Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методология интерпретации поля скоростей продольных сейсмических волн для прогнозирования месторождений флюидного генезиса

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Методология интерпретации поля скоростей продольных сейсмических волн для прогнозирования месторождений флюидного генезиса"

На правах рукописи

КУЗИН АЛЕКСЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

Методология интерпретации поля скоростей продольных сейсмических волн для прогнозирования месторождений флюидного генезиса

Специальность 25.00.10. — геофкзнка, геофизические методы

поносов полезных ископаемых

Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 2006

Диссертация выполнена в ФГУП ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ и РАЗРАБОТКИ

ГОРЮЧИХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, профессор Щукин Ю.К., доктор геолого-минералогических наук, профессор Кулындышев В.А.

Ведущая организация ФГУП ВНИИГеофнзика(Спецгеофизика)

Защита диссертации состоится « _ 2006 в 11 часов на заседании

диссертационного совета Д.002.236. 01

при Институте геологии и разработка горючих ископаемых (ФГУП ИГиРГИ) по адресу: И7312, г. Москва, уя. Вавиловй25, корп. I.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ИГиРГИ Автореферат разослан «

^¿Г » ¿Р А^-ГЛ 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат 1-ео лого-минералогических наук Мазанов/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В 20-ые годы прошлого века В.И. Вернадским была высказана мысль о том, что совместное формирование и нахождение нефти, битумов, цветных и редких металлов составляет закономерное явление в геологическом развитии. С тех пор накоплено огромное количество данных о парагенезисах рудной минерализации и углеводородов. Действительно, из огромного числа рудных полезных ископаемых более 80% относится к гидротермально метасоматическому типу. Примерно столько же мировых запасов неф™ и газа связано с ловушками, развитыми в разломных и приразломных зонах земной коры. Но при этом неоднозначно определена роль и значение внутреннего строения разрывных нарушений по отношению к рудным и нефтяным залежам.

В основе прогнозирования геологического строения по данным сейсмических наблюдений лежит модель, в которой в настоящее время отсутствует формализация общих свойств и особенностей геологической среды, вмещающей залежи флюидного генезиса, что не позволяет эффективно проводить интерпретацию в различных геологических средах в рамках единого методологического подхода. В сейсмическом методе определяются эффективные упругие параметры среды, следовательно, необходим подход к прогнозированию, опирающийся на относительные общие физико-геологические закономерное™ локализации полезных ископаемых во вмещающей среде.

Наиболее необходимо решение такой задачи для сейсмогеологической интерпретации данных региональных и поисковых исследовании МОГТ, КМПВ-ГСЗ.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка методологии интерпретации поля скоростей продольных сейсмических волн для прогнозирования месторождений флюидного генезиса. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Провести анализ и обобщение данных геологии, геомеханики, реолопти, петрофизики и физического моделирования волнового поля, выделить общие свойства и черты геологического строения рудных и нефтяных районов для формализации в сейсмогеологической модели.

2. Сформировать физико-геологическое обоснование сейсмогеологической модели интерпретации скоростей продольных волн для месторождений флюидного генезиса.

3. Уточнить интерпретацию особенностей волнового поля, связанную с флюидонаеыщеннем зон разрывных нарушений. Определить активность разрывных нарушений с точки зрения их проницаемости по данным сейсморазведки для прогноза залежей.

4. Выполнить анализ сейсмических параметров и характеристик сейсмического поля, в которых находит отображение процесс фдюидизации.

5. Дать объяснение наблюдаемым закономерностям в распределении скоростей сейсмических волн в зонах падротермально-метасоматачески измененных пород на месторождениях флюидного гене-

зиса и проиллюстрировать его обоснованность в интерпретации для различных геологических сред и масштабов исследований. ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ,

1. Общие черты в залегании залежей флюидного генезиса и разрывных нарушений составляют геологическую основу в интерпретации сейсмических данных для прогнозирования месторождений флюидного генезиса

2. Зональность геологического строения месторождений флюдного генезиса отображается в поле сейсмических скоростей,

3. Созданная автором методология интерпретации поля сейсмических скоростей в зонах гидротер-мально-метасоматических изменений пород позволяет прогнозировать перспернкитивы нафторудо-генеза

НАУЧНАЯ НОШ 1311 А.

1. На основе системного анализа геологической среда показано, что основным критерием флюиди-зацин является распределение скорости продольных волн. Ее вертикальное и горизонтальное распределения являются отображением «прямой» и «обратной» региональной палеогидротермальной зональности (колонны) в геологическом строение рудных и нефтяных районов.

2. Для рудных и нефтяных залежей, разрывных нарушений, формализованы их общие черты в геологическом пространстве и времени; полиструктурность, полигенностъ, полнхронностъ, полифор-мационность, полизональноегь, полифазность. Объяснена природа этих общих черт.

4. Теоретически и экспериментально обоснована приуроченность месторождений флюидного генезиса к градиентным зонам скорости преломленно-рефрагированных волн пород складчатого и кристаллического фундамента

5. Проанализированы условия образования в осадочных бассейнах наклонных разрывных нарушений. Доя субвертикальных разрывных нарушений объяснена природа высокой интенсивности сейсмической записи.

6. На основе распределения скорости при дисперсии предложен способ оценки проницаемости пород, перекрывающих ловушки углеводородов в пределах одного месторождения.

7. Сформулировано более общее определение сейсмической границы с учетом достижений в развитии сейсмического метода,

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ.

Автором получены следующие результаты. Осуществлен прогноз области уранового оруденения в пределах двух рудных полей (Северный Казахстан). В пределах Ханты-Мансийской площади по рассеянным волнам выявлена субгоризонтальная зона (граница Форша). Для Нюрольской впадины на примере Урманской площади обоснована приуроченность скопления углеводородов к градиентным зонам скорости преломленно-рефрагированных волн палеозойских отложений. В Норильском

рудном районе для архейского и «палеозойского» фундаментов выделена меридиональная и широтная зональность распределения скорости преломленно-рефрагированных волн, также установлено, что местоположение медноникелевого оруденения и м есторождений углеводородов находит отображение в градиентном распределении скорости преломленно-рефрагированных волн, что подтверждает общую закономерность. По дисперсии скорости отраженных волн (юго-восточный склон Южно-Татарского свода): 1 - определен канал миграции флюидов из резервуара, как вероятная причина отсутствия залежи; 2 - выявлен перспективный объект. На территории Московской сииеклизы: I - установлена наклонная зона трещиновагтости - канал миграции флюидов из резервуара (Даниловская площадь); 2 - выявлена ловушка углеводородов (Нейская площадь); 3 - подтверждена перспективность южного борта Московской синеюшзы для постановки детализационных геолого-геофизических работ.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. Все основные результаты были получены лично автором. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований докладывались на семинарах и международных конференциях: Международная научная конференция «Геофизика и современный мир». Москва, 1993; IV Международный форум «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ», Санкт-Петербург, 1996; Семинар «Возможности и перспективы развитая геофизических методов в целях повышения эффективности геологоразведочных работ н разработки месторождений нефти и газа», Ханты-Мансийск, 1998; Международная геофизическая конференция «Первые геофизические чтения имени В.В, Федынскош», Москва 1999; Семинар «Использование результатов геофизических исследований на региональных профилях при геологическом изучении недр». Дубна, 1999; Международная геофизическая конференция «300 лет горно-геологической службе России», Санкт-Петербург 2000; Международная конференция «Глубинное строение и геодинамика фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон», Петрозаводск 2002; Международная конференция «Генезис нефти и газа», Москва 2003; Всероссийская конференция «Приоритетные направления поисков крупных и уникальных месторождений нефти и газа», Москва, 2003; XVII Губкин-ские чтения «Нефтегазовая геологическая наука - XXI век», Москва, 2004; Научно-техническая конференция «Методология и технология комплексных геолого-геофизических исследований - от регионального прогнозирования до подсчета запасов углеводородного сырья», посвященная 60-летнему юбилею ФГУП «ВНИИГеофизика».

СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация содержит 174 страницы текста, состоит из 3 глав и 7 параграфов. Содержит 123 рисунка и 5 таблиц. Список литературы включает 440 наименований.

В различные периоды к выполняемым исследованиям проявляли внимание, оказывали поддержку, консультации, давали ценные советы: AT. Авербух, В.М. Березкин, А Н. Богданов, Р.В. Го-лева, В.А. Голубовский, ГЛ. Гордадзе, Г.А. Гречишников, Б.М. Валяев, А.И. Волгина, В.Ю. Зайчсн-ко, Н.А. Караев, МА Киричек, ЕА. Козлов, СВ. Колосов, О.К. Кондратьев, И.А. Мушин, Т.И. Об-

лопша, И.Б. Розенберг, А.М. Силич, В.А. Трофимов, В.И. Шаров, Г. А Шехман, ВТ. Чукин, Ю.К. Щукин, Ю Г. Юров. Всем им автор глубоко признателен. Огромную помощь в подготовке и оформлении диссертации оказала Л.М. Дутикова.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Унификация и формализация общих черт и особенностей залежей углеводородов, рудных залежей флюидного генезиса и разрывных нарушений в геологическом пространстве и времени.

§ 1. Флюцдпый генезис - общая физико-геологическая основа прогноза рудных и нефтяных месторождений по сейсмическим данным.

1.1. Роль воды и водных растворов в унификации физических и химических свойств горных пород. Парагеиезисы рудной минерализации и углеводородов. А.Н. Павловым (1985) сформулированы два фундаментальных свойства воды: 1 - способность обеспечивать самый высокий по теплопроводности коэффициент полезного действия природной системы; 2 — коллективная структуризация в форме консервативности взаимодействия воды в природной системе. Волны деформаций, напряжений, температур активизируют и меняют физико-химические свойства воды, контролируют перераспределение флюидных потоков в литосфере.

Водородные связи определяют физико-химические свойства воды. А.Г. Каличеву и Ю.Е. Горбатому (1998) впервые удалось доказать наличие водородных связей даже при темпершурах и давлениях выше критической точки. Изменение структуры вод ы ведет к изменению способности растворять и транспортировать элементы и их соединения. Адсорбция - важнейшее физическое явление, влияющее на физико-химические свойства пород. Благодаря ей происходит образование упорядоченной структуры молекул воды вплоть до плотнейшей гексагональной упаковки. Упругие свойства связанной воды существенно отличаются от объемной, слон связанной воды передают деформации сдвига, проявляя тем самым свойства жесткого тела (Б.В.Дерягин, 1936). Эти упруго-вязкие связи можно рассматривать как один из основных элементов структуры, ответственный за вариации упруго-деформационных свойств пород и микропластичность (Э.М. Машинскяй, 1991). Следовательно, уже на микроуровне формируется зональность упруго-деформационных свойств между твердой и жидкой фазой и в самой жидкой фазе.

С.М. Макеевым (1999) были предложены общие принципы построения теории сейсмогеохими-ческой эволюции земной коры. Главенствующая роль в ней принадлежит кислороду, одному из самых распространенных в земной коре химических элементов. Его физико-химические свойства определяют фундаментальные свойства геологического пространства. Низкая поляризуемость атомов кислорода обеспечивает упругий способ передачи энергии. Кислород организует химические связи во всех породообразующих минералах и входит в химический состав воды, тем самым, образуя общность свойств между горными породами и водными растворами.

В инициировании и течении процесса флюидизации помимо температуры существенную роль играет механическая актившщя среды- Механическая активация наиболее эффективна в интенсификации геохимических реакций при разрядке статических и флуктуациях динамических напряжений (В.Г1. Царев, 1980). Еще одним фактором при механохимичеосих процессах является реализация условия «давление + сдвиг» (Е.Г. Авакумов, 1986), при кагором в горных породах происходит «по-кисление» газов вследствие синтеза воды и углекислоты, а также разогрев, метаморфизм, метасоматоз и гранитизация. П.Ф. Ивакиным (1985) показана одновременность протекания и единство процессов деформации, перекристаллизации и метасоматоза пород, тесное взаимопереплетение меха-нохимических и кристаллизационных явлений.

С.С. Смирновым (1947) отмечалось: «один из основных путей прогресса в исследовании рудных месторождений проходит в области самого тщательного качественного и количественного изучения околорудных изменений». Под действием гидротермальных растворов могут происходить следующие процессы преобразования пород: гидратация (серитизация и хлоритизация), альбитизация, кар-бонатизация (лиственитизация), окварцевание (беризитизация, лиственитизация, пропилитизация), - пиритизация. Принципиально эпигенетические изменения осадочных пород не отличаются от гидротермальных изменений рудных месторождений (Л.В. Пустовало», 1956).

Д.С, Коржинским была установлена ведущая роль восстановленных флюидов в образовании «сквозьмагматаческих» растворов, их взаимодействий между отдельными растворенными компонентами и растворителем и, соответственно, в образовании как рудных, так и нефтегазовых месторождений (А.Н. Дмитриевский и Б.М. Валяев, 2002).

Нефти, газы и твердые битумы концентрируют в качестве микрокомпонентов те же элементы, которые содержатся в рудах: V, Вг, Си, РЬ, 2^1, Эп, А& N1, Эг, Ва, Аи и др. В рудах же широко развиты органические соединения: озокерит, кермт, парафины, антраксолит, асфальтиты, а также жидкие нефти и разнообразные углеводородные газы (В.Н. Флоровскаяи Ю.И. Пиковский, 1971).

