НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОФІЗИКИ ІМ. С.І. СУББОТІНА

Толкунов Анатолій Петрович

УДК 550.834.05(477.7)

ГЛИБИННА БУДОВА ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ

ЗА ДАНИМИ РЕГІОНАЛЬНИХ СЕЙСМОСТРАТИГРАФІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Спеціальність 04.00.22 - Геофізика

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Київ - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України.

Науковий керівник:

доктор геологічних наук, старший науковий співробітник Коболев Володимир Павлович,

Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, зав. відділом.

Офіційні опоненти:

доктор геолого-мінералогічних наук, професор, член-кореспондент. НАН України Лукін Олександр Юхимович,

Чернігівське відділення Українського державного геологорозвідувального інституту, директор.

кандидат геолого-мінералогічних наук Дрогицька Галина Михайлівна,

Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, старший науковий співробітник.

Захист відбудеться 19 червня 2008 року о 13-й годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.200.01 в Інституті геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України: 03680, м. Київ-142, проспект Палладіна, 32.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту геофізики ім.С.І.Субботіна НАН України.

Автореферат розіслано " 16 " травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

доктор геологічних наук М.І. Орлюк

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Забезпечення України ресурсами вуглеводнів – одне з найбільш актуальних завдань сьогоднішнього дня. Важливу роль у вирішенні цього питання відіграє власний видобуток вуглеводнів у Дніпровсько-Донецькій западині (ДДЗ), яка була й залишається основним нафтогазоносним регіоном України.

Перший видатний успішний прогноз Н.С. Шатського (1931), що пов'язував родовища нафти і газу ДДЗ із солянокупольними структурами, визначив стратегію пошуків вуглеводнів на багато десятиліть. До теперішнього часу резерв цих структур скоротився, практично всі антиклінальні підняття досліджені сейсморозвідкою та на них проведено пошукове буріння. Тому пошук нових шляхів нарощування запасів вуглеводнів у межах ДДЗ є насущним завданням виробничих і наукових організацій України.

Традиційно використовувані для вивчення глибинної будови ДДЗ регіональні сейсмічні дослідження із ширококутними системами спостережень, що реєструють заломлені, рефраговані й закритично відбиті хвилі (КМЗХ, ГСЗ) вирішили у свій час ряд важливих питань, зокрема були вивчені основні сейсмічні горизонти у корі. Важливим результатом є виділення підняття поверхні Мохо під ДДЗ.

Принципово новим етапом вивчення будови осадової товщі ДДЗ стало проведення регіональних сейсмостратиграфічних досліджень по системі січних і сполучних профілів МСГТ довжиною від 100 до 400 км, розташованих на відстанях 15-35 км один від одного. Останнє, поряд із застосуванням нових технологічних підходів до обробки та інтерпретації сейсмічних матеріалів, дозволило перейти на більш високий рівень детальності та глибинності досліджень, що дуже важливо для подальшої розробки стратегії пошуків нафти та газу.

Перспективи виявлення нових покладів нафти та газу в наш час пов'язують із різноманітними морфогенетичними типами пасток. Методика їх пошуків і розвідки ґрунтується на системах польових спостережень високої розподільної здатності та комплексній обробці й інтерпретації геолого-геофізичної інформації. У зв'язку з цим особливої актуальності набуває вивчення глибинної будови ДДЗ за даними регіональних сейсмостратиграфічних досліджень з залученням нових геолого-геофізичних матеріалів і технологічних підходів до їх обробки й інтерпретації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами й темами. Дисертаційна робота виконана у відділі сейсмометрії і фізичних властивостей речовини Землі Інституту геофізики ім. С.І.Субботіна НАН України й базується на результатах, отриманих протягом останніх десятиліть у ДГП "Укргеофізика", відповідно до виконання під керівництвом автора ряду держбюджетних геолого-тематичних робіт (номера державної реєстрації): 39-86-19/19, 39-87-4/22, 39-87-4/23, 39-91-82/2, В-94-62/2, В-96-56/1, І-96-56/13, В-00-121/23, В-01-274/24.

Мета й завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є вивчення глибинної будови ДДЗ із використанням нових технологічних підходів до обробки та інтерпретації хвильових полів, отриманих по системі регіональних профілів, із залученням матеріалів ГДС і пошукових сейсмічних досліджень на основі сейсмостратиграфії. Для реалізації даної мети були визначені наступні завдання:

- адаптувати методику інтерпретації хвильових полів, отриманих по регіональних сейсмічних профілях, з виділенням і простеженням по площі й на глибину спільних сейсмостратиграфічних комплексів, що відповідають регіональним особливостям ДДЗ;

- побудувати регіональні сейсмогеологічні розрізи;

- уточнити глибини залягання поверхні фундаменту й морфологію його виступів;

- охарактеризувати морфологічне розмаїття солянокупольних структур;

- використати результати геолого-геофізичних досліджень для визначення напрямків подальших геологорозвідувальних робіт, у тому числі в інших регіонах.

Об'єкт дослідження. Вибір ДДЗ як об'єкту досліджень обумовлений необхідністю детального вивчення її глибинної будови з використанням нових технологічних підходів обробки й інтерпретації хвильових полів, узагальнення матеріалів ГДС і пошукових сейсмічних досліджень. Зауважимо, що ДДЗ, на відміну від інших нафтогазоносних провінцій, характеризується великими прогнозними ресурсами на значних глибинах.

Предмет дослідження. Матеріали регіональних досліджень методом спільної глибинної точки (МСГТ) у межах ДДЗ, а також наявна апріорна геолого-геофізична інформація про глибинну будову ДДЗ, узагальнення матеріалів ГДС і пошукових сейсмічних досліджень.

