Прибрежные, мелководные и глубоководные обстановки

Кратко о главном

От берега к морю: пляж и подводный береговой склон — до базиса обычных волн, переходная зона — до базиса штормовых волн, шельф, континентальный склон и дно бассейна. Волны держат песок у берега, а в глубину его выносят штормы, приливные течения и гравитационные потоки.
Форму дельты задаёт соотношение сил реки, волн и приливов: река строит выступающие лопасти с рукавами и устьевыми барами, волны перерабатывают песок в береговые гряды вдоль берега, приливы — в песчаные гряды, вытянутые поперёк берега.
Выдвигаясь в море, берег наращивает песчаный клин: его мощность задаёт глубина подошвы берегового склона, а ширину — запас песка и время, $v = q_s/H$ . Береговые песчаные покровы — самые выдержанные обломочные коллекторы.
Барьерные острова — песчаные гряды вдоль берега, отделённые от суши лагуной и прорезанные приливными протоками; на побережьях с приливами выше 4 м их, как правило, нет.
Песок в глубоководье приносят мутьевые и селевые потоки. Каналы на склоне узкие, их песок меняется от оси к борту; лопасти у устьев каналов — песчаные покровы шириной в километры. Положение скважины в канале выдаёт доля слияния слоёв: у оси около 0,6, у борта меньше 0,1.
Глины поверхностей затопления выдержаны на большой площади — это покрышки и опорные реперы. Стратиграфические ловушки дают барьерные песчаники, выклинивающиеся береговые пески, врезанные долины, каналы и лопасти.

Ключевые соотношения

v = \dfrac{q_s}{H},\qquad W = v\,t

скорость выдвижения берега и ширина берегового песчаного покрова

AR = \dfrac{n_a}{N - 1}

доля слияния слоёв: контакты «песок на песке» среди всех $N - 1$ контактов $N$ слоёв

P = 1 - \dfrac{d}{W}

вероятность, что тело шириной $W$ дойдёт до скважины в $d$ поперёк его оси

Где чаще всего ошибаются

Считать базисы волн постоянными глубинами: они зависят от волнения конкретного бассейна и служат ориентирами.
Переносить строение дельты, где преобладает река, на дельту, перерабатываемую волнами или приливами.
Считать все глубоководные песчаники лопастями: в канале песок резко меняется от оси к борту.
Соединять «песок с песком» поперёк рукавов дельты и каналов склона при сетке в сотни метров.
Считать тонкослоистые пески валов и краёв лопастей неколлектором только по ГК.

После урока вы сможете

описать пояса от берега до дна глубоководного бассейна и процессы, которые управляют осадконакоплением в каждом, включая классы побережий по высоте приливов;
различать дельты с преобладанием реки, волн и приливов по форме и песчаным телам и объяснять, как рукава, устьевые бары и глины межрукавных заливов влияют на заводнение;
объяснять, как растут пляжи, береговые равнины и барьерные острова, и оценивать по запасу песка, на какое расстояние выдвигается берег;
описывать приливные равнины и каналы, эстуарии, врезанные долины, штормовые и приливные песчаные тела шельфа;
описывать подводные конусы выноса — каналы, валы, лопасти, оползневые толщи — и определять по керну положение скважины в канале по слиянию слоёв и доле песчаника;
сопоставлять размеры типичных песчаных тел с сеткой скважин и делать выводы для разведки и разработки.

От берега до дна бассейна

Осадок, вынесенный реками к морю, распределяют четыре силы. Волны перемывают песок у берега и держат его на мелководье: обычное волнение тревожит дно лишь до базиса обычных волн (fair-weather wave base), штормовое — до более глубокого базиса штормовых волн (storm wave base) (базис волн). Приливы гонят воду туда и обратно и в узких проходах разгоняют течения, способные катить песок. Штормы выносят песок с мелководья в глубину. Гравитационные потоки — оползни, сели, мутьевые потоки — сбрасывают осадок по склону к подножию.