Парагенетическая закономерность размещения рудных залежей в породах, обогащенных органическим веществом, отмечается дня большинства месторождений гидротермально-мегасомаггического типа и объясняется геохимическими особенностями органического вещества: восстановительными, каталитическими, буферными свойствами и комплексообразующей способностью (Л.С. Фарфель, 1988).

С позиций структурно-фациального контроля для месторождений цветных металлов в осадочном чехле характерны те же формы, что и для залежей углеводородов (ГЛ Поспелов, 1967; Н.С. Скрипченко, 1989).

Ф.И Вольфсоном. и В.В. Архангельской (1987) выделены следующие общие геологические черты, присущие рудным стратиформным и нефтеносным месторождениям: 1. Нахождение в единых зонах тектонической активизации. 2. Отчетливая эпигенетичность к вмещающим их породам. 3.

Контроль размещения месторождений в пределах провинций региональными разломами, прослеживающимися в верхнюю мантию. 4. Участие в образовании, как месторождений цветных металлов, так и залежей углеводородов, близких по составу компонентов, их соединений и напорных высокоминерализованных водных растворов. Воздействие этих растворов на вмещающие породы вы-зьшает проявление сходных по составу метасоматических изменений — доломитизации, кальцитиза-ции, серицитизации, окварцевания, каолинизации, пиритизации, цеолигизации и др. При этом породы фундамента часто испытывают калиево-натриевый метасоматоз.

1.2. Вертикальная палеогндротермальная зональность. Обратная вертикальная палеопщро-термальная зональность в рудных и нефтяных районах. Полтооналыюсть в геологическом строении месторождении флюид ною генезиса как следствие тектонической активизации.

Развитие гидротермального процесса проходит пульсационно, в виде единообразных эвелюци-онно-дискретньк циклов. В составе гидротермальных циклов возникают минеральные ассоциации следующих этапов и стадий (Р.В. Голева, 2000): 1) высокотемпературный этап - стадии калий-кремниевых метасоматитов и грейзенов; 2) среднетемпершурный этап - стадии альбититов (энси-тов) и березитов; 3) низкотемпературный этап - стадии аргиллизитов, вторичных кварцитов.

Состав растворов эволюционирует от ранних катий-натрий-кремнистых к поздним углекисло-натриевым и далее к углекисло-сероводородным. Дифференцирование состава гидротермальных растворов в зависимости от их разгрузки на разных глубинах является причиной существования в земной коре региональной вертикальной зональности (гидротермальной колонны). Различные условия функционирования и разгрузки гидротерм по вертикали позволяют ввести понятие о разноглубинных уровнях минералообразования как о термодинамических зонах, разграниченных субтри-зонтальными поверхностями раедела-барьерами (В.ВАристов, И.П. Кушнарев, В.В. Богацкий, J1.H Овчинников, РЗ. Голева).

В.Н.Флоровской, JI.I1 Овчинниковой, Р.Б. Зезиным (1968) было установлена эволюция углеродистого вещества в условиях магматического и постмагматического минералообразования. Антрак-солиты, кериты, асфальты и нефть являются равноправными членами минеральных ассоциаций и отлагаются в строгой последовательности (В.Н. Флоровская, 1967; В.Н. Флоровская, В.Г, Мелков, 1962,1975;Г.И. Арсанова, 1974; АД Щеглов, 1976 ), отражая стадии гидротермального процесса от 500° С и ниже. Исследования JI.C. Фарфеля (1986) доказали, что формирование дифференцированных рудоносных интрузий связано с наличием углерода.

Как геохимический и механический барьеры для нефтяных залежей рассматривается присутствие зон цементации выше (ЕЕ. Rosaire:, 1940; Г.Э. Прозорович и О.Г. Зарипов, 1970) и ниже (С.С. Азаров, 1978; Еременко и Челингар, 1996, А.М. Кузин, Î994) уровня ВНК, обеспечивающее самоэкранирование залежей.

K.P. Чепиковым, RR, Ермоловой, НА. Орловой (1959) было показано, что приходу нефти в породы всегда предшествует их выщелачивание. В.М. Симоненко (1981) выявлена общая закономерность: примеси нефти а битумов присутствуют только тогда, когда имеет место процесс вторичного минералообразования. Л.М. Бирнной (1961), KP. Чепиковым, Е.П. Ермоловой, НА. Орловой (1969), P.C. Сахибгареевым (1989) установлено разуплотнение коллекторов под воздействием углеводородов.

Месторождения углеводородов и руд связаны с флюидшаг^ией, как неотъемлемой сосостав-ляющей процеса тектонической активизации Отсюда в сейсмогеологической интерпретации целесообразно рассматривать преобразование горных пород в виде единой схемы гидротермальной зональности. На последнем уровне она является стадией парагенеттеской флюидизации - процесса, сопровождающего накопление углеводородов.

Для ряда рудных провинций, рудных районов и месторождений установлена обратная вертикальная зональность (А.ВЛСоролев, 1935). Это свидетельствует о том, что многие рудные месторождения являются полиформационными (В.И. Смирнов). Обратная гидротермальная зональность в осадочных бассейнах проявляется в том, что в верхней части осадочного разреза формируются плотные и жесткие области - слои, линзы гидротермально-метасоматически измененных пород, а ниже по разрезу - зоны выщелачивания. В совокупности с седиментационной слоистостью они создают сложное полизональное распределение петрофизтеских и геохимических свойств осадочного комплекса

Значительное число месторождений углеводородов и руд связано с карбонатными формациями. Анализ соотношений пористости и литоинградиентов в рифах позволил Н.С. Скрипченко (1989) сделать вывод о важнейшем значении пор строматактисового типа для проницаемости растворов. Апофизы в них выступают как шпилевое продолжение купольной поверхности стромагактисов. По данным реологических испытаний образцов горных пород (З.И. Стаховская, 1971), породы с квазиконической формой пустотного пространства обладают большей устойчивостью к деформациям по сравнению с другими формами. Основная функция в период жизни рифа - это фильтрация водных растворов. Мокро и микроструктура его тела приспособлены для этой функции, которая еще обладает высокой устойчивостью к флуктуацшм геодинамической обстановки, что делает риф идеальным образованием для накопления залежей флюидного генезиса Б этом состоит феноменологическая закономерность приуроченности залежей флюидного генезиса к рифогенным постройкам.

Импульсный характер, как рудообразования, так и поступления углеводородов в одинаковой мере предусматривает определенный механизм миграции флюидных потоков. ВЛ. Барсуковым и АА Пэком (1980) была обоснована модель «автосмешения» растворов как режим ритмического фильтрационного обмена между трещинами и вмещающей средой. Фильтрация растворов происхо-

дит одновременно по тектоническому разрьшу и вне его, при этом гидротермальные растворы представляют собой концентрированные струи в рассеянном потоке. Пульсирующий режим миграции флюидных потоков приводит к «образованию устойчивых областей концентраций для элементов разной подвижности» (М.Б. Штокаленко, Л.П. Жоголев, С.А. Козлов; 2000).

Примером современного проявления струйной миграции в осадочных бассейнах является грязевой вулканизм. Газовый феномен Хибин и Ловозера практически тождественней структурам газовых месторождений (Г. И.Войтов,1962). Воздействие флюидных струй на вмещающие породы приводит к образованию специфических текстур. М.К. Саптаевой (1985) на Джезказганском месторождении был установлен новый вид текстур, названных струйчатыми. В.П. Савченко (1977) показал, что механизм струйной миграции может являться основным видом транспортировки углеводородов.

В результате анализа выделены и формализованы следующие общие свойства залежей углеводородов и руд: попиформационностъ, пояиструктурностъ, полихронность, полизонтъность, поли-генность, пол ифазность,

§ 2. Геология и гсо.мсхаинка разрывных нарушений. Формы проявления, механизмы образования, зональность строения. Роль волы в неупругом деформировании. Неупругие деформации в формировании зональности геологической среды. Одними из наиболее распространенных в геологической среде образований являются разрывные нарушения. Они наблюдаются во всех масштабах исследований. Массивы горных пород носят в себе следы разрушения на разных масштабных уровнях: от трещин на границах зерен минералов до многокилометровых разломов, разделяющих блоки земной коры. Процесс разрушения в широком смысле определяется как изменение структуры вещества. С позиций геомеханики в разрывных нарушениях могут реализовываться следующие механизмы неупругого деформирования: образование и рост трещин, переупаковка збрен среды при действии сил сухого трения, необратимое затекание пор, скольжение блоков вдоль поверхности разрушения (В.Н. Николаевский 1984). За время геологического развития в той или иной мере в разрывных нарушениях могут накапливаться все виды неупругого деформирования.

Трещины отличаются от дефектов дислокационного типа наличием скачка смещений, нормальных к их бортам, что приводит к образованию пустот и, следовательно, увеличению объема - явлению днлатансин. Трещины и разломы - это не просто следы разрушения, а способ существования геологической среды при больших необратимых деформациях (В.Н.Родионов, 1986), Существенного различия меяеду разломами и трещинами установить практически невозможно.

Обычно выделение разлома проводится по трем признакам - масштаб, особенности внутреннего строения и геологическая история развития. В. А. Невским (1966) была выявлена общая закономерность в региональной вертикальной структурной зональности, обусловленная направленным изменением особенностей трещиновагости горных пород, внутренним строением зон разломов и физи-ко-мехаиическими свойствами пород. На ее основе В.НЛиколаевским (1982) предложена схема

расслоенное™ земной коры в целом, построенная на основе теории дилатансионного разрушения и данных реологических испытаний горных пород и согласующаяся с данными МОГТ и ГСЗ. Она позволила объяснить механизм выполаживания разломов с глубиной. Геолого-геофизические материалы свидетельствуют о распространении листрических разломов от осадочного чехла до астеносферы включительно (Р.Е АЙзберг, Р.Г. Гарецкий, 1996).

Присутствие влаги в трещинах существенно снижает величину поверхностной энергии, что способствует росту трещин при относительно низких касательных напряжениях. Например, прочность на сжатие у песчаников с пористостью около 10% снижается на 70%, у известняков с пористостью 15% - на 50% (ELM. Сергеев, 1986). Из критерия разрушения пористых и трещиноватых сред следует, «по только часть нормальной нагрузки приходится на скелет породы, другая воспринимается жидкостью, тогда как касательные напряжения воспринимаются полностью скелетом породы (В Н. Николаевский, 1984). Так, например, изучение трещиноватое™ карбонатных пород Оренбургского месторождения показало, что субгоризонтальные трещины интенсивнее развиты в пористых породах. К этому нужно добавить, что присутствие в трещинах влаги и поверхностно-активных веществ (NaCI и NajCO]), за счет адсорбции (эффект Ребиндера) усиливает трещинообразование.

В работе приведены механизмы образования разрывных нарушений и их классификации в тектонике, геодинамике, геомеханике, инженерной геологии, металлогении. Показано, что все тины разрывных нарушений наблюдаются в самых различных геологических средах. Независимо от литологии пород, давлений и температур в разрывных нарушениях, как правило, имеет место зональность внутреннего строения. Вертикальные, наклонные, горизонтальные разрывные нарушения имеют место на самых разных глубинах в кристаллических, метаморфических и осадочных комплексах, однако механизмы их образования могут быть различны. Обобщение показало, что для разрывных нарушений характерны те же общие свойства, формализованные для залежей флюидного генезиса: полиструктурность, полигеппость, пол ихронность, пол иформтрюнность, полизональность, при этом формы проявления разрывных нарушений, контролирующих и приуроченных к нефтяным и рудным месторождениям, подобны

§ 3. Общие черты рудных, нефтяных залежей и разрывных нарушений как геологическая основа в сейсмогеологии сской интерпретации.

На основании проведенных исследований были сформулированы следующие положения геологической составляющей в общей модели сейсмогеологической интерпретации: 1. Разрывные нарушения как форма тектонической активизации формируют вертикальную и горизонтальную зональность среда], контролируют направления и интенсивность миграции флюидных потоков. 2. Вода и ее растворы выполняют универсальную функцию переноса массы и энергии в земной коре. Преобразование горных пород под действием флюидных потоков находит отображение в изменении упругих свойств. 3. Конечная размерность деформационных процессов, зависимость флюидного пре-

образования от РТ-условий определяет образование вертикальной и горизонтальной многоуровневой зональности геологической среды, что дает основание для углеводородов и рудной минерализации ввести единую схему региональной вертикальной зональности гидротермальной системы. 4, Анализ и обобщение геологсьгеофизических исследований позволили вьщелить и распространить на рудные и нефтяные месторождения, образованные из флюидных потоков, общие черты их проявления в геологическом пространстве и времени. К ним относятся: полиструктурность; полиген-ность; полнхронностъ; полиформационность; полизональность; полифазность. 5. Общие черты залежей флюидального генезиса и разрывных нарушений объясняются тем, что и те, и другие образуются в процессе диссипации энергии тектонических процессов; а на микроуровне - физико-химическими свойствами кислорода и водорода. Кислородные и водородные связи порождают многие общие черти геологического пространства. 6. Общим и характерным для геологической среда свойством является многофазность ее агрегатного состояния. Она формируется как за счет отдельных фаз, так и при переходных, пограничных межфазовых состояниях. Не особенностью является развитие, изменение во времени и пространстве. Для обозначения отличия многофазности в геологической среде от многофазности других сред и по аналогии с общими чертами залегания разрывных нарушений и залежей флюидного генезиса, по-видимому, целесообразно использовать термин полифазность. Полифазность - неотъемлемое свойство геологической среды при тектонической активизации. На учете свойства полифазноста среда в сейсмическом методе построены многие подходы в алгоритмах программ обработки и интерпретации данных, в том числе изложенные в диссертации.

