Новейшая сдвиговая тектоника осадочных бассейнов: тектонофизический и флюидодинамический аспекты (в связи с нефтегазоносностью)

Глава 1. Новейшая сдвиговая тектоника осадочных бассейнов.

Работа начинается с определения базисных понятий <новейшая тектоника>, <осадочный бассейн>, <сдвиговая тектоника> и рассмотрения реализованного в работе подхода к изучению новейшей сдвиговой тектоники осадочных бассейнов.

В эволюционном развитии учения об осадочных бассейнах В.Е.Хаин (2004), объясняя усложнение и трансформации первоначальных моделей НГБ прямым или косвенным влиянием новых веяний в нефтегазовой геологии и геодинамике, сформулировал современное представление на НГБ как <открытую нелинейную самоорганизующуюся и саморазвивающуюся систему, испытывающую в своей эволюции влияние как глубинных (тепло, магма, флюиды), так и внешних (латеральный стресс) факторов>. Понятийный базис, введенный В.Е.Хаином в учение об осадочных бассейнах, усиленный призывом <изучения НГБ как флюидодинамических систем>, дополненный его же бассейновой флюидодинамикой (В.Е.Хаин, Б.А.Соколов, 1994) и нашими исследованиями неотектонических критериев нефтегазоносности недр [15,67] и структурных признаков проницаемости земной коры [9,22], служат основой создания новой парадигмы нефтегазовой геологии и технологии поисков нефти. В связи с этим формулируется задача ее научно-методического обеспечения на основе изучения структурных признаков проницаемости земной коры.

Предметом изучения в работе, являются структуры горизонтального сдвига. Термин впервые введен нами [55]. Под структурами горизонтального сдвига (СГС) мы понимаем совокупность структурных и флюидодинамических признаков проявления в чехле осадочных бассейнов горизонтальных сдвигов фундамента. СГС это запечатленные в деформационных и флюидодинамических аномалиях чехла (горных пород и насыщающих их флюидов) зоны динамического влияния горизонтальных сдвигов фундамента. Этим термином мы объединяем тектонические структуры осадочного чехла, сформированные горизонтальными сдвигами фундамента, которые отображаются комплексом структурных и флюидодинамических парагенезов, обусловленных их генетической связью с глубинным источником энергии и вещества. В объемном представлении СГС осадочных бассейнов - это трехмерные ассиметричные тела конического морфологии, внутри которых породы подвержены деформационному и гидрохимическому эпигенезу на ширину кулисного оперения и высоту стратиграфического проникновения в чехол оперяющих разломов фундамента.

Со СГС генетически и пространственно связаны структуры растяжения земной коры и вторичного постседиментационного проседания пород (инверсионные структуры механо-деформационного обрушения сводов поднятий) и наложенные на них инъекционные структуры флюидодинамического прорыва (глубинные флюидные, в том числе нефтяные диапиры и структуры скрытой разгрузки и эксплозии) глубинных флюидов, продуктов гидротермальной деятельности и газового дыхания Земли различного масштаба (от 3-го порядка до надпорядковых), глубинности (от коровых до мантийных) и состава (от метана до магматических и рудных расплавов).

Структуры растяжения земной коры, называемые ранее трещинно-разрывными зонами новейшей активизации [9], прогнозировались нами на основе сейсморазведки 2Д и анализа линеаментов. Сегодня они с успехом прогнозируются по комплексу структурно-кинематического анализа трещинных систем, картируемых сейсморазведкой 3Д, и анализа линеаментов, а на основе тектонофизической интерпретации по ним осуществляются реконструкции напряженного состояния земной коры [40,45,66].

Связь со сдвигами залежей УВ придает изучению СГС и связанных с ними структурных и флюидодинамических парагенезов не только научно-теоретическое (расшифровка кинематической модели зон сдвигания), но и важное прикладное значение, поскольку обеспечивает технологическое решение задачи локализации и картирования очагов концентрированной формы вертикальной фильтрации флюидов (в отличие от рассеянной формы миграции) в чехле и фундаменте осадочных бассейнов. Изучение СГС является ключом к решению проблемы проницаемости земной коры для вертикальной фильтрации глубинных флюидов и служит основой создания фильтрационной модели массопереноса (фильтрации УВ) в рамках новой парадигмы онтогенеза нефти, как частной формы минералогенеза и разгрузки глубинных флюидов в земной коре.

Масштабный ряд структур, сформированных на основе кинематической модели СГС в рамках иерархии геотектонических структур представлен элементами от локальных структур 3-го порядка до региональных структур 1-го порядка (валы и мегавалы) и надпорядковых структур (складчатые и рифтовые зоны, осадочные бассейны) Земли. Масштаб исследований в рамках диссертации органичен структурами 3-го (локальные поднятия) и 2-го (валы и сводовые поднятия) порядка, по которым имеются фактические данные сейсморазведки 3Д и глубокого бурения.

