кимберлит" скорость продольных аолн в пределах волноводов в среднем понижена на 0.3 км/с по отношению к окружающим верхнемантийкым образованиям, что по количественным оценкам Ф.Берча и С.В.Крылова соответствует ум&лыпению плотности примерно на 0.03 г/смэ. На профиле Воркута-Норильск перепад скорости между веществом волновода и верхней мантии составил 1.2 км/с, и значение дефицита плотности для пород волновоца мы приняли -0.1 г/смэ. При данных значениях ¿¡.в* уточнялась конфигурация волноводов вдоль профилей Воркута-Норильск и "Кимберлит". При моделировании вдоль профиля "Кратон" мы исходили из предположения,что региональная составляющая разностной кривой обусловлена, в основном, первым верхнемантийным волноводом, геометрия которого закреплялась при проведении расчетов. После учета гравитационного влияния верхнемантийных разуплотнений была проведана интерпретация остаточных аномалий, аналогичная исследованиям вдоль опорного профиля.

Проведенный анализ строения литосферы Западно-Сибирской плиты вдоль всех профилей ГСЗ показал, что в наибольшей степени процессами рифтогенеза была затронута кора в пределах Надым-Тгзовсной синеклизы, где осевые уплотнения Колтогорсхо-Уренгойского и Худо-сейского рифтов проходят через всю толщу земной коры. К югу, а особенно к северу от Кадым-Таэовсной синоклизы степень Газификации корт в пределах рифтов значительно уменьшается.

С целью выявления особенностей структуры плотностной подели Колтогорско-Уренгойского рифта и окружающих его геологических образований в пределах Надым-Тазовской синеклизы проводился анализ аномалий разностного гравитационного полк, полученного при вычитании из наблюденных значений гравитационного эффекта от границ земной коры. Сначала наполнялись расчеты по девяти профилям, а затем проводилось трехмерное моделирование. При этом использовался метод перебора решений прямых задач от различных вариаций моделей. Начальная трехмерная модель строилась с учетом результатов двухмерных расчетов. По отношению к двухмерным моделям в результа-

те проведенных расчетов по площади, в основном, изменились горизонтальные размеры аномальных объектов, а также удалось выделить несколько серий локальных обьектов в верхах фундамента, через которые не проходили интерпретационные профили. На полученной объемной модели плотные образования Колтогорско-Уренгойского рифта в северной части площади (район Нижне-Пурского мегапрогиба и северозападное окончание Хадырь-Яхинской моноклинали) развиты в интервале глубин 12-34 км. В своей верхней части (12-14 км) уплотнение имеет ширину 40-50 км, С глубиной ширина уменьшается до 30-35 км. В (очной части площади верхняя и нижняя кромки аномальных образований приподнимаются соответственно до уровней 10 и 26 км. Ширина уплотнения уменьшается до 20-30 км. На крайнем юге изучаемой площади (юг Средне -Лурского мегапрогиба и Хадырь-Яхинской моноклинали) плотные образования рифта прослеживаются лишь до глубины 18 км. Таким образом, осевое уплотнение Колтогорско-Уренгойского рифта в пределах центральной части Надым-Тазовской синеклизы проходит непрерывно в интервале глубин 12-18 км. Глубже око продолжается в центральной и северной частях Нижне-Пурского мегапрогиба (до 34 км), в районе Уренгоя и на севере Средне-Пурского мегапрогиба (до 26 км). Значительно меныпе масштабы переработки коры в зоне Худуттейского рифта. Указанной структуре соответствует серия небольших по размерам, но достаточно контрастных по плотностным свойствам (= 0.18 г/см3) аномальных образований верхней части фундамента и ПСЭ., Худуттейский рифт нельзя охарактеризовать как • непрерывную область базифирированных пород кори.

Анализ полученной трехмерной пяотностной модели региона позволил выявить ряд закономерностей в пространственном размещении аномальных обьектов на площади исследований. Были подтверждены результаты анализа амплитудных спектров гравитационного поля, выявивших определяющую роль источников субмерндионального простирания. Действительно, не только рифтогенные образования, но и окружающие их тела разуплотненных пород образуют субмеридиональные зоны в консолидированной коре синеклизы. Так, восточнее Нолтогорско-Урен-гойского рифта вытянулась параллельно его оси цепочка разуплотнений Часельского ыегавала и Хадырь-Яхинской моноклинали. В меридиональном направлении ориентирована зона гранитизированных меосивов Нижне-Пурского и Верхна-Пурского мегавалов, а также зона разуплотненных пород фундамента в районах Танловского мегавала и Северного

свода. Эти зоны с востока и запада окружают Худуттейский рифт. Кроме того, ряд локальных объектов группируется по широтному и диагонал1ному направлениям, возможно, соответствующим разломным зонам различного времени залояения.

