Геологическая интерпретация диаграмм кажущегося и эффективного сопротивления

Предварительный разрез исследуемой скважины расчленяют на горизонты различного сопротивления в соответствии с методическими рекомендациями (рис. 28).

На диаграммах выделяют следующие объекты: а₁, а₂; а₃; а₄; а5 — пласты низких сопротивлений; b₁; b2; b3 — мощные пласты сопротивлений; b₄ — пласт высокого сопротивления малой мощности; с — проводящие пласты.

Пласты высокого сопротивления b₁; b2 и b3 отмечаются на диаграммах рельефными аномалиями высоких сопротивлений. Пласты с — пласты весьма низкого сопротивления.

При определении литологии пород основываются на знании электрических удельных сопротивлений геологических разностей, слагающих разрез скважин. Если скважины пробурены в песчано-глинистых отложениях, пропитанных высоко минерализованными водами, то низкие сопротивления характерны для глин и песков. Высокие сопротивления наблюдаются в нефтеносных и газоносных песках, в песчаниках, в крепких породах — сцементированных песчаниках, известняках, доломитах. Очень низкие сопротивления характерны для сульфидов, сильно пиритизированных пород, антрацитов, полуантрацитов и графитизированных сланцев.

Очень велико значение корреляции каротажных диаграмм между скважинами с целью уточнения стратиграфического разреза района. Посредством корреляции можно изучить характер изменения разреза и фациальные особенности. По данным каротажа нескольких скважин, распределенных по площади, можно коррелировать маркирующие пласты, основываясь на повторяемости характерных отрезков диаграмм, а также опираясь на петрофизические характеристики горных пород (пористость, водонасыщенность, нефтегазонасыщенность, содержание глинистого материала и др.).

В результате получают исчерпывающую информацию о литолого-фациальной характеристике исследуемого разреза.

8.10.2. Радиоактивные методы

Радиоактивный каротаж основан на измерении интенсивности естественного радиоактивного излучения осадочных пород (гамма-каротаж) или на изучении взаимодействия источников радиоактивного излучения и горной породы (гамма-гамма-каротаж и нейтронный каротаж).

Наибольшее значение при интерпретации геологических разрезов получил гамма-каротаж, применяемый как в необсаженных, так и в обсаженных скважинах.

По виду первичного (возмущающего) радиоактивного измерения все радиоактивные методы подразделяются на две большие группы: гамма-методы и нейтронные методы. В первую группу входят методы естественного гамма-поля и искусственного стационарного или переменного (импульсного) гамма-поля. Нейтронные методы изучают нейтронные поля и по частоте возмущающего поля делятся на методы стационарного нейтронного поля и методы переменного (импульсного) нейтронного поля.

Кроме основных методов радиометрии скважин, основанных на регистрации интегральной интенсивности гамма-излучения и нейтронного излучения, широко используются их спектральные модификации, с помощью которых исследуются не только интенсивность излучения, но и его энергетический спектр — спектрометрия естественного нейтронного и рассеянного гамма-излучения,

Целесообразность применения каждого метода и его модификации вытекает из конкретных решаемых геологических задач и геологических особенностей месторождения.

Гамма-каротаж (ГК или ГМ)

Один из распространенных методов исследования скважин. По нему можно наиболее точно определить глубину залегания границ слоев.

Сущность метода и всех его модификаций заключается в изучении естественного гамма-поля по стволу скважины путем регистрации интегральной и дифференциальной интенсивности гамма-излучения, возникающего при самопроизвольном распаде радиоактивных элементов в горных породах.

Естественная радиоактивность горных пород в скважине измеряется специальным измерительным прибором — скважинным радиометром, который перемещается по стволу (обычно снизу вверх, как в большинстве методов ГИС), регистрируя изменение радиоактивности горных пород, слагающих разрез скважин.

Естественная радиоактивность горных пород в основном обусловлена присутствием в них естественных радиоактивных элементов — урана ²³⁸₉₂U и продукта его распада радия ²²⁶₈₈Ra, тория ²³²₉₀Th и радиоактивного изотопа калия ⁴⁰₁₉K. Остальные радиоактивные элементы (рубидий ¹⁸⁷₃₇Rb, самарий ¹⁴⁷₆₂Sm, лантан ¹³⁸₅₇La, лютеций ¹⁷⁶₇₁Lu и др.) характеризуются большими периодами полураспада и малыми концентрациями в горных породах, поэтому вклад в суммарную радиоактивность не вносят.

Содержание урана, тория и калия определяется физико-химической обстановкой, в которой формировались горные породы, а также вторичными процессами выщелачивания и переноса изотопов. Наиболее высокой радиоактивностью отмечаются магматические породы, самой низкой — осадочные, промежуточной — метаморфические. Содержание радиоактивных элементов в магматических породах закономерно связано с количеством кремнекислоты (основностью). Наиболее радиоактивные— породы кислого состава, минимальной радиоактивностью характеризуются породы ультраосновного состава. Радиоактивность осадочных пород в первую очередь определяется радиоактивностью породообразующих минералов.