От берега к морю выделяют несколько поясов. Пляж включает тыльную часть (backshore), заливаемую лишь в шторм, и зону заплеска (foreshore) между уровнями высокой и низкой воды. Ниже до базиса обычных волн лежит подводный береговой склон (shoreface), где песок постоянно в движении. Ниже — переходная зона (offshore transition) до базиса штормовых волн, где штормовые пески чередуются с глинами. Дальше — шельф, полого уходящий на глубины в первые сотни метров до бровки шельфа, за ней континентальный склон и подножие с выходом на дно бассейна.

СхемаПояса от берега до дна бассейна и их песчаные тела (схема: вертикальный масштаб сильно увеличен, шельф показан во много раз короче, чем в природе).

Насколько сильны приливы, зависит от очертаний бассейна и берега. По высоте прилива — разности уровней полной и малой воды — побережья делят на три класса, и у каждого свои песчаные тела:

Классы побережий по высоте прилива

Класс: Микроприливные
Высота прилива: меньше 2 м
Что преобладает: волны
Типичные тела: пляжи, длинные барьерные острова, редкие протоки

Класс: Мезоприливные
Высота прилива: 2–4 м
Что преобладает: волны и приливы
Типичные тела: короткие барьерные острова, частые протоки с приливными дельтами

Класс: Макроприливные
Высота прилива: больше 4 м
Что преобладает: приливы
Типичные тела: эстуарии, приливные равнины, приливные песчаные гряды; барьерных островов обычно нет

Класс	Высота прилива	Что преобладает	Типичные тела
Микроприливные	меньше 2 м	волны	пляжи, длинные барьерные острова, редкие протоки
Мезоприливные	2–4 м	волны и приливы	короткие барьерные острова, частые протоки с приливными дельтами
Макроприливные	больше 4 м	приливы	эстуарии, приливные равнины, приливные песчаные гряды; барьерных островов обычно нет

Границы классов условны: важна не сама высота прилива, а соотношение силы приливов и волн.

Северный Каспий: пологий берег и колебания уровня

Северная часть Каспийского моря очень мелкая, а её северо-восточный берег очень пологий. Уровень Каспия в 1930–1977 гг. падал — примерно до −29 м по Балтийской системе высот, к 1995 г. поднялся почти на 2,5 м, примерно до −26,6 м, а с середины 2000-х гг. снова снижается и к 2024–2025 гг. вернулся примерно к −29 м. На таком пологом побережье изменение уровня на метры сдвигает берег на километры и десятки километров: по спутниковым снимкам, с 2006 по 2023 г. море у северного берега отступило на 5–10 км. Это наглядная картина того, как на пологих древних побережьях пояса берега и шельфа смещались на большие расстояния и оставляли тонкие, но широкие песчаные тела.

Дельты

Дельта (delta) — выступ берега у устья реки, сложенный её наносами: река доставляет к устью больше осадка, чем волны и приливы успевают унести, и излишек наращивает сушу в сторону бассейна. На дельтовой равнине река делится на рукава (distributary channels) с прирусловыми валами, между ними лежат заболоченные межрукавные заливы (interdistributary bays) с глинами и углями. Ниже уровня воды — фронт дельты (delta front) с устьевыми барами (mouth bars), ещё глубже и дальше — глины продельты (prodelta).

В скважине, вскрывшей фронт дельты, разрез огрубляется вверх: глины продельты сменяются алевритами, а те — песками (фронт дельты). Так записан рост устьевого бара. Выйдя из рукава в стоячую воду, речная струя, которую больше не сдерживают берега, растекается и замедляется; крупный песок оседает первым — у самого устья, на гребне бара, — а мелкие частицы уходят дальше в море. Бар нарастает в сторону моря, и над каждой точкой дна мелкие осадки перекрываются всё более крупными. Форму баров задаёт глубина воды перед устьем. На мелководье струя трётся о дно и быстро растекается: бар получается широким, рано или поздно делит поток надвое, рукав ветвится, и у новых устьев растут новые бары. Над глубокой водой трение о дно мало, а лёгкая пресная речная вода растекается по поверхности более плотной морской: рукав продолжается в море между подводными валами, и бары вытягиваются за ним длинными узкими телами — «пальцами».