Глава II. Отображение общих свойств разрывных нарушений и залежей флюиднопо генезиса в ссйсмогсологнческой интерпретации.

§ 1. Разрывные нарушения в сейсмогеолошчеекой интерпретации.

1.1. Выделение разрывных нарушений по сейсмическим данным. Значительный вклад в изучение разрывных нарушений сейсмическими и акустическими методами внесли И.С. Берзон (1977), М.И. Бородулин (1968), НЕ. Гадгшн (1961), Н.А.Караев (1982), Б.Н. Луценко (1987), А.В. Николаев (1973), В.П. Номоконов (1969, 1971), А.И. Савич (1969, 1979), С.П. Стародубровская (1987), Б.П.Шалимов (1976) и многие другие.

Разрывные нарушения гетерогенны по структуре и составу слагающих их пород, по флюидо- и эиергонасыщенности, что существенно затрудняет их изучение. По данным акустического каротажа для незалеченных разрывных нарушений в шовной зоне обычно наблюдается значительное поглощение, частота импульса снижается на 25-30 Гц, спектр становится более узким, поэтому полосовая фильтрация остается быстрым и эффективным способом визуального выделения разрывных нарушений, однако не позволяет оценить размеры и величину зоны разуплотнения.

Как правило, при сейсмических исследованиях без внимания остаются характеристики, связанные с оценками проницаемости и зональности упруго-деформационного состояния разрывных нарушений. В этим отношении чувствительными к изменению упруго-деформационного состояния среды параметром!! являются скорости сейсмических волн. Дня объяснения изменения скоростей сейсмических волн в разрывных нарушениях часто используется явление дилэтапсин. В зависимости от масштаба наблюдений и степени разрыхления пород скорость продольной волны (Ур) может уменьшаться на 30 - 45% (для зоны дробления), иногда и более. В то же время может наблюдаться обратная картина. Так, для образцов из Норильско-Хараелахского разлома при декомпрессии Ур увеличилась с 4,7 км/с до 5,4 км/с (Е.М.Сергеев, 1986).

Анизотропия Ур в разрывных нарушениях детально изучены в инженерной сейсморазведке. Так, изменение Ур при ориентированной трещиноватости между максимальными и минимальными значениями в среднем может составлять 30% (А.И. Савич, В.И. Коптев, 1969).

1.2. Краткий анализ результатов физического моделирования распространения волн упругих колебаний в пористых и трещиноватых средах. По опубликованным данным, посвященным физическому (С.Д. Виноградов, М.С. Соловьева, ПА. Троицкий, АХ. Урупов, Э.Б. Трутников, С.А. Стрижков, О.Г. Шамина и Т. Локайчик и до.) и математическому (А.Г. Бугаевский, А. Исимару, И.С. Файзуллин и др.) моделированию, проведена систематизация параметров и характеристик волнового поля в зависимости от типа модели трещинно-пористой среды.

Трещинно-пористая среда формирует рассеивающее излучение. Она представляет собой азиму-тально-частотный волновой фильтр, параметрами которого являются: плотность и раскрьггость трещин, их преобладающее направление и период ичность (зональность), длина сейсмической волны. В зависимости от этих параметров частота регистрируемых колебаний может возрастать или уменьшаться, что при обработке определяет для гетерогенных сред необходимость применения программ, ориентированных на выявление рассеянных (дифрагированных) волн и необходимость спектрального анализа сигналов, приходящих под различными углами, Это имеет важное значение для выявления зон флюидизации в сейсмическом поле.

1.3. Уточнение сейсмической модели живущего разлома. Существенным моментом в интерпретации является сейсмогеологическая модель разрывного нарушения как отражающей границы. Коэффициенты отражения от открытых разрывных нарушений, полученные по глубоким и сверхглубоким скважинам, лежат в интервале значений 0,4 - 0,6, что соответствует сильным отражающим границам. В.П.Номоконовым (1971) была теоретически и экспериментально обоснована сейсмическая модель разлома - отражающей границы как тонкослоистого пласта пониженной Ур. Сейсмическая модель зонального распределения для субвертикалыюго разрывного нарушения в осадочном разрезе была обоснована в работах М.С. Богданова (1976), а также М.К. Полшкова и Б.Н. Луценко (1974),

МБ. Куриновым и В.Н. Никитиным (1982) было установлено, что по мере удаления от разрыва наблюдается закономерное увеличение меиггрещинного расстояния, которое не зависит от источника возмущения, типа породы и условий залегания. Vp определяется зависимостью: Vp = aj exp b|S, где aj - скорость в элементарном блоке вблизи зоны дробления; bi - градиент возрастания скорости при удалении от разлома; S - удаление от разлома. На основании этой закономерности ими было предложено определять зону влияния тектонического напряжения как интервал, на котором справедлива экспоненциальная зависимость от расстояния между трещинами.

Сопоставление материалов акустического и плотностного каротажа, данных ВСП и теоретических сейсмограмм позволило Н.Е. Гриню и Е.Р. Литвиненко (1981) определить основные факторы, влияющие на образование интенсивных отраженных волн. Так, большинство отражений формируется пачкой тонких слоев с количеством пропластков более 15. В редких случаях интенсивные отражения формируются от толстых слоев при изменении скорости не менее, чем на 1 км/с и плотности на 0,1 - ОД г/см3. Зависимость Vp = аг exp biS в незалеченном разломе соответствует модели с одним из наибольших коэффициентов отражения.

Из геологических моделей разлома сейсмической модели более полно соответствует определение разлома, данное В.К.Кучаем (1981): «Крупные разломы - это пластообразные тела интенсивно передробленных горных пород мощностью первые десятки метров - собственно зоны разломов. Прилегающие к ним горные массы характеризуются аномально высокой разупрочненностыо - ра-зупрочненные части крыльев разломов, мощность которых примерно на порядок больше мощности зоны дробления. Поверхность, отделяющая зону дробления и милонигизации от разупрочненных частей крыльев разломов, называется граничной поверхностью зоны .дробления разлома. Медианная поверхность зоны дробления - это ^метрическое место точек, равноудаленных от граничных поверхностей зоны дробления разлома. Внутри зоны дробления скорости современных сдвиговых деформаций экспоненциально возрастают от граничной поверхности зоны дробления к медианной поверхности. Точно так же скорости сдвиговых деформаций экспоненциально возрастают по мере приближения к граничной поверхности зоны дробления внутри разупрочненных частей згой зоны». Следовательно, геологической модели внутреннего строения активного или живущего разлома на временном разрезе соответствует интенсивное отражение, апроксимирующееся в сейсмической модели пачкой тонких слоев с экспоненциальной зависимостью скорости продольной волны.

Нужно заметить, что представление разрывного нарушения на разрезах и картах в изолиниях того или иного сейсмического параметра отвечает его реальной модели.

1.4. О причинах образования наклонных и листрических разломов в осадочных бассейнах. Меньшая распространенность в осадочном чехле наклонных разрывных нарушений, характерных для кристаллического фундамента, стала очевидной после получения многочисленных данных наблюдений MOB при том, что в осадочном комплексе сохраняется то же соотношение значений ско-

рост между разрывными нарушениями и вмещающими породами. Для адеквашой интерпретации данных, полученных в различных геологических средах, необходимо объяснение такой особенности отражений. Выполненный автором анализ возможных причин позволил выделить следующие: 1. Осадочные породы в среднем сохраняют сплошность даже при 20% деформации (М.П. Воларович, И.С. Томацгевская, В.А. Будников, 1979), следовательно, более вероятным будет формирование рассеивающего излучения. 2. В районах, где фундамент выходит на поверхность, горизонтальные напряжения выше, чем для территорий с осадочным комплексом пород. Глубина эрозионной границы может достигать десятка километров н, как следствие, на поверхность выходят структуры, сформировавшиеся в другом диапазоне давлений и температур, при иных преобладающих напряжениях. 3. Из теоретических и экспериментальных исследований для глубин первых 2-3-х километров предпочтительно развитие субвертикалъных разрывных нарушений. 4. Коэффициенты отражения от ли-тостратиграфических границ не уступают по своим значениям коэффициентам отражения от разломов.

Для образования наклонных разрывных нарушений необходимо, чтобы касательные напряжения достигали предела прочности породы. При этом большую роль в развитии трещщюватосга играет насыщение породы водой и минеральными растворами. Следовательно, предпочтительными факторами для образования наклонных разрывных нарушений будут разуплотненные породы при соответствующем их прочностным свойствам уровне горизонтальных напряжений, которые в осадочном чехле наиболее часто реализуются в зонах трсщнноваггости крупных разрывных нарушений, а также на склонах антиклинальных структур, где наклон границ осадконакопления предопределяет направление развития разрыва.

1.5. Фазовые переходы, аномальные горизонтальные напряжения и микронеоднородпость среды, как возможные причипы образования сейсмических границ. При напряженном состоянии среды формирование сейсмических границ может быть обусловлено микронеоднородностями от глубинных уровней земной коры (В.А, Ляховский, BJL Мясников, 1984) до почвенного слоя (А.Г. Скворцов, 2005), а также фазовыми переходами (A.B. Калинин, М.В. Родкин, И.С. Томашев-екая 1989, ГЛ. Ефимова, 2001). В осадочных бассейнах при значительных напряжениях (Г, А. Ефимова) фазовые переходы в карбонатных породах могут являться причиной формирования сейсмических границ, что необходимо учитывать при интерпретации глубинных границ. Особенностью таких границ является флуктуации интенсивности в сейсмическом поле. Еще одра причина флуктуа-ций - нелинейность среды. Так, ТЛ. Челидзе и Т.Т. Черголейшвили (1985) в рамках перколяцион-ной теории было объяснено уменьшение Vp от количества одинаковых по упругости пластин при увеличении базы измерений. В реальной среде, помимо изменения простирания структуры (Е.И. Гальперин, 1977) проявление этого нелинейного эффекта может служить еще одним объяснением появления мерцающих сейсмических границ (А.М. Кузин, 1996).

Таким образом, в общем случае мерцающие сейсмические границы явлются индикаторами напряженного состояния и могут характеризовать области вероятного структурно-вещественного преобразования в среде на микроуровие.

1.6. Влняние воды па отображение вертикальных разрывных нарушений в сейсмическом поле. На временных разрезах в раде случаев наблюдаются субвертикальные области записи с высокой интенсивностью, пронизывающие осадочный чехол и кристаллический фундамент, иногда до зоны «рефлективити». Еще в 1973 году подобные зоны «звучащей записи» бьши описаны Ш.А. Азкмн, A.B. Калининым, В.В. Калининым и др. и обоснована их природа как разрывных нарушений. В геологической интерпретации эти зоны стали определяться как «канализированные» системы перемещения флюидов.

Однако обоснования этого явления с позиции физики распространения воин нигде не дается В разрывных нарушениях при их активизации будет возрастать дилатансия, что способствует заполнению трещин водой (В Н. Николаевский, 1984). 1\Д.Ушаковым и MJT. Ушаковым (1993) на физических моделях было показано, что для продольных волн наличие влаги на шероховатой границе нивелирует эффект рассеяния, это уменьшает хаотичность записи, и, соответственно, затухание упругих колебаний, следовательно, больше энергии будет проникать в более глубокие горизонты среды, а также уходить на формирование зеркальной компоненты отражений (А.М. Кузин, 2005). § 2. Вертикальная и горизонтальная упругендеформацнонная зональность (полюональность) геологической среды в распределении скорости продольных сейсмических воли и её роль в прогнозе месторождений флюидного генезиса.

Поскольку скорость продольных сейсмических волн существует независимо от типа сейсмических границ и агрегатного состояния среды, она позволяет в рамках одного параметра определять общие свойства различных геологических сред. Отсюда скорость продольной волны является необходимым инструментом исследования общих закономерностей локализации рудных и нефтяных залежей. На рис. 1 представлена блок-схема подхода к формированию сейсмогеологической модели интерпретации в прогнозировании флюиДизации.

2.1. Зональность строения земной коры в интерпретации результатов сейсмических наблюдений. О конвенгерции в методолопш прогнозирования по геофизическим данным нефтяных и рудных месторождений. Сделан краткий обзор распределения Vp в земной коре и ею интерпретации. Показано, что структурный фактор для минсрагенического прогнозирования является основным. На нем построено большинство поисковых признаков нефтяных и рудных месторождений. Зональность упругих свойств и ее особешюсти как признак флюидизации в прогнозе не входят в число основных.

Автором высказана гипотеза, что корреляция между мощностью и скоростью (чем больше мощность, тем меньше скорость) во всех геофизических слоях трехслойной сейсмической модели зем

Рис. 1

ной коры также имеет аналогию с данными МОГТ в осадочном разрезе и может быть объяснена явлением перколяции, когда на пути распространения волны увеличивается количество низкоскоростных неоднородностей.