Все породообразующие минералы по радиоактивности разбиты на четыре класса:

1) низкой радиоактивности, основные породообразующие минералы — кварц, кальцит, доломит, сидерит, ангидрит, гипс, каменная соль; 2) средней радиоактивности, породообразующие минералы — лимонит, магнетит, турмалин, корунд роговая обманка, барит; 3) повышенной радиоактивности, породообразующие минералы — глины, слюды, полевые шпаты, каменные соли; 4) высокой радиоактивности, породообразующие минералы — циркон, ортит, монацит,

Диаграмма или кривая гамма-каротажа характеризует гамма-активность пересеченных скважиной горных пород. Концентрация радиоактивных элементов в определенных литологических разностях изменяется в нешироком диапазоне, что позволяет по показаниям интенсивности гамма-излучения проводить литологическое расчленение разрезов скважин.

Породы, содержащие промышленное скопление минералов урана и тория, отмечаются на кривой гамма-каротажа очень высокими содержаниями. Из осадочных пород, типичных для нефтяных и газовых месторождений, наиболее радиоактивны чистые глины. Менее радиоактивны песчаные известковистые глины, за ними идут глинистые пески, песчаники, чистые пески и карбонатные породы. Наименьшую радиоактивность имеют гидрохимические осадки и большая часть каменных углей. Встречаются песчаные (глауконитовые, монацитовые и полевошпатовые пески) и карбонатные породы, обогащенные радиоактивными веществами,

В комплексе с материалами других методов промысловой геофизики данные исследования скважин гамма-каротажом используются для решения следующих геологических задач: литологическое расчленение разреза; корреляция геологического разреза; выделение полезных ископаемых {урановых, ториевых, марганцевых, железных и свинцовых руд, бокситов, апатитов, фосфоритов, кварцевых глин, зон окварцева-ния и др.); выделение пород — коллекторов; оценка глинистости пород, остаточной водонасыщенности и проницаемости пород-коллекторов. Подсчет запасов урановых и ториевых месторождений основан на данных гамма-метода.

Интерпретация диаграмм гамма-метода

Интерпретация диаграмм гамма-метода начинается с расчленения разреза и выделения пород различной радиоактивности. Поскольку величина радиоактивности пород осадочного комплекса хорошо коррелируется с их глинистостью, то в песчано-глинистом разрезе по диаграммам метода естественного гамма-излучения можно выделять пласты с различным содержанием глинистого материала.

Конфигурация кривых гамма-излучения (I_U) зарегистрированных радиометром по стволу скважины, искажается из-за наличия различных помех и с целью исключения их при интерпретации кривых ГК используют не абсолютные значения I_U, а относительные (рис. 29).

Рис. 29. Пример расчленения разреза по водосодержанию и глинистости пород, определения границ пластов и выбора опорных пластов по диаграммам ГМ и НГМ в комплексе с электрическими методами {по В. М. Дахнову). Условные обозначения: 1 — песчаник нефтеносный; 2 — глина; 3 — известняк глинистый; 4 — известняк чистый; 5—точки, соответствующие границам пластов на кривых ГМ и НГМ

Нейтронный каротаж

Существуют два распространенных скважинных метода, основанных на использовании нейтронов: нейтронный гамма-каротаж (НГК или НГМ) и нейтрон-нейтронный каротаж (ННГК). В качестве источника нейтронов часто берут смесь радия и мелкого порошка бериллия. При бомбардировке бериллия a-частицами радия образуются нейтроны согласно реакции:

Ве⁹₄ + Не⁴₂®С¹²₆ + N¹₀ + энергия

Число нейтронов, достигших детектора, будет меньше в случае присутствия большого количества водорода. Следовательно, уменьшение числа регистрируемых нейтронов указывает на присутствие водорода в породах и можно считать, что оно, в свою очередь, обусловлено нефтью, водой или газом.

Диаграммы нейтронного каротажа

Интерпретация диаграмм начинается с расчленения разреза и выделения пород с различным водородсодержанием. Поскольку при работе с зондами большой длины наблюдается обратная связь между интенсивностью тепловых нейтронов I_n водородсодержанием, породы, имеющие в своем составе большое количество водорода, отмечаются низкими значениями на кривой нейтронного каротажа, а породы с малым водородсодержанием — высокими показателями (максимумами).

Области применения

Нейтронный гамма-метод применяют для литологического расчленения разреза, выделения пластов-коллекторов и определения их пористости, отбивки водонефтяного, газоводяного и газонефтяного контактов, а также для выявления элементов с высоким сечением захвата тепловых нейтронов.

Литологическое расчленение разреза по кривым нейтронного-каро-тажа основано на различии интенсивности радиационного захвата против пород с разным водородсодержанием.

