Материал: Выбор источника упругих колебаний для малоглубинной сейсморазведки

Кровля терригенной пачки артинского яруса при сейсморазведочных работах используется как отражающий горизонт А^т (ОГ А^т);

Кунгурский ярус, отложения которого распространены на всей территории Соликамской впадины, представлен двумя горизонтами - филипповским и иренским.

Фипипповский горизонт. На восточной окраине Русской (Восточно-Европейской) платформыи большей части Соликамской впадины распространен карбонатно-сульфатный тип разреза - карнауховская свита (P₁kr). На восточной окраине Предуральского прогиба карбонаты и сульфаты замещаются обломочными породами лекской свиты (P₁lk). Мощность горизонта 50-160 м.

Иренский горизонт (P₁ir) в пределах Соликамской впадины и прилегающей к ней части Русской платформы включает четыре одновозрастные свиты - иренскую, березниковскую, поповскую и кошелевскую, фациально сменяющие друг друга с запада на восток.

Иренская свита (P₁ir), развитая в пределах восточной окраины Русской платформы, делится на семь пачек (снизу вверх); ледяно-пещерскую (ir₁), неволинскую (ir₂), шалашнинскую (ir₃), елкинскую (ir₄), демидковскую (ir₅), тюйскую (ir₆) и лунежскую (ir₇), из которых нечетные сложены в основном ангидритовой породой, а четные представлены преимущественно доломитами и доломитизированными известняками, содержащими фауну брахиопод, пелеципод, фораминифер и др. Участками доломиты и известняки содержат прослои мергелей и глин. Мощности карбонатных пачек изменяются от 3 до 20 м, а ангидритовых - от 5 до 140 м. Мощность иренской свиты - от 110 до 385м.

Березниковская свита (P₁br), развитая в центральной части Соликамской впадины, представлена глинисто-ангидритовой и соляной толщами. Последняя включает калийную залежь Верхнекамского месторождения. При сейсморазведочных работах кровля глинисто-ангидритовой толщи используется как отражающий горизонт С (ОГ С). Мощность свиты 150-800 м.

Вдоль восточного борта Предуральского прогиба распространена поповская свита (P₁pp), сложенная мергелями, глинами, алевролитами с линзами ангидрита и каменной соли. Мощность свиты 30-500 м.

Верхнепермские отложения представлены уфимским и казанским ярусами [1,2].

Галогенная формация Соликамской впадины включает отложения карнауховской и березниковской свит и нижнесоликамской подсвиты (рис.1.2).

Соляная толща общей мощностью до 550 м подразделяется (снизу вверх) на подстилающую каменную соль (ПдКС - P₁br₂), калийную залежь (P₁br₃), состоящую из сильвинитовой (СЗ) и карналлитовой (КЗ) зон, и покровную каменную соль (ПКС - P₁br₄).

Соляные породы Верхнекамского месторождения представлены каменной солью, сильвинитами и карналлитовыми породами. Каменная соль на месторождении слагает ПдКС и ПКС, разделяет продуктивные пласты калийной залежи и мергелей ПП (переходной пачки). Ею также сложены зоны замещения продуктивных пластов. Она представляет собой почти мономинеральную породу, на 90-98% сложенную галитом (NaCl). В качестве примесей в ней встречаются ангидрит, силикаты (в основном глинистые минералы), карбонаты (доломит, кальцит) и др.

Каменная соль обычно обладает четкой слоистой текстурой, обусловленной чередованием прослоев галита и глинисто-ангидритового материала. По структурным особенностям галит разделяется на несколько разновидностей: перистый темно-серый, перистый светло-серый, зернистый и шпатовый.

Несоляные минералы встречаются в рассеянном виде внутри прослоев галита и образуют обособленные галопелитовые прослои (их часто называют глинисто-ангидритовыми прослоями, соленосной глиной или просто глиной), имеющие, как правило, мощность 0,5-1,0 мм. Эти прослои сложены в основном ангидритом, карбонатами и глинистым материалом.