2.2. Модели залежи в нефтяной и рудной сейсморазведке. Ю.В. Тимошиным, З.В. Горняк, НИ. Якубецкой, С.Г. Семеновой, Э.А. Скворцовой (1981,1990) был предложен метод распознавания признаков скопления углеводородов и эпигенетически измененных отложений вокруг залежей как следа диффузионного потока и эффузионного проникновения углеводородов, которому соответствует устойчивое повышение значений скорости. Модель залежи и вмещающей среды для геофизических параметров в целом была разработана В.М. Березкиными Р.Б. Хавкнпой (1982).

Обобщение данных по Ур для зон гидротермально измененных пород показало следующее; 1, По лабораторным измерениям значения Ур из зон гцдротермально-метасоматических изменений на 15-25% ниже, чем в неизмененных породах (В.В. Авдонин и В.И. Старостин,!970; В.И.Сгаростин,

15

1984,1988; Ф.АЛетников и С.О. Еалышев, 1991). 2. По данным полевьи измерений интервалы рудных залежей по скоростям преломленных волн на 10 % - 30% ниже средних значений Ур в контактирующих с ними блоках (Г. А. Иванов, 1978; Ю.М. Гордиенко, 1981; В.А. Циммер, 1982,1990; А.М. Кузин, 1994). Для нефтяных районов такая зональность четко выражена для консолидированной коры: значения Ур в среднем на 10 % - 15% ниже модальных (А.М. Кузин, 2001). 3. Для пород, вмещающих нефтяные залежи, значения Ур в среднем понижены на 10 % - 20% (Г.А Авербух, 1982; Е.Е. Земцов, Д.П. Земцова, Л.В. Наконечная, О.В. Одновол, 1978, 1987; Л.Н Давыдова 1976, Ю.В. Тимошин, С.Г. Семенова, 1990; НА. Туезова, Л.М. Дорогоницкая, Р.Г. Демина и др., 1975; А.М. Кузин, 2004). Отмечаются случаи, когда Ур не меняется или даже выше, чем во вмещающей среде (Л.Н. Давыдова, 1976; Е.Е. Земцов, О.В. Одновол, 1987).

Отсюда был сделан вывод, что преобразование пород резервуара при флюидизации в целом сопровождается понижением Ур, и оно может наблюдаться относительно средних, интервальных и пластовых значений Ур по разрезу, а также зависит от метода наблюдений и обработки данных 23, Признаки проявления флюидизации (гидротермального процесса) в сейсмическом поле. На временных разрезах при флюидизации могут наблюдаться следующие волновые картины: конусовидная или столбообразная область потери корреляции опорных отражающих границ или ее значительное ухудшение; серия субвертикальных мелких разрывов в корреляции нескольких отражающих горизонтов, не имеющих продолжения в нижележащие на разрезе отражения и образующие области различной конфигурации. Особенностью этих областей является сужение в кровельной части фундамента. Однако в общем случае интерпретация зон гидротермально-метасоматически измененых пород чаще всего на картине отраженных волн неоднозначна.

Для объяснения этого явления автором по .данным измерения упругих свойств таких измененных пород, выполненных В.В. Авдониным и В Л. Старостиным (1970), В.И. Старостиным (1984, 1988), Ф.АЛетниковым и С.О. Балышевым (1991), Ю.Ф. Малых (1988), А.В.Беловым (1987), Н.В. Хорошиловым (1987) и др., были рассчитаны коэффициенты отражения для нормального падения лучей. Результаты расчетов позволили сделать следующие выводы: 1. Большинство значений коэффициентов отражения гидротермально-метасоматически измененных пород лежат в пределах 0.01 - 0.07. Это свидетельствует о восстановлении упругих свойств среды под действием гидротермальных процессов и характеризует заяеченность трещшно-гюрового пространства минеральными растворами 2. В общем случае зоны гидротермально-метасоматически шменных пород должны апроксимироваться градиентной скоростной моделью.

Сходство интепретации областей океанической коры, где отсутствует граница Мохо, как проявление гидротермальных процессов в гипотезе А.В. Пейве (1981), и отображением в сейсмическом поле зон гидротермальных изменений на рудных месторождениях может служить подтверждением общей закономерности отображения в сейсмических параметрах гидротермального процесса

Ярким примером пространственной связи каналов миграции флюндиых потоков с градиентными зонами распределения скорости янляются области активного вулканизма (С.А Федотов, 2006; В.Б. Пийп и P.M. Гылыжов, 2005).

Анализ сейсмических материалов по рудным и нефтяным месторождениям флюидного генезиса позволил прийти к следующим выводам: 1. Местоположение залежей и зоны аномально-низких значений скорости преломленно-рефрагировшшых волн обратно коррелированны. 2. Если разрывные нарушения - отражающие границы пронизывают разрез до самых верхних горизонтов, то это является критерием вероятного отсутствия залежи на пересечении этого разрывного нарушения с "перспективной" структурой. 3. Резкая изменчивость упругих свойств по падению и простиранию разрывных нарушений, как правило, не позволяет количествешю определить величину разуплотнения и зональность строения по динаическим характеристикам отраженных волн. 4. Резервуары залежей во многих случаях представлены полем рассеянных волн, причем для рудных месторождений

- почти всегда. 5. Области флюидизации в волновом поле могут быть аппроксимированы моделью мутной среды (A.B. Николаев, 1973).

В тоже время отмечаются следующие общие закономерности: 1- приуроченность рудных месторождений флюидного генезиса к градиентным зонам Vp; 2. для нефтяных месторождений и районов

- горизонтальная зональность по кровле кристаллического фундамента и полтоон альностъ распределения в осадочном комплексе пород.

Нередко в рудных районах наблюдаются субгоризонтальные отражающие границы - разрывные нарушения, тяготеющие к определенному интервалу глубин, что может рассматриваться как проявление обратной уггруго-дефомационной зональности. Распределение Vp в Кольской и других глубоких скважинах подтверждает этот вывод.

2.4. Физико-геологические и сейсмические предпосылки использования относительных значений скорости для изучения областей флнпщошмененных пород. В реальной среде практически всегда наблюдается частотно-зависимое поглощение, что обуславливает присутствие дисперсии (Б.В. Дерягин, 1931). Дисперсия возрастает с увеличением пористости и уменьшением сцементиро-ванности (Л.В. Молотова, В.Н. Николаевский, А.Г. Авербух). Для ультразвуковых волн в водона-сыщенных средах дисперсия Vp составляет 5%, нефгенасьоценных - 8%, в газонасыщенных до 60% (ф.М. Ляховицкий и Л.И. Рапопорт, 1972). Другой механизм возникновения дисперсии проявляется в слоистой среде, если мощности пластов сопоставимы с длиной сейсмической волны (квазидисперсия - Ю.В. Ризниченко, А.К. Урупов). Дисперсия скорости приводит к изменению фазового спектра сигнала, на чем построены многие методики изучения геологического разреза.

Д.Н. Осокиной (1971) было показано, что затухание продольных колебаний в реальных средах, расположенных в порядке возрастания их вязкости от маловязких жидкостей до стекол, горных пород и металлов, обнаруживает проходящую через максимум корреляционную зависимость от вели-

чины сдвиговой вязкости. Его положение и высота определяются частотой колебаний. Наиболее высокое затухание отмечается при частичном заполнении порово-трешинного пространства (В.А. Гаранин, 1972). Еще одним фактором дифференциации скорости будут размеры неоднородностей. С более высокими частотами будет наблюдаться рост модуля упругости (Г. Кольский, 1955). Следовательно, распределение дисперсии скорости может характеризовать структурно-вещественные взаимосвязи разномасштабных неоднородностей.

В тоже время скорость характеризует геологическую среду независимо от состава, структуры и агрегатного состояния, что позволяяет рассматривать ее как универсальный сейсмический параметр, отображающий свойства залежей флюидного генезиса в самых различных средах.

Полиформационность (аформационность, П.Н. Кропоткин 1955) может рассматриваться как относительная независимость локализации залежи от состава геологической формации; полиструктурность как относитепьая независимость от структурных форм вмещающей среды; полихронность как относительная независимость от возраста вмещающих пород, что в целом отражает относительный характер этих факторов локализации залежи к вмещающей среде, полигенность как взаимосвязь эндогенных и экзогенных факторов образования.

Полизональность распределения скорости несет в себе основную информащао о процессе преобразования упругих свойств вмещающей среды при деформациях и флюидизации - прежде всего, выщелачивания и залечивания пор и mpeufun. Отсюда, морфология и соотношения значений в распределении скорости может являться показателем размера и интенсивности упруго-деформационных преобразований вещественного состава и структуры пород. 2.5. Модели сейсмических границ и скоростные модели среды в сложно построенных рудных и нефтяных районах. Определение сейсмической границы с учетом современных представлений о среде и сейсмических методах ее исследований. В качестве общей классификации сейсмических моделей среды обосновывается целесообразность использования классификации HLA. Караева (1995), разработанной им применительно к рудным районам.

Рассмотрены классификации скоростных моделей. Все их объединяет то, что они характеризуют осредненное распределение скорости. Предложено перейти к более сложной классификации - распределению скорости по разрезу, что позволит совместить в классификации сейсмических моделей среды типы границ с распределением скорости и, соответственно перейти к более адекватному представлению о модели реальной среды.

Использование в интерпретации данных, например, по рассеянным волнам, «пассивной сейсморазведки» и тд обусловило необходимость уточнения понятия сейсмической границы. Предложено прежнее определение (Справочник геофизика, 1980) сейсмической границы - дословно: "Поверхности контакта пород, различающихся по своим упругим или плотносшым свойствам, в случае их достаточной протяженности могут рассматриваться как сейсмические границы. Такие

границы изучаются сейсморазведкой по изменениям, вносимым ими в создаваемое источником волновое поле.", заменить более общим определением: «как граница пространственно-организованного отображения изменений в параметрах и характеристиках сейсмического поля» (AM. Кузин, 2000).

Изложенные в разделах I и П результаты исследований и сделанные по ним выводы послужили основой при обработке и интепретации сейсмических данных, которые выполнялись автором в различных по геологическому строению районах, при различных масштабах работ, а также для разных видов минерального сырья.

Глава 1П. Отображение пол тональности геологического строения в рудных и нефтяных районах в поле скоростей преломлеиио-рефрагированных и отраженных воли, § 1. По нреломленно-рефрагнрованным продольным волнам.

1.1. Модель интерпретации. На трех месторождениях и трех рудопроявлениях урана в Северном Казахстане, заледтяцих в различных по составу вмещающих породах, с 1984 по 1989 годы при методическом участии автора были выполнены комплексные сейсмические работы MOB-MI ГО с целью картирования разрывной тектоники и выявления ее взаимосвязи с орудсненисм в пределах рудных полей и месторождений. Все участки сейсморазведочных работ располагались в обрамлении Кокшетауского (Кокчетавского) срединного массива Два участка работ - на северо-западе (Чистопольский рудный узел), два - на северо-востоке (Чаглннский н Коксенгирский узлы); два участка - в юго-восточном обрамлении срединного массива (Арчилинский узел).

Необходимость постановки этих работ объяснялась увеличением глубинности поисково-разведочных работ. Стандартный комплекс методов поисков - радиометрия и бурение при глубинах более 600 м стал неэффективен. Задача картирования рудоконтролирующнх структур решалась по двум направлениям: выделение разрывных нарушений и построение для них структурной схемы; лото-структурное расчленения разреза. Вопросы по классификации разрывных нарушений на открытые и залеченные, а также прогнозирование зон пцфсггермально-метасоматических изменений пород первоначально не ставились.

В первых вступлениях на всех участках сейсмических работ регистрировалась волна, преломленная на границе рыхлых отложений и коренных пород. Ее скорость в ненарушенных породах меняется от 4 до 6 км/с, в зонах разрывных нарушений она падает до 2 км/с. Почти все отражающие границы на участке работ связаны с разрывными нарушениям и имеют наклонное или горизонтальное залегание, подстилая рудоносные блоки, что можно интерпретировать, как отображение обратной упругой зональности. По преломленным волнам выделение разрывных нарушений проводилось с учетом масштабного эффекта, оценивалось соответствие геологическому строению граничных скоростей (Vr) на различных базах измерения. При шаге дискретизации 1 мс и преобладающей частоте регистрируемых колебаний 50-60 Гц минимальная база осреднения составляла 100

м. На интервалах пониженных значений Уг (Ю%-30%) решалась прямая кинематическая задача по алгоритму Ю.Г. Юрова. Из наблюденного разностного годографа вычитался теоретический годограф, рассчитанный в предположении, что зона пониженных значений Уг на преломляющей границе отсутствует, и аномальные значения Уг обусловлены только рельефом этой границы. Это позволило ввести поправку за влияние рельефа коренных пород и тем самым учесть искажения, вносимые в значения Уг.

Для всех месторождений были выявлены общие закономерности: - отсутствие в большинстве случаев четких и интенсивных отражений, секущих залежь; - отсутствие залежи под областью аномально низких Уг; наличие залежи в зоне градиентных значений Уг.

