ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН, том 2, №2, 2006, стр. 17-28
УДК 552.578.2 + 551.24.02:519.2
МОДЕЛИРОВАНИЕ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОГИБАНИЯ ЛОЖА БАССЕЙНА ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ДОНБАССКОГО ПАЛЕОБАССЕЙНА)
© 2006 г. Д.Б. Давыденко1
Шкала длительности местных стратиграфических подразделений карбона составлена на основе данных о цикличности процесса осадконакопления. За единицу шкалы принят период накопления одного циклита второго порядка. Определена функциональная зависимость амплитуды прогибания ложа палеобассейна от длительности процесса и трех параметров мобильности фундамента. Модель представляет интерес для литолого-фацнального анализа, прогнозирования зон нефтегазонакопления и оценки степени катагенетических преобразований осадков.
Открытие в каменноугольных отложениях северной части Ростовской области двенадцати газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсат-ных месторождений (девять из них разрабатываются) явилось основанием для выделения здесь Северо-Донбасского нефтегазоносного района (СД НГР), который входит в Днепровско-Донецкую нефтегазоносную область, являющуюся составной частью Днепровско-Припятской провинции. В разрезах отложений перспективных земель СД НГР выделяется два нефтегазоносных комплекса. Нижний из них связан с карбонатной формацией раннего и низов среднего карбона. Второй комплекс представлен преимущественно терри-генной формацией среднего и верхнего карбона. К нему относят также сходную по литологическо-му составу нижнюю часть пермских отложений.
Для региона характерны невыдержанность кол лекторских свойств по латерали [1] и случаи преобладания в пределах месторождений только одной промышленной залежи. Причиной указанного является значительная изменчивость литолого-фацнального состава отложений. Решение задачи выделения структурных ловушек и тем более залежей, связанных с ловушками не антиклинального типа, в значительной мере осложняют высокая изменчивость литолого-фациально-го состава нефтегазоперспективной толщи и коллекторских свойств, а также малые размеры залежей и низкая плотность поисково-разведоч-ной сети. Обнаружение нефтегазоконденсатных залежей в органогенных постройках (Тишкин-ской, Леоновской, Крутовской) и в песчаном те-
1 Южный научный центр Российской Академии наук, Ростов-на-Дону.
ле барового типа (Дубовское месторождение) подтвердили высказываемые предположения о возможной продуктивности подобных объектов. Именно последние привлекают в настоящее время все большее внимание, так как фонд структур практически исчерпан. Для поиска ловушек неантиклинального типа необходимо использование методов сейсморазведки высокого разрешения. Значительные трудозатраты, сопровождающие подобные работы, повышают требования к обоснованному выбору перспективных площадей. Решение этой задачи может быть получено на основе изучения особенностей литолого-фа-циального состава отложений каменноугольного возраста, установления закономерностей их формирования и выполнения палеогеоморфологиче-ских реконструкций. Опережающие региональные исследования позволят сконцентрировать детальные работы в пределах наиболее перспективных участков.
Фациальные характеристики отложений в значительной мере зависят от относительных скоростей прогибания отдельных площадей бассейна. Фактические данные по этому вопросу имеются лишь для небольшой части изучаемого региона. Чтобы дополнить эту информацию и описать динамику прогибания площадей Северо-Донбасского палеобассейна был привлечен аппарат математического моделирования. В представленной статье изложены методика построения модели и общая характерйстика полученных результатов. На следующем этапе исследований с учетом результатов моделирования и обобщения материалов предшествующих работ будет выполнен анализ литолого-фациальных особенностей каменноугольных отложений изучаемой территории.
Волгоградская область
Каменск- < •Шахтинский
ювск
Воронежская область
Республика Украина
Чертково
Миллерово
Рис. 1. Обзорная схема площади моделирования с элементами изученности работами по поискам нефти и газа: I - контур площади моделирования; 2 - выявленные месторождения углеводородов; 3 - поисково-разведочные скважины. Участки площади с различной степенью изученности сейсморазведкой: 4 - высокая плотность профилей, 5 - малоизученные, 6 -крайне низкая плотность профилей
Регион, для которого проведено моделирование, в административном отношении приурочен к северным районам Ростовской области (рис. 1). Общие размеры участка с запада на восток составляют 240 км, а с юга на север 155 км. Изученность площади глубоким бурением и сейсмо-разведочными работами показана на рис. 1. Несложно заметить, что наиболее изученные участки соответствуют юго-западной части площади моделирования. Здесь же располагается большая часть выявленных месторождений углеводородов. Сейсморазведочные работы методом отраженных волн и методом общей глубинной точки, являющиеся сейчас основными методами поиска и подготовки структур, проведены всего лишь на одной пятой части площадей СД НГР. Плотность расположения скважин глубокого бурения очень неравномерна. Значительные территории в восточной, северо-восточной и север-
ной частях перспективных земель практически не изучены.