Дельты по преобладающему процессу

Дельта: С преобладанием реки
Форма: лопасти или «птичья лапа», выступает в море
Песчаные тела: рукава и бары, вытянутые от берега; глины заливов между ними
Для разработки: «мозаика»; извлечение от низкого до среднего

Дельта: С преобладанием волн
Форма: дуга или клюв, слабо выступает
Песчаные тела: береговые гряды вдоль берега по обе стороны устья
Для разработки: выдержанные пески, извлечение обычно выше

Дельта: С преобладанием приливов
Форма: воронки устьев
Песчаные тела: гряды и каналы поперёк берега, глинистые плёнки
Для разработки: тела в десятки километров, неоднородные внутри

Дельта	Форма	Песчаные тела	Для разработки
С преобладанием реки	лопасти или «птичья лапа», выступает в море	рукава и бары, вытянутые от берега; глины заливов между ними	«мозаика»; извлечение от низкого до среднего
С преобладанием волн	дуга или клюв, слабо выступает	береговые гряды вдоль берега по обе стороны устья	выдержанные пески, извлечение обычно выше
С преобладанием приливов	воронки устьев	гряды и каналы поперёк берега, глинистые плёнки	тела в десятки километров, неоднородные внутри

Чистые типы — крайние случаи треугольной классификации по силе реки, волн и приливов; многие дельты смешанные. Оценки извлечения — обобщения по опубликованным описаниям месторождений, а не правило.

Классический пример дельты с преобладанием реки — современная дельта Миссисипи с её «пальцевыми» барами. Пример в Казахстане — дельта Урала (Жайыка) у Атырау: на снимке из космоса 2004 г. это древовидная, «пальчатая» дельта, какая образуется при слабом волнении и большом количестве наносов, а новые рукава в ней появляются, когда река прорывает свои прирусловые валы. Дельта сильно изменена человеком для защиты от паводков и отвода воды. Дельты с преобладанием волн выходят на открытые побережья с сильным прибоем (например, дельта реки Сенегал в Западной Африке, устье которой вдольбереговой поток наносов отжимает длинной песчаной косой), с преобладанием приливов — в заливы с большими приливами (дельта реки Флай на Новой Гвинее).

Быстрое накопление песков дельты на рыхлых глинах продельты порождает конседиментационные сбросы (growth faults) — листрические сбросы, падающие в сторону бассейна, на опущенном крыле которых пески намного мощнее, а слои изогнуты в приразломные антиклинали — ловушки (сбросы, структуры растяжения).

Пример: дельтовые песчаники Южного Кумколя

Верхнеюрские горизонты кумкольской свиты (на Кумколе — Ю-I, Ю-II и Ю-III) на месторождениях Кумколь и Южный Кумколь (Южно-Тургайский бассейн) сложены отложениями фронта дельты. На Южном Кумколе, по данным разработки на середину 2010-х гг., дельтовые песчаники горизонта Ю-II образуют сложную «мозаику» с глинистыми перегородками и прослоями. Закачанная вода предпочтительно идёт по песчаникам подводных рукавов и устьевых баров, у которых лучшие свойства: они сильнее промыты и выработаны. Тонкие однородные мелкозернистые пески краевых покровов промываются равномерно, но охват у них низкий. Глины межрукавных заливов ограничивают воду и по латерали, и по вертикали, так что строение песчаных тел управляет охватом заводнения.

Пляжи, береговые равнины и барьерные острова

На побережье, где властвуют волны, песок у берега непрерывно перемывается: на пляже заплеск и откат волн оставляют пологие слойки, наклонённые к морю, в верхней части берегового склона бегут бары и дюны, в нижней — штормы оставляют бугорчатую косую слоистость (текстуры волн). Волны, подходящие к берегу под углом, гонят песок вдоль него — вдольбереговой поток наносов (longshore drift) — и строят косы и пересыпи.

Если песка поступает достаточно, берег выдвигается в море, и к нему одна за другой прирастают береговые гряды — так растёт береговая (аккумулятивная) равнина (strandplain). В разрезе её отложения — клин песка, огрубляющийся вверх от глин переходной зоны к пескам пляжа (огрубление вверх). Мощность клина задаёт глубина, на которой кончается береговой склон, плюс высота пляжа и гряд; ширину — сколько песка пришло и за какое время.