Каменная соль зон замещения имеет те же характеристики, что и обычная каменная соль, но в ней более широко представлен зернистый галит, чаще всего имеющий желтоватый оттенок. Встречаются и реликтовые ксеноморфные зерна сильвина. По мере увеличения глубины залегания (более 400-500 м) каменная соль приобретает массивную или флюидальную текстуру и гранобластовую структуру.

Сильвинит - биминеральная порода, сложенная галитом и сильвином (КС1). Содержание последнего в сильвините колеблется обычно в пределах 20-45%. В качестве примесей присутствуют несоляные минералы (ангидрит, карбонаты, глинистые минералы и др.), суммарное содержание которых не превышает нескольких процентов. По текстурно-структурным особенностям и цвету выделяют красные, полосчатые и пестрые сильвиниты.

Рис. 1.2. Стратиграфический разрез галогенной формации Соликамской впадины [1]: 1 - глина; 2 - мергель; 3 - каменная соль; 4 - карноллитовая порода и каменная соль; 5 - сильвинит и каменная соль; 6 - аргиллит; 7 - доломит; 8 -известняк.

Карналлитовая порода слагает пласты карналлитовой зоны месторождения. Она состоит из карналлита (KCl∙MgCl₂∙6H₂O) и галита. В качестве примесей карналлитовая порода содержит сильвин и несоляные минералы (ангидрит, карбонаты, глинистые минералы и др.). Окраска этой породы самая разнообразная, но чаще всего имеет темно-красный, реже желтовато-бурый и еще реже лимонно-желтый цвет.

Карналлитовая порода нередко имеет брекчиевидный облик, когда обломки наиболее богатой карналлитовой породы, имеющие неправильную угловатую форму, перемешаны с такими же обломками каменной соли. Другая особенность карналлитовых пород - присутствие трещин кливажа, которые являются реакцией этих пород на тектонические движения, обусловившие внутрисолевую складчатость.

Подстилающая каменная соль (ПдКС) делится на три пачки (горизонта), каждая из которых характеризуется определенным литологическим составом.

Нижняя пачка сложена чередующимися пластами (слоями) каменной соли и терригенно-хемогенных пород. Последние представлены глинисто- (мергельно) - ангидрито-доломитовыми, глинисто- (мергельно) - гипсово-ангидритовыми и доломито-ангидритовыми разностями, а также алевролитами и песчаниками. Количество пластов (слоев) терригенно-хемогенных пород колеблется от 1 до 5, а их мощность изменяется от 0,5 до 43 м. По распределению несоляных пород литозона разделена на две пачки: нижнюю (базальную соль) и верхнюю (ангидрит-соляную). Нижняя пачка мощностью от 19 до 36 м сложена каменной солью; верхняя мощностью от 32,8 до 82,8 м содержит три пласта несоляных пород, преимущественно мергельно-ангидритовых на западе и терригенных - на востоке. Общая мощность нижней пачки ПдКС изменяется от 61 до 98,6 м. Соленасыщение - 61-82%.

Средняя пачка представлена мощной, относительно однородной каменной солью, в которой встречаются прослои глинисто-ангидритового материала мощностью от 0,05 до 0,5 м (средняя 0,15-0,2 м). Суммарная мощность этих прослоев 5-10 м.

Общая мощность средней пачки ПдКС от 50 до 440 м.

В основании верхней пачки ПдКС находится пласт "маркирующая глина" (МГ), залегающий с угловым несогласием на каменной соли средней пачки. Этот паст является надежным маркирующим горизонтом соляной толщи месторождения. Средняя мощность пласта МГ составляет 2 м. По петрографическому облику каменная соль верхней пачки близка к соли нижележащих горизонтов. В верхней части разреза при приближении к границе с сильвинитовой зоной прослои зернистого галита приобретают светло-желтую и розовую окраску (зона розовой соли). По окраске и распределению шпатового и зернистого галита верхняя пачка разделяется на две примерно равные по мощности пачки - нижнюю (шпатовую) и верхнюю (розоватую соль).

Мощность верхней пачки ПдКС колеблется от 8 до 66 м, составляя в среднем 25 м.

