Применение сейсморазведки при изучении геологического строения Южно-Котельниковской площади

Внутренний грабен характеризуется особенно сложным строением. Здесь четко проявлена не только продольная, но и поперечная зональность. По ряду разломов выделяется Петриковско–Хобнинская зона осевых погруженных выступов и их периклиналей. Эта зона протягивается от Микашевическо–Житковичского выступа на западе и до Брагинско–Лоевской седловины на востоке. Она наиболее интенсивно осложнена разломами. К этой зоне и приурочена продольная ось Припятского прогиба. К северу от этой оси все блоки имеют северный наклон поверхности фундамента, а к югу от нее – южный. Поперечными сдвигами эта ось разделена на отдельные звенья. В общем же все структуры с востока и запада погружаются навстречу друг другу. Продольные линейные и изометричные полуовальные структуры типа выступов и структурных носов развиты на более приподнятых восточных и западных участках. Центральный участок этой части прогиба входит в Валавско–Хатецкую поперечную полосу прогибания, которая не имеет сколько-нибудь выраженной структурной зональности.

В северной части грабена между разломами обособлена Заречинско-Великоборская ступень. В южной части грабена параллельно краевому Южно–Припятскому разлому прослеживаются несколько коровых разломов с наклоном их криволинейных сместителей к центру прогиба. Эти разломы разбиты на отдельные звенья субмеридианальными сдвигами. Один из этих разломов Буйновичско–Наровлянский ограничивает с севера Наровлянско–Ельскую ступень. Поверхность этой ступени, осложненная целым рядом субпараллельных малоамплитудных сбросов, наклонена к югу, кроме самого южного блока, примыкающего к южному краевому разлому, поверхность которого наклонена к северу. Вдоль продольных разломов, осложняющих Наровлянско–Ельскую ступень, сформированы зоны приразломных поднятий. Эти поднятия смещены поперечными разломами по простиранию, в результате чего они приобретают мозаичную структуру.

Между западными частями Наровлянско–Ельской ступени и зоны погруженных выступов и их переклиналий располагается Шестовичско–Сколодинская ступень. С востока ее ограничивает поперечный Пержанско–Симоновичский разлом, отраженный в платформенном чехле флексурой.

Шестковичско–Сколодинская и Ельско–Наровлянская ступени на западе замыкаются Туровской центриклинальной депрессией.

Участки проектируемых работ относятся к Центральной и Северной структурным зонам Припятского прогиба, а также зоне сочленения Припятского прогиба. Геологический разрез представлен комплексом верхнепротерозойских, палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений, залегающих на размытой поверхности архей – нижнепротерозойского фундамента.

Поверхность фундамента является опорной преломляющей границей (сейсмический горизонт II). Отражение от его поверхности характеризуется слабой прослеживаемостью на временных разрезах ОГТ. Пластовые скорости изменяются в пределах 5800-6200 м/с.

Отложения осадочного чехла по литолого-петрографическим и промыслово-геофизическим данным подразделяются на семь литологических толщ: подсолевая терригенная и карбонатная, нижнесоленосная, межсолевая, галитовая, глинисто-галитовая и надсолевая.

Подсолевая  терригенная толща включает в себя верхнепротерозойские отложения, пярнусский, наровский горизонты эйфельского яруса, старооскольский горизонт живетского яруса среднего девона, ланский горизонт франского яруса верхнего девона. Толща сложена, в основном, терригенными породами (песчаниками, алевролитами, мергелями и глинами). Вскрытая толщина отложений изменяется от 50 до 400 м.

Значения пластовых скоростей составляют 4500 м/с – 5400 м/с. Поверхность подсолевых терригенных отложений является наиболее выраженной по площади отражающей границей 1 Дт.

Подсолевая карбонатная толща включает в себя саргаевский, семилукский, речицкий, воронежский горизонты, кустовницкие слои и несолевую часть нижнеанисимовских слоев евлановского горизонта франского яруса верхнего девона и сложена, в основном, карбонатными породами. Помимо этого в отложениях присутствуют  туфогенные и эффузивные породы, что обуславливает колебание толщин карбонатных отложений в широком диапазоне – от 200 м до 370 м. Значения пластовых скоростей изменяются от 5300 м/с до 5760 м/с. Поверхность подсолевой карбонатной толщи является отражающей границей 1Д.