Скорость выдвижения берега и ширина берегового песчаного покрова

v = \frac{q_s}{H},\qquad W = v\,t

где:

$v$ скорость выдвижения берега, м/год
$q_s$ песок, задержанный на метр длины берега в год, м³/(м·год)
$H$ мощность берегового клина — от подошвы берегового склона до вершины пляжа и гряд, м
$W$ ширина берегового песчаного покрова поперёк берега, м
$t$ продолжительность выдвижения, лет

Единицы: согласованные: м, м³/(м·год), годы

Справедливо, если

уровень моря и форма профиля берега постоянны, весь пришедший песок остаётся в клине, а уплотнение не учитывается;
при подъёме уровня часть песка идёт на наращивание всего профиля вверх, и берег выдвигается медленнее, при падении — быстрее;
поступление песка постоянно во времени и одинаково вдоль участка берега.

Мощность берегового песчаника — следствие глубины волнового воздействия, а не продолжительности: она почти одинакова и в узкой, и в широкой береговой равнине. Время и поступление песка определяют только ширину.

Расчётный примерКакой ширины береговой песчаный покров

Исходные данные (условные)

Река приносит к морю: 0,6 млн м³ песка в год; вдольбереговой поток разносит его на 25 км берега
Подошва берегового склона: 12 м ниже уровня моря; пляж и гряды — до 2 м выше
Продолжительность выдвижения: 5000 лет при постоянном уровне моря
Сетка скважин: 500 м

Решение

Песок на метр берега: $q_s = 600\,000/25\,000 = 24$ м³/(м·год); мощность клина $H = 12 + 2 = 14$ м.
Скорость выдвижения: $v = 24/14 = 1{,}71$ м/год.
Ширина покрова: $W = 1{,}71\cdot 5000 = 8550$ м, около 8,6 км; это 17 шагов сетки скважин.
Если бы песка приходило вдвое меньше: $v = 0{,}86$ м/год, покров вдвое уже, а мощность та же — $14$ м.

Ответ: Берег выдвигается на 1,71 м в год и за 5000 лет строит песчаный покров шириной около 8,6 км при мощности 14 м.

Что это значит. Такое тело тянется вдоль берега на всю длину участка, то есть на десятки километров, а поперёк — на километры: при сетке 500 м его вскрывают ряды скважин, и пласт коррелируется как «слоёный пирог» (типы строения). Неоднородность у него своя: подошва постепенная и глинистая, проницаемость растёт вверх (распределение проницаемости по толщине), а пологие слои, наклонённые к морю, — следы прежних положений берегового склона — могут нести тонкие глинистые плёнки и тогда работают как наклонные перегородки. Расчёт упрощён: уровень моря постоянен, а весь песок остаётся в клине; при подъёме уровня покров получился бы уже и мощнее. Данные примера условные.

Вдоль многих побережий песок собирается в барьерные острова (barrier islands) — узкие песчаные гряды, за которыми лежит мелководная лагуна. Пройдём поперёк такого побережья от суши к морю. Сначала глины и алевриты лагуны; со стороны острова в них вдаются языки песка — конусы перелива (washover fans), которые штормовые волны перебрасывают через гребень, а напротив проток лежат песчаные веера приливных дельт (flood-tidal deltas). Затем сам остров — пески дюн и пляжа, ниже уровня моря переходящие в пески берегового склона; перед протоками, уже в море, лежат отливные дельты (ebb-tidal deltas), а дальше — глины шельфа. Сами приливные протоки (tidal inlets) прорезают гряду и соединяют лагуну с морем: в узком проходе течение быстрое, а на выходе гаснет — отсюда веера песка по обе стороны. Протоки к тому же смещаются вдоль острова, размывая один берег и наращивая другой, и где они прошли, верхняя часть барьерного разреза заменена русловыми песками с эрозионной подошвой и утонением вверх.

