Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Глубинное строение центральной части Московской синеклизы по данным переинтерпретации сейсмических материалов КМПВ на основе двухмерно-неоднородной модели среды

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

Автореферат диссертации по теме "Глубинное строение центральной части Московской синеклизы по данным переинтерпретации сейсмических материалов КМПВ на основе двухмерно-неоднородной модели среды"



На правах рукописи

ВАСИНА ЕКАТЕРИНА ВАЛЕРЬЕВНА

ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ МОСКОВСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ ПО ДАННЫМ ПЕРЕИНТЕРПРЕТАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ КМПВ НА ОСНОВЕ ДВУХМЕРНО-НЕОДНОРОДНОЙ МОДЕЛИ СРЕДЫ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 04.00.12 - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКОВ И

РАЗВЕДКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени каядадага геолого-минералогических наук

МОСКВА - 1997

Работа выполнена на кафедре сейсмометрия и геоакустики геологического факультета Московского Государственного Университета. -

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук В.Б. Пийп

Официальные оппоненты:

доктор физико - математических наук А.И.Савич ( "Гидропроект" им. С.Я. Жука, Москва )

кандидат геолого-минералогических наук О.Г.Шеремет ( И неги гут литосферы РАН )

Ведущая организация - " Спецгеофизика" ( Поваровка. Моск. обл.).

Защита состоится "26" февраля 1997 г. в 14 час. на заседании диссертационного совета по защитам Д.053.05.24 в Московском Государственном Университете по адресу: 119899. Москва. Воробьевы Горы, МГУ, геологический факультет, ауд. 308.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан

" января 1997 г.

/

Ученый сскрс/гфь

Б.А.Никулин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В после;шис ю;тп возобновились исследования глубинною сфоения Русской платформы, направленные на изучение фундамента и древней осадочной толщи протерозоя. Это прежде всего связано с тем, что данный район уже многие годы привлекает внимание нефтяников как перспективный на нефть и газ. Многие исследователи считают, что в древних рифтах (авлакогенах) создавались благоприятные условия для образования углеводородов, а в прилегающей осадочной толще - для их скопления. Особый интерес как потенциальные ловушки углеводородов представляют малоизученные отложения рифейско-вендскою возраста.

Несмотря на то. что Русская платформа располагается в центре России, она недостаточно изучена, одним из "белых пяген" на территории Русской платформы является центральная часть Московской синеклизы. Представление о глубинном строении этой территории основано, главным образом, на результатах региональных работ КМПВ, проведенных здесь в 60-70-х годах. Материалы КМПВ были обработаны традиционным дтя того времени методом полей времен. В настоящее время в геофизическом сообществе потеряно доверие к результатам интерпретации данных метода преломленных волн тех лет. Это произошло вследствие неудовлетворительных результатов проверки разрезов, построенных методом полей времен, решением прямой кинематической задачи сейсмики и наличием ряда случаев неподгверждения таких разрезов результа тами бурения.

В последние годы были привлечены значительные средства для изучения строения фундамента и древних осадков Русской платформы. В рамках программы "Рифей" уже проводятся региональные работы комплексом геофизических методов в центральной часги Московской синеклизы.

В настоящей работе представлены результаты перешггерпреташш сейсмических данных КМПВ, полученных в 60 - ~0 -х юдах, на основе двумерно-неоднородной модели среды. Для исследования были отобраны 15 региональных профилей КМПВ. отработанных в центральной части Московской синеклизы, в районе развития Средне-Русского авлакогена: 1V-63, V-63, V-72, VI, VII, IX, XI, XII, XIII XIV, XV, XVIII, XXI, Нерехта-Коза и Кубенка-Кузнецово. Главной задачей было проследить границу кристаллического фундамента. Исходными данными послужили годо1рафы первых вступлений волн. Переинтерпретация выполнена методом, основанным на аппроксимации скорости сейсмических волн однородными функциями. Теория метода и пакет программ, реализующий данный метод, были разработаны Пийп В.Б. ( 1984 г.)

Актуальность темы.

Получение дополнительных сведений о строении данного района в настоящее время является актуальной проблемой. В данной работе предлагается ее решение , используя переингерпрегаиию старых материалов КМПВ методом однородных функций, основанным на двухмерно-неоднородной модели среды.

Результаты и научпая новизна работы.

1.1. Разработана методика переинтерпретации данных КМПВ, полученных при исследованиях фундамента и древних осадочных образований с использованием двухмерного обращения годографов методом однородных функций.

2. На сейсмических разрезах уверенно прослежена |раншш кровли кристаллического фундамента и построена карта рельефа его поверхности. Кристаллический фундамент расположен на глубине примерно вдвое превышающей ранее предполагаемую.

3. Прослежена кровля отложений предположительно рифейско-вендского возраста и построена карта рельефа поверхности этих отложений.

4. Впервые в структуре кристаллического фундамента определено положение в плане пяти грабенов, звеньев Средне-Русского авдакогена. Грабены названы Любимским. Урдомским, Судиславским, Росдяпшским, Галичским.

5. Установлено внутреннее строение грабенов, составляющих Средне-Русский авлакоген.

6. Проведен комплексный анализ данных сейсморазведки КМПВ и гравиразведки и построена тектоническая схема района, на которой выделены региональные разломы северо- восточного простирания, формирующие СреднеРусский авлакоген, и поперечная им система разломов, по которым СреднеРусский авлакоген разбит на отдельные звенья, смешенные относительно друг друга. Эти комплексные данные хорошо подтверждают полученные сейсмические результаты.

7. Определены районы для дальнейших, более детальных исследований на нефть и газ. Ими являются зоны развития выделенных грабенов.

Практическая ценность.