Встречающиеся варианты интерпретации СГС. Анализ опубликованных работ показал, что СГС отождествляются с различными геологическими структурами и явлениями и интерпретируются как: оползневые дислокации (М.Ю.Зубков, 1984); инверсионные кольцевые структуры (ИКС) или погребенные кольцевые депрессии (Л.Ш.Гишгорн, В.Г.Кабалык, 1990); столбчатые аномалии скоростей и амплитуд - VAMP (Scholl, Hart, 1993); карстовые структуры обрушения и цилиндрические зоны коллапса (C.Story, at al., 2000); ложные аномалии и структуры (В.А.Трофимов, В.А. Екименко, 2001); зоны палеокарстовой ангидритизации и доломитизации (В.Е.Томилин, Р.Х.Масагутов, 2002); погребенные <газовые трубы> и <караванные тропы флюидов> (Р.М.Гатаулин, 2002); погребенные грязевые вулканы (Р.М.Гатаулин и др., 2006); столбы вторичной карбонатизации (П.Ф.Иванкин, Н.И.Назарова, 2001); флюидодинамические системы и структуры, связанные с дезинтеграционными явлениями (В.В. Харахинов и др., 2005); флексурные зоны и складки поперечного изгиба (Т.В.Ольнева, Э.В.Сапрыкин, 2004); каналы перетоков УВ, контролируемые инъекционными структурами (диапиры, трубы , грязевые вулканы (Б.М.Валяев, 2006) и грязевулканические тела (А.И.Ларичев и др., 2006); локализованные (Б.М.Валяев, 1987), фокусированные (М.К.Иванов, 2000) и сосредоточенные (В.А.Соловьев, 2002) очаги разгрузки метана; солитонные трубы дегазации (Р.М.Бембель, 2006); аномальная баженовка (Я.Г.Аухатов, 2004); гляциотектонические структуры (А.А.Растегин, 2006); диапировые структуры (И.И.Нестеров, 2004); красные <курильщики> Кызылкумов (В.Г.Печенкин, 2007); черные <курильщики> океанов (А.П.Лисицин и др., 2004); газовые трубы Охотского (Е.А.Давыдова, 2007) и Черного (В.И.Созанский, 2007) морей; структуры протыкания, <диапировые> структуры и валы (А.О.Мазарович, 1998) и др.

Ледяные колонны над газовыми залежами, проявления гидровулканизма и различных форм диапиризма, залповые прорывы (выбросы) газовых струй, в том числе горячих струй дна Мирового океана (Welham, Craig, 1979; Jul Sano, Akiko Urabe, Hiroshi Wakita et.al., 1985), конусы таяния многомерзлотных пород (В.А.Скоробогатов и др., 2003) и многие другие признаки разгрузки флюидов в осадочном чехле, являясь различными формами проявления глубинной дегазации Земли, находят у большинства цитированных авторов различное толкование физической природы, и такое же многообразие структурной интерпретации и привязки этих явлений к различным типам структур. Наблюдаемый хаос суждений в интерпретации форм проявления одного и того же геологического явления, не способен обеспечить выработку прогнозных критериев проницаемых зон земной коры в рамках флюидодинамической парадигмы нефтегазовой геологии (В.Е.Хаин, Б.А.Соколов, 1994; В.Е.Хаин, 2004) и разрабатываемой нами фильтрационной теории нефтепоисков [52,60,61]. В то же время в известных концепциях глубинного генезиса рудных полезных ископаемых (А.П.Пронин, 1997) и УВ (Б.М.Валяев, 2006) локализованным потокам глубинных флюидов и контролирующим их каналам (вертикальным <сверхпроводящим> колоннам) отводится ведущая роль. Наши исследования показывают, что современный уровень знаний, основанный на интерпретации сейсморазведки 3Д, позволяет локализовать очаги разгрузки глубинных флюидов на телах горизонтальных сдвигов.

Выполненный обзор приводит к неутешительным выводам: 1) прямые свидетельства и описание геологического явления, связанного с горизонтальными сдвигами фундамента в осадочных бассейнах, встречаются в единичных публикациях; 2) прямые и косвенные признаки проявления СГС в огромном количестве разбросаны в печати, но не осознаны и не объяснены авторами с позиций сдвиговой тектоники. Все это указывает на неблагоприятную ситуацию, сложившуюся в нефтегазовой геологии в области изучения СГС, которые, как теперь стало очевидным, являются широко распространенным явлением практически во всех осадочных бассейнах мира.

География распространения и масштабы проявления СГС излагаются по бассейновому принципу. В пределах Западной Сибири СГС достоверно выделены работами ЦГЭ в пределах Надым-Пурской и Пур-Тазовской синеклиз (группа Еты-Пуровских, Комсомольских, Харампурских, Часельских понятий, Кынское, Русское, Новогоднее, Губкинское и др.). Выраженные различной степенью контрастности, признаки проявления сдвигов фундамента в осадочном чехле установлены на Вынгапуровском, Вынгаяхинском и Ярайнерском месторождениях. Перечень площадей, прошедших обработку и интерпретацию в ЦГЭ, позволяет представить географию проявления геологического явления, вносящего новые взгляды на традиционные представления о генезисе пликативной складчатости осадочного чехла Западной Сибири.

СГС установлены на огромной территории Западной Сибири от северной границы Ханты-Мансийского округа до полярных широт, включающей десятки крупнейших месторождений УВ. Анализ сейсморазведки 3Д западнее Вынгапуровского вала и Северного свода и южнее Широтного Приобья свидетельствует о заметном ослаблении или отсутствии признаков проявления СГС. В то же время северная (Арктическая часть) и восточная (до меридиана Енисея) границы распространения горизонтальных сдвигов до конца не уточнены и есть все основания полагать, что огромная территория севера Западной Сибири и Карского моря, где выявлены гигантские газовые залежи также подвержена проявлению новейших сдвиговых деформаций.