Для поисков главное — форма тела. Барьерный песчаник — линза, вытянутая вдоль древнего берега и окружённая глинами: лагунными со стороны суши, шельфовыми со стороны моря; это классическая стратиграфическая ловушка (стратиграфические ловушки). Длину линзы задают приливы: на микроприливных побережьях протоки редки и барьеры длинные, на мезоприливных частые протоки дробят их на короткие острова. Дальше всё решает баланс песка и уровня моря. Если песка достаточно, барьер выдвигается в море, оставляя за собой полосу береговых гряд, и линза расплывается в покров. Если уровень растёт быстрее, барьер отступает к суше, перекатываясь через лагуну: волны срезают его морскую сторону, песок перебрасывается на лагунную, и в разрезе остаётся лишь тонкий слой песка на поверхности размыва.

Приливные равнины, эстуарии и врезанные долины

Там, где приливы велики, а волны слабы, у берега растут приливные равнины (tidal flats). Ниже — у уровня малой воды — песчаная осушка, выше — смешанная, ещё выше — глинистая, а у уровня полной воды — марши, заросшие солелюбивыми травами. Течение каждый раз то усиливается, то стихает, поэтому песок и ил чередуются в флазерной, волнистой и линзовидной слоистости (слои и слойки), а косые серии противоположных направлений образуют «ёлочку». Равнину рассекают меандрирующие приливные каналы: как реки, они наращивают отмели вбок и оставляют наклонные пакеты песка с глинистыми плёнками.

Эстуарий (estuary) — затопленное устье реки, куда море заходит при подъёме уровня. В эстуарии с преобладанием приливов песок собирается в гряды, вытянутые по течению, а к вершине эстуария осадки мельчают и снова грубеют в речной части. В эстуарии с преобладанием волн у входа стоит барьер, за ним — глинистый центральный бассейн, а в вершине — дельта впадающей реки: песок — глина — песок.

При падении относительного уровня моря реки врезаются в осушенный шельф и вырабатывают врезанные долины (incised valleys); при последующем подъёме долины затопляются и заполняются речными, эстуарийными и морскими осадками (системные тракты). Заполнение лежит на резкой эрозионной подошве, которая срезает подстилающие морские отложения, и может быть мощным: по опубликованной сводке, в среднем около 30 м при ширине около 10 км. Песчаники врезанных долин, окружённые морскими глинами, — частые стратиграфические ловушки, но внутри они сложны: речные пески основания перекрыты эстуарийными гетеролитами.

Шельф: штормовые пески, приливные гряды и затопления

На шельфе между штормами из воды медленно оседает ил; песок сюда приносят редкие события. Если проследить один горизонт от берега в сторону моря, видно, как он меняется: в переходной зоне песчаные штормовые слои с бугорчатой косой слоистостью лежат один на другом и сливаются в пачки, дальше они тоньше и мельче и разделены глинами, а ниже базиса штормовых волн исчезают. Так работают штормы: нагонный ветер поднимает уровень у берега, вода уходит обратно в море придонными течениями, которые вместе с волнами несут песок с мелководья в глубину, и чем дальше от берега, тем меньше песка доходит. Где сильны приливные течения, на шельфе растут приливные песчаные гряды длиной в десятки километров, вытянутые вдоль течений, и песчаные волны.

Песчаные тела шельфа — тонкие штормовые пласты, выдержанные на большой площади, и обособленные песчаные гряды, окружённые глинами, — возможные стратиграфические ловушки. Главное же для нефтяника на шельфе — глины. При быстром подъёме уровня берег отступает, приток песка на шельф прекращается, и на огромной площади медленно накапливается тонкий слой ила, бедного песком, — сгущённый (конденсированный) разрез; в нём лежит поверхность максимального затопления, отвечающая времени наибольшего продвижения моря на сушу (секвентная стратиграфия). Такие глины — региональные покрышки и надёжные реперы для корреляции; на ГК их часто выдаёт максимум радиоактивности (Гамма-каротаж и спектрометрия естественной радиоактивности).

Пример: юра и мел Южного Мангышлака

По опубликованным геологическим описаниям (данные на 2001 г.), в нижне- и среднеюрской толще Южного Мангышлака морские прослои учащаются в батском ярусе, а её главные залежи перекрывает трансгрессивная келловейско-кимериджская морская толща глин и карбонатов — единственная качественная региональная покрышка разреза, мощностью 500–700 м в центральных частях прогибов и 100–300 м на Жетыбайской ступени. Там, где эта покрышка размыта (на западном погружении Мангышлакской складчатой зоны), несколько залежей найдено в меловых отложениях — главным образом в морских песчаниках апта и альба с пористостью 16–21 % и проницаемостью в несколько десятков миллидарси.

