Изучение сейсмических комплексов

Сейсмические комплексы – это сейсмическое отображение отдельных геологических комплексов, отложений образованных в генетической взаимосвязи с осадочными образованиями, сформировавшимися в пределах определенных этапов развития бассейнов осадконакопления.

Кровлей и подошвой сейсмокомплексов служат границы смены режимов осадконакопления в бассейне – поверности региональных несогласий, размывов или перерывов, возникающие за счет изменения направления или характера тектонических движений в самом бассейне или в окаймляющих его областях эрозии пород.

В процессе осадконакопления на различных участках осадочного бассейна существуют разные условия отложения осадков. По этому сейсмокомплексы могут охватывать разные формации и естественно фации входящие в эти формации, сложенные породами разного литологического состава и строения.

Например, для морского бассейна, расположенного на краю платформы, со стороны суши будут соответствовать дельтовые и волноприбойные терригенные, плохо отсортированные отложения. На шельфе они сменятся морскими песчаниками и глинами с более высокой отсортированностью, а так же карбонатными и хемогенными отложениями. На материковом склоне формируются конусы выноса, а в глубоководной части бассейна - тонкозернистые глины. Все эти породы образуются одновременно и связаны между собой как составные части совокупной системы осадконакопления, закономерно сменяющиеся по латерали и вертикали.

Заполнение бассейнов сейсмокомплексами отображается последовательностями наступающих (трансгрессирующих) на эродируемые поверхности, отступающих (регрессирующих) и неизменных пластов. Их геометрическое строение и литология контролируется рельефом дна бассейна, вариациями уровня вод, тектоническими движениями, поступлением осадочного материала в бассейн, а так же климатическими факторами.

Определенные взаимодействия этих факторов могут приводить к цикличности осадконакопления в отдельных частях бассейна, отображающейся в упорядоченной вертикальной смене состава и мощностей пород.

По латерали в пределах комплексов, по мере удаления от источников сноса, могут сменяться зоны согласного и несогласного залегания границ, выдержанных и прерывистых отложений, субпараллельного, холмообразного, клиноформного и хаотического залеганий, регулярных и нерегулярных отложений. В связи с этим основным критерием для расчленения разреза на комплексы является наличие региональных границ, разделяющих интервалы разреза, различные по латеральным и вертикальным закономерностям изменениям волновой картины.

Чаще всего к границам комплексов приурочены несогласия. Основные виды несогласий (рис. 32): эрозионный срез и седиментационное несогласие.

Эрозионный срез всегда связан с перерывом в осадконакоплении.

Седиментационное несогласие не всегда связано с таким перерывом.

Эрозионный срез возникает, когда более молодые отложения ложатся на размытую поверхность более древних.

Различают эрозионный срез типа эрозионного структурного несогласия (рис. 32 а-в). Оно обусловливается размывом пород, претерпевших тектонические движения, нарушившие первоначальное залегание более древних пород.

Эрозионное неструктурное несогласие обуславливается размывом белее древних пород более молодыми потоками без изменения характера залегания (рис.32 г, д).

Неструктурный эрозионный срез возникает на отдельных участках, когда благодаря размыву возникают неровности кровли более древнего комплекса (рис.32 г).

Рис.32. Основные виды несогласий. 1. границы слоев; 2. границы седиментационного несогласия; 3. границы эрозионного несогласия.

Границы угловых несогласий, в том числе перерывы осадконакопления, соответствуют изменению условий осадконакопления. Они отображаются угловым несогласием отложений (рис.32 е-з), но могут залегать и согласно с выше и нижележащими отложениями.

Седиментационное угловое несогласие возникает в кровле более древнего комплекса (рис.32 е), когда наклон границ в этом комплексе образовался в процессе седиментации за счет бокового наращивания слоев, а сменяющийся, более молодой комплекс, характеризуется спокойным режимом, приводящим к образованию слоев покровного типа. Этот вид несогласия (между границами комплексов и нижележащими границами) получил название кровельного прилегания. Визуально сходный характер имеет несогласие на рис.32 а, но в данном случае угловое несогласие возникло вследствие тектонических подвижек и последующей эрозии. По этому определение кровельного прилегания в данном случае не приемлемо. Подошвенное несогласие возникает, когда в процессе седиментации появляются наклонные границы в подошве более молодых пород. Такой тип несогласий проявляется в двух видах: налегание и прилегание. При подошвенном налегании (рис.32 в,г) несогласие возникает за счет более крутого наклона кровли древнего комплекса, при подошвенном прилегании (рис.32 б,д,з) более крутым (в момент осадконакопления) наклоном характеризуются границы молодого комплекса.