Методи досліджень. Сейсмостратиграфічні дослідження з використанням нових технологічних підходів до обробки та інтерпретації матеріалів сейсмічних досліджень, виконаних за допомогою багатоканальної сейсмічної апаратури, потужних вібраційних джерел збудження, сучасних систем обробки й ефективних інтерпретаційних пакетів.

Наукова новизна отриманих результатів. На основі сейсмостратиграфічного вивчення глибинної будови ДДЗ із використанням нових технічних можливостей проведення польових робіт й обробки отриманої інформації (із залученням поряд з технологічними прийомами традиційної сейсморозвідки 2D, сейсморозвідки 3D), дозволило одержати наступні основні результати, які виносяться як положення для захисту:

1. На якісно новому матеріалі підтверджено багатоетапність розвитку соляних штоків (а також формування їх карнизів у нижньокам'яновугільних відкладах) і показано провідну роль постседиментаційних фаз їх росту;

2. Виділено етапи формування й реактивації розривних порушень, що дозволило уточнити основні фази тектогенезу в межах ДДЗ;

3. Встановлено тісний зв'язок плікативних структур з особливостями будови фундаменту й розривними порушеннями;

4. Виділено реальні сейсмічні відбиваючі горизонти на значних глибинах у кристалічному фундаменті, що підтверджує багатоетапність фаз тектогенезу.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати дозволяють виділити й рекомендувати для буріння наступні нафтогазоперспективні об'єкти:

- зони розущільнення й тріщинуватості в кристалічних породах північної прибортової зони і в районі Самарсько-Вовчанського виступу фундаменту, що представляють розвідувальний інтерес;

- рифогенно карбонатні тіла як пастки вуглеводнів у турнейсько- нижньовізейських, перехідних між девоном і карбоном, шарах (руденківські озерсько-хованські) і фаменських комплексах;

- складнопобудовані пастки в районі великих соляних діапірів.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати, представлені в дисертації й винесені на захист, отримані автором на підставі багаторічних досліджень. Інтерпретація даних регіональних сейсмічних досліджень виконувалася співробітниками ДГП "Укргеофізика" за участю автора [1, 6 – 14]. Узагальнення результатів інтерпретації виконано автором у тісному співробітництві з фахівцями Інституту геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України [2 -5, 15]. В опублікованих у співавторстві статтях, авторові повністю або частково належать обробка й інтерпретація матеріалів польових сейсмічних спостережень, основні результати й висновки.

Достовірність отриманих результатів забезпечується великим обсягом сейсмічних досліджень вздовж 25 профілів загальною довжиною близько 4 тис. км., виконаних з використанням багатоканальної сейсмічної апаратури, потужних вібраційних джерел збудження, сучасних систем обробки й ефективних інтерпретаційних пакетів Іntegral Plus, Seіs Vіsіon, Інпрес та ін.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи багаторазово були предметом обговорення на різних Міжнародних наукових конференціях і семінарах в Україні та за кордоном. Зокрема, на Міжнародній конференції та виставці з розвідувальної геофізики (Москва, 1992, 1993, Санкт-Петербург, 1995), 57-ій конференції та виставці Європейської асоціації вчених-геологів і інженерів (Глазго, Шотландія, 1995), науково-практичній конференції "Нафта і газ України" (Харків, 1996, Полтава, 1998), Міжнародній конференції "Глибинна будова літосфери й нетрадиційне використання надр Землі (Київ, 1996), науково-практичній конференції "Результати й перспективи геофізичних досліджень у західному регіоні України" (Львів, 1998), Міжнародній конференції "Тектоніка й нафтогазоносність Азово-Чорноморського регіону у зв'язку з нафтогазоносністю пасивних окраїн континентів" (Гурзуф, 2000), "Геодинаміка й нафтогазоносні системи Чорноморсько-Каспійського регіону (Гурзуф, 2001), XІІ міжнародному симпозіумі з глибинного сейсмічного профілювання континентів та їх окраїн (Хаяма, Японія, 2006), геофізичних читаннях ім. В.В. Фединського (Москва, 2004, 2008) та багатьох інших.

Публікації. Результати даної роботи відображені в 15 наукових працях, у тому числі в 1 колективній монографії, 9 статтях у наукових виданнях і 5 тезах доповідей, представлених на Міжнародних наукових конференціях і семінарах в Україні та за кордоном. Усього автором опубліковано 54 друковані праці.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 4 розділів і висновків і списку літератури з 99 найменувань, Обсяг дисертації становить 156 сторінок, з них 105 сторінок основного тексту, 43 рисунки, 3 таблиці.

Робота виконана у відділі сейсмометрії і фізичних властивостей речовини Землі Інституту геофізики Національної Академії наук України (Київ) під науковим керівництвом доктора геологічних наук В.П. Коболева, якому автор глибоко вдячний за допомогу та постійну підтримку. Автор висловлює щиру вдячність директорові Інституту, академікові НАН України В.І. Старостенку за допомогу й цінні поради в ході виконання даної роботи.

Результати регіональних сейсмостратиграфічних досліджень ДДЗ отримані завдяки самовідданій роботі великого колективу співробітників ДГП "Укргеофізика". Автор висловлює щиру подяку М.М. Безхижку, М.В. Бублику, М.М. Верповському, З.Я. Войцицькому, Ю.О. Гладченку, С.В. Гошовському, Д.С. Гурському, І.І. Дем’яненку, М.І. Євдощуку, М.М. Здоровенку, В.С. Карпію, В.П. Клочку, А.В. Лизанцю, Ю.П. Майстренку, В.В. Музиці, Н.Т. Пашовій, О.П. Петровському, Т.М. Пригариній, В.А. Редколісу, Г.Д. Сидоренку, В.В. Сірченку, С.М. Стовбі, К.Ф. Тяпкіну, В.О. Федишину, О.Г. Цьосі, П.М. Чепілю, І.С. Чуприні за плідну співпрацю.