Склон и подводные конусы выноса

Разрез глубоководья складывается из долгих промежутков, когда на дно медленно оседают тонкие глины и известковый ил, и коротких событий: за часы или дни слой песка приносит гравитационный поток (гравитационные потоки и турбидиты). Оползни и обвалы на склоне превращаются в селевые потоки, а те, захватив воду, — в мутьевые потоки, которые уходят по дну на десятки и сотни километров. Их отложения — турбидиты, градационные песчаные слои с эрозионной подошвой. Каждый слой — одно событие, поэтому его называют событийным слоем.

Потоки идут по подводным каньонам, врезанным в край шельфа, — особенно напротив устьев крупных рек или там, где шельф узок, — и по каналам на склоне. По сторонам каналов перелившиеся потоки строят валы (levees) из тонких песчано-глинистых слоёв. У подножия склона, где уклон падает и каналы теряют стенки, потоки растекаются и откладывают песок лопастями (lobes). Вместе каналы, валы и лопасти образуют подводный конус выноса (submarine fan). Если осадок поступает по многим мелким каналам вдоль всего склона, лопасти сливаются в песчаный шлейф у его подножия. На склоне и у подножия лежат и отложения массового переноса — сползшие и смятые толщи, которые могут быть и покрышкой, и перегородкой.

Песчанистые системы — короткий путь от суши, грубый осадок: каналы и лопасти из слившихся песков, доля коллектора высокая.
Глинистые системы — крупные реки с тонким осадком: длинные извилистые каналы с высокими валами, лопасти тоньше, песок в основном в каналах и в тонких слоях валов.
Каротаж: заполнения каналов — цилиндр или колокол с утонением и уменьшением мощности слоёв вверх, лопасти — цилиндр или воронка, валы и края лопастей — зубчатая кривая (формы кривой ГК). ГК сглаживает слои тоньше своего вертикального разрешения, и тонкослоистые пески валов легко принять за глины (вертикальное разрешение каротажа).

Размеры лопастей в очень разных системах удивительно близки. По данным сравнения шести современных и древних систем, лопасти делятся на две группы. На плоском дне бассейна они в среднем шириной 14 км, длиной 35 км и мощностью 12 м; во впадинах с заметным рельефом дна, ограничивающим растекание, — шириной 5 км, длиной 8 км и мощностью 30 м. Объёмы лопастей обеих групп одного порядка — около 1–2 км³, а средние по отдельным системам — от 0,4 до 3,3 км³: крупная система строит не более крупные лопасти, а больше лопастей за то же время. Перемножив средние ширину, длину и мощность группы, объём получат больше: к краям лопасть утончается.

Канал склона внутри неоднороден. В его оси самые мощные песчаные слои, и каждый новый поток размывает глинистую «шапку» предыдущего, так что песок ложится на песок — слои сливаются (amalgamation). У борта слои тоньше, глинистые шапки сохраняются, песка меньше. Положение скважины в канале оценивают по двум числам: доле песчаника и доле слияния слоёв (amalgamation ratio).

Доля слияния слоёв и доля песчаника

AR = \frac{n_a}{N - 1},\qquad K_{\text{пес}} = \frac{\sum h_\text{п}}{h_{\text{общ}}}

где:

$AR$ доля слияния слоёв (amalgamation ratio), —
$n_a$ число контактов «песок на песке», где глинистая шапка нижнего слоя размыта, —
$N$ число событийных слоёв в изучаемом элементе — между ними $N - 1$ контактов, —
$K_{\text{пес}}$ доля песчаника — коэффициент песчанистости (net-to-gross), —
$h_\text{п},\ h_{\text{общ}}$ мощность песчаной части слоя и общая мощность элемента, м

Единицы: безразмерные

Справедливо, если

слои выделены как отложения отдельных потоков, а контакты описаны по керну или имиджам;
в части работ делят на число слоёв $N$ , а не на число контактов $N - 1$ : при немногих слоях результаты заметно различаются, поэтому, сравнивая с опубликованными значениями, проверяют определение.