Результаты исследований подтверждены бурением, В настоящее время эта результаты особенно актуальны. Почти все известные рудные районы опоискованы на малых глубинах, необходимы поисковые критерии для «слепых» залежей, залегающих на глубинах 600 —1000 м и более, 1.2. Модель интерпретации. В Никольской впадине (юго-восток Западной Сибири) задачей исследований являлось обоснование в сейсмогеолотческой модели вертикальной и горизонтальной зональности (полизональности) по распределению Ур отраженных и преломленных волн в породах осадочного чехла и метаморфического комплекса, как поискового признака резервуара. Слагающие впадину породы характеризуются значительным развитием вторичных изменений: хлоритизацией, доломитизацией, окварцеванием (В.А. Баженов, Г.И. Тищенко, В.Г. Раев, 1983), что позволяет ее рассматривать как тектоническую зону с обширным проявлением гидротермально-метасоматических процессов. В качестве эталона была выбрана Урманская площадь, в пределах которой в кровле палеозойских отложений были получены промышленные притоки нефти.

Для месторождений, приуроченных к эрозионно-тектоническим выступам, характерно наличие двух типов экранов - боковых и верхних. Роль боковых экранов выполняют тектонические нарушения и сильно метаморфиэованные в складках породы. Верхними экранами служат глинисто-алевролитовые и угольные пласты триаса и низов тюменской свиты (Г.И. Тищенко, 1991). В 1987-88 гг. на Урманской площади выполнялись детализационные сейсморазведочные работы МОГТ и КМПВ, были уточнены структурные планы мезозойских и палеозойских отложений, детально протрассированы разрывные нарушения. Анализ разрезов мгновенной скорости (Умг) показал, что все продуктивные скважтты вошли в контуры пониженных значений Умг. Кроме того, по ряду разрезов Умг были выделены области пониженной Умг, лежащие ниже поверхности палеозоя и разделенные высокоскоростным слоем. Значения Умг в этих областях менялись от 2580 до 2620 м/с при средних 2640 - 2740 м/с (Р.В. Белов, РД. Шляхтер, 1993), что позволяет рассматривать распределение Умг, как отображение обратной вертикальной упругой зональности в геологическом строении.

Для выделения зон гидротермально измененных пород осуществлялась переинтерпретация данных КМПВ. Ранее такая задача не ставилась. Карта Уг после стандартной обработки

(Б.А.Канарейкин, 1988) была разбита на кластеры. Методической предпосылкой такой кластеризации являлось успешное использование горизонтального градиента Vcp для определения контура залежи углеводородов (A.C. Алехин, 1992). Значения кластеров Vr выбирались таким образом, чтобы был представлен весь диапазон измененных пород, присутствующих на изучаемой площади. На кластеризованной карте, несмотря на влияние литологического фактора, отмечается устойчивая корреляция между положением продуктивных скважин и зон переходных значений Vr, Сопоставление с картой Умг показывает, что швы разрывных нарушений в большинстве случаев оконтури-вают области пониженных значений Vmt, сами области лежат на переходных по значениям зонах Vr.

Таким образом. на Урманской площади в пределах контура нефтеносности наблюдается пали-зональное распределение скорости, подтверждающее общие черты в залегании залежей флюидного генезиса С учетом известных данных, аналогичный вывод можно распространить на другие месторождения. В частности, промышленные притоки У В получены из кровли фундамента на Арчинской, Калиновой (граниты), Тамбаевской, Урманской (доломиты), Нижнетабаганской, Северо-Останинской, Фестивальной (гипербазиты) и др.

13. Модель интерпретации. При изучении геологического строетгя одного из месторождений нефти западного склона Южно-Татарского свода (ЮТС) по нескольким профилям были построены графики Vr по первой преломляющей границе и скоростные разрезы на основе миграционного преобразования по исходным данным (В.В. Попов, Г.В. Ларин, А.М Кузин, 2004). По модели интервальной скорости (Vhht) залежь подстилаеться высокоскоростным пластом. Скважина, давшая притоки нефти из самого глубокого горизонта, попала в разрыв этого пласта. По Vr залежь перекрывается высокоскоростной линзой, в сторону MeiftinHX пикетов она ограничивается блоком с повышенными значениями Vcp, что позляет рассматривать ее частью этого блока Схожее распределение скорости отмечается на месторождениях на восточном склоне ЮТС, Приведенные данные позволяют рассматривать залежь, как объем среды, ограниченный жесткими экранами или каркасом. Следовательно, помимо пластичного слоя пород для сохранения залежи в поле геодинамических напряжений необходимо наличие жесткой структуры (А.М. Кузин, 1994, 2004). Этот вывод подтверждается многочисленными данными по изучению месторождений углеводородов, например, шапки доломитизированых пород над рифами (М.Ф. Мирчинк, OJV1. Мкртчян, Ф.А. Хатьянов и др. 1974). Подобная ситуация наблюдается и для рудных залежей, для которых, как известно, поисковым признаком является их приуроченность к более плотным геологическим телам - экранам. Приведенные по месторождениям Воронежского щита и Южного Урала материалы иллюстрируют примыкание рудных тел к высокоскоростным аномалиям преломленных волн. Таким образом, можно констатировать наличие схожих распределений скорости в рудных и нефтяных районах на поисковом, разведочном и эксплуатационном этапах геологоразведочных работ.

1.4. Модель интерпретации. Интерпретация Vr для прогноза областей распределения флюидных потоков может быть использована при региональных исследованиях. Норильский рудный район (НРР) относится к Северо-Сибирской никеленосной области, охватывающей территорию севера Сибирской платформы и складчатую систему Южного Таймыра. В этой области наблюдается сочетание продольной и поперечной структурной и рудно-магматическоЙ зональности. НРР географически совпадает с границами одноименного угленосного поля.

НРР также вход ит в Енисей-Хатангскую НТО. Нефтегазоностность Енисей-Хатангской НТО установлена в широком стратиграфическом диапазоне от аалена средней юры до коньяк-сантона верхнего мела, многочисленные нефте- и битумопроявления отмечены в отложениях палеозоя. Четыре месторождения углеводородов Пур-ТазовскоЙ НТО и западной части Усть-Енисейской НТО, приуроченные к неантиклинальным ловушкам неокомского комплекса, имеют многозалежное строение.

Главной рудоконтролирующей структурой является Нсрильско-Хараеяахский разлом, транспортирующий глубинное вещество из зоны Енисей-Хатангского рифта. Палеозойский фундамент залегает на глубине 3-4 км. В центральной части четко выделяется глубокий прогиб с горсг-грабеновой структурой, глубина до поверхности фундамента изменяется от 8 до 15 км.

Медио-никелевое и платиновое оруденение приурочено к отложениям угленосной толщи перми-карбона (тунгусская серия) и битуминозным нефтегазосодержацщм карбонатным эвапоритам (аргиллиты разведочнинской свиты) девонского возраста, которые прорваны дифференцированными габбродолеритами, контролирующими оруденение.

Построение карт-схем Vr проводилось по графикам Vr из отчетных материалов (ММ Верещагина, 19S5-I988), точечных зондирований ТЗ КМПВ, для архейско-протерозойского фундамента и поверхности палеозойских отложений. Основным критерием при построении карт Vr являлось допущение о непрерывности поля Vr для больших дгшн волн между интервалами их уверенной корреляции. Карты-схемы Vr показывают, что рудные узлы лежат на градиентных зонах Vr широтной мегаструмуры, в тектоническом плане расположенной между Усть-Авамским и Курейским глубинными разломами. Четко проявляется унаследованость поверхностей архейского и палеозойского фундаментов в картине распределений значений Vr (А.М Кузин, 1995).

Несмотря на то, что месторождения относятся к магматическому типу, транспортировка рудного вещества осуществлялась гидротермальными растворами. Вертикальная гидрохимическая зональность, обусловленная закономерным чередованием зон хлорвдных рассшов в период образования месторождений НРР, формирует схожее с гидротермально-метасоматическнм типом залегание месторождений (Л.С.Фарфель, 1986) и служит подверждением правомерности предложенной модели интерпретации на основе гидротермальной колонны. Вид распределения Vr на схемах указывает но возможность существование в широтном направлении зоны миграции флюидных потоков, что

открывает перспективы для прогноза новых рудных узлов. Сопоставление со схемой нефтегазонос-ности Енисей-Хатанпжош прогиба (В.А. Бавдин, ВН. Казаис, 2004) показывает, «по местоположение месторождений углеводородов также хорошо согласуется с переходными зонами Vr.

Эта же закономерность наблюдается на региональном профиле VH (И.В, Померанцева, 1961), проходящем через Мухановское и другие месторождения углеводородов Поволжья.

Результаты обработки отклонений времен прихода (t^) Р-волн от значений времен на среднестатистическом годографе (t^,), At = t^ - "Ц, прсломпенно-рефрагироваиных волн в ГСЗ (Н.Л.Баранский, Г.В Краснопевцева, Ю.К. Щукин, 1984) показали, что скоростная зональность в нефтегазоносных районах по латералн и по глубине как в консолидированной коре, так и осадочном чехле может рассматриваться как общая закономерность (А.М. Кузин, НЛБаранский, Г.В Краснопевцева, 2004). Сопоставление распределений скорости при детальном, поисково-разведочном и регионалыюм масштабах исследований показывает, что существует их подобие в зональности по отношению к пространственному размещению месторождений флюидного генезиса § 2. По отраженным продольным волнам.

2.1, Модель интерпретации. В качестве инструмента скоростного анализа использовался метод параметрической развертки отображений (ПРО), в работе кратко изложены его особенности. Он был разработан в конце 70-х годов в ИГиРГО В.В. Кондрашковым. Главным достоинством этого метода является возможность накапливать сигнал с геометрически согласованных с оператором накапливания поверхностей, определяемых как поверхности общих нормалей (ПОН) отраженных и дифрагированных лучей.

В качестве иллюстрации возможностей скоростного анализа в изучении палеозойского фундамента по отраженным и рассеянным волнам представлены результаты обработки двух ортогонально пересекающихся профилей по Ханты-Мансийской площади. На этой площади (поднятие Горелое) приток нефти из палозойских отложений связан с рифогенной постройкой. По результатам моделирования от гофрированных границ (Р.М. Бембель, 1992) коэффициент зеркальности сейсмических границ неокома и юры может изменяться на порядок, а вариации амплитуды отраженного сигнала могут почти на порядок превышать вариации акустической жесткости. Поэтому при обработке данных сейсмическая модель среды рассматривалась как азимутально-частотный фильтр для верхних и нижних частот.

В результате были получены следующие новые данные о геологическом строении: 1, Выявлена наклонная зона пониженных значений Уинт, секущая осадочный разрез до палеозойского фундамента, интерпретируемая как зона трещиноватости и возможный канал миграции флюидных потоков из фундамента, 2. Установлено различное поведение отражений в осадочном комплексе по отношению к распределению Уинт, что подтверждает присутствие флюидошмснных и флюидосодержащих пород. 3. В фундаменте по рассеянным волнам выделен переменный по мощ-

ности низкоскоростной пласт, по глубине он совпадает с региональной границей Форша 4. По горизонтальному градиенту предельно-эффективной скорости в области рифогенной структуры выделено вертикальное разрывное нарушение. J. Показано существенное различие энергетического спектра предельно-эффективной скорости при переборе углов накапливания сигнала (радиусов ПОИ) и полосовых фильтраций. На низкой частоте зона разрывного нерушения характеризуется повышенной интенсивностью рассеяного излучения, тогда как на широкополосной фильтрации она выделяется повышенным поглощением энергии что согласуется с теорией.

2.2. Модель интерпретации. Анализ дисперсии скорости позволяет изучать особенности строения резурвуаров. Рассмотрены результаты, полученные при выявлении ложных ловушек, вызванных наличием высокоскоростных неоднородностей, на примере двух месторождений в юго-восточной части Южно-Татарского свода, расположенных на Биектаусском и Мурадовском поднятиях. Пробуренные на этих поднятиях скважины на одних структурах дали притоки, а на датах - нет. По данным бурения в отложениях башкирского (СгЬ) и верхней части серпуховского ярусов (C|S), установлено интенсивное проявление гидротермально-метасоматических процессов (Н=920-980 м). Нефтенасыщение выявлено в доломитизированном карбонатном пласте в нижней половине верх-нефранского (D3 6) и верхней части семилукскош (D3f2sm) горизонтов (№=1690 м). На этом интервале разреза присутствует практически непроницаемая покрышка, ниже которой залегают проницаемые терригенные отложения. С глубины 1850 м залегают породы кристаллического фундамента.

Присутствие в среде разномасштабных и разноупрушх неоднородностей должно находить отображение в картине распределения скорости сейсмической волны при различной длине облучения. Наличие на одном профиле нефтеносной и ложной структур определило алгоритм решения задачи, который заключался в оценке упругой неоднородности разреза на основе распределения скорости при дисперсии. На Мурадовском поднятии ловушки представлены «линзовидными» по форме отражениями На полосовой фильтрации F=12-75 Гц существенных различий в распределении Уинт между нефтенасыщенной и ложной ловушками не наблюдается, на F—25-85 Гц ложная ловушка в распределении Уинт имеет четко выраженную в кровле субвертикальную зону пониженных значений, что дает основание рассматривать ее как канал миграции углеводородов из залежи. На F*=40-85 Гц над нефтяной залежью фиксируется высокоскоростной пласт, над ложной его нет. На Биектаусском поднятии по этой методике была выделена в интервале То от 600 до 750мсек область пониженных Уинт, как перспективная на углеводороды

2.3. Модель интерпретации. На территории Московской синеклизы сейсмические исследования датируются началом 50-х годов. Возможная перспектива нефтегазоносносги венд-рифейских отложений послужила основанием для возобновления в 1992 году исследований по программе комплексных геолого-геофизических исследований «Рифей». Было отработано 12 региональных профилей МОГТ, пересекающих ее территорию в меридианальном и широтном направлениях. Анализ

полученных магералов подтвердил значительную горизонтальную и вертикальную неоднородность волнового поля, которая во многих областях синеклизы связана с проявлением дизъюнктивной тектоники; автором было предложено для опенки перспектив нефтегазоиосносш изучить трещинова-тость пород осадочного комплекса на основе анализа изменения в них скорости.