Проявление СГС по характерному признаку кулисного оперения разломов фундамента установлено на площадях Широтного Приобья (А.В.Хабаров, Т.Л.Лютова, 2006; В.В.Харахинов и др., 2005) и на месторождениях Уренгойское, Северо-Уренгойское, Тазовское и Ямбургское Надым-Тазовской синеклизы (Р.М.Гатаулин, Я.Р.Адиев, 2003).

По результатам обобщения данных сейсморазведки 2Д (Валынтойская, Восточно-Етыпуровская, Урабор-Яхинская, Ванско-Намысская, Западно-Харампурская и др. площади), региональных структурных построений (А.Э.Конторович, И.И.Нестеров, 2000) и схем тектонического районирования (В.С.Сурков, О.Г.Жеро 1981), мы прогнозируем распространение СГС по всей территории центральной части Западной Сибири от Широтного Приобья до арктического Заполярья. Анализ свидетельствует о проявлении СГС на телах валов, мезо- и мегавалов, образующих линейные надпорядковые мегаструктуры субмеридионального и ССЗ простирания. Эти мегаструктуры, помимо валов с доказанным работами 3Д наличием СГС (Вынгаяхинский, Вынгапуровский, Етыпуровский, Северо-Губкинский валы, группа Комсомольских поднятий), включают Уренгойский, Медвежий, Новопортовский, Южно-Ямальский, Нурминский, Северо- и Южно-Арктические, Бованенковско-Нурминский мегавалы и другие поднятия, расположенные в створе этих надпорядковых мегаструктур, в пределах которых ожидается развитие СГС. Западная и центральная линии выражена кулисным сочленением этих валов к глубинному тектоническому шву, связанному с Худуттейским и Ямальским ответвлениями Колтогорско-Уренгойского рифта (В.С.Сурков, О.Г.Жеро; 1981).

Восточная линия, выраженная цепочкой кулисного сочленения Харампурского, Часельского и Русского валов с доказанным проявлением СГС, продолжается на север в сторону Большехетской впадины и Енисей-Хатангского прогиба. Эта линия связана с активизированным на неотектоническом этапе фрагментом Худосейского рифта и находит подтверждение в признаках СГС на Янгусском и Харвутинском валах, Хальмерпаютинской, Северо-Хальмерпаютинской, Южно-Мессояхской, Находкинской, Юрхаровской и Пякяхинской площадях (В.С.Бочкарев, 2004).

На юг эти структурные линии, осложненные СГС, продолжаются в пределах Надым-Пурской (западная линия) и Васюганской (восточная линия) синеклиз на структурах Варьеганского, Тагринского и Ларьеганского валов (группа Варьеганских, Ваньеганских и Кошильских поднятий), Бахиловского, Александровского и Междуреченского валов (Бахиловские, Хохряковские, Пермяковские, Колик-Еганские поднятия). Южнее, на Самотлорском месторождении Нижневартовского свода СГС проявляются в кулисном строении линейных грабенов фундамента (К.К.Галямов, 2002).

Общий вывод из анализа географии распространения СГС Западно-Сибирской мегасинеклизы сводится к их связи с активизированными на неотектоническом этапе фрагментами Колтогорско-Уренгойского палеорифта (Худуттейский, Худосейский, Ямальский). Кулисный характер строения молодых поднятий, валов и мегавалов, осложняющих борта этих линейных мегаструктур, свидетельствует о сдвиговой природе деформаций, вызвавших оживление на новейшем этапе Колтогорско-Уренгойского рифта и формирование на его бортах присдвиговой складчатости. В этой связи трассирование региональных швов, входящих в глобальную палеорифтовую систему Западной Сибири, представляет практический интерес для поиска локальных структур.

В строении палеозойского осадочного чехла бассейна Иллизи, занимающего западную часть Северо-Африканской докембрийской платформы, сейсморазведкой 3Д закартированы кулисные системы оперяющих сбросов на региональных разломах докембрийского фундамента Tak Fault System и Garra Tasselit. Активизированные на неотектоническом этапе развития бассейна Иллизи и формирующие сложный структурный парагенезис, эти разломы впервые интерпретированы нами в терминах сдвиговой тектоники.

По результатам обработки и интерпретации сейсморазведки 3Д горизонтальные сдвиги фундамента установлены нами в кайнозойском чехле Зондского шельфа (бассейн Кыу-Лонг). СГС месторождения Белый Тигр формируют наложенную на выступ гранитного батолита новейшую инверсионную структуру линейных впадин присдвигового обрушения, контролируемых кулисными системами оперяющих разломов фундамента и образующих в разрезе чехла типичные <цветковые структуры>.

Наши работы по интерпретации сейсморазведки 3Д на Еленовской площади и Астраханском ГКМ (Прикаспийская впадина), позволили впервые доказать проявление сдвиговых нарушений в палеозойском комплексе Астраханского свода.