Автор глибоко вдячний співробітникам Інституту геофізики ім. С.І.Субботіна НАН України В.Б. Будкевичу, О.Б. Гінтову, М.Є. Гриню, В.О. Дядюрі, В.Д. Омельченку, М.І. Орлюку, В.М. Пилипенку за їх поради і об'єктивні зауваження, які сприяли роботі над дисертацією.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність досліджень, викладені основні завдання, визначено новизну та практичну цінність, а також наведено загальну характеристику роботи.

СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО ГЛИБИННУ БУДОВУ ТА ЕВОЛЮЦІЮ ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЙ ЗАПАДИНИ

Наведено сучасні уявлення про глибинну будову й особливості еволюційного формування ДДЗ, у межах якої розвідані найбільші в Україні запаси нафти й газу.

ДДЗ характеризується надзвичайно складною геологічною будовою, обумовленою процесами рифтогенезу в пізньодевонську епоху й інтенсивними різноспрямованими тектонічними рухами до допалеогенового віку включно. Незважаючи на досить високий рівень її вивченості (Чирвинская, 1964, 1966, 1970, 1980, Чирвинская, Забелло, Смекалина, Турчаненко, 1966, Брайловский, 1966, Кабышев, 1966, 1986, 2001, Китик, 1970, Гаркаленко, Бородулин, 1971, 1972, Чекунов, 1972, 1994, Гавриш, 1974, 1975, 1985, 1987, Бородулин, Мовшович, 1975, Соллогуб, Чекунов й ін., 1975, 1977, 1978, Турчаненко, Манюта, Золотаренко, 1978, Ляшкевич, Марушкин, 1982, Атлас геологічної будови ..., 1984, Витенко, Кабышев, 1985, Ильченко, 1985, 1992, 1997, Забелло, Кившик, Самойлюк й ін., 1986, Хоменко, 1986, Істомін й ін., 1987, 2002, Манюта, Каледін, 1987, Разницын, 1987, Геологія й нафтогазоносність ..., 1987, 1988, 1989, 1991, Редколис, 1988, Шпак, 1989, Стовба, 1989, 1998, 2008, Блокова тектоніка кристалічного ..., 1991, Вакарчук, 1991, Высочанский, 1991, Доленко, 1991, Кившик й ін., 1991, 1993, Омельченко й ін., 1991, Куснир, Стовба, Стифенсон, 1997, Лукин, 1997, Атлас родовищ нафти ..., 1998, Евдощук й ін., 1998, Кутас, Пашкевич, 2000, Нефтеперспективные об'єкти ..., 2002, Гордиенко й ін., 2006 і багато ін.), багато принципових питань геологічної будови регіону й історії його розвитку залишаються дискусійними. Останнє істотно впливає на вибір оптимальних напрямків пошуково-розвідувальних геолого-геофізичних робіт у ДДЗ. Одним із напрямків вирішення цих питань є регіональні сейсмостратиграфічні дослідження, результати яких є основним джерелом інформації про будову всієї осадової товщі включно до поверхні кристалічного фундаменту.

В історичному аспекті регіональні сейсмічні дослідження в ДДЗ можна умовно розділити на чотири основних етапи. Перші три етапи характеризуються проведенням сейсмічних досліджень із застосуванням віддалених систем спостережень за методиками ? КМЗХ і ГСЗ, четвертий етап ? реєстрацією сейсмічних коливань поблизу джерела за методикою СГТ.

· На першому етапі (1954-1959р.) трестом "Укргеофізрозвідка" проводилися перші регіональні сейсмічні дослідження методом заломлених хвиль (КМЗХ) у різних частинах ДДЗ (Ю.Б. Демиденко, Є.П. Пуздровський, Б.С. Никифорук та ін.).

· Широкомасштабні регіональні дослідження, що включають крім КМЗХ глибинне сейсмічне зондування (ГСЗ), властиві другому етапу (1959-1978р.). (М.Г.Манюта, Ю.А.Мітягін, В.Б.Соллогуб, А.В.Чекунов, М.П.Лисенко, М.І.Буцева, М.І.Бородулін та ін.).

· Відмінна риса третього етапу (1979-1985 р.) – перехід на цифрову реєстрацію пружних коливань й обробка даних КМЗХ на ЕОМ (В.М. Пилипенко, Р.К. Радул).

· Починаючи з 1985 р., у межах ДДЗ ДГП "Укргеофізика" реалізується програма регіональних сейсмостратиграфічних досліджень за системою січних і сполучних профілів МСГТ.

ДДЗ розташована в південно-західній частині Східно-Європейської платформи між Українським щитом (УЩ) і Воронезьким масивом на архейсько-ранньопротерозойському фундаменті і є частиною Прип'ятсько-Дніпровсько-Донецького прогину. Якщо динаміку розвитку Дніпровсько-Донецького палеорифту більшість дослідників в останні роки представляють як структуру розтягу земної кори, то питання про причини, що зумовили цей розтяг, вирішується неоднозначно. За одними уявленнями розтяг кори пов'язаний з виникненням у рифеї або девоні Самарського склепіння висотою 4-5 км і його обваленням у центрі. Склепіння виникло в результаті пульсаційного розширення астеносферного діапіру з наступним розтіканням його матеріалу в сторони. Велику роль при розширенні діапіру повинні були відігравати фазові, поліморфні й інші перетворення речовини на глибині (Гавриш та ін., 1974, 1985, 1989, Доленко та ін., 1981). За іншими уявленнями ? палеорифт утворився через тангенціальний розтяг земної кори внаслідок вертикального пульсаційного підйому астеноліту й розтікання його матеріалу в сторони під корою з наступним охолодженням, кристалізацією та зануренням, без утворення склепіння (Чекунов, 1990). Земна кора над астенолітом зазнала інтенсивної переробки внаслідок прогріву, насичення основною магмою й мантійними флюїдами. Горизонтальний розтяг і розсув були визначальними, тобто це "щілинний" рифт загальної північно-західної орієнтації, довжина якого близько 1500 км, а ширина 70-170 км.