В настоящей работе было выявлено положение древних рифтовых структур и их внутреннее строение в масштабе региональных исследований. Определены площади, перспективные на нефть и газ. для дальнейших детальных исследований комплексом геофизических методов.

Кроме гого, полученные в результате новой интерпретации сведения о глубинном строении центральной части Московской синеклизы могут быть полезны при изучении истории геологического развития района.

Апробация работы.

Результаты диссертационной работы доложены на XIV Губкинских чтениях, посвященной 125-летию И.М. Губкина (октябрь, 1996 ), опубликованы тезисы докладов на XIV Губкинских чтениях и конференции EAGE в Амстердаме ( нюнь, 1996).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения общим объемом страницы, содержит страниц текста, 107 рисунков, список литературы из 93 наименований.

Автор глубоко признателен за помощь и поддержку научному руководителю работы доктору геолого-минералогических наук Пийп В.Б. Автор благодарен доктору физико-математических наук, профессору Мелихову В.Р., ведущему научному сотруднику Ефимовой Е.А., Владову M.J1. за советы, замечания и помощь в работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение.

Раскрывается суть проблемы и ее актуальность на сегодняшний день, предлагается метод ее решения, приводился полученные результаты, отмечается научная новизна и практическая ценность работы.

Глава I. Геологическое строение и геофизическая изученность центральной части

Московской синеклизы.

§1. Геологическое строение района.

В первом параграфе приводятся сведения о геологическом строении

района:

- литодогическая характеристика пород и их возраст по скважинным данным;

- структурные элементы фундамента и основные этапы развития района;

- нефтеперспекгивность района по данным разных исследователей ( Вассоевич Н.Б., Ларская Е.С.. Алябушев В.И., Постникова И.Е.. Соколов Б.А., Федоров Д.Л.), и с точки зрения флюидодинамики ( Соколов Б.А.. Хаин В.Е.).

§2. Геофизическая изученность территории.

Во втором параграфе дан обзор геофизической изученности площади исследования. Показано, что при исследованиях района в 60 - 70 -х годах применялись сейсморазведка КМПВ. MOB. МОГТ, ВСП. гравиразведка, магниторазведка и электроразведка МТЗ. Отмечено, что плоша;и> покрыта сетью региональных профилен КМПВ и стандартной гравиметрической сьемкой, остальные исследования проводились лишь на отдельных участках территории. Дается оценка материалов КМПВ и результатов интерпретации этих материалов методом полей времен, выполненной в 70-х годах. Показано противоречие данных интерпретации тех лет со скважиннымн данными. Приведена карта рельефа фундамента, построенная согласно старой интерпретации. На основании анализа результатов интерпретации и качества материалов КМПВ сделан вывод о необходимости переинтерпрстации этих материалов с применением метода, основанного на двухмерно-неоднородной модели Среда.

Глава II. Методика обработки и интерпретации годографов КМПВ.

§1. Современные методы обработки и интерпретации данных метода преломленных волн.

В первом параграфе второй главы отмечается, что с 60-х годов получили развитие методы интерпретации данных КМПВ, основанные на двухмерно-неоднородной модели среды, что было предложено множество решений обратной задачи сейемики для сред такого типа. Кратко рассматриваются два метода обработки и интерпретации данных КМПВ основанных на двухмерно-нео„шородной модели среды, получивших в наши дни наибольшее распространение: метод подбора ( 2-D modelling, ray-tacing), предложенный Червени в 1977 году и метод сейсмической томо!рафии ( линеаризованная обратная кинематическая задача сейсмики ). предложенный Алексеевым А.С., Лаврентьевым М.М., Мухочстовы.ч Р.Г. и Романовым В.Г. в

5

1969 году. Существует много разновидностей алгоритмов и программ реализующих, эти методы. Кратко рассматриваются два из них.

В основе ме1ода подбора ( Червени ) лежит решение прямой задачи сейсмики. На основе априорных данных строится исходная модель. Среда аппроксимируется одномерными моделями для каждого пункта взрыва. Модель определяется для каждого пласта, линейные размеры каждого пласта, глубина залегания и мощность moi у г меняться. Для каждог о пласта задаются линейные размеры, глубина залегания границ и значения сейсмических скоростей, которые изменяются по вертикали и по лагерали на границах слоев и линейно интерполируются внутри них. Меняя параметры модели, подбирают поле скоростей такое, чтобы вычисленные годографы минимально отличались от наблюденных.

Приводятся основные недостатки данного метода: достичь минимума очень сложно, т.к. расчеты требуют много машинного времени, после каждого расчета модель корректируется интерпретатором, при этом практически невозможно восстановить строение верхней части разреза, поскольку верхняя часть осадочной толщи отличается сильным изменением скоростей как по вертикали, так и по горизонтали.

Линеаризованный метод решения обратной задачи сейсмики ( Алексеев А,С., Лаврентьев М.М., Мухометов Р.Г., Романов В.Г. ), или метод последовательных приближений, основан на представлении скорости в виде :

v(x, z)=vo(x, z)+ Av(x.z),

где vo(x,z) - априорно известная скорость для изучаемого разреза, & v(.x.z) -неизвестная поправка к скорости vo f.x. : I. определяющая величину vf.v.r) и \о»г.lv.

Исходная модель voix,:) сначала задается одномерной - один или несколько слоев с постепенным увеличением скорости с глубиной и без скачка скорости на границах раздела. Сложность исходной модели зависит от объема и достоверности априорной информации. Среда разбивается на ячейки, в пределах которых вычисляется поправка к скорости. Интерпретатор анализирует рассчитанное поле скорости после его определения на каждом шаге итерационного процесса. Итоговая модель является согласованной по годографам первых вступлений и годографам последующих вступлений, которые удалось четко идентифицировать.