На шельфе Сахалина сдвиговая природа разломов, контролирующих месторождения Оха, Чайво-Даги, Лунское и др. выражена по данным сейсморазведки 3Д в кулисном строении сбросов, формирующих их блоковую структуру. В работах В.С.Рождественского (1997) проявление сдвиговой тектоники на Сахалине доказано характером структурного рисунка, включающего анализ планового (кулисного с винтообразным изгибом осевых плоскостей) расположения различных (линейных и гребневидных) складок вдоль крупных разломов (Эхабино-Пильтунский, Охинский).

На Сибирской платформе СГС установлены на площадях Юрубчано-Тахомской (В.В. Харахинов, 2005) и Нижнеангарской зон нефтегазонакопления (А.В.Мигурский и др., 2007), в пределах Верхнепечерской впадины и Предуральского прогиба (Вуктыльское месторождение, структуры Мичаю-Пашнинского вала) Тимано-Печорской провинции (Н.С.Борисов, 2003), Поволжья, Башкортостана, Оренбуржья, Татарстана (В.А.Трофимов, В.А.Екименко, 2001) и других бассейнах, где их генезис идентифицируют кулисные зоны разломов в плане и цветковые структуры в разрезе.

Встречающиеся примеры интерпретации сейсморазведки 3Д из опубликованных работ (ряд примеров дан в работе Р.М.Гатаулина и Я.Р.Адиева, 2003) свидетельствуют о повсеместном проявлении сдвиговых деформаций в пределах осадочных бассейнов зарубежных стран. СГС представлены кулисным расположением локальных структур по кровле мела норвежского сектора Северного моря, <цветковыми структурами> на сейсмических профилях соляных структур Rub и Ringkobing-Fyn High (Mads Huuse, 1999). Примерами СГС служит месторождение Matzen Field, расположенное в Венском бассейне Австрии (W.Hamilton, N.Johnson, 1999); Альберта, Канада (S.Chorpa, K.Marfurt, 2007); Poznan-Kalisz Zone, Польша (K.Kwolek, 2004). Все эти многочисленные примеры свидетельствуют не только о региональном для Западной Сибири, но и о глобальном характере тектонических процессов, определивших проявление в осадочных бассейнах мира горизонтальных сдвиговых деформаций.

Примеры СГС по данным сейсморазведки 3Д. Характеристика СГС на примере наиболее изученных объектов будет дана ниже, а пока выполним систематизацию известных нам месторождений Западной Сибири, осложненных СГС, и покажем кинематику движений для основных систем сдвигов (рис.1.1). На рис.1.1 показано положение вторичных структур разрушения (кулисного оперения) осадочного чехла над проекцией плоскости горизонтального сдвига фундамента для систем диагональных (СЗ и СВ) и ортогональных (С-Ю и В-З) сколов в условиях разрядки новейшего сдвигового поля напряжений ( σ₁(x) > σ₂(z) > σ₃(y). Здесь и далее принято следующее правило расстановки знаков осей напряжений: сжимающие напряжения имеют положительный знак. Положение и индексация осей напряжений (Р_бок^max = σ_max = σ₁; Р_гор = σ_avr = σ₂ = Р_бок^min = σ_min = σ₃) характеризуют сдвиговый тип поля напряжений.), ориентировка осей напряжений и кинематика сдвигов (ПС - правый, ЛС - левый). Ниже приводится перечень месторождений, осложненных СГС с различным типом кинематики сдвиговых деформаций, согласно рис.1.1.

А - правый СЗ сдвиг: Еты-Пуровское (север), Вынгаяхинское (юг), Вынгапуровское (запад, юго-запад), Губкинское, Северо-Губкинское, Восточно-Комсомольское (фрагмент), Новогоднее, Южно-Харампурское, Северо-Харампурское, Фестивальное, Самотлорское, Мессояхский вал; Б - левый СВ сдвиг: Губкинское (восток), Еты-Пуровское (юг), Северо-Комсомольское (фрагмент), Западно-Комсомольское, Ярайнерское, Северо-Харампурское, Вынгаяхинское (север), Вынгапуровское (юг), Метельное, Русское, Кынское, Верхне-Часельское, Усть-Часельское, Новоаганское, Бахиловское, Хохряковское, Северо-Хохряковское, Мало-Сикторское, Верхне-Коликъеганское, Мессояхский вал; В - левый СЗ сдвиг: нет примеров; Г - правый СВ сдвиг: Северо-Комсомольское; Д - левый СЮ сдвиг: Северо-Комсомольское (фрагмент), Вынгапуровское (север, центр), Ново-Часельское; Е - правый СЮ сдвиг: Барсуковское (запад); Ж - левый ВЗ сдвиг: Барсуковское (север), Восточно-Комсомольское; З - правый ВЗ сдвиг: нет примеров.

Как видно, подавляющее число примеров СГС на месторождениях Западной Сибири связано со сдвигами фундамента диагональной сети. Будучи структуроформирующими, СЗ разломы повсеместно имеют правосдвиговую, а СВ - левосдвиговую кинематику. Удивительным открытием, обоснованным нами массовыми примерами по Западной Сибири, стало обнаружение единой для всех СГС (независимо от типа осложняющих структур и простирания сдвига) субмеридиональной ориентировки оперяющих кулис чехла. Единственным известным исключением из правила является Северо-Комсомольское месторождение, основной СВ сдвиг которого осложняет сложная сеть кулис меридионального и широтного простирания, при этом последняя является единственной на уровне кровли верхнего мела.