Будова фундаменту Дніпровського грабену досить складна. У рельєфі його поверхні виділяються численні виступи й западини. Амплітуда тектонічних порушень, що розділяють та ускладнюють їх, досягає 3,0 км, а перепади глибин між суміжними позитивними й негативними структурними елементами становлять 1,0-3,0 км.

Тектоніка осадового чохла тісно пов'язана з будовою кристалічного фундаменту. У регіональному плані відбувається занурення горизонтів осадового чохла й збільшення потужності всіх товщ від бортових частин до центру грабена й у напрямку з північного заходу на південний схід. У будові осадового чохла ДДЗ виділяють два структурних поверхи, що розрізняються за складом порід, умовами їх залягання, а також за тривалістю накопичення осадового матеріалу. Нижній поверх – верхньодевонський, верхній ? верхньопалеозойсько-кайнозойський.

Девонський структурний поверх підрозділяється на п'ять літолого-стратиграфічних комплексів, що висвітлюють цикли, етапи рифтоутворення: підсольовий, нижньосольовий, міжсольовий, верхньосоленосний і надсольовий. Кам'яновугільні відклади з кутовим і стратиграфічним неузгодженням залягають на девонських, а в межах бортових частин – на докембрійських утвореннях, і представлені всіма трьома відділами. Нижньопермські відклади неузгоджено залягають на кам'яновугільних і мають обмежене поширення в межах бортових частин і крайових зон ДДЗ. На нижньопермських відкладах з кутовим і стратиграфічним неузгодженням залягають мезо-кайнозойські утворення. Мезозойські відклади представлені піщано-глинистими утвореннями тріасу, юри й нижньої крейди, піщаниками сеноману й мергельно-крейдяною товщею верхньої крейди. Кайнозойські відклади – піщано-глинистими утвореннями палеогену й антропогену.

СЕЙСМІЧНІ КОМПЛЕКСИ ТА БУДОВА ОСАДОВОГО ЧОХЛА ЗАПАДИНИ

Аналіз закономірностей відображення стратонів різного рангу у вигляді сейсмокомплексів (КС) на часових розрізах регіональних профілів дозволив зі спільних позицій перейти на картування граничних поверхонь КС, тому що останні на різних площах можуть відповідати різним інтервалам розрізу навіть у межах того самого стратиграфічного підрозділу. Такий підхід до інтерпретації сейсмічних даних дозволив з більшим ступенем достовірності вивчити глибинну будову ДДЗ як єдиної структури, розширити уявлення про історію утворення й розвитку рифту, встановити природу сил, що впливають на його еволюцію, детально дослідити характер зчленування з іншими структурами. Крім того, з'явилися додаткові можливості вивчення локальних структур, зокрема антиклінальних підняттів і різного роду неузгоджень (неантиклінальних пасток): літологічних, стратиграфічних, тектонічно-екранованих і комбінованих, з якими можуть бути пов'язані поклади вуглеводнів.

Вся товща осадових відкладів, що відображається у хвильовому полі часових розрізів, досить надійно розподіляється на наступні сейсмостратиграфічні підрозділи: девонський (КСН D) і нижньовізейсько-турнейський (КСН ) нерозчленовані сейсмічні комплекси; верхньовізейський () сейсмічний комплекс, серпуховський () нерозчленований сейсмічний комплекс, башкирський (), московський () верхньокам’яновугільний ( ), нижньопермський ( ), тріасовий (Т), юрський (J), крейдяний (К). У межах КСН D повсюдно виділені підсольовий (), а на багатьох ділянках – нижньосоленосний ( ) сейсмічні комплекси.

Кристалічний фундамент проявляється на часових розрізах, здебільшого зоною відсутності регулярних відбиттів. Останні, які за своїми кінематичними і динамічними характеристиками можуть розглядатися як відбиття від реальних границь фундаменту, простежені в межах Самарсько-Вовчанського виступу. Аналогічні хвилі, хоча й не такої динамічної виразності, зафіксовані у хвильовому полі регіонального профілю Близнюки – Північна Голубівка. Відбиваючі горизонти, за умови їх реальності, зафіксовані на глибині 1-6 км від поверхні фундаменту. Характер поведінки відбиттів свідчить про блокову будову фундаменту в межах Самарсько-Вовчанського виступу.

У межах північного борту, на профілі Бахмач – Сватове, добре виражене динамічно, двофазне відбиття від підошви осадового чохла простежене на 400 м глибше поверхні фундаменту. Подібну неузгоджену поведінку відбиттів від границь у фундаменті відносно підошви осадового чохла зафіксовано раніше на Скворцовській ділянці регіонального профілю Перещепіно – Валки. Заслуговує на увагу той факт, що розломи мають допізньосерпухівський вік. З огляду на конфігурацію відбиттів від границь у фундаменті в межах блоку й поза ним, можна припустити, що ці розломи успадкували більш древні розломи докам'яновугільного віку.

Внизу осадового чохла ДДЗ знаходиться девонський осадовий комплекс, будова якого вказує на рифтогенну природу утворення ДДЗ у піздньодевонський час. Нижня частина девонського КСН комплексу віднесена до підсольових відкладів (КС ). На часових розрізах підсольовий комплекс часто відображається у вигляді різко дислокованого 3-5 фазного динамічно виразного пакету відбиттів, що легко розпізнається на значних відстанях при розривах у кореляції й максимальному часі його реєстрації в осьовій зоні грабену 7-8.5 с (15-19 км).

У цілому Дніпровський грабен є симетричною структурою, у межах якої виділяється найбільш занурена центральна, а також південна та північна крайові зони, відділені від центральної значними розривними порушеннями, або системою блоків з крутим падінням.