Хорошие результаты даст комплексирование гамма и нейтронного каротажей на месторождениях каменных солей, которые на обеих кривых отмечаются максимальными значениями. Также совместное их использование позволяет в гидрогеологических скважинах выделить водоносные горизонты и оценивать их пористость. Большие возможности нейтронный метод имеет при изучении железных, хромитовых, марганцевых руд и скоплений ртути. Железо, марганец и ртуть характеризуются большим сечением захвата тепловых нейтронов, сопровождающегося жестким гамма-излучением.

8.10.3.Кавернометрия (KB161)

При бурении диаметр долота зависит от конструкции скважины. Если диаметр пробуренной части ствола соответствует диаметру долота или коронки, то его называют номинальным (dH), что обычно бывает в плотных непроницаемых породах. Однако в разрезе различной литологии фактический диаметр скважины dc не всегда является таковым и может быть больше или меньше диаметра долота.

Фактический диаметр скважины изменяется каверномерами. Кривая фактического измерения диаметра скважины в масштабе глубин называется кавернограммой.

Кавернометрия — это измерение диаметра скважины. Для слежения за меняющейся формой (диаметром) ствола скважины за рубежом применяют кавернокаротаж, основанный на принципе действия эхолота. Вращающийся вокруг своей собственной оси зонд испускает ультразвуковые импульсы, а отраженные волны регистрируются. У нас в стране прежде были широко распространены типы кавернометров, основанных на преобразовании механических перемещений мерных рычагов в электрические сигналы, которые передаются по линии связи на поверхность, а затем на регистрирующий прибор.

Увеличение диаметра (dc/d_H> 1), т. е. образование каверн, характерно для глинистых пород и песков, уменьшение (d_c/d_H < 1) характерно для пород-коллекторов, в которые проникает фильтрат промывочной жидкости.

8.10.4.Сейсмометрия скважин

Для того чтобы правильно интерпретировать сейсмические разрезы в первую очередь необходимо точно определить среднюю скорость прохождения продольных и поперечных волн для каждого типа пород. Проблема достоверного определения скоростей напрямую связана с точностью глубинных построений и реальностью геологической интерпретации сейсмических данных.

Схема сейсмокаротажа проста — взрыв вблизи дневной поверхности возбуждает сейсмические волны, которые регистрируются с помощью сейсмоприемника, опущенного в скважину. По времени пробега волны от источника до сейсмоприемника после введения необходимых поправок можно вычислить среднюю скорость распространения волны через слои горных пород.

По записям сейсмических волн в скважинах можно определять местоположение геологических границ.

8.10.5.Акустический каротаж

Акустические методы исследования разрезов скважин основаны на определении упругих свойств горных пород по данным о распространении в них упругих волн. Акустический каротаж заключается в непрерывном измерении по стволу скважины скорости распространения продольных волн через горные породы. Поскольку путь пробега звуковых колебаний при акустическом каротаже постоянен, измерив время пробега звуковой волны от источника до приемника через горную породу, можно вычислить скорость.

8.10.6. Использование данных ГИС для расчленения и корреляции разрезов скважин

Каротажные методы изучения скважин дают относительно полные сведения о разрезе. Непрерывность записей различных показателей имеет важное преимущество перед отбором керна, который никогда не бывает полным. Поэтому если керн характеризует лишь отдельные интервалы пройденного разреза, то каротажные диаграммы показывают его строение в целом.

Каротажные методы изучения скважин в общем виде дают возможность судить лишь о порядке чередования в разрезе различных типов пород и о мощности отдельных пластов и пачек. Поэтому дальнейшее использование данных каротажа для целей стратиграфии аналогично литологическим методам расчленения и корреляции разрезов. Сопоставление по каротажу необходимо увязывать с данными по изучению керна и что эти сопоставления будут тем достовернее, чем теснее такая увязка.

Каменный материал из скважин необходим и для правильной интерпретации самих каротажных диаграмм. Известно, что наиболее достоверные данные каротаж дает при бурении скважин в песчано-глинистых слабоуплотненных породах. При уплотнении горных пород их электрокаротажные характеристики (наиболее широко применяемые на практике для расчленения разрезов) становятся менее индивидуализированными. В малопористых сцементированных породах отличия этих характеристик нивелируются еще больше, а в карбонатном разрезе геофизические методы исследования скважин позволяют уверенно выделять лишь глинистые разности.

В известной степени эта ограниченность отдельных методов каротажа преодолевается их комплексированием, но в общем случае необходимы дополнение и корректировка каротажных данных материалами керна, проб, полученных боковыми пробоотборниками, и шлама. Поэтому рекомендуется в пределах каждой изучаемой площади бурить скважину с достаточно полным отбором керна, а также отбирать его из ряда других скважин не только для суждения о коллекторских свойствах продуктивных пластов, но и для определения степени их выдержанности по комплексу литологических и палеонтологических данных. В этом случае каротаж скважин действительно позволяет составить исчерпывающее представление о геологическом строении изучаемого района (площади) и дает возможность установить все взаимоотношения пород в пределах изучаемой локальной структуры.