В качестве примера строения СГС приведем Еты-Пуровский вал, осложненный горизонтальными сдвигами фундамента СЗ (Северный купол) и СВ (Южный купол) простирания, маркируемых эшелонами кулисного оперения в осадочном чехле (рис.1.2).

Идентифицируя положение оси максимальных нормальных сжимающих напряжений, кулисные системы оперения сдвигов фундамента позволили установить [45] устойчивое субмеридиональное направление вектора регионального сжатия для новейшего сдвигового поля напряжений. Этот вывод подтвердили наши многочисленные реконструкции напряженного состояния земной коры по результатам интерпретации сейсморазведки 3Д. Этот вывод подтвержден и более поздними прямыми определениями ориентировки осей напряжений по результатам записи пластового микроимиджера в скважинах, мониторинга процесса гидроразрыва пластов сейсмическими методами, исследованиями на ориентированном керне (О.А.Чащин, 2006). По данным овализации ствола скважин и изучения техногенных трещин, промысловым данным и результатам лабораторных исследований ориентированных образцов керна преимущественное развитие трещин после гидроразрыва пластов на месторождениях УВ Западной Сибири происходит по азимуту 340-350^o (Р.Н.Мухаметзянов и др., 2006).

Особенности строения СГС. На огромном материале показано, что СГС выражены в чехле линейными, кулисными системами сбросов и взбросов над швами горизонтальных сдвигов фундамента. Они осложняют своды поднятий, реже крыльевые и периклинальные погружения структур и межструктурные зоны. Рассмотрим строение СГС Еты-Пуровского вала (структура 2-го порядка), с которым связано крупное месторождение УВ и, которое в силу детальной изученности сейсморазведкой 3Д служит полигоном для изучения структурных парагенезов зон сдвигания (рис.1.3).

Картируемые сейсморазведкой 3Д разломы чехла идентифицируются как сдвиги фундамента по характерным структурных признакам: кулисному расположению оперяющих разломов, эшелонам приразломных складок, линейным впадинам присдвигового растяжения и сопряженным зонам сжатия-растяжения, выраженным отрицательными и положительными грабен-горстовыми структурами. Рисунок строения СГС закономерно повторяется от кровли фундамента до дневной поверхности, отражая через единообразие стиля деформаций общее для всего чехла напряженное состояние.

Количественные параметры, характеризующие СГС севера Западной Сибири, рассмотрим на примере Северного купола Еты-Пуровского вала (рис.1.4).

Преобладающее простирание кулис - меридиональное (максимум ССЗ 350^o - ССВ 10^o). Кулисы группируются в линейные зоны СЗ (320-340^o) и СВ (35-45^o) шириной от 1 км в низах чехла до 5-6 км в его кровле. По простиранию шовная зона выполнена линейными грабенами присдвигового растяжения шириной до 1 км и глубиной до 100 м на стратиграфическом уровне верхнего мела. Протяженность шовной зоны сдвига 35 км (в пределах съемки 3Д). Общей закономерностью является снижение вверх по разрезу количества кулис при увеличении протяженности и шага между ними (рис.1.2). Выделяется два интервала с резко отличной густотой разломов: меловой (44-61) и юрский (107-141) Протяженность отдельных кулис от 100 м до 5 км. Приразломные складки располагаются кулисообразно по отношению к оси сдвига под углом от 10-20^o в низах юры до 20-30^o в верхах мела. Сверху вниз к фундаменту кулисы складываются веером в плоскость сдвига. Характерны встречные углы падения сбросов (разная полярность) и гипсометрическая инверсия приразломных структур по разные стороны от плоскости сдвига.

Блоковое строение СГС. Для Еты-Пуровского вала выделено три уровня структурной вложенности в соответствии с принципами дискретности строения геологических объектов. Каждый уровень вложенности (вал, купол, блок) представлен самостоятельным набором ранговых структур, отличающихся внутренним строением и историей развития. Шаг между разломами в пределах Еты-Пуровского вала кратен π и подчиняется универсальным законам блоковой делимости разноуровенных структур земной коры (М.А.Садовский, 1979). Являясь разномасштабными объектами проявления одних и тех же тектонофизических процессов, эти структурные формы являются телескопически вложенными элементами, подчиненные единым законам деформации и фрактальности геосреды и повторяющие основные закономерности пространственной организации разноуровенных систем. Следствием является закономерная организация локальных блоков в пределах структур, так как разломы служат границами блоков. Для новообразованных молодых структур количество блоков одинаково для всего чехла с тенденцией увеличения вверх по разрезу. Для унаследованных древних структур эта тенденция обратная, а величина закономерно снижается (на порядок).

Стратиграфический уровень проникновения и возраст разломов. Разломы юры, мела и палеогена имеют один возраст и формировались одномоментно в позднекайнозойское время. Доказано, что высота проникновения разломов в чехол характеризует не возраст нарушений, а связана с интенсивностью тектонических деформаций и является энергетической характеристикой деформаций. При обосновании структурных признаков проницаемости земной коры вывод этот физически доказывается. Разломы часто затухают в ачимовской толще (нейтральный слой или поверхность; М.В.Гзовский, 2000). На границе нейтральной поверхности меняется режим деформаций и углы падения разломов, происходит перераспределение напряжений. Как следствие, формируется новый кинематический тип разломов. Разрыв в прослеживаемости нарушений создает ложную картину существования двух сеток разломов для юрского и мелового комплексов.