М.В. Чирвинська і В.Б. Соллогуб визначили південну й північну границі грабену крайовими скидами із системи кулісоподібних розривних порушень, а одним з характерних ознак виділення бортових ділянок – відсутність девонських (починаючи із семилуцьких) відкладів (Чирвинська, Соллогуб, 1980). Північний крайовий розлом є нормальним скидом з амплітудою по підошві осадового чохла 1500-2000 м.

У межах бортових ділянок поверхня фундаменту занурюється вбік Дніпровського грабену й розбита скидами прямої й зворотної полярності на блоки. При співставленні даних регіональних робіт МСГТ зі структурною картою гіпсометрії фундаменту складеної М. Г. Манютою та ін., показано, що за потужності осадового чохла до 10 км істотних розбіжностей немає. Однак будова поверхні фундаменту за даними КМЗХ, особливо в районі прибортових крупноамплітудних порушень, виглядає більш згладженою, ніж за даними МСГТ. Зі збільшенням потужності осадового чохла до 15-18 км розбіжності між даними двох методів стають значними. За даними КМЗХ гіпсометрія фундаменту завищена на 3-6 км, хоча в цілому загальна картина тектонічної будови ДДЗ відображається правильно.

Глибина залягання підсольового комплексу в поперечному перетині варіює від 3-7 км біля крайових розломів до 10-19 км у найбільш занурених блоках осьової зони. Максимальні глибини уздовж осьової зони грабена змінюються від 10-12 км до 17-19 км у районі Єлізаветівського й Чутівського штоків.

Нижньосоленосний КС , відносно всього девонського комплексу має значні обсяги. Соляні маси утворюють численні лінзо- і штокоподібні тіла, які часто проникають в товщу відкладів, що залягають вище. Значні території займають соляні маси в пластовому заляганні, прогнозна потужність яких досягає більше 1000м.

Міжсольові утворення (КС ) поширені майже на всій території грабену. Максимальну їхню потужність, близько 3 км, відмічають в крайових зонах на Колайдинській і Бахмачській площах. У південно-східній частині ДДЗ границі розділу між міжсольовим (КС ), верхньосоленосним (КС ) і надсольовим (КС ) сейсмічними комплексами досить надійно корелюються тільки на окремих ділянках північної та південної прибортової зон. На іншій території всі вищезгадані комплекси простежені у вигляді єдиного нерозчленованого сейсмічного комплексу.

Встановлені ознаки більш широкого поширення верхньосоленосного комплексу () на північному заході западини й, зокрема, у межах Малодівицької, Ромоданівської, Срібненської й, менш упевнено, Роменсько-Афанасіївської площ. Наявність цих екрануючих товщ підвищує перспективи нафтогазоносності утворень, які залягають нижче. Надсольовий комплекс () також розвинений на заході западини й характеризується змінними потужностями в центральному грабені.

Кам'яновугільні відклади розповсюджені всюди, включно з бортовими ділянками. На відміну від девонських, потужність цих відкладів закономірно збільшується від бортів до осьової зони западини й з північного заходу на південний схід. Зони високих градієнтів збільшення потужності відкладів нижнього карбону свідчать про нерівномірне прогинання ДДЗ у цей час, тоді як у середньому карбоні занурення було більш плавним і рівномірним. Максимальні потужності відкладів карбону, (включно з картамишськими теригенними відкладами нижньої пермі), зафіксовані в осьовій зоні грабену й закономірно збільшуються вбік Донбасу від 10750 м до 12000 м. Вісь максимальних потужностей карбону практично збігається з віссю максимального прогинання по всіх відкладах ДДЗ. Таким чином, на досліджуваній території максимальна потужність нижньокам’яновугільного комплексу порід насправді виявилася більшою, ніж передбачалося раніше за результатами узагальнень геолого-геофізичних даних при дослідженнях КМЗХ і ГСЗ-КМЗХ (Соллогуб, 1986, Соллогуб, Чекунов, 1975). Це ж стосується й максимальних глибин залягання підошви комплексів.

У межах кам'яновугільного комплексу виділені регіональні границі кутових неузгоджень, що відповідають підошвам верхньовізейсього, верхньосерпухівського й башкирського комплексів. На південному сході грабену ці неузгодження носять більш виразний характер, ніж на північному заході території.

Основна частина тектонічних порушень розриває поліфаціальну товщу кам'яновугільних відкладів включно до поверхні дотріасового (допересажського) неузгодження за відсутності хемогенних відкладів нижньої пермі, а за наявності в розрізі згаданих відкладів, в основному до їх підошви. Потужності КС на крилах скидів у переважній більшості випадків залишаються постійними (крім верхньокам'яновугільних), що вказує на постседиментаційний характер тектонічних рухів. Самостійне значення мають постседиментаційні порушення доверхньовізейського, доверхньосерпухівського та добашкирського закладення. Поблизу тектонічних порушень й, особливо, у приштокових зонах, відбиття значно втрачають динамічну виразність й ускладнені інтерференцією, накладанням крутонахилених бічних, дифрагованих й, можливо, складновідбитих (дуплексних) хвиль.

Незважаючи на досить високу вивченість сейсморозвідкою нижньопермського хемогенного комплексу (Вітенко, Кабишев, 1977, Гавриш, 1989, Забелло, Ківшик, Самойлюк та ін., 1986), у ньому виявлено відносно невелику кількість покладів вуглеводнів. На основі відомостей про будову комплексу можливе більш обґрунтоване прогнозування будови глибоких горизонтів карбону, особливо на ділянках невпевненої реєстрації відбиттів (приштокові й міжкупольні зони). Існують перспективи відкриття у хемогенному комплексі покладів, пов'язаних з різними типами неантиклінальних об'єктів. Як передбачається деякими дослідниками (Гаркаленко, Бородулін, Міхальов, Масленнікова, 1972, Самойлюк, Гавриш, 1990), у ранньопермський час відбулося відродження деяких ознак рифтового режиму. Це підсилює необхідність більш детального вивчення будови відкладів нижньої пермі.