Основной недостаток этого метода - неустойчивость решения обратной задачи, Главная особенность обоих методов обработки материалов КМПВ, приведенных выше, заключается в использовании априорной информации и контроле точности получаемого скоростного разреза.

§2. Метод однородных функций интерпретации годографов преломленных волн.

Во втором параграфе рассмотрен метод однородных функций. [ Пийп В.Б., 1984 ] В отличие от стандарного метода обработки данных КМПВ, применявшегося в 70-х г одах, основанного на представлении сейсмического луча прямолинейным, преломляющимся на прямолинейных границах раздела, метод решения обратной кинематической задачи сейсмики, используемый для переинтерпретации, основан на аппроксимации скорости однородной функцией двух координат ( двумерно-неоднородной модели среды), т.е. луч считается криволинейным и рассчитывается для каждой точки разреза.

Поле сейсмической скорости аппроксимирчося однородной функцией лвух координат:

1де л". .1 - декартовы координаты разреза ( л - расстояние но профилю, > -1Л>оина ), т - степень однородной функции, действительное число, с- парамеф, определяющий точку полюса на оси л : (р) - произвольная функция полярного утла. Параметры т, с и значения функции 1//1 <р) МО! ут оыгь вычислены по двум заданным встречным годографам первых вступлений рефрагированных, преломленных и головных волн.

Так как функция у{<р) является произвольной, то в описываемой среде могут существовать границы раздела 1-го и 2-го рода, волновода. Применяя 317 модель локально, мы получаем практически произвольное распределение скорости в среде с границами раздела слоев и разрывными нарушениями любого наклона

В качестве исходных данных используются годографы первых вступлений преломленных, головных или рефрагированных. Скорости распространения волн вычисляются в каждой точке разреза, при достаточной системе наблюдений возможно получить детальный сейсмический разрез на всей глубине проникания сейсмического луча. Система наблюдений должна содержать как минимум пару годографов из двух источников, встречные или нагоняющие. После того, как вычислены параметры преобразований, преобразованные годо[рафы совмещаются и осреднякися. после чего по среднему годографу вычисляется годограф ггр>, отвечающий некоторой одномерной среде, в которой скорость зависит го.гъко от одной координата -полярного угла а.

Для каждой пары встречных годографов обращая задача решается автономно. Вычисляется локальное поле скорости, ограниченное предельным лучом, соединяющим пункты взрыва. Локальные поля скорости впоследствии объединяются в единый разрез по принципу приоритетов или категорий. Приоритет в формировании разреза всегда отдается по.тю скоросш, построенному по более короткой паре годографов. Значения скорости, отвечающие более длинным годографам, испо.тьзуются при построении только в случае отсутствия для данной точки разреза значений скорости, вычисленных для более коротких расстановок. Верхняя часть разреза определяется по самым коротким парам годографов, нижняя - по все более длинным. Степень совпадения значений скоросга в точках пересечения локальных полей характеризует погрешность вычисления разреза.

Одно из главных преимуществ метода - не требуется в интерактивном режиме выделять и отождествлять волны на годографах из разных пунктов возбуждения, это происходит автоматически.

§3. Программный пакет "Годограф".

V = г> (<р)

- п полярных координатах; (2.1 )

(

\

—--г - в декартовых координатах; (2.2 )

А" + С\)

V

В фегьсм пара|рафе дан краткий оозор про| раммно! о комплекса "Годограф", реализующею метод однородных функций. Рассчкирсны

программы, которые он включает, как этапы обработки материалов KMIIB. Отмечено, что комплекс программ оыл усовершенствован и расширен в последние годы. В связи с тем. что исходные файлы с временами наблюденных годографов содержали до 2000 значений по отдельным профилям, пришлось значительно увеличить число вводимых значений. В результате оптимизации увеличилась скорость расчета задач на ЭВМ. Был автоматизирован процесс ввода оцифрованных [одографов - создана программа "godO". создающая исходный файл @godll.dat из файлов, полученных в результате оцифровки годографов дигитайзером. В 1996 году была разработана программа "maps", позволяющая строить горизонтальные скоростные карты-срезы. Автор принимал участие в этой работе.

§4. Методика интерпретации годографов преломленных волн на исследуемой территории.

В четвертом параграфе обосновывается выбор методики обработки данных КМПВ. Предусмотрено два вида интерполяции наблюденного временного поля: вычисление интерполированных годографов с источниками расположенными равномерно с произвольно заданным шагом по профилю и вычисление годографов в некоторых дополнительно заданных пунктах взрыва. На примере сейсмического разреза по профилю XIII пояснены критерии выбора процедуры интерполяции и каким образом качество исходною материала влияет на этот выбор.

Глава III Строение Средне-Русского рифта по данным новой интерпретации.

Представлено строение Средне-Русского авлакогена согласно интерпретации материалов КМПВ методом однородных функций. В процессе интерпретации сейсмических разрезов были прослежены границы кровли фундамента и кровли рифейско - вендских отложений. Методика полевых работ была ориентирована на глубинные исследования , поэтому расстояния между источниками лежат в пределах от 20 до 90 км, расстояние между приемниками составляло 100 м . Отсутствие начальной части у большинства годографов не позволило восстановить структуру верхней осадочной толщи. На разрезах были выделены три основных толщи:

толща 1 - осадочные отложения фанерозоя, характеризуются значениями скорости от 0 до 4.70 - 5.0 км/с; строение этой толщи удалось восстановить только для тех профилей, годографы которых имеют начальную часть: IV-63, XI. XIII, XIV, XVIII; толща II - древние осадочные образования предположительно рифейско-вендекого возраста, с характерным интервалом скоростей 4.7-5.0 - 5.8-6.0 км/с; толща III - кристаллический фундамент , сформированный породами архея

и раннего протерозоя, которому соответствуют значения

скорости 5.8-6.0 км/с и выше.