Важно помнить, что каротаж является формальной регистрацией определенных характеристик. Эти характеристики в пределах ограниченного района, для которого известен как сводный разрез, так и степень уплотненности пород, минерализация подземных вод и т. п., будут с большой долей вероятности связаны с определенными литологическими разностями. Но за пределами этого района, на практике отвечающего обычно локальной структуре, изменяются, по крайней мере, детали строения разреза, степень минерализации пластовых вод и поэтому детальные каротажные сопоставления, оправдывающие себя при корреляции близко расположенных скважин, оказываются малокорректными при региональных построениях. Поскольку, как правило, отдельные пласты и пачки не имеют индивидуальной каротажной характеристики, а выделяются на диаграммах лишь по контрасту с выше- и нижележащими отложениями, их далекое прослеживание неизбежно может проводиться лишь способом отсчета от какого-либо регионального репера. Естественно, при этом выклинивание какого-либо пласта будет приводить к ошибочным или во всяком случае к неоднозначным и, следовательно, недостоверным сопоставлениям (см. табл. 9).

8.11. Секвентная стратиграфия (sequence ¹⁶² stratigraphy)

В конце 70-х гг. XX в, появилось новое научное направление, развиваемое на стыке традиционных геологических методов, получившее название секвентная стратиграфия.

Секвентная стратиграфия в основе своей представляет синтез основных стратиграфических методов:

1. Литологического метода (литостратиграфии), или выделения в разрезах и последующего прослеживания характерных слоев или определенных их группировок, когда изучаемый разрез делится определенным образом исходя из состава, окраски, текстуры, характера включений и т. п. на ряд слоев пачек или свит, отличающихся по этим признакам от выше- или нижележащих подразделений.

2. Циклостратиграфического метода, или расчленения и сопоставления осадочных толщ, основанного на использовании неоднократного чередования в разрезах сходных явлений и признаков.

3. Палеонтологического метода, или оценки последовательности и взаимоотношения осадочных толщ с помощью палеонтологических критериев, абстрагированных от самих этих толщ.

4. Сейсмостратиграфического метода — интерпретации данных сейсморазведки с целью определения вещественного состава пород, залегающих на глубине, расшифровки последовательности их напластования и геологического возраста.

5. Палеомагнитного метода — выделения в разрезе определенных реперных палеомагнитных горизонтов на основании изучения магнитного поля геологического прошлого.

Главным методом, на котором основана концепция секвентной стратиграфии, безусловно, является литологический метод. Основное отличие «секвентного» подхода корреляции от «чисто литологического» в следующем: при выделении секвенции используются реперные уровни или хроностратиграфически¹⁶³ значимые поверхности (границы)¹⁶⁴.

В основе секвенсстратиграфии лежит представление о периодическом изменении уровня моря в геологическом прошлом и ведущей роли эвстатики Мирового океана в этом процессе, хотя до сих пор нет единодушия по вопросу, возможно ли уверенно выделить эвстатический сигнал из реконструируемых кривых относительного изменения уровня моря различных седиментационных бассейнов прошлого.

Под эвстатикой понимается изменение уровня Мирового океана, вызванное изменением равновесия системы «общий объем океанических бассейнов — общий объем океанической воды».

В соответстеии с концепцией секвенсстратиграфии осадочные последовательности состоят из системных трактов (латеральных седиментационных рядов) низкого стояния уровня моря (LST), трансгрессивных трактов (TST), окраины шельфа (SMST) и трактов высокого стояния уровня моря (HST).

Секвенсстратиграфия — изучение генетически связанных фаций, ограниченных хроностратиграфическими поверхностями. Секвенция является фундаментальной пластовой единицей секвенсстратиграфичес-кого анализа.

Секвенция как ограниченная несогласиями пластовая единица была предложена американским геологом Л. Слоссом [L. Sloss]. Он признан разработчиком концепции секвенции, ограниченной несогласиями, в качестве стратиграфического инструмента. Слосс выделил на Североамериканском континенте шесть пластовых комплексов, ограниченных региональными несогласиями в отложениях от позднего докембрия до голоцена и назвал эти пластовые комплексы «секвенциями», присвоив им местные американские названия, чтобы подчеркнуть их североамериканское происхождение. Однако идеи Слосса нашли незначительное применение в 50—60-х и начале 70-х гг. XX в. за исключением бывших студентов и близких знакомых.

163 Буквально — независимо от используемого метода хронологической упорядоченности пород.

164 В этом секвентный подход перекликается с принципом Н. А. Головкинского— И. Вальтера.

Следующим главным этапом в развитии секвенсстратиграфии стала публикация специалистами компании Exxon П. Вейлом [P. R. Vail], Р. Митчумомр. М. МКсгшт],Дж. Сангри [J. В. Sangree] и С. Томпсоном [S. Thompson III] в трудах AAPG (American Association of Petroleum Geologists, Memoir 26) концепции сейсмической стратиграфии. В ряде статей эти авторы представили концепции эвстазии и пластовых комплексов, ограниченных несогласиями, являющихся результатом эвстатических колебаний уровня моря применительно к данным сейсморазведки. Митчум расширил концепцию секвенции, определяя ее как «стратиграфическую единицу, сложенную относительно согласной последовательностью генетически связанных пластов, ограниченных в кровле и подошве несогласиями или коррелируемыми с ними согласными поверхностями». Вейл модернизировал область использования секвенции Слосса двумя другими важными направлениями.