За даними регіональних робіт МСГТ, максимальні потужності хемогенного КС Р1 фіксуються в Машевсько-Шебелинській зоні й досягають 2350м, за цього підошва комплексу залягає на глибинах до 4250м. Характерною ознакою комплексу на часових розрізах є серія інтенсивних протяжних відбиттів для низів комплексу й слабко динамічно виражених відбиттів для його верхньої частини.

Мезозойські комплекси (тріасовий, юрський, крейдяний) перекривають відклади всіх комплексів, що залягають нижче, та визначають завершальну стадію розвитку синеклізи. Підошва мезозойських відкладів є границею ерозійного зрізу, віднесеною до базальних відкладів пересяжської світи тріасу (горизонт ІVб). Про інтенсивність розмиву палеозойських відкладів можна судити за віком порід, зрізаних ерозійною поверхнею. У напрямку від центральної частини западини до її бортів під ерозійну поверхню виходять все більш древні відклади, від нижньої пермі до башкирського ярусу середнього карбону. На ділянках, де відклади тріасу залягають на хемогенних відкладах нижньої пермі, поверхня яких є різкою акустичною границею, відбиття ІVб являє собою інтенсивне коливання. Там, де утворення нижньої пермі відсутні, відбиття ІVб – динамічно не виразне, однак легко розпізнається на часових розрізах, тому що воно відповідає явно вираженій поверхні неузгодження типу ерозійного зрізу.

Всі сейсмічні комплекси мезозою значною мірою однорідні. Це найбільш спокійна частина розрізу, в якій переважають протяжні та динамічно виражені відбиття, що пов'язується з епісинклінальним характером осадонакопичення. Для областей відносного занурення характерна основна закономірність осадонакопичення в умовах стабілізації й компенсації – виклинювання шарів у нижній частині і субпаралельне, переважно горизонтальне, залягання шарів у верхній частині розрізу. Зі структурних форм у мезозої, і особливо, у тріасі, очевидно, консидементаційно формувалося багато куполів штоків, розташованих в осьовій і північній прибортових зонах грабена, що витікає з аналізу потужностей відповідних комплексів на регіональних профілях.

Отже, завдяки узагальненню сейсмічних даних за 25 регіональними профілями вдалося уточнити, а в багатьох випадках одержати принципово нові відомості про будову відкладів палеозойського комплексу, про структуру й гіпсометрію підошви осадового чохла.

В основі осадового чохла ДДЗ залягають відклади не древніші за середньодевонські, тобто сейсмостратиграфічними дослідженнями не підтвердилася наявність палеорифту піздньопротерозойського (рифейського) віку на тих глибинах, де він прогнозувався. Потужність осадового чохла в найбільш прогнутих частинах ДДЗ досягає 18000м, при цьому максимальні потужності девонських і кам'яновугільних відкладів в осьовій зоні південно-східної частини басейну становлять відповідно більше 3км і до 13 км. Потужності найбільш перспективних нафтогазоносних верхньовізейського й серпухівського комплексів досягають 3100 й 2900 м, що в 2 рази більше, ніж передбачалося раніше, і це, звичайно, підвищує перспективи нафтогазоносності регіону в цілому.

СОЛЯНА ТЕКТОНІКА ТА ЗАКОНОМІРНОСТІ ФОРМУВАННЯ ЛОКАЛЬНИХ СТРУКТУР

Розглянуто основні закономірності формування локальних соляних структур, які відіграють значну роль в геологічній будові і нафтогазоносності ДДЗ, що визначає важливість вивчення соляної тектоніки для розробки стратегії нафтогазопошукових робіт, включаючи комплекси, що глибоко залягають.

До теперішнього часу досить докладно висвітлена геологічна будова багатьох антиклінальних структур і соляних штоків. Розроблено різні класифікації структур з використанням в якості основи одного або декількох таких критеріїв як морфологія, час утворення, наявність або відсутність соляного ядра, стратиграфічний рівень підйому девонської солі, механізм утворення, характер розвитку (постседиментаційний або конседиментаційний), прояв розформовуючи (деструктивних) процесів і т.ін. (Витенко, Кабишев, 1977, Гавриш, 1991, Шпак, 1989).

В осадовому розрізі ДДЗ виділяються три соленосних товщі. Дві з них утворилися на рифтовому етапі розвитку басейну в пізньому девоні, а третя - під час пострифтового занурення в ранній пермі. Поліфаціальний склад девонських відкладів, неоднозначна палеонтологічна характеристика, різкі зміни потужностей горизонтів, що відносяться до одного геологічного періоду, та інші особливості, ускладнюють їх зіставлення не тільки в різних структурно-тектонічних зонах ДДЗ, але й на сусідніх площах, і в межах однієї структури.

Наведені в цьому розділі дані свідчать про те, що навіть ядра соляних структур складаються не тільки із чистої солі, а в основі соляних штоків міститься соленосна товща, яка представлена чергуванням шарів солі із сульфатно-карбонатними й, подекуди, теригенними породами. Таким чином, склад, будова й потужність материнського соленосного комплексу могли істотно впливати на інтенсивність прояву соляної тектоніки в різних частинах басейну.

Соляна тектоніка в ДДЗ проявлялася практично протягом всього її формування – від піздньодевонського до четвертинного часу. Всі соляні структури ДДЗ можна розділити на два основних типи: 1) соляні антикліналі й подушки (соляне ядро залягає конкордантно з осадовими відкладами, які його перекривають); 2) діапіри (соляне ядро прориває частину або всю товщу відкладів).