Внутри указанных толщ были устойчиво прослежены внутренние границы и выделены следующие слои:

1). А - верхний слой рифейско- вендских отложений; характеризуется интервалом скоростей 4.70-5.0 - 5.35-5.5 км/с: граница кровли толщи III одновременно является границей кровли слоя А;

2). В - средний слой рифейско-вендских отложений; характеризуется шпсрвалом скоростей 5.35-5.5 - 5.8-6.0 км/с;

3). С - нижний слой рифейско-венлских отложений или верхняя часп. фундамента, нарушенная в результате тектонических процессов и представленная надвину (ыми пластинами; характерный интервал скорое/ей 5.Х-6.0-6.0-6.2 км/с;

4). F - кристаллический фундамент. e.wv соответствуют значения скоросгей вы/не 5.8-6.0 км/с.

Граница кровли кристаллического фундамента, прослежена по кровле слоя С или F.

Все ссылки на возраст фундамента являются предположительными, поскольку на исследуемой территории практически отсутствуют скважины, вскрывшие кристаллический фундамент. Структуры . выделенные в процессе новой интерпретации, названы согласно ближайшим iеографическим пунктам. Эти структуры относятся к более глубокой сейсмической поверхности по отношению к структурам, выявленным по старой интерпретации, и не совпадают с ними ни по положению в плане, ни по знаку тектонических движений.

Во вступлении к главе III приведены критерии, используемые при сейсмических построениях и на примере сейсмического разреза по профилю XIII показан принцип выполнения этих построений. По каждому профилю в графическом виде приведены наблюденные годографы первых волн, построенные временные поля по методу Пузырева H.H., и сейсмические разрезы как с геологической интерпретацией, так и без нее.

§1. Любимский грабен.

Рассматриваются сейсмические разрезы по профилям Кубенка-Кузнецово и XIV. На сейсмическом разрезе по профилю Кубенка-Кузнецово, который проложен субмеридионально в центральной части плошади и имеет лдину 210 км, фанина кровли кристаллическою фундамента прослеживается как резкая граница второго рода на глубине от 4.6 до 7.2 км, градиент скорости

па границе изменяется скачком от значений G = 0.30 С до G = 0.15 6' . Граница кровли протерозойской толщи прослежена как слабая граница второго рода и частично как верхняя кромка волновода. На разрезе выявлено три крупных разлома, затронувших протерозойские отложения и кристадтический фундамент. Разломы формируют северо-западный борт Вологодского прогиба и грабен, выявленный в юго-восточной части профиля. В фундаменте прослежены разломы, разбивающие его на блоки. Амплитуда смещения блоков по разломам составляет 900 - 1000 м. Блоки фундамента перекрыты субгоризонтальными пластинами фундамента мощностью порядка 1000 м, образующими встречный надвиг над грабеном. Под грабеном обнаружена область с пониженным

градиентом скорости ( G = 0.14 С '). Над грабеном выявлена инверсионная структура в протерозойских осадках, мощность которых здесь максимальна ( 4.8 км ).

На сейсмическом разрезе по профилю XIV, который пересекает профиль Кубенка-Кузнецово под небольшим углом и имеет дтину I 12 км. получена аналогичная картина строения фундамента и древней осадочной толщи. Выделен тот же грабен в кристаллическом фундамент« с инверсионной структурой, образованной над ним в протерозойских осадках. Грабен представлен системой сбросов. Кровля протерозойской осадочной толщи

9

прослежена как резкая граница второго рола и над инверсионной структурой как верхняя кромка волновода на глубине ог 1.9 - 3.5 км. Изменение градиента

скорости на границе составляет AG = 0.17 С '. Поверхность кристаллического фундамента прослежена как верхняя кромка волновода на глубине 4.8 - 7.0 км.

Грабену, выделенному по профилям XIV и Кубенка-Кузнсцово, дано название Любимский. Отмечено, что граница, ранее считавшаяся границей фундамента, хорошо прослеживается на полученных в результате новой интерпретации сейсмических разрезах и совпадает с границей, которая нами рассматривается как кровля осадочной толщи протерозойского возраста.

§2. Урдомский грабен.

Во втором параграфе представлены результаты интерпретации сейсмических разрезов по профилям VI, VII и Нерехта-Коэа, на которых выделен грабен, названный Урдомским.

На сейсмическом разрезе по профилю VII, пересекающегося с профилем VI, длиной 80 км, расположенного субмеридионально в западной части площади, выделен грабен, образованный двумя крупными встречными листрическими разломами, затронувшими и протерозойские осадки. Разлом, формирующий северный борт грабена, был выделен и индетифицирован на разрезе профиля VI. Амплитуда смещения блоков фундамента составляет 1000 -1200 м. Грабен перекрыт "чешуйчатыми" блоками протерозойских осадков, смещенных по листрическим разломам. Амплитуда смещения 100 - 200 м. Над грабеном выделяется прогиб. Мощность протерозойской толщи составляет от 1.2 - 2.0 км на бортах грабена до 3.3 - 4.3 км в его пределах. Граница поверхности фундамента представлена резкой границей второго рода, на отдельных участках она прослеживается как верхняя кромка волновода. Глубина залегания кровли фундамента лежит в пределах 5 - 6.5 км. Кровля осадочной толщи протерозоя прослежена как слабая граница второго рода, а на некоторых участках как граница первого рода на глубине от 2.9 - 3.4 км.