Во-первых, секвенция по Вейлу и Митчуму охватывает намного меньший интервал времени, чем секвенция Слосса, Первоначальные шесть платформенных секвенций были подразделены, в результате чего секвенции Слосса стали суперсеквенциями на цикл-диаграмме Exxon.

Во-вторых, Вейл с соавторами предложил эвстазию в качестве основного механизма развития секвенции.

В 80-е гг. прошлого века область применения сейсмической стратиграфии была расширена новыми моделями аккомодации, разработанными Дж, Джерви [Jervey] для интерпретации сейсмически разрешимых пластовых комплексов. Модели аккомодации165 быстро привели к подразделению секвенций на более мелкие пластовые единицы, в итоге названных «системными трактами», или латеральными фаци-альными (седиментационными) рядами. В концептуальных трехмерных блок-диаграммах, разработанных Г. Позаментьером [Posamentier] и Вейлом, Дж. Баумом [Baum] и Вейлом в рамках секвенций первого типа (Т-1) выделялись: системные тракты {латеральные фациальные ряды) подводных конусов выноса; низкого уровня стояния моря (LST); трансгрессии (TST); высокого уровня стояния моря (HST);

В рамках секвенции второго типа (Т-2) выделялись: системные тракты окраины шельфа (SMST); трансгрессии (TST); высокого уровня стояния моря (HST).

Позднее системный тракт низкого уровня (LST) секвенций первого типа (Т-1) был признан состоящим из «конусов выноса дна бассейна, склоновых конусов выноса, проградирующих клиньев низкого уровня и отложений вложенных (врезанных) долин». Выделение секвенций двух типов (Т-1 и Т-2) основано на типе несогласия, подстилающего секвенцию.

Одновременно с развитием концептуальных моделей другие стратиграфы компании Exxon начали изучение обмеляющихся (регрессирующих) вверх по разрезу терригенных комплексов на основе данных каротажа, изучения керна и обнажений. Цель этого анализа состояла в использовании указанных комплексов для совершенствования временной и фациальной корреляции разрезов. Эти обмеляющиеся вверх по разрезу пластовые единицы ограничены хроностратиграфическими трансгрессивными поверхностями (морского затопления) и сложены прослойками, группами прослоек, слоями и группами слоев. Слои, ограниченные практически синхронными поверхностями напластования, использовались как естественные хроностратиграфические реперы при корреляции каротажных диаграмм. Дж. Вагонер [Wagoner] назвал эти комплексы «парасеквенциями».

Также были установлены группы взаимосвязанных парасеквенций в виде ретроградационных, проградационных и агградационных комплексов. Эти особые ассоциации парасеквенций были названы «группами (пачками) парасеквенций». Каждая группа парасеквенций приблизительно соответствует системному тракту. Признание парасеквенций и групп парасеквенций в качестве составных элементов системных трактов (латеральных фациальных рядов) и секвенций поместило их внутрь хроностратиграфической основы, в пределах которой стали предсказуемы их вид, составляющие типы напластования, и в значительной степени, условия осадконакопления. Это повысило возможность их использования при временной фациальной корреляции.

К1983 г. область стратиграфических исследований компании Exxon расширилась от выделения парасеквенций до документации различных пластовых выражений терригенных секвенций и системных трактов (латеральных фациальных рядов) по данным каротажа скважин, изучения керна и обнажений. Интеграция результатов систематической документации терригенных секвенций, прогресс в изучении карбонатных фаций, успехи биостратиграфии в рамках концепции секвенции вкупе с методологией сейс-мостратиграфии дали основу и методологию стратиграфического и фациального анализа, ныне известного как секвенсстратиграфия.

8.11.1. Секвенция как инструмент стратиграфического анализа

Применение секвенсстратиграфического анализа связано с определением иерархии пластовых единиц (слои, группы слоев, парасеквенций, группы парасеквенций и секвенции, ограниченные хроностратиграфическими поверхностями эрозии, перерывов в осадконакоплении или коррелируемыми с ними). Этот метод стратиграфического анализа отличается от использования трансгрессивных и регрессивных циклов (называющихся в литературе T-R единицами) пластов для региональной временной и фациальной корреляции.

Генетическая стратиграфическая секвенция основана на концепции, когда периоды осадконакопления ограничены «перерывами» или поверхностями затопления, сформированными при повышении уровня моря или смещении дельтовых лопастей (протоков).

