Обзор геолого-геофизической изученности района Уральской сверхглубокой скважины СГ-4

в неполном объеме, без сопровождения структурного бурения достаточной

координации. Необходимо ускорить обоснование и реализацию геолого-

геофизического (геодинамического) полигона вокруг СГ-4.

В направлении повышения научной эффективности сверхглубокого бурения

необходимо существенно усилий исследовательские возможности на самой

скважине, особенно систематических замеров на больших глубинах флюидного

трещинно-порового давления и других гидродинамических параметров, оценки

напряженного состояния околоствольного массива, непрерывной регистрации

всех компонентов флюидной составляющей, совершенствования комплекса ГИС,

ориентированного отбора керна с установлением палеомагнитных характеристик

и др.

7. Сейсмическая информация по стволу и району СГ-4

Отражающие элементы профилей ГСЗ и MOB не могут быть точно

скоррелированны с геологией по стволу, поскольку скважина проходится, к

сожалению, на удалении 1—1,5 км от профилей, авулканогенным разрезам

присуща плохая выдержанность. Можно лишь утверждать, что подтвердилось

общее моноклинальное строение разреза в верхней половине с углами падения

слоев 45° на восток, что соответствует замерам слоистости в скальных

обнажениях на поверхности и по керну СГ-4. В прогнозном скоростном разрезе

на основе дегализационных работ ГСЗ 1985 г. В.С.Дружинина были выделены и

частные зоны инверсии скоростей, в т.ч. на глубинах 1500 и 2100 м. По ВСП,

первый из них на фоне высокоскоростного интервала не выделен, но четко

проявлен зоной дезинтеграции с резким уменьшением плотностей, а второй

выделился зоной понижения скоростей до 5,9 км/с на глубине 2—2,2 км.

На прогнозном скоростном разрезе была выделена также зона инверсии

скоростей на глубинах 6,3—7,5 км. Позднее методом вертикальных отражений в

том же интервале зафиксирована среда с резко повышенной расслоенностью.

Предположительно, она соответствует пачке осадочных пород низов ордовикской

части палеозойского разреза. На профиле ОГТ ей соответствует на тех же

глубинах система протяженных отражателей, имеющих слабое воздымание на

восток и, судя по структурному рисунку, в 2 км восточное СГ-4 несогласно

перекрываемых вышележащими базальтами, уже вскрытыми по СГ-4 (рис. 6). То

есть объект на глубинах 6,3—6,7 км снова подтверждается. Подобная очень

выдержанно распространенная ниже базальтов осадочная пачка, датированная

фауной кародокского яруса ордовика, картируется на поверхности в западном

борту Тагильского прогиба в 20 км западнее СГ-4. В связи с этим отметим,

что один из важных результатов бурения СГ-4 до 5,4 км — установленный факт,

что для ордовикской части палеозойского разреза в районе СГ-4 остается

очень узкий диапазон глубин, т. к. ниже 8—8,5 км, по данным ГСЗ ,

распространен явно иной комплекс (6,6—6,8 км/с, вероятно, амфиболитовых

метаморфитов), хотя западнее мощности зеленосланцевых базальтов 02К—Оз и

спилит-диабазового комплекса Оз—S1 достигают 6—8 км. Но во внутренней части

Тагильского прогиба ,где бурится СГ-4, представляющей собой фланговую часть

главной зоны базитового магматизма, на основе совместного рассмотрения

геологической и геофизической информации прогнозируется резкое сокращение

их суммарных мощностей примерно до 2 км и частичное замещение по латерали

слоистыми отложениями удаленных фаций. До бурения подобные точки зрения

были мало обоснованными. Не исключается и вариант связи этого объекта с

повышенной тектонической нарушенностью разреза на глубинах 6,3—7,5 км.

Параметрическое значение будет иметь вскрытие этой части разреза бурением.

Интересна в рассматриваемых материалах выделенная на сейсмопрофиле

MOB—ОГТ (1994—1995 гг.) сильная отражающая граница, пересекающая проекцию

ствола СГ-4 на глубине около 2900 м. Она имеет восточное падение,

субсогласное с общим напластованием пород именновской свиты, но связывать

ее с какими-либо вариациями литологии и фаций оснований нет. Для этого

интервала характерно развитие грубых неминерализованных трещин, по которым

керн после подъема на поверхность распадается на блоки с ровными

ограничениями; характерны также анизотропия физических свойств и пониженные

скорости упругих волн, измеренных по керну и стволу скважины. Видимо, это

сочетание признаков отвечает напряженному состоянию околоствольного

массива, что косвенно подтверждается осложнениями бурения в пределах

указанного интервала.