Сейсмические комплексы выделяются на основании характеристик как непосредственно свойственных их геологических аналогам (по закономерностям залегания и прослеживания границ), так и косвенно отображающим геологические свойства пород (по интенсивности, частотным особенностям отражений, динамическим и кинематическим признакам).

По каждому комплексу построенные карты и схемы отображают мощности комплексов, их контуры, характер контактов с ниже и вышележащими комплексами. Такие карты необходимы для того, что бы понять взаимосвязь отдельных частей комплекса, условий формирования, зональность внутреннего строения.

33.4 Сейсмофациальный анализ

Следующим этапом, после выделения сейсмокомплексов, является сейсмофациальный анализ. Сейсмофация представляет собой пространственно обособленную трехмерную совокупность отражений, облик которых заметно отличается от облика соседних совокупностей отражений внутри сейсмокомплекса.

Критериями выделения сейсмофаций являются:

Ø характер прекращения прослеживания отражений на внешней поверхности сейсмофаций, то есть наличие седиментационных налеганий и прилеганий, эрозионных срезов или согласного залегания;

Ø конфигурация отражений внутри сейсмофаций (рис.33): согласное, расходящееся, клиноформенное, сигмовидное, косослоистое, черепицеобразное; заполнение с налеганием, с выполаживанием, боковым наращиванием; сложностью конфигурации – холмообразным, беспорядочным и т.д.

Динамические особенности волн – интенсивность, частота, периоды, непрерывность границ.

Переходы между сейсмофациями внутри комплекса могут быть резкими и постепенными. Анализ выполняется по профилям с наибольшим градиентом мощности, затем уже анализируются все остальные. По результатам строятся карты распространения сейсмофаций. На картах приводятся данные об их мощности, а так же, данные, указывающие на направление движения материала при образовании осадочного комплекса, карты о палеонаклонах внутри фациальных границ в период седиментации, о наличии прилеганий и т.д.

Рис.33. Основные типы конфигурации отражений в пределах сейсмофаций: I. согласное (а,б) и расходящееся (в) залегание; II. клиноформенное боковое наращивание: а. сигмовидноке, б. косослоистое, в. черепицеобразное; III. заполнение: а. с налеганием, б. с выполаживанием, в. с боковым наращиванием; IV. сложная конфигурация: а. холмообразная, б. беспорядочная.

На карты наносится, независимо полученная, информация об источниках и направлении сноса материалов, условиях и обстановках седиментации в изучаемом районе и на соседних территориях.

Следующим этапом является детализация геологической интерпретации, полученной в результате регионального этапа, на котором выяснено геоструктурное и палеогеографическое положение отдельных частей сейсмокомплекса в рамках сочетания осадочных систем континент - прибрежная зона - морской бассейн.

Задача сейсмофациального анализа: перейти от региональных выводов о режиме осадконакопления к прогнозу конкретной литофациальной обстановки на отдельных участках площади. Для этого необходимо проанализировать три главных диагностических признака:

1. Принадлежность сейсмофации к конкретной части системы (обстановки) осадконакопления, возможной в данных палеогеографических условиях.

Рассмотрим основные типы обстановок:

I. Континентальные условия осадконакопления:

а. речная,

б. эоловая,

в. озерная,

г. конусов выноса.

II. Прибрежные условия осадконакопления:

а. лагунная,

б. дельтовая,

в. волноприбойная.

III Морские условия осадконакопления:

а.шельфовые,

б. склоновые,

в. глубоководные.

2. Энергетические условия осадконакопления.

Низкоэнергетические условия осадконакопления благоприятны для формирования глинистых, карбонатных и хемогенных пород, отсортированных песчано-глинистых отложений. Признаком низкоэнергетических условий служит покровный или сигмоидный характер залегания границ, постепенность переходов между сейсмофациями внутри комплекса.