Как анализ T-R циклов, так и почти идентичный анализ «генетических стратиграфических секвенций» опирается при региональной корреляции на «трансгрессивную поверхность в кровле регрессивной пластовой единицы (пачки) или поверхность максимального затоплений (дословно — maximum flooding surface (mfs)».

Вагонер с соавторами считают, что граница секвенции является лучшей поверхностью для регионального стратиграфического анализа, чем трансгрессивная поверхность, по следующим причинам:

1. Граница секвенции (sequense boundary (SB) — это обособленная, широко распространенная поверхность, которая отделяет все отложения выше нее от всех отложений ниже этой границы. Хотя все точки на границе секвенции не представляют один и тот же промежуток времени, единичный момент времени является общим для всех точек. Эта синхронность относится ко всему бассейну и интерпретируется глобальной в пределах точности биостратиграфической датировки. По этим причинам граница секвенции имеет хроностратиграфическое значение.

2. Граница секвенции формируется независимо от поступления осадков. Граница секвенции, связанная со значительным эрозионным срезом, является результатом быстрого относительного падения уровня моря при быстром отложении большого объема осадков. Итогом быстрого относительного падения уровня моря при медленном поступлении небольших объемов осадка будет граница секвенции, отмеченная признаками широко распространенного субаэрального «обнажения», но незначительным эрозионным срезом. И, напротив, трансгрессии и регрессии жестко контролируются поступлением осадков и по этой причине не могут быть синхронны даже в пределах одного бассейна. Например, движения береговой линии зачастую обусловлены локальными различиями в поступлении осадка в различных частях бассейна, а не изменениями уровня моря, и поэтому обычно регионально диахронны.

3. В пределах секвенции имеются две главные поверхности: поверхность затопления, образующая верхнюю границу системного тракта низкого уровня (LST), и поверхность максимального затопления (mfs), связанная с конденсированным разрезом. Обычно между этими главными поверхностями находятся несколько других трансгрессивных поверхностей, ограничивающих (разделяющих) парасеквенции в пределах трансгрессивного системного тракта (TST). Эти поверхности могут быть перепутаны при региональной корреляции, особенно при использовании данных по удаленным точкам наблюдения. Возраст каждой трансгрессивной поверхности в пределах секвенции в различных точках бассейна может значительно отличаться в зависимости от региональных изменений в поступлении осадков.

4. Граница секвенции обычно отмечена значительной региональной эрозией (размывом) и подошвенным налеганием, которые сильно влияют на распределение фаций. Трансгрессивные поверхности же характеризуются очень слабым накоплением осадков или перерывом осадконакопления с относительно небольшим трансгрессивным размывом.

5. Системные тракты (латеральные фациальные ряды) наблюдаются в пределах секвенции и связаны с границами секвенции; каждый системный тракт связан с границей в определенной точке. Эти взаимосвязи не отмечены на трансгрессивных поверхностях.

6. Вкрест несогласной части границы секвенции первого типа (Т-1) имеется отчетливый перерыв в осадконакоплении и смещение фаций в сторону центральной части бассейна, что создает естественную поверхность, разделяющую относительно согласные выше- и нижележащие фациальные комплексы. Обычно этот перерыв находится в пределах средних и верхних частей регрессивных единиц. Если трансгрессивные поверхности, ограничивающие «генетическую стратиграфическую секвенцию», используются для стратиграфического расчленения осадочного чехла бассейна, а границы секвенции пропускаются, то в пределах основной единицы осадконакопления потенциально содержится главное несогласие, что затрудняет правильную интерпретацию латеральных фациальных взаимоотношений.

7. Признание несогласной части границы секвенции в качестве обособленной части в иерархии хроностратиграфических пластовых поверхностей и несогласий имеет большое значение в разработке хроностратиграфии и едино временности фаций. Поэтому использование только фациальных границ или подчинение «стратиграфии поверхностей» фациальным границам обычно искажает геологическое время и может привести к ошибочным заключениям об одновременности образования фаций.

8.11.2. Основные понятия

Секвенция — это относительно согласная, сингенетичная совокупность слоев (рис. 30, 31 ¹⁶⁶), ограниченных несогласиями167 (субаэральными поверхностями) или сопоставляемыми с ними согласиями168. Границы секвенций формируются при уменьшении глубины водного бассейна. Составными элементами секвенций являются парасеквенции и группы (пачки) парасеквенции.

Под секвенцией понимается объем отложений, накопленный за один цикл седиментации. Секвенция характеризуется достаточно строго определенной последовательностью вертикального и латерального соотношения слагающих ее компонентов, имеет строго определенные понятия границ и возможности их хроностратиграфического обоснования, отличается широким региональным распространением.

Латеральные седиментационные (фациальные) ряды (системные тракты) определяются как ассоциации одновозрастных фациаль-ных комплексов. Они подразделяют секвенции на меньшие пластовые единицы. Выделяются четыре системных тракта:

— Нижнего уровня, или низкого стояния уровня моря (lowstand или LST)

— Окраины шельфа (shelf-margin или SMST)

— Трансгрессивный (transgressive или TST)

— Верхнего уровня, или высокого стояния уровня моря (highstand или HST).