Самые верхние разломы в пределах СГС, является самыми молодыми. В осевой части СГС разломы растут сверху вниз (рис.1.5), кулисы осевой зоны не достигают кровли фундамента. В фундамент проникают только крайние оперяющие кулисы пучка разломов СГС. Большинство наклонных кулис сходятся в фокусе осевой зоны СГС (выделяется 4 узла), не пересекаясь друг с другом по разные стороны от оси сдвига. Отдельные кулисы изолированы друг от друга и также не пересекаются.

Трехмерная модель строения кулис такова: тело кулис представляет собой форму эллипсовидной линзы, вогнутой в сторону падения плоскости сбрасывателя и вытянутой поперек оси растяжения. Выклинивание кулис вверх и вниз происходит на различных стратиграфических уровнях. Часть разрывов доходят до дневной поверхности, на глубине они фокусируясь уходят в фундамент.

Кинематика разломов изучалась на основе геометрического анализа оперяющих разрывов, парагенетических структурных индикаторов и связей складчатости с различными генетическими типами разломов на основе модели Кулона-Андерсона для геомеханической обстановки чистого сдвига (рис.1.6). Осложняющие СГС разломы имеют причудливую геометрию, что придает им сложное блоковое строение. В аксонометрической проекции локальные блоки структур представляют собой геометрические тела, перевернутой трапециевидной формы, сужающиеся вниз по разрезу, заваленные навстречу друг к другу относительно оси сдвига и завинченные против часовой стрелки сверху вниз по разрезу. Оперяющие кулисы сдвигов имеют две компоненты и представляют собой комбинированные сбросо- и взбросо-сдвиги. Сбросовая составляющая деформаций подчеркивается элементами грабен-горстового строения по всему разрезу от подошвы юры до верхних горизонтов осадочного чехла, сдвиговая - смещением разорванных блоков структур вдоль шва сдвига.

Вертикальная амплитуда сбросов и присдвиговых складок максимальна у плоскости сдвига, увеличивается вверх по разрезу и достигает 100 м в кровле мела. Угол падения сбросов изменяется от 90^o на концах кулисы до 60-70^o у плоскости сдвига. Подобный характер строения плоскости разрыва придает им винтообразную форму. Снижение вертикальной амплитуды сбросов вниз по разрезу (нулевая у кровли фундамента), косое положение присдвиговых складок, наличие грабен-структур проседания, <цветковые структуры> в вертикальном сечении и другие признаки говорят о сдвиговой природе разломов. При общности морфологических черт сдвиги СВ простирания имеют левую кинематику и образуют единую тектонопару с правыми сдвигами СЗ простирания.

Учитывая запрокидывание плоскости сместителя в противоположную сторону от направления вектора максимальных касательных напряжений (τ_max), и, располагая данными по углам и азимутам падения плоскостей сбросов по разные стороны от магистрального сдвига, восстанавливаются азимут простирания (СЗ 320-340^o) и угол падения вектора тангенциального сжатия (30-40^o в верхней части и 0-10^o в нижней части чехла). Имеет место встречное, пологонаклонное, переходящее у кровли фундамента в субгоризонтальное, направление вектора тангенциального сжатия, образующее в вертикальном сечении структуры форму <ножниц>.

В условиях сдвигового поля напряжений разделенные плоскостью сдвига блоки подвергались разнонаправленным тангенциальным напряжениям. Судя по раскрытию и амплитуде перемещения кулис, уменьшающихся до нуля в противоположную сторону от материнского сдвига, амплитуда горизонтальных движений вдоль плоскости сдвига (А_i) была неравномерна как вдоль, так и поперек его простирания. Амплитуда горизонтальных смещений кулис максимальна у плоскости сдвига и равна нулю в зоне затухания кулис. Горизонтальная амплитуда смещения кулис определена геометрически как продольная тангенциальному вектору проекция отдельной кулисы на перпендикуляр от замыкания кулисы к плоскости сдвига. По замерам горизонтальная амплитуда смещения кулис изменяется от 0 до 4 км по простиранию кулисы. В соответствии с этим меняется угол падения и вертикальная амплитуда сместителя оперяющих кулис от максимальных величин у плоскости сдвига до минимальных величин в точке их выклинивания. Вертикальная амплитуда сброса по оперяющим кулисам сдвига близка или равна амплитуде присдвиговых складок.

Другая кинематическая характеристика кулисообразных разрывов - амплитуда горизонтального раздвига (горизонтальный крип) кулис от плоскости материнского сдвига. Параметр имеет угловую (α) и линейную (М) характеристику. Угол раздвига кулис изменяются от нуля на уровне кровли фундамента до 20-30^o в верхней части чехла. Амплитуда раздвига кулис (М) определялась геометрически как проекция отдельной кулисы на плоскость сдвига. По замерам амплитуда горизонтального раздвига кулис изменяется от 0 до 3-4 км. Ее удвоенное значение характеризует ширину зоны динамического влияния горизонтального сдвига, выраженного в деформациях пород (l_max), и изменяется от нуля у кровли фундамента до 6-8 км в верхней части чехла.

