Геологический разрез Соликамской впадины наиболее полно изучен опорной (скв.1-ОП, глубина 2973 м) и нефтепоисковыми (самая глубокая скв.37-ОГН, Уньвинская площадь, глубина 2912 м) скважинами.

Скважиной 1-ОП и серией нефтепоисковых скважин вскрыты породы кудымкарской свиты (Vkd) валдайской серии вендского комплекса, представленные алевролитами неравномерно глинистыми, ангидритизированными, с обугленными растительными остатками; аргиллитами слюдистыми, зеленовато-серыми и буро-коричневыми, песчанистыми; песчаниками косослоистыми, реже массивными, кварцевыми, мелкозернистыми.

малоглубинная сейсморазведка упругая волна

Вскрытая мощность вендского комплекса 342 м. Выше залегают отложения девонской, каменноугольной, пермской, палеогеновой, неогеновой и четвертичной систем [1]. Отложения девонской системы, в объеме среднего и верхнего отделов, со стратиграфическим перерывом залегают на породах вендского комплекса. Разрез системы представлен двумя толщами: нижней - терригенной и верхней - карбонатной. Терригенная толща включает отложения эйфельского и живетского ярусов среднего девона, а также франского яруса верхнего девона.

Средний отдел (D₂) в своей нижней части представлен алевролитами, песчаниками и аргиллитами. Алевролиты и песчаники пестроокрашенные, кварцевые. Аргиллиты пестроцветные, алевритистые, неяснослоистые. В верхней части разреза наблюдается переслаивание алевролитов и аргиллитов с редкими прослоями песчаников. Мощность отдела колеблется от 10 до 75 м.

Рис. 1.1 Структурно-тектоническое положение Соликамской впадины [1]: 1 - границы Предуральского краевого - прогиба; 2 - границы седловин и впадин (КС - Колвинская седловина, СолВ - Соликамская впадина, КЧС - Косьвинско-Чусовская седловина, СылВ - Сылвенская впадина); 3 - региональные разломы: Красноуфимский (I), Западно-Уральский (П), Предтиманский (III), Дуринский (ГУ), Боровицкий (V); 4 - площади распространения соляной толщи (а) и калийной залежи ВКМС (б); 5-линия геологического разреза.

Верхний отдел (D₃) представлен отложениями франского и фаменского ярусов.

Франский ярус. Нижняя часть разреза франского яруса в объеме пашийского и низов тиманского горизонтов представлена терригенной пачкой - D₃f (терр.), сложенной алевролитами неравномерно глинистыми, песчаниками кварцевыми и аргиллитами алевритистыми и известковистыми. Мощность пачки от 6 до 30 м. Кровля терригенной пачки является отражающей поверхностью и при сейсморазведочных работах обозначается как отражающий горизонт III (ОГ III).

Разрезы карбонатной части франского яруса (D₃f) и отложения фаменского яруса (D₃fm), литологические особенности которых определялись развитием рифовых массивов и разделявших их межрифовых впадин, группируются в рифовый и межрифовый (впадинный) типы.

Рифовый тип разреза выделяется на рифовых выступах и одиночных массивах. Его подразделяют на склоновый, гребневый и платформенно-лагунный подтипы. Смена указанных типов и подтипов разрезов происходит постепенно.

С приближением к рифовым массивам со стороны впадин, в склоновом подтипе разреза начинают преобладать небитуминозные, чистые разности карбонатных пород. Мощности пород возрастают. По мере приближения к центральным частям массивов исчезают серые и темно-серые известняки и прослои битуминозных сланцев с кремнями.

Гребневый подтип представлен светло-серыми, почти белыми известняками, местами доломитизированными, органогенно-детритовыми, с неясной крупной слоистостью. Известняки и доломиты местами пропитаны нефтью, в различной степени окисленной, нередко до твердого битума. Мощности разреза в этом подтипе максимальные.

К платформенно - лагунному подтипу отнесены разрезы, развитые в центральных частях рифовых выступов и одиночных рифовых сооружений. Здесь известняки преимущественно светлоокрашенные, светло-серые, почти белые, органогенно-детритовые, доломитизированные, переходящие во вторичные доломиты. Иногда наблюдаются тонкие прослои аргиллита известкового.

Межрифовый (впадинный) тип разреза представлен известняками, в различной степени окремнелыми, с подчиненными прослоями битуминозных известняков, сланцев и кремней. Мощности этого типа разреза для данного стратиграфического подразделения являются минимальными.

Мощность карбонатной части разреза франского яруса от 95 до 405 м. Мощность отложений фаменекого яруса 70-210 м.

Каменноугольная система представлена нижним, средним и верхним отделами. Нижний отдел включает турнейский, визейский и серпуховский ярусы,

Турнейский ярус (C₁t) развит не повсеместно. На девонских рифовых постройках отложения яруса либо отсутствуют, либо представлены в редуцированных мощностях.