На сейсмическом разрезе по профилю Нерехта-Коза, имеющего длину 119.3 км и расположенного субмеридионально восточнее профиля VII, граница поверхности фундамента прослеживается в виде резкой границы второго рода или как верхняя кромка волновода на глубинах от 4.5 до 6.5 км. Кровля протерозойских осадков выделяется на глубине 2.9 - 4.5 км на отдельных участках профиля как граница второго и первого рода. Прослежено семь листрических разломов, из них пять внутри грабена.

На сейсмическом разрезе профиля VI, расположенного субширотно в западной части площади и имеющего длину 85 км, выявлено два крупных разлома, ограничивающих грабен, и четыре крупных разлома в пределах грабена, а также отмечено расположение трансформного разлома. Кровля древних осадков прослежена как резкая граница второго рода на глубине 2.8 -3.8 км. Поверхность кристаллического фундамента также прослежена как резкая граница второго рода и на отдельных участках как верхняя кромка волновода в интервале глубин от 4.8 - 6.5 км. Градиент скорости значительно меняется как по вертикали, гак и по латерали.

Структуры грабена хорошо увязываются по всем трем профилям.

§3. Профили У-72 и IX.

Приведены результаты интерпретации сейсмических разрезов по профилям \'-72 и IX. Профиль У-72 расположен субмеридпоналмю на западной окраине площади исследования и имеет длину КО км. Профиль !Х проложен субширотно в северо-западной части площади. На сейсмическом разрезе по профилю У-72 выявлены "чешуйчатые" блоки, смещенные по лисгричееким разломам, которые интерпретируются как верхняя часть кристаллического фундамента или нижняя часть протерозойской толши. Граница кровли фундамента прослежена как резкая граница второго рода на глубине 4.4 - 6.5 км. Граница кровли отложений протерозоя прослежена как граница второго рода и частично как граница первою рода на глубине 2.6 - 3.2 км. Граница имеет форму ступени, амплитуда смещения составляет 700 м.

На разрезе по профилю IX четко проявилась блоковая структура фундамента. Выявлена система пологих разломов преимущественно северовосточного падения и два трансформных разлома. Верхняя часть фундамента представлена "чешуйчатыми" блоками, смешенными субгоризонтально. Под блоками выявлен волновод мощностью 200 до 1600 м. Граница поверхности фундамента прослежена как резкая граница второго рода на глубине от 4.2 до 5.6 км. Кровля поверхности рифейско-вендских осадков прослежена как граница второг о рода на г лубине 2.7 - 3.7 км.

§4. С'удиславский грабен и Дьяконовское поднятие.

В четвертом параграфе представлены результаты интерпретации сейсмических разрезов по профилям XV. XI 1У-63. На разрезах по профилям XI, XV и 1У-63 выделен Су;тиславский грабен, на разрезе по профилю XV -Дьлконовское поднятие.

Профиль XV расположен в центральной части площади и протянулся с юго-востока на северо-запад на 270 км. Сейсмический разрез по профилю XV разрез имеет сложное строение. Выделено два крупных разлома, ограничивающих грабен в фундаменте, блоки, смешенные по встречным, более пологим разломам. Отмечено значительное изменение скорости по латерали. Граница поверхности фундамента прослежена как резкая граница второго рода на глубине 3.6 - 6.5 км. Граница поверхности толши рифея-венда прослежена как граница второго рода на глубине 2.4 - 4.0 км.

Профиль 1\'-63 проложен суб.меридионально восточнее профиля XV. Длина его составляет 104.7 км. На сейсмическом разрезе 1У-63 присутствуют четыре крупных разлома, затронувших фундамент и осадочную толщу. Два из них образуют борта грабена, остальные расположены внутри грабена. На разрезе четко проявилась субгоризонтальная пластина, смещенная по разлому юго-восточного борга Судиславского |рабена. Мощность пластины 1100 - 1800 м. В пределах грабена выделены все слои с увеличенной мощностью. На бортах чаегь слоев отсутствует или отдельно не выделяется. Гранигга кровли протерозойской толши прослежегга как резкая граница второго рода и на отдельных участках как гранигга первого рода. Гранигга поверхности фундамента прослежена на разных участках как резкая граница второго рода и граница первого рода.

Профиль XI проложен субширотно в южной части площади, пересекает профили XV и XXI. длина профиля 127.7 км. На разрезе по профилю XI выделены трансформные разломы . гри пологих встречных разлома и

фундаменте, образующие грабен, и ,ша разлома в вышележащей толще. Над грабеном выявлена инверсионная смешенная ог центра грабена структура. Грабен перекрывает субгоризонтально сметенная пластина. Граница поверхности фундамента картируется как граница первого рода и резкая граница второю рода на глубинах от 5.6 - 6.8 км.

Выделенные структуры, глубины положения границ и значения скоростей достаточно хорошо увязываются в точках пересечения профилей.

§5. Галичский грабен.

В пятом параграфе представлены сейсмические разрезы профилям XII, XXI и V-63. На профилях XII. XXI и V-63 в восточной части площади выделяется грабен, названный Галичским. Профиль XII проложен субмеридионально в восточной части площади исследования, профиль XXI -субширотно и пересекает практически всю центральную часть площади, профиль V-63 проложен в юго-западном направлении, располагается на северо-востоке площади и пересекает оба упомянутых профиля.