Термины низкий и высокий носят чисто описательный характер и отражают только положение седиментационной системы в пределах секвенции.

166 Существуют два вида несогласного перекрытия (overlap) — трансгрессивное (налегание, onlap) и регрессивное (offlap). Оба могут быть как морского, так и неморского генезиса. Трансгрессивное перекрытие лучше всего наблюдается там, где море наступает на низменную с пологими берегами сушу. В вертикальном разрезе таких отложений размер частиц увеличивается с глубиной, глубоководные отложения сменяют мелководные. Морское регрессивное перекрытие наблюдается в том случае, когда море покидает сушу, т.е. когда уровень моря понижается. В вертикальном разрезе таких отложений размер частиц уменьшается с глубиной, мелководные отложения сменяют глубоководные. Прилегание — downlap.

167 Несогласие — поверхность, отделяющая более молодые отложения от более древних со значимым геологическим перерывом, вдоль которой имеются признаки субаэрального срезания или выхода пород на поверхность, а также в отдельных случаях подводного размыва.

168 Согласие— поверхность напластования, отделяющая более молодые слои от более древних, вдоль которой нет признаков субаэральной или подводной эрозии и не установлено значимого перерыва.

Парасеквенция — это относительно согласная, сингенетичная совокупность слоев и пачек (групп слоев), ограниченная трансгрессивными поверхностями или сопоставляемыми с ними. Парасеквенции выполнены пачками (группами слоев), слоями, группами прослойков, и прослойками.

Трансгрессивная поверхность — поверхность отделяющая более молодые слои от более древних, вдоль которой имеются признаки резкого увеличения глубины водного бассейна.

Выделяют два типа границ секвенций:

1. Границы, сформированные тогда, когда скорость эвстатического падения уровня моря превышает скорость погружения на границе шельфа;

2. Границы, развивающиеся в условиях, когда скорость падения уровня моря равна или немного меньше скорости погружения.

В результате формируются секвенции I и II типов, сложенные определенными седиментационными системами (системными трактами).

Секвенции первого типа представлены системными трактами нижнего уровня (LST), трансгрессивным (TST) и верхнего уровня (HST).

Секвенции второго типа — вместо тракта нижнего уровня (LST) присутствует «погранично шельфовый» (SMST).

Парасеквенции. Большинство парасеквенции имеют проградацион-ный характер, т. е. дистальные169 части более молодых парасеквенции были сформированы в более удаленной от берега части бассейна.

В результате парасеквенции характеризуются вертикальной последовательностью фаций, отражающих обмеление бассейна. При этом выделяются два основных типа парасеквенции: «огрубляющиеся» и «утоняющиеся» вверх по разрезу. В обоих случаях они интерпретируются как обмеляющиеся последовательности. Наиболее изучены и хорошо выделяются парасеквенции в обстановках прибрежной равнины, дельты, пляжа и прибрежного шельфа.

Граница парасеквенции— это трансгрессивная или сопоставляемая с ней поверхность. Это граница обычно ровная, без существенных проявлений эрозии, резко отделяет глубоководные отложения, такие, как, например, шельфовые глины от более мелководных, песчаники при-пляжевой зоны. Вдоль ее поверхности могут отмечаться незначительная подводная эрозия (см—десятки см) и кратковременные перерывы. Группа (пачка) парасеквенции— это совокупность сингенетических парасеквенции, образующих особую пачку пластов. Они ограничены главными трансгрессивными поверхностями или соответсвующими им границами.

Границы парасеквенции и групп парасеквенции формируются при трансгрессиях. При определенных условиях осадконакопления границы парасеквенции и групп парасеквенции могут совпадать с границами секвенций.

Перечисленные пластовые единицы, в диапазоне от секвенции до прослойка, являются ячейками осадочного чехла, которые отвечают стратиграфической иерархии и обладают двумя основными свойствами:

— каждая пластовая единица, за исключением прослойка, является сингенетичной совокупностью слоев, ограниченных хроностратиграфическими поверхностями;

— каждая поверхность является отдельной физической границей, везде по своему простиранию разделяющая пласты выше нее от всех пластов, залегающих ниже.

Интерпретация и механизм образования парасеквенции

Мелководноморские парасеквенции образуются, когда скорость седиментации в прибрежно-морских обстановках больше скорости аккомодации. Когда скорость осадконакопления меньше скорости аккомодации, формируется граница парасеквенции. Предполагается три основных механизма формирования границ парасеквенции.

1. Уплотнение дельтовых глинистых осадков.

2. Погружение вдоль активных разломов.

3. Эвстатические колебания уровня моря.

Пачка парасеквенции — это последовательность генетически связанных парасеквенции, характеризующихся определенным типом переслаивания и ограниченная главными трансгрессивными или сопоставляемыми с ними поверхностями.

Существует три основных типа пачек парасеквенции:

1. Проградационный (progradation¹⁷⁰ — наступление).