Полная горизонтальная амплитуда материнского сдвига (L_max) равна двойной максимальной амплитуде смещения оперяющих кулис смежных блоков (2А_max), проекция которых от точки выклинивания кулис на плоскость сместителя сдвига образует прямой угол. Она изменяется от нуля на периклинальных погружениях структуры до максимальной величины в центре складки. Амплитуда горизонтального сдвига увеличивается также вниз по разрезу и оценивается в 3-5 км по кровле фундамента. Выклинивание сдвиговой зоны на периклиналях структуры происходит под косым углом к плоскости сместителя (разворачивается к меридиану), что придает самой СГС форму кулисы следующего уровня структурной организации. Все эти различия в деформациях пород вдоль и поперек плоскости сдвига связаны с различной величиной воздействия тангенциальных напряжений в комбинации с восходящими движениями роста складки в условиях неравномерного силового поля сдвиговых деформаций.

Реверсные разломы. Впервые выделен и получил количественную характеристику новый тип реверсных разломов, связанный со сменой кинематики движений по простиранию нарушений во времени (в процессе геологического развития) и в пространстве (по падению сместителя). В первом случае смена кинематики движений связана с трансформацией левосторонних сдвигов в правосторонние (и наоборот), во втором случае происходит смена сбросов во взбросы (и наоборот) по падению сместителя.

На примерах бассейна Кыу-Лонг (Зондский шельф) и Иллизи (Алжирская Сахара) показано, что наблюдаемые различия в деформациях пород вдоль и поперек плоскости сдвигов на различных этапах развития структур связаны со сменой ориентировки напряжений и различным характером воздействия тангенциальных напряжений на геометрию и кинематику вторичных структур разрушения горизонтальных сдвигов фундамента. Так на месторождении Белый Тигр ориентировка ССВ сдвигов фундамента в позднекайнозойское время имела то же простирание, что и в мезозое, но обратную кинематику, а сами сдвиги являются реверсивными по природе. Горизонтальные сдвиги фундамента ССВ простирания характеризуются по результатам кинематического анализа разнонаправленными во времени движениями: правосторонними в мезозое - раннем кайнозое (широтное сжатие) и левосторонними в позднем кайнозое (меридиональное сжатие). В этой связи, кинематику разломов необходимо рассматривать во временном аспекте, в динамике изменения напряженно-деформированного состояния земной коры, а не как статическое явление.

На рис.1.6 показан пример реверсного разлома, свойства которых определяются разнонаправленными движениями блоков по разные стороны от сместителя ниже и выше нейтральной поверхности. Если выше нейтральной поверхности разлом классифицируется как прямой сброс, то ниже этой поверхности он трансформируется в прямой взброс, при этом по одну сторону плоскости сместителя пласты смещаются навстречу друг другу, а по другую сторону - расходятся. На уровне нейтральной поверхности смещение пласта нулевое, вверх по разрезу смещение растет со сбросовой кинематикой и на уровне горизонта М1 (кровля нижнего мела) составляет 40 м, вниз по разрезу смещение также растет, но уже со взбросовой кинематикой и на уровне горизонта Б (кровля юры) составляет 20 м. Следствием таких деформаций является разница между мощностью толщи Б-М1 по разные стороны от сместителя в 60 м. Таким образом, по одну сторону плоскости реверсного разлома без нарушения последовательности залегания пластов происходит сокращение мощности за счет встречного движения блоков и выдавливания пород, а по другую - увеличение мощности за счет их пластического нагнетания. Этот пример позволяет понять возможные причины существующих невязок при проведении межскважинной корреляции горизонтов в зонах реверсных разломов.

Структуроформирующая (и контролирующая) роль сдвигов фундамента. Анализ сейсморазведки 3Д показал, что горизонтальные сдвиги фундамента имеют важное структуроконтролирующее значение. По характеру прослеживаемости СГС на материалах сейсморазведки 2Д очевидно, что кулисное строение оперяющих разломов горизонтальных сдвигов фундамента продолжается далеко за пределами кубов 3Д. Однако в силу дискретности пересечений разломов профилями 2Д истинную картину поведения плоскости разлома увидеть невозможно и по данным 2Д горизонтальные сдвиги отображаются зонами субпараллельных линий разломов, отражающих общий тренд региональных сколовых сечений в фундаменте Западной Сибири [62].

Показано, что повсеместно картируемые сейсморазведкой 2Д разломы СЗ и СВ простираний являются региональными швами горизонтальных сдвигов фундамента (в геомеханическом и кинематическом смысле), активизированными на неотектоническом этапе. Внутреннее строение этих швов и структурные парагенезы осложняющих их пликативных и дизъюнктивных структур не поддаются интерпретации и расшифровке методами сейсморазведки 2Д, в связи с чем все существующие по Западной Сибири структурные построения, основанные на данных 2Д, нельзя считать достоверными, а многочисленные попытки объяснения связанных со СГС геологических явлений - сколь либо обоснованными. Линейные зоны, картируемые по данным 2Д не отображают истинной геометрии разломов и их взаимоотношений со структурами чехла. Только благодаря внедрению технологии сейсморазведки 3Д появилась возможность изучать реальную картину строения зон разломов и получать истинное соотношение пликативных и дизъюнктивных структур чехла. Неверная интерпретация разломов приводит к неверным структурным построениям по целевым горизонтам, следствием чего является неправильная геометризация ловушек и неоптимальное размещение скважин. Сегодня уже можно утверждать, что в условиях кулисного строения разломов фундамента севера Западной Сибири, сейсморазведка 2Д не может служить достаточной основой для заложения поисково-разведочных скважин и проектирования разработки месторождений.