В четвертой главе рассматриваются геологические аспекты интерпретации результатов модельных построений. Указывается, что решение проблем, связанных с определением роли рифтогенных процессов в формировании аномалий гравитационного поля, невозможно без сравнительного анализа строения различных рифтогенных зон Земли. Так, из всех известных к настоящему времени континентальных палзо-рифтов наиболее близки к рифтам севера Западной Сибири по особенностям своей глубинной структуры и характеру гравитациоиого поля рифта центральной части Северной Америки (рифтовая система Кьюи-ноу), бассейнов Амазонки и Миссисипи, рифты Осло и Днепровский. Подобно данным рифтам, наличие интрузивных пород основного и ультраосновного состава - главных источников гравитационных максимумов вдоль осей рифтов, предполагается и в пределах Колтогорско-Уренгойечого и других рифтов севера Западной Сибири. Площадные работы МПВ позволили обнаружить высокоскоростные тела в верхней части коры (глубины 8-12 га), а по данным КМПВ и ГСЗ отмечается общее повышение скоростей сейсмических волн вдоль поверхности консолидированного фундамента практически для всех рифтогенных прогибов центральной части Нздым-Тазовской синеклизы. Для средней и нижней частей коры не установлено четкой зависимости между распределением скоростных аномалий и характером гравитационного псля. Видимо, с одной стороны, как отмечают Е*С ХусебаЙ, И.К,Инглецд и И.Б.Рам-берг, узкие гравитирующие тела вообще с трудом подцаюуея определению с помощью сейсмических методов, а кроме того, вариации плотности могут быть связаны с соответствующими скоростями более сложными зависимостями чем те, которые используются сейчас при определении плотности через скорость. С другой стороны, как показало гравитационное моделирование рифтов Осло, Днепровского и рада других, основные гравиактивные массы сосредоточены в верхней части консолидированной земной коры, где значения избыточной плотности рифтогенных образований достигают 0.2-0.25 г/см3, а с глубиной их аномальная плотностнак-контрастность убывает. Сумма всех аномальных образований, связанных с поступлением мантийных расплавов в кору во время различных активизаций рифтов, расположенных на раз-

шх уровнях в коре, и образует аномальную рифтогенную зону. Что касается рифтов Западной Сибири, то для них характерно рассредоточение аномальных масс в значительном интервале глубин, практически на всю мощность коры. Но основная часть их развита на глубинах 10-25 км, т.е. можно утверждать, что для рифтов данного региона характерна приуроченность основных обьемов плотных пород к верхнему и среднему этажам консолидированной коры. То, что верхняя кромка уплотнения в зона Колтогорско-Уренгойского и Худуттейского рифтов местами приподнимается до глубин 9-12 км, говорит о том, что процессы базификации, очевидно, затронули не только консолидированную часть коры, но и герригенно-карбонатные образования ПСЭ, образуя так называемые грабеновые комплексы пород.

Рифтообразование обычно связывают с подъемом астеносферного материала. Этот процесс накладывает отпечаток на окружающую литосферу, т.е. приводит к появлению аномальных структур в земной коре и верхней мантии. Так, в верхней мантии Западной Сибири следы аномально разогретых зон, возмокно, сохранились в виде волноводов. ДеЯ вктельно, небольшие величины скоростных аномалий и соответствующих им плотностных могут говорить о затухании процессов разогрева верхней мантии и связанной с ними тектонической активности.