Позднее через уже пробуренную до глубины 5,3 км СГ-4 выполнен детальный

профиль глубинного ОГТ по программе «Европроба», на одном из вариантов

разреза которого четко и непрерывно на протяжении 10—13 км прослеживаются

параллельные друг другу два отражателя, маркирующие всю структуру района

бурения СГ-4. По глубине они соответствуют наиболее мощным осадочным пачкам

в верхней (на глубинах 3000—3300м) и нижней (4860—5072 м) частях флишоидной

толщи разреза СГ-4 (см. рис.6). Отражатели вверху имеют наклон 45°, что

соответствует отражающим элементам на Красноуральском профиле ГСЗ и

ориентировке слоистости в обнажениях и по керну СГ-4, тогда как ниже 2,5 км

слоисость по керну все более выполаживается до 10 и 5° на глубинах 4—5 км

(см. рис.6). На профиле ОГТ характеризуемые отражатели также очень плавно

выполаживаюгся с глубиной до горизонтальных залеганий восточное СГ-4,

переходящих в полого западные в восточном конце профиля. Их легко можно

было бы принять за таловые надвиги с горизонтальными базальными

поверхностями. Но изучение разреза в пересечениях их стволом СГ-4 показало,

что оба структурных элемента по природе соответствуют нормальным

наслоениям. В данном случае СГ-4, вероятно, выполнила важнейшую

параметрическую задачу определения геологической природы одного из типов

протяженных субгоризонтальных отражателей в верхней коре — если принять,

что приводимый разрез — адекватное отражение реальной среды (на том же

информационном массиве отстроены и другие варианты). Предполагавшийся ранее

вариант, что система пологих отложений может быть обусловлена боковыми

отражениями от происходящего южнее параллельно профилю разлома — в принципе

вероятен, но в данном случае сомнительно существование двух строго

параллельных друг другу на протяжении 10 км разломов. Прослеживание

профилем ОГТ распространения глубоко погребенной слоистой толщи с

достоверно установленной бурением мощностью около 2 км — это, вероятнее

всего, обычная фиксируемая методом ОГТ в осадочных бассейнах

сейсмостратиграфия. Неожиданность ее в сплошном вулканогенном массиве

логично объяснима: данный разрез в отличие от всех смежных формировался при

устойчивом морском режиме осадконакопления в локальном грабене, занимающем

всю внутреннюю часть Тагильского прогиба. По данным ранее выполненного

Ю.С.Каретиным, затем АИ.Глушковым с соавторами картирования флишоидной

толщи, размеры оконгуривающего грабен ареала ее распространения на

поверхности 18х70 км. Были установлены и встречные направления падения

слоистости в обоих бортах грабена при почта горизонтальных залеганиях слоев

в перекрывающих толщах в его центральной части, в т. ч. в скважинах н а

глубинах 700—1350 м (см. рис.6). То есть вариант профиля ОГТ согласуется с

независимыми геологическими данными. На нем нижний отражатель в западной

при-бортовой части палеорифга становится прерывистым, неотчетливым, видимо,

соответствует типовой картине развития нарушенности бортов большим

количеством мелких сбросов, развивающихся в процессе растяжений и

погружений днища палеорифга. В случае нижнего отражателя восточнее СГ-4

вероятна совмещенность с осадочной пачкой послойной тектонической

нарушенности. В керне это проявлено в виде дискования очень жестких

силицитов в результате развития грубого послойного кливажа в зоне мощностью

5—8 м, расположенной на 2—3 м выше литологического контакта силицитов с

массивными тектоническими ненарушенными породами офиолитового основания.

Видимые на том же профиле ОГТ системы встречно падающих мелких кососекущих

разрывных нарушений местами дают четко видимые, но очень незначительные по

амплитудам (10—20 м) смещения вышеупомянутых протяженных отражателей, и

нигде до показанных на профиле глубин 12 км не дают крупных тектонических

усложнений разреза.