По опубликованным замерам по более чем 3500 слоям в обнажениях каналов склона доля слияния у оси канала около 0,6, у полуоси — 0,30–0,35, у борта — меньше 0,1; доля песчаника — больше 0,9, 0,75–0,8 и 0,30–0,35 соответственно.

Расчётный примерОсь или борт канала: две скважины в одном элементе

Исходные данные (условные)

Скважина 1, снизу вверх: 12 событийных слоёв, песчаник от 1,4 до 0,4 м; глинистые шапки сохранились лишь над 4-м, 8-м, 10-м и 11-м слоями — 0,03, 0,04, 0,05 и 0,06 м — и над верхним, 0,3 м
Скважина 2, снизу вверх: 12 событийных слоёв, песчаник от 0,35 до 0,1 м; глинистые шапки от 0,3 до 0,6 м над всеми слоями, кроме 4-го; сумма шапок 5,0 м
Песчаник: скважина 1 — 10,8 м, скважина 2 — 2,45 м

Решение

Скважина 1: контактов $12 - 1 = 11$ , слившихся — 7; $AR = 7/11 = 0{,}64$ . Мощность элемента $10{,}8 + 0{,}48 = 11{,}28$ м, $K_{\text{пес}} = 10{,}8/11{,}28 = 0{,}96$ .
Скважина 2: слившихся контактов 1; $AR = 1/11 = 0{,}09$ . Мощность $2{,}45 + 5{,}0 = 7{,}45$ м, $K_{\text{пес}} = 2{,}45/7{,}45 = 0{,}33$ .
Сравнение с опубликованными значениями: скважина 1 — ось канала (около 0,6 и больше 0,9), скважина 2 — борт (меньше 0,1 и 0,30–0,35).

Ответ: Скважина 1 вскрыла ось канала (доля слияния 0,64, доля песчаника 0,96), скважина 2 — его борт (0,09 и 0,33).

Что это значит. В оси канала глинистые шапки размыты почти везде, песок образует единое тело, и вертикальная связь в нём хорошая; у борта почти каждый слой песка отделён глиной, и песка там в четыре с лишним раза меньше, хотя элемент лишь в полтора раза тоньше. Обе скважины в одном канале, но для разработки это разные объекты: нагнетание и добычу размещают по оси, а борт работает как перегородка. Опубликованные значения получены в обнажениях одной формации, поэтому в другом бассейне их сначала проверяют по керну. Данные примера условные.

РасчётКолонки двух скважин из примера в масштабе (шапки тоньше 0,1 м утолщены, чтобы их было видно): песчаник и глинистые шапки событийных слоёв, слившиеся контакты отмечены. Слева ось канала, справа борт.

Глубоководные отложения Прикаспийской впадины

По опубликованным оценкам начала 2000-х гг., в центральной части Прикаспийской впадины под кунгурской солью, где кровля подсолевых пород лежит на глубинах от 7 до 10 км, верхнедевонско-нижнепермский разрез, вероятно, состоит из чередования чёрных глин, богатых органическим веществом, и турбидитов — возможных коллекторов, а стратиграфические ловушки могут быть в турбидитах на склонах глубоководного бассейна к западу от каменноугольных карбонатных платформ. Скважинами эти глубины тогда вскрыты не были, и сохранили ли там турбидиты пористость и проницаемость, было неизвестно.

Размеры песчаных тел и сетка скважин

Для первой оценки размеров тел пользуются опубликованными сводками замеров в обнажениях, на сейсмике и в современных обстановках. Средние значения ниже показывают порядок величин: разброс внутри каждого типа — от нескольких раз до порядка и больше.