На сейсмическом разрезе по профилю XII длиной 245 км выделен грабен между двумя крупными разломами, захватившими даже верхние слои разреза. Над грабеном отмечена куполообразная структура. Мощность отложений рифея-венда внутри грабена максимальна по профилю и составляет

3.8 км. Амплитуда смещения слоев по крупным разломам составляет, порядка 600 м. Над грабеном существует вложенный грабен. На боргах грабена мощность протерозойских осадков сокращается до 3 км. Субгоризонтально надвинутая пластина также выделена внутри грабена. Кроме тог о, выявлены два пологих разлома в осадочной толще, прослеженные в верхней части фуггдамента. Амплитуда смещения достигает 700 м. Граница кровли осадочной толщи протерозоя прослежена как резкая граница второго рода на глубинах от 0.8 до

2.9 км. Граница поверхности кристаллическою фундамента прослежена как резкая граница второго рода на глубинах от 3.8 км на бортах грабена до 7.5 км внутри грабена.

На сейсмическом разрезе по профилю XXI, имеющего длину 210 км, выявлен грабен, заключенный между двумя разломами. Над грабеном выделена инверсионная структура. Внутри грабена отложения протерозоя имеют максимальную мощность по профилю ( 5.5 км ). На бортах грабена выделены блоки фундамеггта, смещенные по разломам, амплитуда смещения составляет 200 - 400 м, внутри грабена 600 - 1100 м. Поверхность кристаллического фундамента прослеживается как резкая граница второго рода гга глубине от 6.3

до 7.5 км. Градиент скорости на границе изменяется скачком от 0.67 С до 0.29

С 1. Кровля протерозойских отложений прослежена как граница второго рода на г лубине от 1.2 до 2 км.

На сейсмическом разрезе по профилю V-63 длиной 105 км выявлено три крупных разлома. Два из них образуют борта грабена, третий расположен внутри грабегга. Отложеггия рифея-венда представлены одной толщей мощностью oí 3.8 до 5.2 км. Установлено, что фундамент внутри грабена представлен системой сбросов. Смешение слоев относительно разломов порядка 1.3 км. В приповерхностной части фундамента выделен слой пониженного

градиента скорости ( 0.10 С '). тогда как в фуггдамеггте градиент скорости

составляет 0.25 С . Граница кровли осадочной голпш протерозоя прослежена как резкая I раница второю рода или верхняя кромка волновода на глубине 01 900 м до 3 км. Гранина поверхности фундамента прослежена как редкая границы второго рода на глубинах 5.0 - 7.3 км. Значение 1 радиента скорости па

границе изменяется от 025 6' ' до 0.16 С Эти три профиля хорошо увязываются друг с другом в точках их пересечения как по глубине границ, величине скоростей, гак и по характеру выделенных структур.

§6. Рослятинский грабен.

В шестом параграфе представлено строение Рослятинского грабена, выделенного на сейсмических разрезах по профилям XIII и XVIII. Профиль XIII проложен с юго-востока на северо-запад в северо-восточной части площади и имеет длину 190 км. Профиль XVIII протянулся с северо-запада на того- восток в северной части площади. Профили XIII и XVIII проложены обособленно и не имеют пересечений с другими профилями. На сейсмическом разрезе по профилю XIII Рослятинский грабен проявился в виде системы сбросов. Блоки фундамента смещены вдоль веерообразных разломов. Верхняя часть протерозойской толщи представлена в виде блоков , надвинутых по встречным разломам. На разрезе по профилю XVIII выделен горст, развившийся внутри Рослятинского грабена. Согласно скважинным данным, в районе расположения этих профилей фундамент залегает близко к поверхности. Граница поверхности фундамента прослежена как резкая граница второго рода на глубинах от 3.5 до 6.3 км, п районе развития Рослятинского грабена - на глубине от 0.5 до 1.5 км. Кровля поверхности протерозойских отложений прослежена как резкая граница второго рода на глубине от 200 до 2700 м.

Результаты интерпретации сейсмических разрезов.

1. В процессе интерпретации было установлено, что ¡та исследуемой площади поверхность фундамента проявляется как резкая граница второго рода и находится на глубинах от 4 до 7.5 км. Кровле фундамента соответствуют 5.8 - 6.1 км/с значения скорости. Максимальное погружение поверхность фундамента испытывает в пределах грабенов.

2. На сейсмических разрезах была прослежена граница второго рода п окрестности 4.75 - 5.1 км/с изолиний скорости. Она была отнесена к кровле рифейско-вендских отложений, покрывающих фундамент. Эта граница прослеживается на глубине 1.5 - 3.5 км и хорошо совпадает с ранее считавшейся границей фундамента практически на всех профилях. Положение п^аницы хорошо увязывается со скважинными данными.

3. В структуре кристаллического фундамента было получено положение в плане пяти грабенов, оценены их линейные размеры и установлено их внутреннее строение. Грабенам даны следующие названия( по ближайшим географическим пунктам и площадям исследования ) : Любимский, Урдомскин, Судиславский, Галичский, Рослятинский. Любимский грабен был выделен по двум профилям ( XIV и Кубенка-Кузнецово ), Урдомский грабен - по трем ( VI, VII и Нерехта-Коза ), Галичский - по трем ( профили XXI, У-63. XII ), Судиславский - по четырем ( XXI, XV, XI и 1У-63 ) и Рослятинский по двум ( XIII и XVIII ). Кроме того, по профилям XV и 1\'-63 было выделено поднятие, названное Дьяконовским.

4. Установлено, что внутри грабенов по всем профилям, кроме XIII и XVIII. верхняя часть кристаллического фундамента представлена в виде субгоризонталыто залегающих надвинутых друг на друга пластин, под

которыми на сейсмических разрезах отмечено значшс.п.нос снижение I радиста скорости.

5. Выделенные структуры хорошо увязываются по всем исследованным профилям.

Глава IV. Карты сейсмических скоростей и карты сейсмических границ раздела. §1. Карты сейсмических скоростей.