Высокоэнергетическая гидродинамическая обстановка характеризуется накоплением более грубозернистых, прежде всего песчанистых осадков. Признаком высокоэнергетических обстановок является наличие беспорядочной или косой седиментационной слоистости, быстрая изменчивость рисунка сейсмической записи по напластованию.

3. Режим осадконакопления: терригенный или карбонатный.

Для терригенного режима необходимо дополнительно оценить возможный гранулометрический состав приносимого материала: тонкозернистый, грубозернистый, смешанный.

Если в привносимом в бассейн материале отсутствуют крупнозернистые частицы, то невозможно образование песчаных тел - коллекторов нефти и газа даже при потенциально благоприятных условиях осадконакопления. Если отсутствует глинистый материал, то отсутствуют флюидоупоры.

Критерием для прогноза гранулометрического состава терригенных осадков является выяснение литологии пород в области источников сноса и оценка дальности переноса материала, чем дальше находится источник сноса от зоны осадконакопления, тем сильнее проявляются процессы переработки и дезинтеграции частиц. Размыв тонкозернистых пород и отложение частиц в условиях спокойных вод далеко от источников сноса благоприятствует образованию глинистых пород. Размыв песчаников, изверженных и метаморфических пород, особенно, если последующее отложение происходит вблизи от источников сноса, и в высокоэнергетических условиях, благоприятствует образованию песчаных пород.

Положение источников сноса и состав пород, являвшихся поставщиками материала при формировании изучаемой сейсмофации, устанавливаются либо на этапе регионального анализа, либо на основе прослеживания последовательности смен сейсмофаций внутри комплекса. Для эффективного сейсмофациального анализа необходимо учитывать эффекты постседиментационных процессов: образование складок, разрывов, возникновение диапировых, соляных и других структур, неравномерное уплотнение пород. Такая необходимость возникает, если упомянутые процессы существенно изменяют первоначальную конфигурацию границ внутри сейсмофаций и между ними, делая невозможным анализ исходных седиментационных соотношений и закономерностей.

Реставрацию первоначального залегания границ производят путем выравнивания тех границ, относительно которых допустимо предположение об определенном (обычно горизонтальном) первоначальном залегании. Эта процедура называется палеореконструкцией. Наиболее уверенно можно вычесть влияние локальных постседиментационных тектонических подвижек, одинаковым образом и с равной амплитудой проявляющихся в пределах различных сейсмокомплексов.

Континентальная обстановка. Общей особенностью континентальных отложений являются сложные и быстрые вариации мощностей пластов, прерывистость отражений и резкие латеральные вариации амплитуд и частот.

Речные отложения. Отложения разветвленных систем, образующиеся в условиях быстрого течения, проявляются как сравнительно узкие, протяженные долины, эрозионно врезающиеся в кровлю более древних пород (рис.34а).

Характерные признаки таких речных систем: вогнутая дугообразная (в поперечном сечении) форма нижней границы вреза, прослеживающаяся от профиля к профилю и плоская верхняя граница (если она проявляется), совпадающая по краям вреза с кровлей размываемых пород. Выдержанность отражений внутри русла низкая. Речные долины разветвленных систем всегда заполнены преимущественно песчаным материалом.

Отложения меандрирующих систем, образующиеся на пологих равнинах в условиях медленного течения рек, образуют широкие долины, нередко полностью заполняющие соответствующие интервалы разреза (рис.34б). В связи со слабой дифференцированностью равнинного рельефа, эрозионный характер нижней и верхней границ речного комплекса проявляется слабо, и для его выявления необходим тщательный анализ разрезов.

Рис.34. Проявление речных отложений на сейсмических разрезах, ориентированных поперек русла:

а. эрозионная долина разветвленной речной системы; б. отложения меандрирующей системы.

Характерным признаком отложений меандрирующих систем является сложная волнистая конфигурация и изменчивая динамика «взлохмаченных» отражений, что связано с постоянной миграцией речных русел и мощностей отлагаемых пород. В отложениях меандрирующих систем значительную роль играют глины, нередко с углями, пески могут формироваться в основании речных отложений, в приосевой части русел, а так же со стороны наращиваемого речного берега.