На том же информационном массиве ОГТ получены и отстройки, на которых

описанные выше отражатели просматриваются фрагментарно, вследствие

нарушенности их системами очень частых субпараллельных кососекущих

нарушений, более всего похожие на системы грубого кливажа. Наиболее

развитая из них — с западными падениями под углами 60—70°. Она отмечена

ранее в скальных обнажениях площади.

По имеющимся в районе профилям ГСЗ, МПВ-МОВ и ОГТ, геологическую

природу подавляющего большинства более коротких палогопадающих отражающих

элементов, в т. ч. отвечающих границам крупных стратиграфических

подразделений верхней части разреза коры, никому не удалось угадать по

собственно сейсмической информации. Только бурение дало достоверные

результаты. Геологическая природа и значимость многочисленных пологих и

крутопадающих систем отражающих элементов на детализаиионных профилях ГСЗ и

на всех прочих в районе СГ-4 ясны из того, что они не нарушают заметным

образом геологический разрез, а породы монолитны во всем объеме без

проявлений рассланцевания и катаклаза. Поэтому несмотря на то, что многие

из систем отражающих элементов имеют на сейсмопрофилях четкое выражение,

большинство их, видимо, соответствуют лишь обычным в любом скальном массиве

системам трещиноватости и незначительным по амплитудам перемещений разрывам

— их слишком много и они разно ориентированные, тогда как тектоническая

структура в районе СГ-4 простая и, по геологическим данным, не имеет

значительных разломных усложнений.

На таком фоне по-новому выглядит проблема выделения по сейсмическим

данным геологически значимых разломов и контактовых поверхностей разных

толш и комплексов. Наиболее крупные выдержанные по распространенности

структурно-вещественные мегакомплексы коры удается выделять и прослеживать

достаточно уверенно только по совокупности данных, прежде всего, о

скоростных параметрах среды, положению в общем разрезе коры, с учетом

данных по отражающим элементам и геологии поверхности, поскольку, как

показал выполненный анализ всей системы профилей ГСЗ по Уралу, такие

мегакомплексы характеризуются выдержанностью скоростных характеристик и их

типовых вариаций . Оппоненты обычно указывают на различные неоднозначности

вследствие влияния на физические параметры в коре вариаций давлений,

напряженного состояния, флюидного режима и других трудно учитываемых

факторов. Подобное влияние имеет место в частностях, но в целом

интегральные скоростные характеристики крупных распространенных на больших

площадях единиц разреза определяются надежно, а их латеральные вариации

закономерно согласуются с особенностями геологии поверхности.

Заключение

В числе наиболее важных результатов установлено :

вскрытый разрез надежно, во всех деталях увязывается с геологией

поверхности (рис. 4);

установлена полная идентичность химизма главных типов базальтов

выделенных формаций в разрезе СГ-4 и распространенных на поверхности;

отработка детального геохимического профиля в створе с СГ-4 показала,

что афировые базальты бимодального комплекса разреза СГ-4 ниже 5075 м и

картирующегося на поверхности в 4,5—7 км западнее СГ-4 вписываются в единую

латеральную геохимическую зональность вместе с базальтами офиолитового

спилит-диабазового комплекса оси палеоспрединга, трассированной в 10 км

западнее СГ-4 , т. е. относятся к фланговым образованиям этой оси и по мере

удаления от нее все более калиевые и богатые Ti, Fe;

установлены целостность и закономерная направленность строения всего

вскрытого разреза, ненарушенность его надвиговьми сдваиваниями и мощными

разломными зонами с катаклазом и рассланцеванием пород;

нормальным седиментационным оказался и вскрытый на глубине 5070 м

контакт между риолит-андезитобазальтовым комплексом именновской свиты

островодужного типа и залегающим ниже бимодальным комплексом офиолитового

основания;

для оценок информативности данных геофизики о глубинном строении района

важно, что мощность именновского комплекса 4—5 км была прогнозирована

В.С.Дружининым на основе скоростного разреза ГСЗ, тогда как геологические

прогнозы давали вдвое меньшие мощности. Подтвердились для этой части

разреза и прогнозные по ГСЗ интегральные скоростные характеристики среды —

6,1 км/с, что оказалось близким измеренным значениям. Мощность

палеозойского вулканогенно-осадочного разреза в районе СГ-4, по данным ГСЗ,

прогнозируется 7,5—8 км;

более широкими исследованиями в районе в строении земной коры

Тагильской структуры установлено развитие в нижней ее части линзы типа

«коромантийской смеси» (К-М) мощностью 15—20 км, сочетающееся с

утонченностью собственно кристаллической (без К-М) части коры — 28—33 км

против 37—40 км в бортах.