Строение фундамента и осадочной толши о ¡ражено на сейсмических картах-срезах. Построение карт - срезов в изолиниях скорости для заданных глубин для исследуемой площади позволили получить фактически трехмерную модель среды, проследить изменение строения рифтовых зон с глубиной и выявить основные структуры в пределах площади исследования. Построены карты-срезы для г лубин 3, 4 . 5.5 и 8.5 км. Глубина 3 км соответствует кровле толщи II, или рифейско-вендских отложений, глубина 4 км соответствует смене протерозойских осадков породами кристаллического фундамента, глубина 5.5 соответствует средней глубине залегания поверхности кристаллического фундамента, срез на глубине 8 км показывает распределение скоростей внутри кристаллического фундамента. На карте-срезе 3 км повышенные значения скорости, соответствуют приподнятым участкам толши II. более низкие значения скорости указывают на впадины. Распределение скоростей на глубине 3 км показывает, что в ее окрестности северная и восточная чаегь площади приподняты по отношению к остальной части площади и общее погружение наблюдается в юго-западном направлении. Этот срез характеризует толшу рифейско-вендских отложений. На карте-срезе , построенной для глубины 4 км, наблюдается смена знака структур. Появляются участки с пониженными значениями скорости в западной и восточной частях карты. Они очерчивают зону развития Любимского и Урдо.мского грабенов в западной части площади исследования и Галичского грабена в восточной его части. В центральной части карты отмечен участок повышенных значений скорости, он отвечает Дьяконовскому поднятию. На карте-срезе 5.5 км прослежены Любимский и Галичский грабены. На карте-срезе 8.5 км грабены выделены как области пониженных значений скорости. Они сливаются в линейную структуру северовосточного простирания. Любимский грабен расположен перпендикулярно общему направлению.

§2. Карта кровли кристаллического фундамента.

Представлена карта глубин до поверхности фундамента, рельеф фундамента в трехмерном изображении, а также карта глубин до поверхности фундамента с нанесенной схемой разломной тектоники по сейсмическим данным, построенные по результатам интерпретации сейсмических разрезов. Выделенные на сейсмических разрезах грабены образуют в плане линейную структуру, вытянутую с юго-запада на северо-восток. Грабены смешены относительно друг друга по трансформным разломам и разбиты поперечными разломами, положение их показано на карте. Отмечается общее погружение фундамента в северо-восточном направлении.

§3. Карта кровли рифейско-вендских отложений ( редкинской свиты? ).

Построена карта поверхнос ти рифейско-вендских от ложений на основе интерпретации сейсмических разрезов. Установлено, что эта поверхность имеет рельеф, обратный рельефу фундамента. На карге глубин выделены 14

инверсионные структуры , образованные над i рабеначи. Отмечается общее погружение на юго-запад.

Основные выводы т^т лаве [ V

1. На основании сопоставления построенных карт поверхности кристаллического фундамента и рифейско- вендских отложений выявлен обратный рельеф этих поверхностей. Понижения поверхности осадочной толщи II развиты на юго-западе площади, в то время как поверхность кристаллического фундамента погружается в северо- восточном направлении.

2. Расположение грабенов в плане хорошо прослеживается по приведенным каргам-срезам пониженными значениями скоросттт.

Глава V. Оценка достоверности сейсмических построений.

В главе дана оценка достоверности сейсмических построений по скважинным данным и по увязке разрезов в точках пересечения профилей, а также посредством решения прямой задачи сейсмики и по результатам сопоставления с данными гравиметрии.

§1. По данным пересечений профилей и сопоставления со скважинными данными.

В первом параграфе показано, что сейсмические построения согласуются со скважинными данными и хорошо увязываются на пересечениях профилей как по глубине( 2 - 5 % ). так и по значениям скорости ( 2 - 4 °о ) Самые большие погрешности отмечены на пересечении с профилями XXI и XV Это связано с тем. что :

- наблюденные годографы зарегистрированные на этих профилях не имеют начальной час ти;

- nyiTKTbi взрыва по профилю XV были смешены.

§2. Оценка с использованием решения прямой задачи.

Во втором параграфе представлены результаты решения прямой задачи сейсмики по профилю Кубенка-Кузнеиово. Рассчитаны лучевые диаграммы и годографы для заданных пунктов взрыва [ Ефимова Е.А.] по программе SISM. Программа предназначена для расчета лучей и времен пробега вдоль них в двумерно-неоднородной среде путем численного интегрирования системы дифференциальных уравнений луча по параметр) методом Рунге-Кутта. Лучевые диаграммы для профиля Кубенко-Кузнецово представлены лучами рефрагированных проходящих волн. Максимальная глубина проникновения лучей 10 км. Сопоставление рассчитанных и экспериментальных юдографов длиной 40 км дало среднеквадратическое отклонение 0.01 с.

§3. Сопоставление сейсмических результатов с данными гравиметрии.

Полученные результаты сопоставлены с данными гравиметрии, lio результатам интерпретации сейсмических данных было рассчитано остаточное поле силы тяжести следующим образом. Весь разрез был разбит на гри слоя. Первый слой вк.ночал все осадконакопления фанерозоя ( толща I ), второй обьединял отложения протерозоя ( голща 11 ), третий слой соответствовал фундаменту ( толща III ). Д.тя каждого стоя была вычислена средняя плотность.

15

Плотность первого слоя 2.45 г/смЗ. промежуточного 2.70 г/смЗ и третьего 2.85 г/смЗ. Расчет прямой задачи производился программой 128, разработанной па кафедре геофизики МГУ.