Аллювиальные конуса выноса. Формируются во впадинах палеорельефа, в непосредственном соседстве с участками эрозионного размыва, т.е. в условиях расчлененного палеорельефа. Отдельные конуса выноса обычно не фиксируются. Отражения в сглаженном виде повторяют рельеф впадины, постепенно выполаживаясь в ее верхней части. Характерна картина подошвенного налегания границ и утончения пластов вверх по склону (рис.35). Расчлененность рельефа и основания впадины обусловлена предшествующими активными тектоническими процессами, остаточное воздействие которых еще сказывается в виде появления эффузивных и эффузивно-терригенных отложений в нижней части осадочного чехла впадин. Им соответствует картина сложного, иногда хаотического заполнения, отображающая быстрые латеральные изменения мощностей и литологии пород. Разделение терригенных пород по литологии затруднительно, но в среднем следует ожидать появления все более грубообломочных фаций по мере уменьшения их мощности вверх по склонам (приближения к источникам сноса). В вертикальном направлении происходит переход к субпараллельному залеганию все более выдержанных по мощности и литологии пластов, образующихся в условиях денудации рельефа. Здесь накапливаются преимущественно глинистые отложения, нередко с углями.

Озерные отложения. Заполняют впадины палеорельефа, отличаясь от отложений конусов выноса более устойчивыми мощностями слоев и более выдержанными по свойствам отражениями.

Рис. 35. Сейсмический разрез через впадину, заполненную аллювиальными конусами выноса.

Прибрежно-морская обстановка. Дельтовые отложения на мелководье образуют обширные, вытянутые в сторону бассейна и сужающиеся к палеосуше зоны прерывистых высоко- и низкоамплитудных субпараллельных отражений (рис.36).

К нижней продельтовой части отложений, сложенной глинами, приурочены слабые прерывистые отражения. При переходе к береговым отложениям фронта дельты интенсивность и протяженность отражений возрастает. Субконтинентальным отложениям дельтовой равнины, венчающим дельтовые образования, соответствуют интенсивные, но неупорядоченные, нередко хаотично расположенные, «взлохмаченные» отражения. Такие же изменения происходят при движении к палеосуше, а также в латеральном направлении, при движении от периферии дельты к ее центральной части.

Рис.36. Сейсмический разрез через дельтовый комплекс отложений, сформировавшихся в условиях мелководного монотонно прогибающегося бассейна. Выделены сесймофации: I. продельты; II. фронта дельты; III. дельтовой равнины.

Эти изменения соответствуют переходу от преимущественно глинистых низкоамплитудных отложений продельты к песчано-глинистым отложениям фронта дельты и дельтовой равнины. Очень интенсивные отражения в отложениях дельтовой равнины могут быть связаны с появлением в разрезе пластов угля.

Дельтовые отложения, достигающие границы мелководной и глубоководной части бассейна, имеют веерообразную в плане форму и образуют (в направлении седиментационного сноса) характерную картину бокового наращивания склона.

Отложения продельты, в таком случае, формируются на больших глубинах, вне пределов волновой и речной эрозии и благодаря этому характеризуются четко выраженной слоистостью. На профилях ориентированных по простиранию, отмечаются подводные каналы.

Границы продельты имеют заметный наклон в сторону бассейна, благодаря чему могут возникать подводные оползни и турбидитные потоки. Кроме того, в глинах продельты при большой их мощности образуются складки и сбросы уплотнения, еще более усложняющие строение нижней части продельты. Особенности сейсмофации фронта дельты и дельтовой равнины такие же, как и в предыдущем случае.

Волноприбойные отложения. Данные отложения сложены песчаными и глинисто-углистыми породами. Покровные и расходящиеся сейсмофации, создают обширные поля высокоамплитудных отражений, отвечающих этапам постепенного накопления песчаных и глинистых пород, сформировавшихся в условиях устойчивого компенсированного погружения и стабильного гидродинамического режима. Они могут чередоваться с сейсмофациями клинообразной или линзовидной формы, заполненными менее выдержанными, иногда хаотичными отложениями в зонах локальной активизации гидродинамического режима, например за счет подводных течений (рис.37).

Рис.37. Волновая картина для прибрежных волноприбойных отложений. Показана песчаная линза (бар) в глинистом комплексе.