Общая мощность ПдКС изменяется от 50 м и менее в зонах выклинивания до 515 м во внутренних частях впадины, составляя в среднем около 330 м [8].

Уфимский ярус представлен соликамским и шешминским горизонтами, которые соответствуют одноименным свитам.

Соликамская свита подразделяется на две толщи - соляно-мергельную (СМТ - P₂sl₁) и терригенно-карбонатную (ТКТ - P₂sl₂).

СМТ сложена мергелями, глинами, гипсами, ангидритами и каменной солью. Ее средняя мощность около 100 м.

ТКТ разделяется на две литозоны: нижнюю - плитняковую (мергельно-доломито-извеетняковую) и верхнюю - известняково-терригенную. Плитняковая зона средней мощностью 65-70 м сложена известняками, доломитами и тонкослоистыми мергелями. Известняково-терригенная литозона мощностью 52-64 м представлена аргиллитами, алевролитами, мелкозернистыми песчаниками и известняками. Общая мощность ТКТ колеблется от 90 до 170 м.

Шешминская свита (P₂ss) представлена пестроцветной толщей (ПЦТ). Толща сложена песчаниками и алевролитами бурыми, зеленовато-серыми и серыми, иногда с маломощными пропластками мергеля и известняка. Песчаники и алевролиты известковистые, косослоистые, нередко с медистыми соединениями в виде малахита и азурита (медистые песчаники). Наблюдается загипсованность в виде линзовидных прослоев, согласных и секущих прожилков гипса. В пределах ВКМС мощность шешминского горизонта изменяется от 0 до 675 м.

Казанский ярус среднепермского отдела (P₂kz). Отложения этого яруса распространены к западу от месторождения (правый берег р. Камы) и представлены толщей песчаников и алевролитов с линзами конгломератов, прослоями глин, известняков и мергелей.

Кайнозойские отложения палеогена и неогена на площади месторождения развиты фрагментарно.

К палеогеновым отложениям относятся цветные глины (белые, желтые и др.) и кварцевые песчано-гравийно-галечные отложения. Мощность этих отложений - до 17,4 м.

Неогеновые (верхнемиоценовые) отложения обнаружены в переуглублениях ложа древнего русла р. Пракамы. Они представлены глинами, песками и суглинками с прослоями торфа и лигнита. Возраст отложений установлен по растительным остаткам и пыльце. Мощность неогеновых отложений - 20-36 м.

Четвертичная система (Q) представлена рыхлыми образованиями различного происхождения: эоловыми песками (до 3 м), торфяно-болотными отложениями (до 5 м), аллювиальными песками, глинами, галечниками (1,5-30 м), озерно-аллювиальными (до 25 м) и перигляциальными (до 10 м) супесями, суглинками и глинами, флювиогляциальными, моренными и другими образованиями (1,5-10 м). В отдельных случаях (переуглубления палеодолин, зоны выщелачивания солей и др.) мощность четвертичных отложений достигает 80 м.

1.3 Тектоника

При характеристике тектонического строения Верхнекамского месторождения солей необходимо учитывать несколько аспектов: структурно-тектоническое положение Соликамской впадины, структуру соляного комплекса пород, общую структуру и внутреннюю тектонику соляной толщи, тектонику надсолевых отложений и проблему большеамплитудных смещений в солях.

Предуральский краевой прогиб представляет собой крупную синклинальную структуру, переходную от Русской платформы к складчатому Уралу. Большая часть прогиба, в том числе Соликамская впадина, характеризуется более глубоким залеганием докунгурских отложений, чем на платформе и складчатом Урале, а также развитием солей в кунгурских отложениях. Переход между платформой и прогибом является постепенным, т.к. в ходе формирования последнего в раннепермскую эпоху происходила его миграция к западу, с наложением на восточную часть Русской платформы. За границу между этими тектоническими областями к югу р. Косьвы, южнее Соликамской впадины, принят крутой (1-5°) уступ поверхности кристаллического фундамента, сопровождаемый градиентной зоной гравиметрического поля и отождествляемый с Красноуфимским региональным разломом. В районе Соликамской впадины такого уступа в кунгурских и артинских отложениях не наблюдается, и западная граница Предуральского прогиба проводится условно, с учетом увеличения мощности и фациальной изменчивости нижнепермских отложений. Градиентная зона, соответствующая Красноуфимскому разлому, располагается здесь на 10-15 км восточнее, т.е. в пределах западной части прогиба. Восточная граница Предуральского прогиба (и, соответственно, Соликамской впадины) проводится по появлению нижнепермских моласс. Этот контур совпадает с восточной границей сплошного развития позднегерцинских флишоидно-молассовых отложений большой мощности, контролируемой на многих участках региональными надвигами.