Довольно сложным является вопрос о происхождении зон минимумов поля, окаймляющих осевые максимумы рифтов. По нашему мнению, основным источником этих минимумов являются граштоиды и метафор-фические кремнистые породы верхней части консолидированной коры.. Генезис гранитоццных образований большинство исследователей (Е.Б.Ыилановский, В.Г.Гутертн, Ы.Ю.Коротаев, А.Н.Никишин и др.) связывают с поздними этапами развития рифтогенов, когда по мере охлаждения верхней мантии увеличивалось содержание кислых магм в мантийных расплавах, выделяющихся из зоны частичного плавления, и возрастали восходящие потоки горячих ювеяильных флюидов, приводящие к максимальному разогреву коры и генерации в ней очагов кислых расплавов. Гранитоиды корового генезиса являются, видимо, преобладающими. Необходимо отметить, что интрузии гранитоедов обнаружены также в породах собственно ркфтогенных комплексов (В.С.Др; жинин и др.). Но степень гранитизации коры рифтогенных прогибов на севере Западной Сибири значительно меньше, чем межрифтовых учас ков, что и находит свое отражение в гравитационном поле.

Система рифтов севера Западной Сибири образовалась в резуль-

тате режима растяжения, распространенного на большей площади (практически вся центральная часть плиты), причиной которого было воздействие на кору мантийного диапира, сформировавшегося, гадимо, в позднем протерозое. Моделирование структуры литосферы изучаемого региона в гравитационном поле, а также имеющихся материалы ГСЗ показали, что рифтовая система Западной Сибири не достигла стадии раздвига. Здесь в условиях растяжения образовалась мощная коровая зона отктытой трещинноватости, заполнившаяся мантийными расплавами. Возникновение трещин и поступление по ним расплавов из мантии происходило во время каждой активизации рифтов. Крупнейшая активизация Колтогорско-Уренгойского и сопряженных с ним рифтов происходила в раннем и среднем палеозсе. Частично указанные рифты были активизированы в триасе и ранней пре, о чем говорит наблюдаемая на сейсмических разрезах повышенная деформированность ниж-немеэозойских отложений, наличие в них пропластков кайнотипных базальтов и развитие над некоторыми участками рифтов инверсионных валов.

Рассмотрены особенности глубинного строения центральной части синеклизы, установленные нами в результата интерпретации гравитационных аномалий, которые могут благоприятствовать" формированию и сохранению нефтегазовых месторождений. Так, залежи нефти и газа могут быть приурочены к склонам окружающих рифтовые прогибы выступов фундамента, в состав которых входят метаморфические кремнистые породы и гранитоиды (например, зона относительно разуплотненной коры Часельского и Уренгойского мегавалов). На склонех этих выступов перспективными объектами для нефтегазовых поисков являются рифогенные постройки ПСЭ и песчаные отложения выклинивающихся нижних горизонтов платформенного чехла. Большой интерес представляют также осадочные образования, расположенные над областями интрузий Колтогорско-Уренгойского и Худуттейского рифтов. Базифи-цировашага осевые зоьа рифтов являются хорошими проводниками тепла и тем самым благоприятствуют нефтегазосбразованию. В наибольшей степени базифицирован северный участок площади, который также является и наиболее погруженной областью синеклизы. Для этого участка были составлены схема тектонических элементов ПСЭ и схема распределения структурных элементов по горизонтам Г и Б, картирующим поведение основных продуктивных отложений верхнего мела и верхней юры.

Для построения тектонической сэсеш ПСЭ испольэоиоянг:. ¡,зрти региональных компонент гравитационного и магнитного полей, пера-считанных на глубину 8 км, и сейсмические данные о глубинах залегания горизонтов Л,Ип,Шп . На основе всей используемой информации были уточнены контуры наиболее приподнятых вон горизонтов ПСЭ, д также места их погружений. В пределах приподнятых зон выделены участки поднятий второго порядка.

При изучении местоположения положительных структурных форм о мезокайноэойском осадочном комплексе, представляющих нефтегазо-поисковый интерес, использовались карта локальной составляющей поля ¿^ и структурные карты по опорным отражающим горизонтам Г и Б. На основе такого анализа было установлено, что структур по горизонтам Г и В соответствуют минимуму локальной составляющей гравитационного поля. Из этого можно сделать вывод, что раду локальных минимумов А^ на участках площади, слабо опоиско-ваньих сейсморазведкой, также должны соответствовать локальные поднятия в мезозойском комплексе. Расположений прогнозируемых структур было отражено на составленной структурной карте горизонтов Г и Б.