2. Ретроградационный (retrogradation¹⁷¹)—оступление.

3. Агградационный (aggradation¹⁷² — намыв). Т. е каждая последующая парасеквенция остается на месте.

170 Продвижение в сторону моря береговой линии в связи с наращиванием (пляжа, дельты или конуса выноса) в результате отложения вблизи берега осадков речного происхождения или при длительном накоплении пляжного материала, наносимого волнами или передвигаемого береговыми течениями. Антоним — ретроградация (retrogradation)

171 Отступление. Движение береговой линии в сторону суши, или отступание береговой линии в результате волновой эрозии; ретроградация вызывает увеличение крутизны профиля пляжа вдоль линии прибоя.

172 Надстройка земной поверхности за счет отложения осадочного материала, особая надстройка, осуществляемая рекой для того, чтобы установить или поддержать постоянный и однообразный наклон.

Латеральные седиментационные ряды (system tract)

Нижний латеральный седиментационный ряд (LST) образуется в случае формирования в бассейне с шельфовой бровкой и в условиях, характерных для границ I типа. Он представлен:

• конусами выноса на дне бассейна;

• склоновыми конусами; ■ прибрежным клином.

Конусы выноса на дне бассейна являются результатом эрозии в каньонах на склоне и врезания флювиальных173 долин в шельфовые осадки. Именно каньоны питают конусы выноса у подножья склона.

Склоновые конусы представлены отложениями турбидных или обломочных потоков на склоне.

Прибрежный клин характеризуется формированием отложений вложенных долин и ассоциирующих прибрежных осадков. Они представлены проградационными и до аградационными пачками парасеквенций.

Во времени все эти седиментационные системы развиваются последовательно. Наиболее ранние образования — конусы у подножия (их подошва совпадает по времени с началом формирования нижнего латерального седиментационного ряда седиментационных систем), затем формируются склоновые конуса и, наконец, отложения вложенных долин, кровля которых совпадает с кровлей нижнего седиментационного ряда и подчеркивается первой трансгрессивной поверхностью.

В условиях формирования границ II типа нижний седиментационный ряд (LST) заменяется, так называемым гранично-шельфовым (SMST, или окраинно-шельфовым), характеризующимся развитием одной или нескольких слабо проградационных до аградационных пачек парасеквенций, отсутствием конуса выноса. Подошва совпадает с границей секвенции II типа, а кровля с I трансгрессивной поверхностью.

Трансгрессивный седиментационный ряд (TST) характеризуется развитием одной или более ретроградационных пачек парасеквенций. Основанием этого ряда служит первая трансгрессивная поверхность, а кровлей — так называемая поверхность прилегания или морская трансгрессивная поверхность, к которой прилегают окончания проградиру-ющей клиноформы. Эта поверхность обычно обозначает смену ретроградационных пачек парасеквенций аградационными и называется главной трансгрессивной поверхностью.

Конденсированные отложения¹⁷⁴ (condensed succession¹⁷⁵, condensed section), образовавшиеся в глубоководной части бассейна и состоящие из тонких прослоев пелагических¹⁷⁶ и хемипелагических осадков, отвечают как раз трансгрессивному (TST) и началу верхнего (HST) седиментационного рядов. Они имеют огромное хроностратиграфическое значение, т. к. обычно содержат богатый и разнообразный комплекс палеонтологических остатков. Но их формирование обычно отвечает достаточно длительному интервалу.

Верхний седиментационный ряд (HST) обычно развит в пределах шельфа и представлен одной и более аградационными пачками парасеквенций, перекрывающимися проградационными, имеющими форму клиноформ.

Диагностические признаки границ секвенций

1. Эрозионное срезание и латерально сопоставляемая с ней поверхность субаэральной переработки, характеризующаяся развитием почвенных горизонтов и поверхностью подводной эрозии.

2. Налегание перекрывающих слоев вложенной или прибрежной долины.

3. Смещение фаций в сторону моря.

4. Изменение характера строения пачек парасеквенций. Последние два признака широко используются для диагностики этих границ по каротажу скважин, керну и на основании изучения естественных выходов горных пород. Например, при развитии следующей последовательности: про градационная (или аградационная) и вновь проградационная пачка — граница секвенций обычно проводится в кровле или подошве проградационной секвенции.

Выделяются два типа границ секвенций:

Первый тип формируется, когда скорость эвстатического падения уровня моря превышает скорость погружения на границе шельфа.

Второй тип развивается в условиях, когда скорость падения уровня моря равна или немного меньше скорости погружения.

174 Применительно к российским понятиям, вероятно, правильнее будет называть не конденсированные, а редуцированные. Подробнее см. в разделе «Случаи, осложняющие применение палеонтологического метода в стратиграфии».

175 Относительно маломощная, но непрерывная стратиграфическая последовательность отложений, характеризующаяся очень медленным накоплением осадков.

176 От слова пелагиаль — толща вод океанов, морей, озер как среда обитания пелагических организмов.