В разностном иоле силы тяжести устранены гравитационные структурные эффекты ог подошвы фанерозойских осадков и рельефа фундамента, остался неучтенным структурный эффект за счет неточного знания плотностей выделенных слоев, эффект влияния петрографических свойств пород и латеральной изменчивости плотностей осадочной толщи и фундамента. Выполнено тектоническое районирование на основе гравиметрических данных. На разностной карте выявлено положение разломов, в том числе четырех грансформных, между плотносгными блоками и плановое положение зон разуплотнения и уплотнения. Ввиду аккумулятивных свойств гравитационного поля выполненная б.чокировка является осреднененной по всем средам.

На карте рельефа фундамента и остаточном поле силы тяжести прослежена общая ортог ональная система разграничений скорости и плотности северо-восточного и северо-западного направления. Выявленные в результате сейсмических исследований тектонические нарушения хорошо совпадают с разломами, построенными на основе анализа остаточного поля силы тяжести.

При наложении тектонической схемы на скоростные карты-срезы выявлена интересная особенность: узлам пересечения разломов первого порядка соответствуют области пониженной скорости, возможно, что этот эффект дают области расположения раздробленных пород. По отдельным блокам, выделенным на остаточном поле силы тяжести выявлено несовпадение в знаках гравитационных аномалий и данных сейсморазведки. Причина этих различий объясняется наличием надвиговых структур кристаллического фундамента , их расположение в плане установлено по каргам - срезам как участки повышенных значений скорости. Кроме того, отмечен широкий спектр изменения плотностей в осадочной толще как по вертикали, так и по горизонтали.

Глава VI. Тектоническое строение Средне-Русского рифта и перспективы нефтегазоносности.

Глава посвящена обобщению полученных результатов. В главе показано тектоническое строение региона и перспективы нефтегазоносности согласно новой интерпретации материалов КМПВ методом однородных воли.

Установлено три типа рифтовых структур: рифт с развившейся над ним инверсионной структурой, классический рифт с образованным над ним прогибом и рифт с развившемся внутри горстом. Отмечено, что блоки фундамента имеют чешуйчатую форму и смешены по лисгрическим разломам и, возможно, перекрывают захороненные древние осадки, заполняющие грабены. По характеру разломов и смешению блоков фундамента и осадочной толщи определены два цикла сжатия и растяжения. Установлено, что первый режим сжатая проявился образованием субгоризонально залегающей пластины. Область ее развития и северо-восточное направление сжатия отражено на карте и схеме строения грабенов ( рис.I ). Пластина разбита поперечными разломами, образованными на последующих стадиях развития грабенов.

Выявлены особенности строения грабенов, которые являются общими для грабенов, составляющих Средне-Русский авлакоген. Образование углеводородов связано с захороненными осадками протерозоя, проявившихся на сейсмических разрезах как участки пониженного градиента скорости или как волноводы. Нефтяные ловушки могут быть приурочены к инверсионным структурам и ггрибортовым зонам.

Рис. Схематическое строение грабенов по результатам геологической интерпретации сейсмических рагрегов КМПВ.У-72. УН. XIV. IV-63. XII. XI - номера профилей КМПВ.

'Заключение

1. Разработана методика переиитерпреташш старых сейсмических материалов КМПВ по исследованию фундамента с использованием двухмерного обращения годографов методом однородных функций.

2. На сейсмических разрезах уверенно прослежена граница кровли кристаллического фундамента и построена карта рельефа его поверхности. Поверхность кристаллического фундамента расположена на глубинах 4 - 7 км, что приблизительно в 2 раза глубже, чем считалось ранее.

3. Прослежена кровля отложений предположительно рифейско-вендского возраста и построена карта рельефа поверхности этих отложений.

4. В структуре кристаллического фундамента определено положение в плане пяти грабенов, звеньев Средне-Русского авлакогена, названных как Любимский, Урдомский, Судиславский, Рослятинский и Галичский.

5. Установлена внутренняя структура грабенов.

6. Проведен комплексный анализ данных сейсморазведки КМПВ и гравиразведки и построена тектоническая схема района, на которой выделены региональные разломы северо- восточного простирания, формирующие древний Средне-Русский авлакоген, и поперечная им система разломов, по которым наблюдается смещение в плане отдельных блоков фундамента и которыми Средне-Русский авлакоген разбит на отдельные звенья, смещенные относительно друг друга. Эти данные хорошо подтверждают полученные сейсмические результаты.

7. Зоны развития этих грабенов являются перспективными для дальнейших более детальных исследований на нефть и газ.

В заключении диссертации сформулироваиы основные защищаемые положения. Защищаемые положения:

1. Использование метода однородных функций для переинтерпретации сейсмических материалов КМПВ на территории Московской синеклизы позволило уверенно выделить и закартировать кровлю кристаллического фундамента, а также установить его внутреннее строение.

2. Глубина залегания кристаллического фундамента на территории центральной части Московской синеклизы изменяется от 4 до 7 км, а не от 2.5 до 4.0 км как считалось ранее.

3. В структуре Средне-Русского рифта выделяются грабены, названные нами как Любимский, Урдомский . Галичский , Рослятинский, а также Дьяхоновское поднятие,

4. Достоверность всех выделенных структур хорошо подтверждается данными (равиташюнных аномалий.

Публикации

1. Vassina E.V., Piip V.B., Efimova Е.А. New Sight on the Deep Structure of the Russian Platform Center According to the Modern Refraction Interpretation. -Abstract to the 58th EAGE Conference , 1996.

2. Васина E.B., Пийп В.Б., Мелихов В.Р. Строение фундамента Московской синеклизы по данным современной сейсмической интерпретации. // Сборниь тезисов докладов к XIV Губкинским чтениям.

3. Vassina E.V.. Piip V.B., Efimova Е.А. New Sight on the Deep Structure of thi Russian Platform Center According to the Modern Refraction interpretation ( в процессе подг отовки после рецензии в Petroleum Geosience).