Основные результаты исследований и выводы из них состоят в следующем:

1. Изучена и обобщена имеющаяся гволого-геофизическая информация о строении Нпдым-Таэовской синеклизы севера Западной Сибири. Отмечено, что эта информация иногда имеет противоречивый характер и недостаточна по объему для объективных геологических выводов, необходимых при создании структурно-формационной основы для поисков нефтегазовых месторождений в глубинных горизонтах синеклизы. Следовательно, необходимо расширение геолого-геофизической информации аа счет проведения дополнительных исследований, в том числе и гравитационного моделирования,

2. Предложена методика гравитационного моделирования изучаемого района, предусматривающая три этапа исследований: этап предварительного анализа источников гравитационных аномалий с помощью программного комплекса , атап собственно подбора пяот-ностных моделей и етап геологического анализа полученных моделей,

3. При подборе моделей обоснован подход, предусматривающий последовательный анализ "структурного" фактора, т.е. конфигурации

основных плотно сипи границ, и "веществоиного" фактора, т.е. плотностных шоднородностей, заключенных в слоях литосферы,

•1. Уточнено глубинное строонио Колтогорско-Уренгойского рифта как на севере, так и в центре Западно-Сибирской плиты, где с помощь» гравитсционнсго моделирования установлено сложное распределение аномальных плотностшх образований в широком диапазоне глубин, охватывающем практически все земную кору и шрхнда мантию. Показана связь рифта с вор*немантийными волноводами, рассчитаны и проанализированы законы изменения плотности с глубиной вдоль его оси.

5. Впервые построена трехмерная плслюстнан модель кору центральной части Нодым-Таэовской синеклизы. Установлено, что источники региональных и локальных граштвционных аномалий группируются по ряду направлений: меридиональному,- широтному и диагональному, и отражают наличие в коро синеклиэы тектонических структур различного типа и возраста, а порвую очеродь, рифтогенных.

6. Установлено, что линейные уплотнения вдоль осей рифтогенных прогибов являются областями базифицированных пород, а окружающие их разуплотнения в консолидированной коро связаны, главным образом, с гранитоидными образованиями, сформировавшимися также под влиянием рифтогенных процессов.

7. Показано, что рифтогекеэ оказал существенное влияние на строение осадочного чехла синвилизы и формирование в его пределах залежей углеводородов. На основе комплексного анализа данных площед-ных грави- и сейсморазведочных исследований установлены зоны

в осадочном чехле и промежуточном структурном этаже, перспективные для поисков залежей нефти и газа.

Основные положения диссертации изложены в следующих

опубликованных работах:

1. О построении плотностных моделей севера Западно-Сибирской плиты //Материалы I республиканской школы-семинара молодых геофизиков Украины. Алушта, 25 ноября - б декабря 1986. -Деп. в ВИНИТИ 5,11.87. № 7768-В87. -С. 79-80.

2. Изучение разломных зон литосферы по данным гравиметрии //Узбек, геол.журн. -1987. -С. 12-18 (в соавторстве о Юсупходжае-вым Х.И., Тимошенко В.И., Шляховским В.А.).

3. О методике составления гравитационных моделей литосферы

// Геологическая интерпрэтация гравитационных и магнитных аномалий. -Ташкент: Фан, 1968. -С. 138-150 (в соавторстве со Шля-ховеним В.А., Тимошенко В.И.}.

4. Гравитационное моделирование разломов как плотностных неодно-родностей литосферы /У Тез.докл. Всесоюзного совещания, Иркутск, 31 октября - 3 ноября 1989. -Иркутск: Из-во ИЗК СО АН СССР, 1989. -С. 122-123 (в соавторстве со Шляховским В .А., Тимошенко В.Й.).

5. О математическом моделировании земной коры севера Западной Сибири по комплексу методов // Автоматизированные системы в геологии. -1990. -69, вып. I. . - С. 27-34 (в соавторстве со Скота-ренко С.С.).

6. О роли процессов рифтогенеза в формировании аномального гравитационного голя севера Западной Сибири // Рук.деп. в ВИНИТИ 16.12.91, № 4642-B9I.

7. О некоторых результатах интерпретации гравитационных и магнитных аномалий вдоль Уренгойского профиля ГСЗ // Докл. АН Украины. -1992. -№3. -С. 68-71.

Подписано к печати 1ч,оЧ. /99гг, формат 60x84/16 Бумага офсетная Усл.-пач.лист. 1,0.Уч.-ввд.лист 1,0, Тира« юс. Заказ Бесплатно

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины 252057, Киев-57, проспект Победы, 56.