Нижнесоленосная толща представлена верхами анисимовских слоев евлановского горизонта и ливенским горизонтом франского яруса верхнего девона. Сложена толща каменной солью, а также туфогенными и эффузивными породами с редкими прослоями глинисто-карбонатно-сульфатных пород. Толщина отложений изменяется от 200 м до 1600 м. Значения пластовых скоростей изменяются от 4200 м/с до 4800 м/с и зависят от количества вулканогенного материала, содержащегося в отложениях.

Межсолевая толща включает в себя домановичский горизонт франского яруса, задонский, елецкий и петриковский горизонты фаменского яруса верхнего девона и представлена доломитами, известняками, глинами, мергелями и ангидритами. В задонском и елецком горизонтах присутствуют эффузивно-вулканогенные породы. Общая толщина межсолевых отложений изменяется от 190 до 1100 м.

Галитовая толща сложена породами лебедянского и найдовскими слоями оресского горизонта фаменсого яруса верхнего девона, представленные каменной солью с прослоями несолевых пород.

Глинисто-галитовая толща представлена образованиями оресского, стрешинского и полесского горизонтов фаменского яруса верхнего девона и сложена чередующимися пластами доломитов, известняков, глин, мергелей и каменной соли. Величины пластовых скоростей составляют 3590-3650 м/с

В тектоническом отношении основная часть проектируемых работ расположена в пределах Центральной структурной зоны.

В формировании структурного плана поверхности девонских подсолевых горизонтов и кристаллического фундамента определенную роль сыграли разрывные нарушения субширотного и субмеридионального простирания, к которым приурочены зоны поднятий, осложненные в свою очередь системой оперяющих разломов на блоковые структуры.

На формирование структурного плана поверхности межсолевой толщи помимо разрывной тектоники фундамента, повлиял соляной тектогенез в нижней соленосной толще. Для межсолевых отложений характерно блоко-пликативное строение поверхностей горизонтов. Наиболее типичными формами дислокаций являются своды, антиклинали, брахиантиклинали, часто осложненные разрывными нарушениями.

В сейсмогеологическом отношении участки проектируемых работ характеризуются весьма сложными как поверхностными (торфяники, болота, водоемы, морены), так и глубинными условиями (смена вещественного состава пород, «шероховатость» границ, крутые углы наклона, разрывные нарушения, вулканогенные образования).

По динамическим признакам уверенно выделяется отражение от поверхности терригенной подсолевой толщи и представлено оно в виде 2-х фазного низкочастотного колебания. Ухудшение его прослеживаемости отмечается в зонах разрывных нарушений и под ярко выраженными соляными куполами.

Отражения от подсолевой карбонатной толщи регистрируются неповсеместно, не выдержаны по площади и трудно сопоставляются на различных площадях.

Для кровли и подошвы межсолевой толщи характерны низкочастотные 2-3-х фазные отражения, причем более выразителен по частотно-динамическим признакам  отражающий горизонт 2Д.

Поверхность верхнесоленосной толщи характеризуется низкими отражающими свойствами и прослеживается в погруженных частях ступеней.

Промышленная нефтегазоносность связана с внутрисолевыми, подсолевыми, межсолевыми отложениями девона и с зонами разуплотнения кристаллического фундамента. Породы-коллекторы представлены карбонатными разностями в межсолевом и подсолевом карбонатном комплексах; песчаниками в отложениях девонской подсолевой терригенной толщи.

Ближайшими месторождениями для площадей Центральной структурной зоны явдяются Москвичевское и Котельниковское месторождения [3].

2 МЕТОДИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛЕВЫХ СЕЙСМОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

2.1 Общие сведения о методике сейсморазведочных работ

Сейсмическая разведка (сейсморазведка) является одним из важнейших видов геофизической разведки и включает совокупность методов исследований геологического строения земной коры, основанных на изучении распространения в ней  искусственно возбужденных упругих волн. Вызванные взрывом или ударом упругие волны распространяются во все стороны от источника возбуждения и проникают в толщу коры на большую глубину. Здесь они претерпевают преломление и отражение и частично возвращаются к поверхности земли, где  создаваемые ими колебания регистрируются специальной аппаратурой. Измеряя время распространения волн и изучая характер  колебаний, определяют глубину залегания и форму тех  геологических границ, на которых произошло преломление или отражение волны, а также судят о составе пород, через которые прошла волна. Сейсморазведка позволяет с высокой точностью определять углы наклона слоев осадочной толщи даже при большой глубине их залегания. Поэтому сейсмические методы особенно широко используют при решении структурно-геологических задач, особенно при поисках месторождений нефти и газа. Сейсмические методы широко используют' для поисковместорождений углей, каменной соли, бокситов, а также для решения разнообразных инженерно-геологических задач. В  последнее время сейсмические методы широко применяют в  рудной геологии. Большую роль играет сейсморазведка также при изучении региональной геологии. С ее помощью удается  получать сведения о глубинном строении земной коры.