В условиях разнонаправленных волноприбойных движений мелководья, более крупнообломочный материал приурочивается к положительным формам палеорельефа: растущим поднятиям, эрозионным останцам и т.п. При этом происходит намывание песчаных баров, отмелей, кос.

За счет перекрытия глинами и последующего постседиментационного дифференциального уплотнения осадков такие формы способствуют образованию складок уплотнения, которые подчеркивают различие форм палеорельефа или создают новый микрорельеф.

Морские отложения. Образуются в однородной выдержанной обстановке и потому им соответствуют устойчивые по площади волновые картины. Исключением являются участки с значительными превышениями морского дна: континентальные склоны, зоны активно развивающихся поднятий и прогибов, где на выдержанные в целом волновые поля накладываются локальные осложнения, обусловленные воздействием турбидитных потоков и других гравитационных перемещений осадков и дизъюнктивных дислокаций.

Шельфовые отложения, отличаются высокой непрерывностью и выдержанностью отражений, образующих обширные покровы (рис.38). Терригенные отложения характеризуются малыми (при литологической однородности преимущественно глинистых покровов) или средними (при переслаивании глин и песчаников) амплитудами. Латеральные изменения в пределах шельфов невелики. Изменения волновой картины в направлении от палеоберега в глубь бассейна связаны с постепенным обогащением осадков глинистым материалом. Более интенсивные отражения, соответствующие песчано-глинистым толщам, переходят в слабые отражения от преимущественно глинистых фаций. В направлении бассейна происходит переход к более однородным, нередко маломощным чисто глинистым отложениям со слабыми отражениями, либо к глинисто-карбонатным толщам, характеризующимся высокой интенсивностью отраженных волн.

Рис.38. Сейсмический разрез через терригенный шельф.

По мере удаления от берега уменьшается акустическая контрастность, и сокращаются мощности пород: I,II. кровля и подошва терригенных отложений шельфа.

Карбонатные отложения шельфа образуют покровы (карбонатные «платформы»), протягивающиеся полосой вдоль края шельфа, на таком удалении от берега, чтобы в бассейн не проникало сколько-нибудь значительное количество терригенного материала. Карбонатные толщи сложены слоями чистых, доломитизированных и глинистых карбонатов Литологические переходы между различными типами карбонатов могут быть постепенными, вследствие чего отражения имеют прерывистый характер. Лишь появление внутри карбонатных толщ глинистых слоев приводит к резкому снижению акустической жесткости и образованию высокоинтенсивных выдержанных отражений (рис.39).

Основной разведочный интерес представляет собой выделение рифовых тел. Сейсморазведка выделяет лишь конфигурацию тела, но не может определить биологическую природу тела. Хотя подобную форму могут иметь тела иного происхождения.

Основной критерий для обнаружения рифов - холмообразная конфигурация внешней границы, соответствующей сейсмофации, появление внутри карбонатной толщи отражений, облекающих верхнюю часть рифовой сейсмофации и прекращение прослеживания отражений, подходящих к склонам рифовой постройки. В пределах рифа отражения имеют нерегулярный или хаотический характер, либо отсутствуют. Исключение составляют полициклические рифы, развитие которых вследствие изменения режимов осадконакопления периодически прекращалось и возобновлялось. Над карбонатной толщей в зоне рифа образуются структуры неравномерного уплотнения и обликания, постепенно сглаживаясь вверх по разрезу.

Рис.39. Волновая картина для карбонатного шельфа. В правой части намечается краевой риф. I,II. кровля и подошва карбонатов.

Для барьерных и краевых рифов, которые протягиваются цепочками локальных тел вдоль внешнего края шельфа, типично существенное изменение волновой картины по разные стороны построек. Со стороны глубоководного морского бассейна отмечаются клиноформенные залегания, отображающие уменьшение мощностей и изменение фаций на склоне бассейна (рис.40), в то время как со стороны шельфа мощности остаются выдержанными. В случае одиночных рифов по их контуру отмечается клиноформенное залегание отражающих границ. Местоположение рифов нередко обуславливается предшествующими тектоническим дислокациями более древних отложений: поднятиями, флексурами, границами блоков. Однако, следует иметь в виду, что карбонатные постройки вносят искажения в кинематику и динамику волн от нижележащих границ, вследствие чего в волновом поле могут возникнуть ложные структуры. Сам по себе этот признак также является диагностическим, но такие искажения не следует принимать за черты строения подстилающих пород.