Анализируемая площадь приурочена к южной части склона Воронежской антеклизы, а также к зоне сочленения последней с Днепровско-Донецким прогибом (юго-западные части участка частично включают северные окраины Донецкой складчатой системы). Современная структура поверхности фундамента характеризуется общим погружением его с севера на юго-юго-вос-ток (рис. 2), что определяет и распределение мощностей карбона, и пологое моноклинальное залегание стратиграфических горизонтов последнего [1]. Отложения карбона на большей части исследуемых площадей залегают непосредственно на докембрийских образованиях. Лишь в северо-восточной и юго-восточной частях района встречены маломощные пестроцветные тер-ригенные осадки фаменского яруса. Причиной
Рис. 2. Схематическая геологическая карта предмезозойской поверхности площади работ (составлена по данным геологической службы "Южгеология"): 1 - выходы на предмезозойскую поверхность "свитных" известняков и их индексы, 2 - линии региональных надвигов (А - Глубокинский, В - Каменский), 3 - стратоизогипсы подошвы мезокайнозойских отложений, 4 - стратоизогипсы поверхности фундамента, 5 - линии геологических палеопрофилей и точки скважин вдоль них, 6 -дислоцированные и метаморфизованные породы Восточного Донбасса, 7 - административные границы
указанного является существование здесь в девонский период Тормосинско-Миллеровского выступа кристаллического фундамента. Он приурочен к своду древнего поднятия, прослеженного от г. Харькова до Цимлянского водохранилища [1]. На верхнепалеозойских образованиях с угловым несогласием залегают в восточной части региона преимущественно глинистые формации триаса, а в остальной части - территории отложения мела и палеогена.
Отложения карбона представлены всеми тремя отделами [1]. Моноклинальное погружение их с севера на юг под углом 2°-5° в сторону Донбасса сопровождается закономерным увеличением мощности в этом же направлении от нескольких сот метров до 4000-5000 м. Рассматриваемые отложения являются переходными от типично платформенных образований на севере анализируемой площади к породам параллической угленосной формации Донецкого авлакогена на юге. В связи с переходным характером этих отложений при расчленении толщи применяется схема
стратиграфического расчленения, разработанная для Восточно-Европейской платформы, и стратиграфические аналоги, принятые в Донбассе. Этому способствует проележиваемость в пределы Северо-Донбасского НГР маркирующих (реперных) известняков, используемых при стратиграфическом расчленении отложений каменноугольного возраста на площадях Донецкого складчатого сооружения [1, 2].
Трансгрессия моря в пределы западной и северо-восточной частей изучаемого района происходит в раннетурнейское время. На юго-восток региона море приходит лишь в визейский век. Погружение бортов Большого Донбасса на начальных этапах не было устойчивым, поэтому здесь прослеживаете^ несколько трансгрессивно-регрессивных циклов, в ходе которых обстановка осадконакопления мелкого моря сменялась прибрежными равнинами, заливаемыми морем. Вплоть до среднебашкирского века формируется карбонатная толща. Прогибание ложа бассейна компенсируется накоплением осадков, хотя эта
компенсация и неполная. Не исключается возможность существования в отдельные интервалы времени более глубоководных впадин с некомпенсированным прогибанием. Выше карбонатной толщи залегает мощная терригенная толща (средне- и верхнекаменноугольного возраста), сложенная ритмично переслаивающимися пачками аргиллитов, алевролитов и песчаников. В них встречаются маломощные прослои известняков и углей. Большинство исследователей указывает на определенное сходство отложений этой части толщи с отложениями Донбасса. Суммарная мощность терригенной толщи составляет порядка 200 м на севере и более 2000 м в юго-восточной части площади [1]. Одна из причин существенного сокращения мощности на севере связана с предверхнемеловым размывом верхних горизонтов палеозойских отложений, что было обусловлено общим воздыманием региона в конце пермского периода.
Отложения пермской системы сохранились от предверхнемелового размыва лишь в юго-вос-точной части региона, они представлены нижним отделом (ассельский ярус). В отложениях этого возраста выделяются две пачки. Нижняя, терри-генно-карбонатная пачка, аналогична отложениям верхнего карбона. Верхняя, карбонатная пачка, сложена известняками с подчиненными прослоями доломитов и очень редкими прослоями аргиллитов, алевролитов, песчаников (верхи ее размыты). Переход между пачками постепенный. Общая мощность порядка 200 м [1]. На различных размытых горизонтах карбона и нижней перми залегают отложения мезозойской группы (породы триасовой и меловой систем). Они перекрыты отложениями кайнозойской группы (палеогеновая, неогеновая и четвертичная системы). Общая мо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.