На основе анализа материалов сейсморазведки 2Д по Западной Сибири системы кулисных разломов в пределах локальных структур 3-го порядка рассматриваются нами элементарными составными кулисами шовных зон региональных сдвигов межблоковой делимости более высокого иерархического ранга. В условиях активного проявления сдвиговой тектоники на севере Западной Сибири, картирование новых разломов и, что особенно важно, прослеживание и детализация по простиранию разломов и флексур, выделенных ранее сейсморазведкой 2Д, имеет важное прикладное значение для подготовки присдвиговых тектонически-экранированных структур - потенциальных ловушек для залежей УВ.

Структурная позиция и классификация сдвигов. В пределах изученных осадочных бассейнов выделено два типа СГС: структурные (андерсоновский чистый сдвиг) и трансструктурные или наложенные (транскуррентные, риделевские простые сдвиги). СГС мы относим к первому типу. Как геомеханическая модель андерсоновского чистого сдвига, СГС генетически и пространственно связаны с антиклинальными структурами. Амплитуда смещений вдоль эшелонированных кулисами сдвигов фундамента максимальна на сводах и минимальна (до нуля) на периклиналях (крыльях) структур. СГС ограничены площадью тектонических структур от 3-го до 1-го порядка (первые десятки и сотни км) и являются элементами деформационных ячеек.

В модели транскуррентного сдвига амплитуда смещений вдоль сдвигов постоянна. Они наложены на структуру чехла и фундамента, имеют большую протяженность (более 100 км), геометрию <трамвайных путей> и осложняют структурные элементы различного порядка и знака. Транскуррентные сдвиги рассматриваются как сколы, образующиеся в механической обстановке простого сдвига, т.е. имеющие риделевскую схему образования (А.В.Тевелев). В нашем представлении транскуррентные сдвиги являются элементами (гранями) деформационных ячеек регионального уровня структурной организации земной коры. Небольшой градиент изменения амплитуды смещения по плоскости таких сдвигов не позволяет наблюдать изменения деформаций на коротких расстояниях, доступных изучению сейсморазведкой 3Д в пределах локальных структур.

История палеотектонического развития. Детальный палеотектонический анализ показал, что поднятия, осложненные СГС, имеют сложную историю развития и независимо от возраста осадочных бассейнов классифицируются на два типа: а) унаследованные от фундамента древние структуры прерывистого развития и б) новообразованные по горизонтам осадочного чехла молодые структуры инверсионного типа. Оба типа структур характеризуются постседиментационным развитием и позднекайнозойским временем формирования складчатых и разрывных дислокаций.

Масштаб деформаций новейшего этапа тектонического развития структур может характеризовать величина размаха неотектонических движений (абсолютная величина движений за неоген-четвертичное время) в процессе формирования Еты-Пуровского вала (Западная Сибирь), оцененная нами в 1400 м. По генетической классификации поднятия, осложненные СГС, относятся к приразломной складчатости, сформированной по механизму продольного изгиба (тангенциального сжатия).

Формирование СГС. Формирование СГС связано с трансформацией горизонтальных движений блоков фундамента в вертикальные деформации роста структур по схеме продольного изгиба в условиях стесненного пространства. Основными формами приспособления горных пород и пластов к изменению объема геологического пространства при сдвиговых деформациях являются складчатые и разрывные дислокации, различные формы пластического нагнетания, течение и перераспределение вещества, сланцеватость, послойный кливаж, шарьирование, надвигание и сдваивание разреза, другие структурные парагенезы. Основными дизъюнктивными формами проявления СГС являются различные системы оперяющих нарушений в зонах динамического влияния горизонтального сдвига фундамента: сопряженные сколовые трещины и трещины отрыва. Генетические типы сбросо-сдвигов идентифицируют условия растяжения, взбросо-сдвигов - условия сжатия, господствующие в различных сечениях СГС. Совершенно новыми формами проявления неоднородности сдвиговых деформаций в условиях СГС являются признаки чередования по площади и разрезу динамических обстановок сжатия и растяжения, миграция осей напряжений по площади и разрезу, разнонаправленные встречные (реверсные) движения блоков по плоскости нарушения в разных частях разреза, разделяемых глинистой толщей ачимовской и баженовской свит. Особенности структуры Еты-Пуровского вала на границе ачимовской толщи, изложенные выше, находят свое физическое проявление в строении разломов и напряженно-деформированного состояния пород по разные стороны от этой физически значимой поверхности. При объяснении этого феномена мы придерживаемся взглядов М.В.Гзовского (2004) о приуроченности этой поверхности к так называемому нейтральному слою или поверхности, расположенной между зоной растяжения (вверху) и зоной сжатия (внизу) деформируемой складки. Ниже мы покажем связанные с этой поверхностью структурные трансформации, имеющие важное значение в геологии и нефтегазоносности месторождений, осложненных СГС.