Решение поставленной задачи заключалось: 1 - в обработке по методу ПРО сейсмических профилей, проходящих через известные и изученные бурением структуры с установленным нефгепро-яалением и анализе особенностей кинематических и динамических параметров. 2 - в переобработке интервалов сейсмических профилей на перспективных по геолого-геофизическим данным участках. В качестве эталонов были выбраны Даниловская и Нейская структуры.

На Даниловской структуре в пале Уинт была выявлена наклонная зона пониженных значений, секущая структуру от венд-рифейских отложений до верхних горизонтов осадочного чехла На Нейской площади интервал разреза, где были получены притоки нефти, совпал с областью пониженных значений Уинт Незначительный наклон изолиний пониженых значений Уинт, совпадающий с общим наклоном отражений, позволил в этом предположить возможную причину отсут-. стия залежи. При интерпретации выявилась интересная особенность: соседняя, больших размеров, область пониженных Уют на временном разрезе характеризуется разрывами в корреляции вышележащих отражающих горизонтов, по-видимому, обусловленных трещиповатостъю. В скоростном распределении этой области соответствует высокоскоростная линза, что позволяет интерпретировать ее зоной трещгшоватости, залеченной минеральными растворами.

По данным геохимической съемки перспективы обнаружения углеводородов связаны с северозападной и юго-восточной бортовыми частями синеклизы, причем наибольшие в юго-восточной части на профилях Ш, IV, V. По фрагментам этих профилей была выполнена переобработка данных. В их пределах выявлены области разуплотнения, перекрытые высокоскоростными слоями, что позволило рекомендовать перспективные участки для последующей детализации.

В методическом плане сделан вывод о необход имости использования данных скоростного анализа при комплексной интерпретации материалов сейсморазведки и геохимии. Распределения скорости помогают разделить геохимические аномалии, связанные с диффузией или миграцией по разрывным нарушениям флюидных потоков.

Заключение.

I. Для разрывных нарушений, рудных залежей, образованных флюидными потоками и залежей углеводородов выделены и формализованы общие свойства в геологическом пространстве и времени. К ним относятся: полифазностъ, полиструктурность; полигенность; полихронностъ; полиформаци-онностъ; полизональность. Наличие этих общих свойств обусловлено тем, что разрывные нарушения и залежи формировались в процессе диссипации тектонической энергии, а на микроуровне - фи-

зико-химическими свойствами кислорода и водорода, являющимися связующими элементами всех природных химических соединений.

П. Общие черты разрывных нарушений и залежей флюидного генезиса составляют геологическую основу унифицированной и формализованной сейсмогеологической модели интерпретации, обуславливают методологию в интерпретации параметров и характеристик сейсмического поля. Ш. Распределение скорости продольных волн в силу того, что оно существует независимо от типа сейсмических границ и агрегатного состояния среды, а также метрологически обосновано - является неотъемлемой основной составляющей в геологической интерпретации сейсмических данных. ГУ. Многократный импульсный характер тектонической активизации, сопровождающейся флюиди-зацией, формирует в геологической среде сложное распределениие вертикальной и горизонтальной зональности ее свойств, в том числе петрофизяческих - определяемое как полизональность среды. Это характерное свойство геологических сред, преобразованных под действием флюид ных потоков.

V. Полизональное распределение сейсмических параметров может служить основным признаком флюидизации, в том числе зон гидротермально-метасоматически изменненых пород и, следовательно, прогноза залежей флюидного генезиса.

VI. По обобщенным данным значения Ур в зонах флюидизации в среднем на 10-25 % ниже неизмененных пород (за исключением карбонатнзадии), это определяет градиентную скоростную модель среды в шггерпретации сейсмических данных. Зоны аномально-низких значений Ур преломленно-рефрагиро ванных волн по первой преломляющей границе могут служить индикатором разрушенной залежи.

УЛ. Расчеты коэффициентов отражения от границ зон гидротермально-метасоматически измененых пород характеризуют их как низкоконтрастные сейсмические границы и дают основание к описанию этих зон с позиции сейсмической мутности (прозрачности) среды и которые представленны полем рассеянных волн на мелкомасштабных неоднородностях. Отсюда следует, что распределение скорости продольных волн является основным способом выявления зон флюидизации и критерием в прогнозе залежей.

УЮ. Дня разрывных нарушений - 1. Объяснено образование наклонных разрывных нарушений в осадочных бассейнах, они могут возникать преимущественно: а) в зонах крупных разломов, где выше относительный уровень горизонтальных напряжений и разуплотнения в среде; б) на склонах тектонических структур, где также горизонтальные напряжения превышены, а наклонно залегающие границы осадконакогшения предопределит направление разрыва. 2. Уточнена сейсмическая модель активного разлома - интенсивное отражение от разлома аппроксимируется пачкой тонких слоев с экспоненциальной зависимостью изменения Ур по мере удаления от шва разлома. 3. Объяснена природа вертикальных «окон» сейсмической записи высокой интенсивности на временных разрезах. Их возникновение связано с водонасыщением трещин и пор, что приводит к уменьшению

Таблица 1.

_ПРИЗНАКИ ФЛГОДДИЗЛЦИИ В СЕЙСМИЧЕСКОМ ПОЛЕ_

_ДЛЯ ОСАДОЧНОГО РАЗРЕЗА__

ФЛЮИДОИЗМЕНЕННАЯ СРЕДА

1 - конусовидная или столбообразная область потерт корреляции (хаотический характер записи) опорных отражающих границ или значительное ухудшение корреляции, сужение этой области в кровельной части фундамента.

2 - серия мелких субвертикальных разрывов в корреляции пачки отражающих горизонтов, не имеющих про-■ должения в ниже и вышележащие отражения и образующих сложную по конфигурации область,

ВОЛНОВАЯ КАРТИНА ФЛ Ю И ДОН АС Ы Щ Е Н НО Й СРЕДЫ (ЗАЛЕЖИ УГЛЕВОДОРОДОВ)

1 — изменение интенсивности отражающих границ в области предполагаемой залежи со смещением вверх границы, соответствующей кровле залежи.

2 - наличие горизонтальной отражающей границы (или ее фрагментов), соответствующая водонефгяному (водогаэовому) контакту.

3 - ослабление записи под залежью за счет поглощения и рассеяния сейсмической энергии при прохождении аномальной зоны.

4-дисперсия энергии._

ПОВЕДЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ЗАЛЕЖИ

1 - амплитуда уменьшается (бледное пятно - в общем случае характеристика фпюидоизмененных и флюидо-насыщекных сред), фаза не меняется (на коэффициент отражения от пласта нефгегазонасыщение оказывает незначительное влияние).

2 — амплшуда отражения от залежи больше или меньше отражения от пласта, имеет место обращение фазы (коэффициент отражения за счет нефгегазонасыщения больше, чем без нефгенасыщеиия).

3 — амплитуда отражения больше в пределах залежи (яркое пялю), фаза не меняется (коэффициент отражения отрицательный).__

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛИ ВОБЛАСТИ ЗАЛЕЖИ

1 - гппервальная скорость в пределах залежи в широкой полосе частот может быть повышена или понижена относительно вмещающих пород.

2 — полизональиое распределение интервальной скорости, область пониженных значений скорости в замкнутом или полузамкнутом контуре повышенных значений скорости (флюкдонасьпценные породы).

3 — наличие высокоскоростной области (или линзы) выше залежи по разрезу, как следа диффузионного проникновения флюидов (флюидоизмененньге породы),

4 - наличие горизонтального градиента средней и интервальной скорости.

5 - обратная скоростная зональность в разрезе.

6 - дисперсия скорости во вмещающей залежь области._

ДЛЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ИСКЛАДЧАТОГО ФУНДАМЕНТОВ ПРИЗНАКИ (ФЛЮИДОИЗМЕНЕННЫХ ПОРОД) МИНЕРАЛИЗАЦИИ

1 — области хаотической записи в поле отраженных волн.

2 — области прозрачной записи (бледное пятно) в поле отраженных волн.

3 - интервалы прекращения корреляции отражений от разрывных нарушений.

4 — зоны понижения скорости преломленно-рефрагиро ванных волн на 10-25% при градиентном ее распределение.

5 — линзовидное или более сложной формы увеличение интервала между изолиниями пониженных (10-25%) значений граничной скорости.

6 - различие между простиранием шва разрывного нарушения и градиентом изолиний граничной скорости.

7 - обратная скоростная зональность или полизональность в ее распределения в разрезе._

ПРИЗНАКИ ФЛ Ю ИДО И АСЫЩЕННЫХ СТРУКТУР

1 — субвертикальные зоны высокой по интенсивности сейсмической записи.

2 — интенсивные отражения с хорошей групповой корреляцией, при этом может наблюдаться по восстанию в кровле фундамента и осадочных отложениях обменная преломленная поперечная волна от первой акустически жесткой границы.

3 - интенсивные отраженные продольная и поперечная волны от одной границы.

4 - динамически яркая запись в зоне аномально низких значений граничной скорости.

5 - дисперсия энергии и скорости._

затухания за счет потери упругой энергии на рассеяние. 4. Разрывные нарушения - отражающие границы, пронизывающие разрез до самых верхних горизонтов являются критерием отсутствия залежи на пересечении этого разрывного нарушения с "перспективной" структурой.

IX. Пред ложено общее корректное определение сейсмической границы, охватывающее асе возможные типы сейсмических границ - как пространственно отранизованное отображение изменения параметров и характеристик сейсмического поля.

X. Примеры практического использования скоростного анализа для рудных и нефтяных районов и месторождений при различных масштабах исследований показали его результативность для выявления каналов миграции флюидов и оценка перспективности геохимических аномалий, определения границ локализации залежей флюидного генезиса, выявления различия в характере флюидона-сыщения и экранирования возможных резервуаров углеводородов.

XI. По результатам исследований составлен обобщенный перечень признаков флюидизации в сейсмическом поле (табл. 1). Из нее следует, что только комплексный анализ кинематических и динамических (включая структурные построения) параметров является условием корректной сейсмогеоло-гической интерпретации.

Список опубликованных работ.

1. Кузин А.М. «Прогноз залежей флюидального генезиса по данным сейсмических методов». Межд. научн. конф. «Геофизика и современный мир». Москва, 1993. Тезисы докладов, с. 254.

2. Кузин A.M. «Разработка методики прогноза залежей флюидального генезиса по данным сейсмических методов». Прикладная геофизика, вып. 131, Москва, Недра, 1994, с 396-406.

3. Кузин А.М. «Сейсмогеомехапическое прогнозирование залежей флюидального генезиса». Межд. геоф. конф. SEG «Санкт-Петербург *95», Тезисы докладов, том Ш. 1995.

4. Кузин А.М. «Методика картирования зон разрывных нарушений в методе лреломленно-рефратрованных волн». Прикладная геофизика, вып. 132, Москва,Недра, 1998,с. 73 - 87.

5. Кузин А.М., Ершов П.Н. «Новые возможности метода ПРО в изучении палеозойского фундамента Западной Сибири», Геофизика, Ksl. 1999, с 24 - 27.

6. Кузин А.М. «Некоторые особенности интерпретации волновых полей в зонах разрывных нарушений», Геофизика, №5. 1999,с.З-15,

7. Кузин А.М. «Геофизическая среда и интерпретация сейсмических данных». Межд. геоф. конф. «300 лет горно-геологической службе России». Санкт-Петербург, 2000, с. 132 -133.

8. Кузин A.M. «Реальная среда и интерпретация сейсмических данных», Геофизика, №2.2001, с 1928.

9. Кузин А.М. «К оценке перспектив нефтегазоносное™ Московской синеклизы по сейсмическим данным». «Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений» М.: ВНИИО-ЭНГ,№ 12,2004,29 - 37 с.

10. Кузин AJvf. «Модель реальной среды я методология интерпретации сейсмических данных». Межд. конф. «Научное наследие академика ПА. Гамбурцева и современная геофизика». Москва, 2003, с. 22 - 23.

11. Кузин А.М. «О роли разрывных нарушений как механизма поддержания геодинамической стабильности». Межд. геоф. конф. «Геофизика XXI века - прорыв в будущее» ЕАГО, EAGE, SEG, РАЕН. Москва, 2003.

12. Груннс ES., Трофимов В .А., Кузин AJVt«K проблеме поисков месторождений углеводородов на восточном склоне Южно-Татарского свода». Межд. геоф. конф. «Геофизика XXI века - прорыв в будущее» ЕАГО, EAGE, SEG, РАЕН. Москва, 2003.

13. Кузин AJvt «Некоторые особенности распределения скоростей сейсмических волн в зонах разрывных нарушений». Девятая межд. конф. «Строение, живая тектоника и дислокации платформ и их горно-складчатых обрамлений». Москва, 2003.