Соликамская впадина представляет собой меридионально вытянутую структуру протяженностью около 240 км и шириной до 70-75 км. С севера она ограничена Колвинской седловиной, которая выделяется по выходам артинских и более древних отложений среди кунгурских. Ограничивающая впадину на юге Косьвинско-Чусовская седловина отличается повышенным уровнем залегания кунгурских и артинских отложений.

Подсоляная толща представлена породами артинского яруса, филипповского горизонта и глинисто-ангидритовой толщей кунгурского яруса.

Терригенные отложения артинского яруса (урминской свиты) образуют пологую синклинальную структуру с отчетливо выраженными западным и восточным бортами - собственно Соликамскую впадину. Субмеридионально ориентированный шарнир этой депрессии полого погружается с севера на юг от отметки 540 до 860 м.

Залегание пород осложнено пятью региональными разломами: Красноуфимским, Западно-Уральским - субмеридиональными; Предтиманским - северо-западного простирания, Дуринским и Боровицким - субширотными.

В пределах развития соляных пород Соликамская впадина имеет трехъярусное строение, а на крыльях, где соляных отложений нет - одноярусное. Здесь артинско-кунгурские отложения залегают согласно. Нижний структурный ярус сложен верхами артинского яруса, карнауховской свитой и глинисто-карбонатно-ангидритовой толщей березниковской свиты, которые выстилают ложе впадины и залегают согласно ему, средний приурочен к соляной толще березниковской свиты и характеризуется дисгармоничным строением, связанным с проявлением соляной тектоники, и, наконец, верхний образован надсоляными отложениями, залегающими согласно поверхности рельефа соляной толщи [1].

Соляная толща - это крупное сложное геологическое тело, нижняя поверхность которого залегает в форме пологой синклинали с углами падения до 1-2 є и реже больше, а верхняя имеет сложноскладчатыое залегание, образованное сочетанием положительных и отрицательных соляных структур. Внутри соляной залежи, особенно в калиеносной толще, пласты смяты в сложную систему разнопорядковых и морфологически разнообразных соляных складок. Они в совокупности формируют складчатый комплекс, описываемый в литературе как внутренняя тектоника соляных толщ.

Территория распространения соляной толщи делится на три части Дуринским и Боровицким погибами, которые приурочены к региональным разломам.

Общая мощность толщи составляет 300-600 м [1].

Надсоляную толщу можно поделить на четыре части: соляно-мергельная (СМТ) и терригенно-карбонатная (ТКТ) толщи, слагающие соликамский горизонт, пестроцветная толща (ПЦТ), относимая к шешминскому горизонту и четвертичные отложения. В структурном плане общая пликативная структура надсоляной толщи соответствует структуре кровли солевой толщи. Детали складчатой тектоники этой толщи практически не изучены. Слабо изученным является и вопрос о наличии и характере разрывных нарушений. Общая мощность толщи колеблется от 180 до 500 м [8].

1.4 Гидрогеология

ВКМКС находится в пределах Предуральского артезианского бассейна, основными областями питания которого в Прикамье являются Уфимское плато, Тиманская гряда и частично передовые складки Урала, а зонами разгрузки - р. Кама и ее крупные притоки. Соляная толща, являясь водоупором, разделяет подземные воды на два гидрогеологических этажа - надсолевой и подсолевой. В соответствии с этим на месторождении выделяют надсолевые и подсолевые воды.