Результати аналізу регіональних сейсмічних досліджень МСГТ та інших геолого-геофізичних даних дозволили уточнити уявлення про розподіл антиклінальних структур і соляних штоків по площі. Більшість соляних структур групуються в короткі (перші десятки кілометрів) і протяжні (до 130 км) структурні вали, ускладнені системою соляних штоків з різними рівнями прориву солі. Найбільш протяжні вали зосереджені в осьовій зоні басейну, субпаралельно простяганню девонського рифту. У центральному й південно-східному сегментах ДДЗ кількість соляних штоків, особливо з дотріасовим рівнем прориву солі, значно збільшується. Посилення соляної тектоніки в цих сегментах пов'язано, мабуть, з різким збільшенням потужностей материнського соляного комплексу й пострифтових палеозойських відкладів, які його перекривають, а також з більш інтенсивним проявом пострифтових фаз тектонічної активності.

У ДДЗ розвинені в основному дві основні форми штоків: грибоподібні й стовповидні. Поблизу як перших, так і других, залягання приштокових шарів може бути близьким до горизонтального або з різко вираженим підйомом до штоку. Іноді спостерігаються кутові неузгодження між окремими товщами осадового чохла.

На часових і глибинних розрізах регіональних профілів МСГТ, які перетинають ДДЗ навхрест її простягання, знайшли відображення 56 антикліналей і подушок й 36 штоків з різним рівнем підйому солі. У цілому більше половини всіх структур мають чіткий зв'язок із крупноамплітудними тектонічними порушеннями.

Соляна тектоніка в ДДЗ нерозривно пов'язана в часі з регіональними тектонічними процесами протягом рифтової і пострифтової історії її розвитку. А саме із цими, відносно короткими проміжками геологічного часу пов'язаний найбільш активний ріст соляних тіл, що у багатьох випадках закінчувалося проривом осадового комплексу, який залягає вище і розтіканням великої кількості кам'яної солі в місцях виходу її на денну поверхню. Соляні діапіри, які проривали осадову товщу, потім перекривалися молодими відкладами й у наступні фази активізації регіональних тектонічних рухів поводилися або відносно пасивно (лише деформуючи відклади), або знову проривали осадове перекриття з виходом солі на поверхню.

Ініціація рухів солі проходила завдяки фазам активізації тектонічних рухів на рифтовій і пострифтовій стадіях еволюції ДДЗ. Прорив солі назовні проходив завдяки спільній або самостійній дії розломоуторення осадового чохла, формування антикліналей з розмивом склепіння, а також виштовхування й розмиву вузьких блоків осадового чохла. Стискання наприкінці крейдяного віку могло привести до підняття шарів, які залягають під соляним карнизом дотріасових штоків, безпосередньо примикаючи до їхніх стінок. Ширина стовбуру діапіру могла істотно зменшуватися з глибиною, а в деяких випадках – навіть виклинюватися повністю

Встановлені особливості соляної тектоніки дозволяють припустити, що, незважаючи на високу густоту сейсмічних профілів у ДДЗ при застосуванні сучасних методів польових досліджень й обробці даних (особливо з застосуванням тривимірної сейсморозвідки 3-D), існують можливості для пошуків ще не виявлених нафтогазоперспективних об'єктів наступних типів:

- крутопадаючі блоки осадового чохла в приштокових зонах, які можуть мати набагато більше поширення, ніж це було встановлено дотепер глибоким бурінням;

- залишкові антиклінальні підняття під козирками соляних штоків;

- позитивні структурні форми під ніжками соляних структур, які були перетиснені внаслідок стиснення басейну наприкінці мезозою;

- структурні форми, які перебувають під соляними козирками штоків із доверхньовізейським і доверхньосерпухівським рівнем залягання солі;

- неантиклінальні пастки на схилах первинних і вторинних крайових синкліналей, які виникли при формуванні штоків у пізньому візе й у середині серпухівського часу.

В роботі розглянуто сейсмічні ознаки морфологічного різноманіття соляних структур і багатофазності їх утворення.

НАПРЯМКИ ПОШУКІВ НАФТОГАЗОПЕРСПЕКТИВНИХ ОБ'ЄКТІВ І ЗАВДАННЯ СЕЙСМОРОЗВІДКИ

Розглянуто основні напрямки пошуків нафтогазоперспективних структур в ДДЗ сейсморозвідувальними методами. В основу прогнозування нафтогазоперспективних об'єктів у межах ДДЗ покладено особливості хвильових полів регіональних профілів, дані глибокого буріння, схеми ізопахіт сейсмічних комплексів палеозою з урахуванням глибин їх залягання, розташування систем розривних дислокацій і границь перерв в осадонакопичинні із залученням результатів пошукових, детальних сейсмічних робіт й узагальнюючих досліджень останніх років.

Традиційно родовища нафти й газу в ДДЗ пов'язували із брахіантиклінальними складками, більшість із яких тією чи іншою мірою ускладнено соляною тектонікою. На теперішній час до глибини 4000 м геофізичними методами виявлено й вивчено бурінням практично всі антиклінальні структури. Тому одним з перспективних напрямків, який раніше прогнозувався, а за останні роки отримав практичне підтвердження, є пошуки покладів вуглеводнів (ВВ) в неантиклінальних літолого-стратиграфічних і тектонічно-екранованих пастках, а також різноманітних похованих структурах.

Основні перспективи нафтогазоносності ДДЗ наразі пов'язують у першу чергу з нижньокам’яновугільним мегакомплексом. Цей комплекс, що характеризується найбільшою перспективністю, найбільшим скупченням ВВ (у серпухівському комплексі - 67, верхньовізейському - 123, турнейсько-нижньовізейскому - 70), цілком забезпечує регіональну продуктивність ДДЗ.