Методика сейсморазведки основана на изучении  кинематики  волн или времени пробега различных волн от пункта их возбуждения до сейсмоприемников, улавливающих скорости смещения почвы, и их динамики или интенсивности  волн. В специальных достаточно сложных установках (сейсмостанциях)  электрические колебания, созданные в сейсмоприемниках очень слабыми колебаниями почвы, усиливаются и автоматически регистрируются на сейсмограммах и магнитограммах. В результате их интерпретации можно определить глубины залегания сейсмогеологических границ, их падение, простирание, скорости волн, а используя геологические данные, установить геологическую природу выявленных границ [2,4].

2.2 Методы сейсморазведочных работ

В сейсморазведке различают два основные метода: метод отраженных волн (МОВ) и метод преломленных волн (МПВ). Меньшее применение находят методы, использующие  другие волны. Решение  сложнейших  задач, связанных с высокоточным определением геометрии геологического разреза (ошибки менее 1 %), стало  возможным благодаря применению трудоемких систем возбуждения и наблюдения, обеспечивающих одновременный, иногда многократный съем информации с больших площадей и ее цифровую обработку на ЭВМ. Это обеспечивает выделение полезных, чаще однократно отраженных или преломленных волн среди множества волн-помех [2].

2.2.1 Методы отраженных и преломленных волн

В методе отраженных волн основную информацию извлекают из годографа отраженных волн. Получение годографа возможно только тогда, когда на сейсмограмме надежно выделяются волны, отраженные от соответствующей границы. Для этого необходимо следующее:

а) интенсивность источника должна быть такой, чтобы отраженные от всех интересующих границ, волны значительно превышали уровень естественных помех;

б) расстояние между приемниками не должно превышать величину, при которой можно распознавать волны, отраженные от одной и той же границы;

в) длина приемной расстановки (длина годографа) должна позволять уверенно определять эффективную скорость (vэф);

г) шаг наблюдений (расстояние, на которое смещают всю измерительную установку вдоль профиля) должен обеспечивать непрерывность прослеживания целевых горизонтов на всей изучаемой площади;

д) соблюдение всех условий, предъявляемых к сейсмическим данным в процессе их обработки.

Выбор типа источника (поверхностный или погружной) определяется условиями проведения работ. Достичь необходимой интенсивности при этом можно путем группирования однотипных источников. Погружные источники, использующие ВВ, заглубляют под кровлю рыхлых отложений на такую глубину, чтобы значительно ослабить поверхностные волны. Обычно глубина заложения заряда составляет 10—15 м. Величину заряда выбирают в процессе опытных работ.

Расстояние между пунктами приема Δx выбирают равным 6—12 м при детальном изучении верхней части разреза до глубин не более 500 м и 25—50 м при разведке на глубинах более 500 м. При таком шаге наблюдений разность времен прихода отраженных от одного и того же горизонта волн изменяется от долей миллисекунды при малых удалениях приемника от источника до нескольких миллисекунд для наиболее удаленных пар. Принимается, что допустимый сдвиг не должен превышать половины видимого периода регистрируемых импульсов, следовательно, Δx<v·Tвидл/2.

Длину приемной расстановки в методе ОПВ определяют как хm= (n—1) Δx (где n—число каналов) и выбирают из условия, что для наиболее глубокого целевого горизонта разность t(xm)-t(0) должна составлять не менее 30—50 мс. По профилю измерительную установку обычно передвигают с шагом (0,3 - 0,5) xm. Расстояния между профилями на исследуемой площади выбирают, исходя из масштаба съемки. Они могут изменяться от нескольких десятков метров  при детальных работах до 500—1000 м и более.

Наблюдения ведут по схеме центральной или фланговой расстановки. В первом случае пункт возбуждения всегда располагают в центре приемной расстановки — получают две ветви годографа. Во втором — пункт возбуждения удаляют от начала приемной расстановки и располагают на фланге, левом или правом относительно движения вдоль профиля. Длина годографа при этом составляет xm. Расстояние между началом приемной расстановки и пунктом возбуждения (вынос) выбирают опытным путем. Оно изменяется от десятков до нескольких сотен метров. При этом получают односторонние годографы.