В межрифовом типе в низах разреза породы турнейского яруса представлены отложениями доманикового типа, сменяющимися на карбонатно-терригенный тип разреза. Известняки (40%) серые, глинистые, мелкодетритовые; аргиллиты (60%) темно-серые, почти черные, тонкоплитчатые.

Разрезы склонов рифовых сооружений также представлены чередованием темноокрашенных известняков и аргиллитов. В низах разреза преобладают карбонаты (70%). Известняки водорослевые, доломитизированные, прослоями окремнелые.

Разрезы мелководья (рифовые выступы и массивы) сложены известняками светло-серыми, детритовыми. Вверх по разрезу наблюдается переслаивание известняков и аргиллитов. Известняки органогенно-детритовые, мелкообломочные, с прослоями раковинно-известняковых песчаников.

Мощность турнейского яруса изменяется от 0 до 270 м.

Визейский ярус (C₁v). Нижняя часть разреза визейского яруса имеет терригенный состав - C₁v (терр.). Она сложена (снизу вверх) аргиллитами темно-серыми, почти черными, чередующимися с алевролитами глинистыми, в самом основании разреза - с редкими прослоями известняков; песчаниками светло-серыми, известковистыми, с подчиненными прослоями аргиллитов и алевролитов глинистых, с углистыми растительными остатками. Мощность терригенной пачки 10-90 м. Кровля терригенной пачки является отражающей поверхностью и при сейсморазведочных работах используется как отражающий горизонт II (ОГ П).

Карбонатная часть разреза нижнего отдела каменноугольной системы (верхи визейского яруса и нерасчлененный серпуховский ярус) сложена известняками темно-коричнево-серыми, серыми, органогенно-детритовыми, доломитизированными, с типичной морской фауной или ее реликтами; доломитами вторичными серыми, разнозернистыми, с реликтовой органогенной структурой, с желваками ангидрита и кремня. Суммарная мощность карбонатной части разреза визейского яруса и серпуховского яруса изменяется от 110 до 530 м.

Средний отдел каменноугольной системы (C₂) представлен башкирским и московским ярусами.

Башкирский ярус (C₂b) сложен известняками органогенно-детритовыми, перекристаллизованными. Породы участками доломитизиованы и сульфатизированы. Местами известняк глинистый с прослоями аргиллита. В кровле яруса гравелиты, конгломератобрекчии. По всему ярусу нефтепроявления от слабых до обильных. Мощность яруса от 15 до 80 м.

Московский ярус (C₂m) представлен неравномерным переслаиванием известняков, аргиллитов, доломитов. Известняки серые и темно-серые, глинистые, органогенно-обломочные, детритово-фораминиферовые, наблюдается доломитизация, сульфатизация, битуминозность по стилолитовым швам. Аргиллиты темно-серые, известковистые, слюдистые. Доломиты тонкозернистые, глинистые, крепкие, с гнездами ангидрита. Мощность яруса 195-305 м.

Верхний отдел каменноугольной системы (C₃) сложен преимущественно доломитами с прослоями известняков. Доломиты серые, мелкозернистые известковистые, кристаллические, прослоями глинистые, битуминозные, участками кавернозные. Наблюдается слабое окремнение и сульфатизация. Мощность отдела 35-80 м.

Пермская система представлена нижним, средним и верхним отделами.

Нижнепермские отложения развиты в объеме ассельско-сакмарского, артинского, кунгурского и уфимского ярусов.

Ассельский+сакмарский ярусы (P₁a+s). Нерасчлененные отложения ярусов сложены известняками серыми, темно-серыми, кристаллическими, плотными, крепкими, участками окремнелыми, прослоями органогенно-детритовыми иногда глинистыми, битуминозными. Мощность их изменяется от 180 до 450 м.

Артинский ярус (P₁a) по литологическому составу подразделяется на две пачки: карбонатную и терригенную. Граница раздела пачек используется при сейсморазведочных работах как отражающий горизонт А^к (ОГ А^к);

Карбонатная пачка (P₁ar₁) представлена известняками светло - и темно-серыми, участками окремнелыми, органогенно-обломочными, с обильной фауной. Отмечено участие нижнеартинских карбонатных пород в формировании рифовых построек, к которым бывают приурочены проявления нефти. Мощность пачки от 70 м в межрифовом пространстве до 220 м в пределах рифовых сооружений.

Терригенная пачка распространена не повсеместно, а лишь в восточной половине Соликамской впадины, где она представлена урминской свитой (P₁ur) и образует так называемый "артинский терригенный клин". "Клин" сложен флишоидно-моласcовой толщей - аргиллитами, алевролитами и песчаниками с линзами и прослоями конгломератов, относительная роль которых постепенно возрастает в восточном направлении, по мере приближения к складчатому Уралу. Мощность толщи возрастает от 120 м на западе до 1500 м и более на востоке, в зоне перехода к передовым складкам Урала.

В западной части Соликамской впадины урминская свита фациально сменяется на глинистые известняки, мергели и доломиты дивьинской свиты (P₁dv). Мощность дивьинской свиты колеблется от 10 м (на участках развития нижнеартинских рифов) до 120 м в межрифовом пространстве.

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