Интервальные скорости и акустические жесткости в пределах рифов несколько больше по сравнению с замещающими их породами со стороны бассейна, но меньше по отношению к породам, замещающим риф со стороны шельфа. Эта закономерность нарушается в случае вторично доломитизированных рифов, являющихся более высокоскоростными и более жесткими, чем вмещающие породы.

Отложения склонов чаще всего представлены либо продельтовыми толщами, либо фациями конусов выноса, сложенных материалом, сброшенным турбидитными течениями и оползнями, возникающими вследствие наклона дна бассейна. Сейсмофации конусов выноса образуют картину подошвенного налегания на склоне бассейна и продолжаются в его глубоководную часть. На разрезах, ориентированных вдоль склона, они образуют картину сложного наложения холмообразных построек (рис.40). Благодаря высокоэнергетической обстановке осадконакопления, сейсмофации конусов выноса, особенно в своей приосевой части, благоприятны для появления песчаных отложений, если только соответствующий литологический материал имелся в зоне первоначального формирования транспортирующего потока.

Существенную роль играет тектоническая обстановка. В периоды трансгрессии моря источники сноса удаляются от склона, поэтому к краю шельфа и соответственно в бассейн поступает все более тонкозернистый материал. В периоды регрессий понижение уровня моря приводит к усилению эрозии на суше и приближению источников сноса к бассейну. В этот период усиливается активность гидродинамических процессов разрушения шельфа. Все это способствует поступлению в бассейн все более грубозернистого материала. Благодаря активизации в период регрессии трубидитных потоков, образуются каньоны, обеспечивается транспортировка песчаных осадков не только в пределах склона, но и в прилегающую часть глубоководного бассейна.

Рис.40.Сейсмический разрез вдоль склона (видны следы конусов выноса).

Признаком таких осадков может являться наличие в толщах, образовавшихся на регрессивном этапе, интенсивных выдержанных отражений, амплитудная выразительность которых постепенно убывает по мере удаления в глубоководную часть бассейна (рис.41).

Глубоководные отложения подводных равнин представлены покровно-облекающими сейсмофациями и фациями, заполняющими пониженные участки рельефа. В локальных впадинах обычна картина подошвенного налегания. Слабые параллельные отражения, нередко плохо прослеживаются, свидетельствуют об однородном тонкозернистом, преимущественно глинистом составе отложений. Признаком мощных глинистых толщ является наличие дисперсных тел. Иногда в глубоководной обстановке отмечаются холмообразные сейсмофации, которые могут быть связаны либо с перетеканием глин, то есть начинающимися диапировыми подвижками, либо с отложением пород вблизи осевой части низкоскоростных придонных течений. Последние переносят материал от склонов впадин в их более глубоководные части и могут формировать маломощные пласты песчаников (рис.41).

Рис 41. Сейсмический разрез глубоководных

отложений:I. флишеподобные песчано-глинистые

отложения турбидитного происхождения;

II. глубоководные глины.

Связь между глубоководными отложениями и горной сушей возникает при наличии вдольбереговых глубоководных течений. В этом случае в течение, проходящем по наиболее погруженной части бассейна, поступает дополнительный обломочный материал со склонов в виде боковых, периодически возникающих (при паводках, селях и т.д.) мощных суспензионных потоков. Достигая морского бассейна, эти потоки двигаются по подводному склону, к его подножью, где сливаются с глубоководным течением. В течениях, выступающих как вторичные источники отложения (точнее переотложения) осадочного материала, наблюдается такая же дифференциация отлагаемого материала по горизонтали и вертикали, как и в отложениях рек: от более грубообломочного к менее грубообломочному (от центра течения к периферии, и снизу в вверх). При больших скоростях течения могут производить эрозионную деятельность.

При замедлении скорости течения образуются заливы. Размер отлагаемых частиц в них постепенно уменьшается к краевым частям вплоть до чистых глин. К таким участкам могут быть приурочены литологические заливообразные ловушки. Ширина течений может составлять десятки километров.

Наиболее интенсивны границы между песчано-глинистыми и прослоями мощных однородных глин.

Дата добавления: 2014-01-04