Найперспективнішою за всіма типами та різновидами пасток є центральна частина зі східним продовженням вздовж північної прибортової частини ДДЗ і північної окраїни Донбасу. Саме тут спостерігаються найбільш сприятливі умови генерації й збереження ВВ – середній ступінь катагенезу, найбільш високі класи покришок і добра гідрогеологічна закритість надр

Нижньокам’яновугільний продуктивний комплекс у західній (Ічнянсько-Качанівській) частині ДДЗ є також перспективною територією за слабкими пастками, включно з неантиклінальними.

Девонський комплекс є другим за перспективністю об'єктом. Продуктивними є міжсольові задонсько-єлецькі відклади, у більшості випадків у зонах відсутності верхньої солі. Продуктивна частина розрізу виконує роль надсольової товщі й межує із теригенними нижньокам’яновугільними відкладами. Тут не можна виключати взаємні перетікання ВВ між нижньокам’яновугільними і девонським комплексами. Типово девонських підсольових покладів ВВ, подібних до Прип'ятського прогину, у ДДЗ поки не відкрито.

Основні перспективи газоносності нижньопермсько-верхньокам’яновугільного комплексу в ДДЗ пов'язані з Машевсько-Шебелинським районом і частиною північної прибортової зони, що прилягає до нього. Тут перспективними є периферійні частини соляних штоків (Крестищенський, Медведівський, Червоноградський, Чутово-Розпашнівський, Соснівський, Тарасівський та ін.). Слід зазначити, що практично на всіх значних антиклінальних структурах в цьому комплексі вже проведено пошукові роботи.

Самостійним об'єктом пошуку вуглеводнів є кристалічні породи фундаменту. Всі родовища у фундаменті ДДЗ виявлені на північному борті, де він перекривається верхньовізейським продуктивним комплексом, і пов'язані з корами вивітрювання порід фундаменту (площинними й лінійними), зонами підвищеної тріщинуватості, дроблення або розущільнення порід. Перспективними є також виступи фундаменту, перекриті нижньокам'яновугільним комплексом порід.

При пошуку нафтогазоперспективних об'єктів у межах девонського й нижньокам'яновугільного комплексів основним завданням сейсмостратиграфічних досліджень є пошук потенційних бар'єрів на шляху латеральної міграції вуглеводнів. Це можуть бути стратиграфічні й літологічні неузгодження, зони виклинювання шарів колекторів або зони їх фаціального заміщення, тектонічні порушення, що екранують окремі блоки порід, поховані малоамплітудні структури. Перспективний напрямок пов'язаний з пошуком карбонатних резервуарів вуглеводнів в першу чергу в нижньовізейських, турнейських і верхньодевонських відкладеннях.

За останні роки основними геологічними завданнями є пошук і підготовка структурно-літологічних, структурно-тектонічних, літологічних та інших складно побудованих комбінованих об'єктів. Крім цього, зростають обсяги детальних робіт на діючих родовищах. Вирішення цих завдань потребує вивчення внутрішньої будови перспективних товщ і прогнозування контуру покладів. З 1986 по 2007 р. за методикою 3D виконано детальні роботи на 14 площах (Чутівській, Валюхівській, Кулічихінській та ін.). Завдяки використанню результатів сейсморозвідки 3D, у пробуреній розвідувальній свердловині на Валюхівському родовищі отримано промисловий приплив газу. Бурінням підтверджена модель Чутівського родовища, де 5 свердловин розкрили промисловий поклад. Пробурені свердловини на Кулічихінському родовищі також підтвердили геологічну модель родовища.

Отже, використання сучасної апаратури й оптимальних систем спостереження під час виконання польових робіт, новітніх програмно-технічних засобів на стадії обробки й інтерпретації матеріалів, комплексування всієї наявної геолого-геофізичної інформації дає можливість значно підвищити ефективність вирішення геологічних завдань.

ВИСНОВКИ

Детальне вивчення глибинної будови Дніпровсько-Донецької западини з використанням нових технічних можливостей проведення польових робіт й обробки отриманої інформації із залученням, поряд з технологічними прийомами традиційною сейсморозвідкою 2D, сейсморозвідки 3D дозволило одержати наступні основні результати:

1. На якісно новому матеріалі підтверджено концепцію багатоетапного й постконседиментаційного розвитку соляних штоків і формування карнизів у нижньокам'яновугільних відкладах;

2. Встановлено ступінь розвитку тектонічних порушень та їх ймовірна реактивація, що дозволило уточнити основні етапи тектонічних активізацій у межах ДДЗ;

3. На підставі складеної схеми кореляції тектонічних порушень і розвитку основних солянокупольних структур встановлено тісний зв'язок антиклінальних структур з особливостями будови фундаменту й розривних порушень;

4. Виділено реальні сейсмічні відбиваючі горизонти на значних глибинах у кристалічному фундаменті ДДЗ;

5. Рекомендовані для буріння:

- зони розущільнення, тріщинуватості в кристалічних породах північної прибортової зони і в районі Самарсько-Вовчанського виступу фундаменту;

- області розповсюдження карбонатних резервуарів вуглеводнів в нижньовізейських, турнейських та верхньодевонських відкладах;

- складнопобудовані приштокові зони в районі Кулічихінського, Чутівського та інших родовищ.

Публікації за темою дисертаційної роботи.

Монографії.

1. Нефтегазоносность фундамента осадочных бассейнов. /Чебаненко И.И., Краюшкин В.А., Клочко В.П., Гожик П.Ф., Евдощук Н.И., Гладун В.В., Маевский Б.И., Толкунов А.П., Цеха О.Г., Довжок Т.Е., Егурнова М.Г., Максимчук П.Я.] - Киев: Наук. Думка, 2002. - 293 с. – (Серия «Нефтегазоносные объекты Украины»).

Статті в наукових виданнях.

2. Омельченко