14. Попов В В., Ларин Г.В., Кузин А.М. «Высокопроизводительная технология получения глубинно-скоростной модели среды на основе послойной миграции до суммирования». «Приборы и системы .разведочной геофизики», № 02 (08)/2004.

15. Кузин А.М. «Интерпретация сейсмических данных в зонах разрывных нарушений». «Разведка и охрана недр». Ха 7,2004.

16. Кузин А.М., Баранский H Л, Краснопевцева Г.В. «К вопросу методологии интерпретации сейсмических данных для прогноза месторождений углеводородов». .«Нефтегазовая геология и освоение ресурсов и запасов углеводородов». Сб. науч. тр. К 70-лешю ИГиРПИ. М.: ИГиРГИ, 2004.332 с.

И. Кузин AJM. «Условия сохранения как поисковый критерий для крупных месторождений флюи-дального генезиса». В сб. научн. трудов. «Приоритетные направления поисков крупных и уникальных месторождений нефти и газа». Москва, ООО «Геоинформмарк», 2004,234 с: •

Издательство ООО «Геоинформмарк» Подписано в печать 10.10.2006 г.Формат 60x84/16 ,-печ.л. 1,8.Тираж 120 экз. Бумага офсетная. Заказ №89. 115172 Москва, ул. Гончарная, 3 8. Тел. 915-67-24

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кузин, Алексей Михайлович

Введение.

Глава I. Унификация и формализация общих черт и особенностей залежей уг- 9 леводородов, рудных залежей флюидного генезиса и разрывных нарушений в геологическом пространстве и времени

§ 1 Флюидный генезис - общая физико-геологическая основа прогноза рудных и нефтяных месторождений по сейсмическим данным

1 1 Роль воды и растворов в унификации физических и химических свойств горных пород Парагенезисы рудной минерализации и углеводородов.

1 2. Вертикальная палеогидротермальная зональность Обратная вертикальная 36 палеогидротермальная зональность в рудных и нефтяных районах. Полизональность в геологическом строении месторождений флюидного генезиса как следствие тектонической активизации

§ 2 Геология и геомеханика разрывных нарушений Формы проявления, меха- 50 низмы образования, зональность строения Роль воды в неупругом деформировании Неупругие деформации в формировании зональности геологической сре

§ 3 Общие черты рудных, нефтяных залежей и разрывных нарушений, как

I еологическая основа в сейсмогеологической интерпретации.

Глава II. Отображение общих свойств разрывных нарушений и залежей флюидного генезиса в сейсмогеологической интерпретации.

§ 1 Разрывные нарушения в сейсмогеологической интерпретации 1 1 Выделение разрывных нарушений по сейсмическим данным.

1 2 Краткий анализ результатов физического моделирования распространения волн упругих колебаний в пористых и трещиноватых средах.

1 3 Уточнение сейсмической модели живущего разлома.

1 4. О причинах образования наклонных и листрических разломов в осадочных бассейнах"

1 5 Фазовые переходы, аномальные горизонтальные напряжения и скоростная неоднородность среды как возможные причины образования сейсмических фа* ниц

1 6. Влияние воды на отображение вертикальных разломов в сейсмическом по- 98 ле

§ 2 Вертикальная и горизонтальная упруго-деформационная зональность (поли- 104 зональность) геологической среды в распределении скорости продольных сейсмических волн и ее роль в прогнозе месторождений флюидного генезиса.

2 1 Зональность строения земной коры в интерпретации сейсмических наблююдений О конвенгерции в методологии прогнозирования по геофизическим данным нефтяных и рудных месторождений.

2 2 Модели залежи в нефтяной и рудной сейсморазведке.

2 3 Признаки проявления флюидизации (гидротермального процесса) в сейсмическом поле

24 Физико-геолог-ические и сейсмические предпосылки использования относи- 129 тельных значений скорости для изучения областей флюидоизмененных пород

2 5 Модели сейсмических границ и скоростные модели среды в сложно постро- 141 енных рудных и нефтяных районах Определение сейсмической границы с учетом современных представлений о среде и сейсмических методах ее исследований.

Глава Ш. Отображение полизональности геологического строения в рудных и 146 Щ нефтяных районах в поле скоростей преломленно-рефрагированных и отраженных волн.

§ 1 По скорости преломленно-рефрагированных продольных волн

1 1. Модель интерпретации.

1 2 Модель интерпретации

13 Модель интерпретации.

1 4 Модель интерпретации

§2 По скорости отраженных продольных волн

2 I Модель интерпретации.

2 2. Модель интерпретации.

2 3 Модель интерпретации.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методология интерпретации поля скоростей продольных сейсмических волн для прогнозирования месторождений флюидного генезиса"

Сейсмический метод является ведущим дистанционным методом изучения геологического строения и поисков месторождений полезных ископаемых На настоящее время региональные сейсмические профили МОГТ-ГСЗ протяженностью более 1000 км пересекли нефтяные и рудные территории России и прилегающих стран СНГ. Нефтеносные районы покрыты сетью поисковых сейсморазведочных профилей С учетом данных глубокого бурения произведена интерпретация полученного материала Результаты обобщения накопленной геолого-геофизической информации позволили усовершенствовать основы прогноза и поисков залежей применительно к конкретным геологическим условиям того или иного района Разработанные методы наблюдений, обработки и интерпретации сейсморазведки, включая их комплексирование с другими геофизическими и геологическими методами, широко и успешно используются в практических исследованиях

В то же время недостаточно внимания уделяется разработке теоретических положений по методологии интерпретации сейсмических данных и роли в ней скоростного анализа как инструмента, имеющего самостоятельное значение в изучении геологического строения Широкое применение МОП в региональных исследованиях потребовало разработки физико-геологически согласованных общих моделей интерпретации сейсмических данных с ГСЗ и КМПВ для прогноза месторождений полезных ископаемых Однако развитие методологии обработки и интерпретации в основном шло по пути совершенствования динамической выразительности волнового поля, или, по выражению А В. Николаева и С В Гольдина, «сейсмовиденью» среды Несмотря на неразрывность взаимосвязи динамических и кинематических параметров поля отраженных волн, в предельных случаях отражающая граница может определяться плотностями контактирующих сред или бьпъ градиентной по скорости Последнее утверждение представляется весьма важным для решения задач поисков месторождений, образованных за счет заполнения трещинно-пористой среды минеральными растворами

Дифференцирование состава гидротермальных растворов в зависимости от минерального состава, давления и температур приводит к их разгрузке на разных глубинах, что обуславливает существование в земной коре региональной вертикальной зональности, гидротермальной колонны [90,168]

Для детальной (нефтяной) сейсморазведки на месторождениях углеводородов методология интерпретации в целом достаточно хорошо проработана, в ней параметры и характеристики сейсмического поля образуют единую систему взаимосвязанных методик обработки и интерпретации динамических и кинематических параметров среды, согласованную с данными геолого-геофизического изучения скважин Эта методология реализована практически во всех широко известных программных продуктах крупнейших зарубежных компаний - производителей геолого-геофизического программного обеспечения. Для поисковых и региональных работ методология интерпретации сейсмических данных еще не сложилась

Многими исследователями отмечались общие геологические закономерности в размещении нефтяных и рудных месторождений Действительно, из огромного числа рудных полезных ископаемых более 80 % относится к гидротермально-метасоматическому типу. Примерно столько же мировых запасов нефти и газа связано с ловушками, развитыми в разломных и приразломных зонах земной коры

Целью исследований было разработать на основе системного анализа общий методологический подход к сейсмогеологической интерпретации скорости продольных волн для прогноза месторождений флюидного генезиса в сложно построенных средах

Для ее реализации ставились следующие задачи: Провести анализ и обобщение данных геологии, геомеханики, реологии, петрофизики и физического моделирования волнового поля упругих колебаний, выделить общие свойства и черты геологическом строении в рудных и в нефтяных районах для формализации в сейсмогеологической модели

2 Выполнить анализ сейсмических параметров и характеристик сейсмического поля, в которых находят отображение процессы флюидизации

3 Уточнить интерпретацию особенностей волнового поля, связанную с флюидонасыщением зон разрывных нарушений Определить активность разрывных нарушений с точки зрения их проницаемости по данным сейсморазведки для прогноза залежей

4 Сформировать физико-геологическое обоснование сейсмогеологической модели интерпретации скоростей продольных юли для месторождений флюидного генезиса

5 Дать объяснение наблюдаемым закономерностям в распределении скоростей сейсмических волн в зонах гидротермально-метасоматически измененных пород на месторождениях флюидного генезиса и проиллюстрировать его обоснованность в интерпретации для различных геологических сред и масштабов исследований.

Методологический подход к решению проблемы был заимствован автором из монографии «Физико-химические основы прямых поисков залежей нефти и газа», под ред ЕВ. Каруса и существенно дополнен данными анализа и обобщения результатов геологического и сейсмического изучения разрывных нарушений, а также теоретическими и экспериментальными данными по геомеханике и тектонофизике. Особое внимание уделено вопросу оценки наличия или отсутствия проницаемости разрывных нарушений по сейсмическим данным.

В представленной на защиту диссертационной работе проведен анализ сейсмогеологических моделей как нефтяных, так и рудных залежей флюидного генезиса. Установлено, что присущие им общие черты в характере залегания находят отображение в параметрах и характеристиках сейсмического поля

Показано, что известная классификация сейсмических границ, разработанная Н А Караевым для рудных районов, с учетом последних данных, полученных по рассеянным волнам в осадочных бассейнах, позволяет распространить эту классификацию на сейсмические границы осадочного чехла, дополнив ее распределением скорости.

В диссертации изложены основные подходы в методологии интерпретации поля скоростей продольных волн для прогнозирования месторождений флюидного генезиса

Основой для создания такой модели является распределение скоростей продольных упругих колебаний Скорость продольных сейсмических волн существует независимо от типа сейсмических границ и агрегатного состояния среды, она позволяет в рамках одного параметра определять общие свойства различных геологических сред Отсюда скорость продольной волны является инструментом исследования общих сейсмических свойств рудных и нефтяных залежей Кроме того, определение скоростей в сейсмическом методе метрологически обоснованно, в отличие от динамических параметров и характеристик сейсмического поля.

Выполненный анализ и обобщение результатов геологических, геомеханических, геохимических исследований и физического моделирования поля упругих колебаний, а также данных сейсмических наблюдений позволили обосновать сейсмогеологическую модель интерпретации скорости продольных сейсмических волн для поисков месторождений флюидного генезиса

Много внимания в работе уделено фактическим данным и результатам обобщений, накопленным в геологии месторождений рудных полезных ископаемых. Это связано с тем, что в историческом аспекте в рудной геологии более тысячелетия происходило накопление, анализ и синтез знаний, в отличие от молодой, но бурно развивающейся геологии нефти и газа Многие гипотезы и идеи были осознаны и заимствованы из рудной геологии Например, еще в середине 50-х годов ВМ Крейтер показал, что оруденение формируется в условиях сжатия К аналогичному выводу в отношении нефтеносности в настоящее время приходят многие исследователи.

Общие геологические закономерности преобразования пород под действием давления и температур, а также гидротермально-метасоматических процессов, как составляющих тектонической активизации, приводят к образованию вертикальной и горизонтальной зональности геологического пространства Разрывная тектоника обуславливает горизонтальную зональность различных по геологическому строению территорий. Горизонтальная зональность консолидированной коры транслируется в осадочной чехол

Движение флюидных потоков в поле меняющихся давлений и температур ведет к образованию вертикальной гидротермальной зональности в геологическом разрезе -гидротермальной колонны

В диссертационной работе показано, что вертикальная и горизонтальная зональность геологического строения находит свое отражение в распределении скорости продольных волн, как в консолидированной коре, так и в осадочном чехле Импульсный характер тектонической активизации и флюидизация обуславливают преобразование вертикальной и горизонтальной зональности вещества и структуры среды в более сложные формы, определенные автором как полизональность Вещественно-структурная полизональность присуща среде для рудных и нефтяных районов. Она проявляется, в том числе, в параметрах и характеристиках сейсмического поля

В свое время А В Николаевым было отмечено [257], что «физические и химические свойства среды, от которых зависят скорости сейсмических волн, определены геологическим развитием нашей планеты и подчинены определенным, неслучайным закономерностям, Земля единственна и усреднять по образцам «случайной Земли» мы не имеем возможности, именно «единственность» Земли и ее особая роль в нашей жизни заставляют быть особенно щепетильными в выборе моделей и принятии решений при интерпретации экспериментальных данных» Доказательство о неслучайном характере скоростных распределений в среде позволило автору диссертационной работы обосновать необходимость их использования в качестве инструмента для изучения зон разрывных нарушений и гидротермально-метасоматически измененных пород, как критерия для поиска резервуаров залежей флюидного генезиса

Перед дальнейшим изложением необходимо остановится на двух часто используемых в диссертации терминах Одним из них это термин - «геологическое тело». «Геологическое тело - это часть статического геологического пространства, ограниченного геологической границей, внутри которой остаются постоянными или плавно меняются те свойства и их характеристики, по которым определены границы этого тела» (ЮА Косыгин, 1964, ЮА Косыгин, В А Кулындышев, 1981) «Сложное геологическое тело - тело, которое может быть выделено в целом по некоторой определенной совокупности свойств, измеренных с некоторой точностью, и для которого может быть указана некоторая дополнительная совокупность свойств или иная точность измерения значений свойств той их совокупности, по которой тело выделено в целом, позволяющей провести внутри него хотя бы одну резкостную границу» (ЮА Косыгин, 1983) Далее в примечании [88] подчеркивается, что сложность геологического тела - понятие относительное, поэтому в дальнейшем при изложении во всех случаях будет использоваться термин «геологическое тело»