Оценивая первые результаты бурения Уральской СГ-4, необходимо

подчеркнуть, что главные задачи решаются на средних и нижних интервалах

бурения. Уже сейчас, достигнув рекордной для рудных районов Урала глубины и

обеспечив уникальную возможность непрерывного детального изучения разреза

толщиной 4 км, СГ-4 дала ряд принципиально новых данных, касающихся верхней

части Тагильского прогиба. Так, установлено более крутое залегание

вулканогенно осадочных комплексов западного крыла прогиба с значительным

превышением проектной мощности. Получены новые факты, касающиеся возраста,

фациальных условий и геодинамической обстановки формирования вскрытой части

разреза. Изучен циклический характер вулканизма древней островной дуги и

установлены его отличия от современных аналогов. Выявлены закономерности

метаморфических преобразований и особенности распределения в разрезе рудной

минерализации. Впервые для этой части Урала получена достоверная информация

по физическим свойствам, тектонической нарушенности, флюидонасыщенности и

геотермическому режиму такого протяженного по глубине разреза, что дало

возможность объективно оценить эффективность методов наземной геофизики, в

частности, установить природу сейсмических отражающих площадок.

Скважина практически вплотную подошла к решению ряда приоритетных

фундаментальных и прикладных проблем. Уже на ближайших интервалах проходки

предстоит вскрытие горизонтов, отвечающих стратиграфическому уровню

расположенных поблизости медноколчеданных месторождений. Далее решение

принципиальных вопросов по выяснению структурной позиции, составу и

рудоносности образований Платиноносного пояса, цикла байкалид, зон инверсии

скоростей (волноводов) и др.

Необходимо подчеркнуть, что СГ-4 не нацелена на непосредственное

вскрытие конкретных промышленно значимых рудных объектов. Ее задачи в этом

направлении более широки — уловить дыхание рудообразующих процессов,

определить их направленность, установить новые глубинные критерии

минерагенического прогноза. Сообразно общим задачам, стоящим перед

глубинными исследованиями рудообразующих систем , это будет иметь важное

значение для их реконструкции и способствовать построению общей модели

рудогенеза.

Установив стратиграфическую непрерывность или тектоническую

разобщенность и скученность вскрываемого разреза, проходка скважины

обеспечит (на примере Урала) проверку альтернативных моделей

геотектонического развития. В итоге Уральская СГ-4 позволит впервые в мире

получить достоверные факты о глубинном строении, рудоносности, эволюции и

геодинамической природе палеозойских подвижных поясов континентов.

Использование полученных результатов должно обеспечить прорыв геологических

исследований на более высокий научный уровень.

Петрофизический разрез СГ-4

[pic]

Рис.5.

Профиль глубинного ОГТ

Ось гравиметрической аномалии

[pic]

Рис.6.

1-кабанский комплекс; ll-именновская свита; lll-гороблагодатная толща;

lv-туринская свита; v-Красноуральская зона.

Содержание

Введение

1.Геологическое строение района заложения скважины СГ-4

2.Цели и задачи СГ-4

3.Прогнозные модели Уральской СГ-4

4. Геологический разрез СГ-4

5. Петрографическая характеристика горных пород

6. Результаты геофизических исследований

7. Сейсмическая информация по стволу СГ-4

Заключение

Литература

Литература

1. Башта К.Г., Горбачев В.И., Задачи и первые результаты бурения Уральской

сверхглубокой скважины // Советская геология 1991.N 8. С.51-63.

2. Башта К.Г.,МарченкоА.И., Использование результатов бурения и

исследований Уральской сверхглубокой скважины СГ-4 при региональных

исследованиях // 100 лет Геологического картографирования на Урале.

Екатеринбург,1997. С 211-220.

3. Дружинин В.С.,Каретин Ю.С., Детальные сопоставления наземной и

скважинной информации по району Уральской сверхглубокой скважины //

Отечественная геология.1999.( 5. С.42-48.

4. Румянцева Н.А.,и др., Уральская СГС // Сверхглубокие скважины России и

сопредельных районов. С.96-118.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5