Вторым термином является «структура», под которым в тектонике нередко понимается пространственное расположение структурных элементов В последующем изложении работы под ним будем подразумевать данное В И. Осиповым (1985) определение «Структура - это пространственная организация всего вещества породы, характеризующаяся совокупностью морфометрических, геометрических и энергетических признаков, которые в свою очередь определяются составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов породы»

При написании диссертационной работы был использованы опубликованные и фондовые материалы предприятий, институтов Спецгеофизика, Татнефтегеофизика, Хан гымансийскгеофизика, Костромагеофизика, Степгеология, ЦГЭ, ИГиРГИ, ВНИГНИ, ВНИ1 РИ, MI IРУ, ВИМС, РГУ нефти и газа Автор благодарен руководству и ведущим ученым и специалистам этих организаций

Автор выражает благодарность руководству и ведущим специалистам Спецгеофизики (ведущей организации) за ценные советы, рекомендации, замечания и проявившим искреннее внимание к работе, А К. Сулейманову, Ю Н Андрющенко, Н Г. Заможней, К В Крутикову и многим другим

В различные периоды к выполняемым исследованиям проявляли внимание, оказывали поддержку, консультации, давали ценные советы: А Г. Авербух, В.М. Березкин, А Н Богданов, Б М Вапяев, А И Волгина, РВ Голева, В А Голубовский, ГН. Гордадзе, ГА Гречишников, А В Егоркин, Г М Ермолаева, В Ю Зайченко, Н А Караев, М А Киричек, Е А Козлов, С В Колесов, О К Кондратьев, Г В Краснопевцева, В А. Кулындышев, В В Меннер, И А Мушин, Т И Облогина, И Б Розенберг, А М Силич, В А Трофимов, В Т Хромов, В И Шаров, Г А Шехман, В.Т Чукин, ЮК Щукин, ЮГ Юров Всем им автор глубоко признателен

Огромную помощь в подготовке и оформлении компьютерной графики диссертации оказала Л М Дугикова

В Ярошевский [423] для своей книги «Тектоника разрывов и складок» взял эпиграфом слова Джона Зимана. «Целью науки является понимание, а не накопление данных и формул» В представленной работе автор пытался следовать этой цели

Толи, страдая, земля, вобравшая воздуха вздохи, Буйство ветров изгоняла и их сокрытую ярость, То ли изъела вода подземная рыхлую почву И поглотила, размыв, то ли мчащееся небозданье Вдруг налегло, или глубь морскую Нептунов трезубец Вздыбил и мощным сотряс прибоем пределы земные, Но тут глубокий провал отверзшейся бездны Вскрылся

Стаций (Фиваида)

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Кузин, Алексей Михайлович

Заключение

I Для разрывных нарушений, рудных залежей, образованных флюидными потоками и залежей углеводородов выделены унифицированы и формализованы общие свойства в геологическом пространстве и времени полифазность, полизональносль, полиструктурность, полигенность, полихронность, полиформационносгь

II Природа общих свойств в геологической среде разрывных нарушений и залежей флюидного генезиса, - объясняется тем, что: - они формируются при диссипации тектонической энергии, - на атомно-молекулярном уровне их основу составляют самые распространенные в земной коре химические элементы - кислород и водород Именно кислородные и водородные связи определяют свойства и виды процессов в геологической среде.

III Общие черты разрывных нарушений и залежей флюидного генезиса составляют геологическую основу в модели интерпретации сейсмических данных для прогноза месторождений полезных ископаемых флюидного генезиса

IV Вертикальные, горизонтальные и наклонные разрывные нарушения, как форма существования геологической среды, могут присутствовать от самых верхних горизонтов геологического разреза до верхней мантии включительно и создавать разноориентированную систему каналов миграции флюидных потоков на различных глубинных уровнях

1 Для осадочного чехла определены условия образования наклонных и листрических разрывных нарушений Разрывные нарушения такого типа в осадочном разрезе, исходя из критерия разрушения пористых и трещиноватых сред, могут формироваться преимущественно в зонах крупных разломов, где выше относительный уровень горизонтальных напряжений, а также на склонах тектонических структур.

2 Уточнена сейсмическая модель активного разлома Интенсивное отражение от разлома аппроксимируется пачкой тонких слоев с экспоненциальной зависимостью изменения скорости упругих продольных колебаний от удаления от шовной зоны.

3 Проницаемые (незалеченные) разрывные нарушения в геологической среде по данным методов МОВ-МПВ характеризуются аномально низкими значениями скоростей и/или присутствием отраженных от них волн

4. Данные физического моделирования, петрофизики и сейсмических наблюдений позволил объяснить природу вертикальных зон высокой интенсивной записи на временных разрезах водонасыщением, которое уменьшает потери энергии волны при рассеянии на трещинах.

V. Геологическая среда от микро- до макроуровня несет в себе вещественно-структурную зональность Сочетание вертикальной и горизонтальной вещественно-структурной зональности -это общая закономерность геологического пространства, находящая отображение в его упругих свойствах Постоянно действующие волны напряжений и деформаций на фоне градиентов литостатического давления и температуры порождают и поддерживают вертикальную и горизонтальную зональность среды

VI Флюидизация приводит к более сложному виду зональности - полизональности Полизональность является характерной чертой геологических сред, преобразованных под действием флюидных потоков и неупругих деформаций. В результате взаимосвязанных и конкурирующих процессов разрушения и залечивания, формируются сложная по морфологии область среды, несущая в себе особенности геодинамики и флюидизации прежних этапов геологического развития

VII. Полизональность вещественного состава и структуры находит отображение в полизональном распределение упругих свойств геологической среды Полизональное распределение упругих свойств является важнейшим фактором в модели интерпретации сейсмических данных для прогноза месторождений флюидного генезиса.

VIII На основе использования данных геологических, геомеханических, геохимических исследований, физического и математического моделирования упругих колебаний и данных сейсмических наблюдений, обоснована необходимость использования распределения скорости продольных сейсмических волн, как основного способа выявления зон флюидизации пород и критерия в прогнозе возможных для залежей при поисках месторождений флюидального генезиса

IX Показано, что градиентная скоростная модель среды в интерпретации сейсмических данных является основополагающей моделью изучения разрывных нарушений и зон гидротермально-метасоматически измененных пород

X. Согласно выполненным расчетам коэффициентов отражения от пород в зонах гидротермально-метасоматических изменений сделаны выводы о том, что они являются низкоконтрастными сейсмическими границами и характеризуются волновой картиной рассеянных волн, в основном от мелкомасштабных неоднородностей.

XI Предложено 1 - более общее корректное определение сейсмической границы, охватывающее все возможные типы сейсмических границ «Сейсмическая граница - это граница пространственно-организованного отображения изменений в параметрах и характеристиках сейсмического поля»; 2 - дополнить классификацию сейсмических моделей АН Караева распределением в них скорости и использовать в качестве общей классификации сейсмических моделей

XII Рассмотрены примеры практического использования скоростного анализа в комплексе с другими параметрами сейсмического поля для рудных и нефтяных районов и месторождений при различных масштабах исследований; показана его результативность

1 Составлен прогноз области редкометального оруденения в пределах двух рудных полей (Северный Казахстан) по данным преломленных и отраженных волн Показано, что к оруденениям приурочены зоны градиентных значений скорости преломленных волн Разрывные нарушения, выявленные по отраженным волнам, коррелируются с разрушенными или с ^сформировавшимися залежами. В поле преломленных волн они представлены аномально низкими значениями скорости

2 По разрезам скоростей рассеянных и зеркально отраженных волн на Ханты-Мансийской площади (Западно-Сибирская плита) в фундаменте выявлен низкоскоростной слой-(волновод), интерпретируемый как граница Форша. Область пережима этого слоя совпадает с палеовулканической структурой, четко выделяющейся на энергетических разрезах предельно-эффективных скоростей

3 Для Нюрольской впадины на примере Урманской площади показана приуроченность градиентных зон скорости преломленно-рефрагированных волн палеозойского фундамента к залежам углеодородов и полизональное ее распределение

4 По распределению скорости преломленно-рефрагированных волн ТЗ КМПВ для архейского и «палеозойского» фундаментов Восточной Сибири выявлена меридиональная и широтная зональность тектонического строения. Установлено, что градиентные зоны распределения скорости коррелируются с месторождениями углеводородов и медноникелевых руд Норильска

5. Предложен способ оценки возможной проницаемости пород (Южно-Татарский свод) перекрывающих ловушку углеводородов на основе дисперсии скорости. Его использование позволило определить канал миграции флюидов, как наиболее вероятную причину отсутствия залежи в ловушке, выявить перспективный объект для дальнейшей детализации

6 Установлена наклонная зона трещиноватости - канал миграции флюидов на Даниловской структуре (Московская синеклиза) Тем самым объяснено отсутствие ловушки углеводородов в этой структуре, выявлен перспективный объект на Нейской площади. Подтверждена перспективность бортовых частей Московской синеклизы Обоснована необходимость комплексирования данных скоростного анализа и геохимии при поисках залежей углеводородов.

XIII Сделан вывод, что приуроченность месторождений углеводородов к градиентным зонам граничных скоростей консолидированных пород фундамента может рассматриваться как общая закономерность. По обобщению опубликованных работ и исследований автора составлена схема признаков флюидизации в сейсмическом поле, показывающая, что в осадочном чехле и в кристаллическом фундаменте она имеет общие свойства и формы отображения в сейсмическом поле

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Проведенные исследования позволяют сформулировать следующие защищаемые положения

1. Общие черты в залегании залежей флюидного генезиса и разрывных нарушений составляют геологическую основу в интерпретации сейсмических данных для прогнозирования месторождений флюидного генезиса

2. Зональность геологического строения месторождений флюдного генезиса отображается в поле сейсмических скоростей.

3. Созданная автором методология интерпретации поля сейсмических скоростей в зонах гидротермально-мегасоматических изменений пород позволяет прогнозировать перспективы нафторудогенеза

Полученные результаты исследований имеют фундаментально-прикладное значение Теоретические разработки будут способствовать совершенствованию общей модели прогнозирования полезных ископаемых при интерпретации сейсмических данных, развитию комплексного подхода к использованию скорости преломленно-рефрагированных и отраженных волн в изучении недр сейсмическим методом

Использование в практике интерпретации сейсморазведочных данных примеров решения конкретных задач, описанных в диссертации, повысит профессиональный уровень исполнителей и тем самым позволит увеличить результативность при поисках и разведке месторождений флюидального генезиса

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Кузин, Алексей Михайлович, Москва

1. Авдонин В В, Старостин В И. "Изменение физических и механических свойств пород при формировании полигенных колчеданно-полиметаллических месторождений" (Ащебутакское рудное поле, Южный Урал) Вестник Московского Университета 1970 N 3

2. Авербух А Г. «Некоторые кинематические особенности рефрагированных волн» "Прикладная геофизика", вып 44. М: "Недра". 1965.

3. Авербух А Г «Распознавание рефрагированных волн». "Прикладная геофизика", вып 45. М "Недра". 1965

4. Авербух А Г. «Определение дисперсии скоростей упругих волн по амплитудной характеристике среды» «Прикладная геофизика», вып. 57, М • «Недра», 1969,50- 60 с

5. Авербух А Г. "Изучение состава и свойств горных пород при сейсморазведке". М: "Недра". 1982 232 с

6. Авербух А Г, Гогоненков Г Н, Гришпун А В, Лейтин В Г. "Аномалии кинематических и динамических характеристик волн, отраженных от нефтегазоносных залежей" "Прикладная геофизика", вып 95. М: "Недра", 1979.62-75 с

7. Авербух А Г, Гельфанд В А, Гогоненков Г Н., Гришпун А В, Рапопорт Л.И, Эльманович С С «Применение цифровой сейсморазведки для прямого выявления нефтегазовых месторождений», Обзор, ВИЭМС, М, 1979,69 с

8. Азими Ш А, Калинин А.В, Калинин В В, Пивоваров Б Л «Импульсные и переходные характеристики сред с линейными и квадратичными законами поглощения». Изв АН СССР, Физика Земли, № 2,1968,42 54 с.

9. Азими Ш А, Калинин А В., Калинин В.В, Ковальская И Я, Пивоваров Б Л «Результаты акустического профилирования в среднем течении реки Оби» «Разведочная геофизика», вып 57, М.: «Недра», 1973,74-80 с

10. Акишев ТА, Случанко ВГ, Сокол ИГ. "Применение сейсморазведки MOB при изучении внутренней структуры Коунрадского гранитоидного плутона". "Разведочная геофизика" выл 66, М, "Недра", 1975 г

11. Айзберг Р Е, Гарецкий Р.Г., Запивалов Н П. и др «Проблемы нефтегазоносности верхнепротерозойских и палеозойских комплексов Беларуси и Сибири». Минск. БЕЛГЕО, 2003,362 с

12. Айзберг РЕ, Гарецкий Р Г. «Листрическая тектоника платформ». Докл. РАН 1996, том 346, № 4,501-504.13