Средние размеры прибрежных и глубоководных песчаных тел по опубликованным сводкам

Тело: дельтовый рукав
Ширина, м: 518
Длина, м: —
Мощность, м: 7,8

Тело: устьевой бар
Ширина, м: 2868
Длина, м: 6477
Мощность, м: 9,7

Тело: конус прорыва
Ширина, м: 787
Длина, м: 5577
Мощность, м: 1,4

Тело: приливная протока
Ширина, м: 1850
Длина, м: 4300
Мощность, м: 4,8

Тело: врезанная долина
Ширина, м: 9843
Длина, м: —
Мощность, м: 30,3

Тело: лопасть на плоском дне
Ширина, м: 14 000
Длина, м: 35 000
Мощность, м: 12

Тело: лопасть в ограниченной впадине
Ширина, м: 5000
Длина, м: 8000
Мощность, м: 30

Тело	Ширина, м	Длина, м	Мощность, м
дельтовый рукав	518	—	7,8
устьевой бар	2868	6477	9,7
конус прорыва	787	5577	1,4
приливная протока	1850	4300	4,8
врезанная долина	9843	—	30,3
лопасть на плоском дне	14 000	35 000	12
лопасть в ограниченной впадине	5000	8000	30

Первые пять строк — средние по сводке размеров дельтовых и прибрежных песчаных тел (от трёх до почти трёхсот замеров на тип), две последние — средние двух групп лопастей подводных конусов выноса. Прочерк — длина не приводится.

Расчётный примерКакие тела коррелируются при сетке 500 м

Исходные данные (условные)

Тела: средние размеры из таблицы выше
Сетка скважин: квадратная, 500 м; соседняя скважина — в 500 м поперёк оси тела
Форма тел в плане: эллипс с осями, равными ширине и длине (допущение)

Решение

Дельтовый рукав: $W/T = 518/7{,}8 = 66$ ; $P = 1 - 500/518 = 0{,}03$ .
Конус прорыва: $W/T = 562$ ; $P = 1 - 500/787 = 0{,}36$ ; площадь $\pi\cdot 787\cdot 5577/4 \approx 3{,}4$ км², то есть около 14 скважин сетки.
Устьевой бар: $W/T = 296$ ; $P = 1 - 500/2868 = 0{,}83$ ; площадь около 14,6 км² — 58 скважин.
Лопасти: во впадине $P = 1 - 500/5000 = 0{,}90$ , площадь около 31,4 км² — 126 скважин; на плоском дне $P = 0{,}96$ , площадь около 384,8 км² — 1539 скважин.

Ответ: При сетке 500 м рукав почти никогда не дойдёт до соседней скважины (

P

≈ 0,03), устьевой бар — с вероятностью 0,83, лопасти — 0,90–0,96.

Что это значит. Сетка, удобная для лопастей и устьевых баров, для рукавов — «лабиринт»: их корреляция между скважинами — догадка, и в модель их закладывают статистически. Конус прорыва широк, но тонок, и вклад его в запасы мал. Для разведочных скважин в 3–5 км друг от друга «мозаикой» становятся уже и бары, и лопасти во впадинах. Средние размеры — лишь ориентир: в конкретном пласте размеры берут по сейсмике и аналогам того же бассейна, а вероятности — из моделей с разбросом размеров (формы и размеры тел). Средние размеры — опубликованные, форма тел и сетка — допущения примера.

РасчётСредние ширина и мощность прибрежных и глубоководных песчаных тел (логарифмические шкалы); штриховые линии — отношения ширины к мощности 15 и 100, сплошная — сетка скважин 500 м.

Что это значит для разведки и разработки

Формы кривой ГК прибрежных и морских песчаных тел

Тело: Устьевой бар
Кривая ГК: воронка с резкой кровлей, сверху бывает колокол рукава
Почему: бар выдвигается: глинистость убывает вверх

Тело: Береговой песчаный покров
Кривая ГК: воронка, вверху цилиндр
Почему: постепенная подошва на переходной зоне, чистые пески пляжа

Тело: Рукав, приливная протока, канал склона
Кривая ГК: колокол или цилиндр с резкой подошвой
Почему: эрозионное основание и утонение вверх

Тело: Лопасть подводного конуса
Кривая ГК: воронка или цилиндр
Почему: лопасть выдвигается, слои сливаются

Тело: Вал канала, край лопасти, приливная равнина
Кривая ГК: зубчатая
Почему: тонкое переслаивание песка и глины

Тело	Кривая ГК	Почему
Устьевой бар	воронка с резкой кровлей, сверху бывает колокол рукава	бар выдвигается: глинистость убывает вверх
Береговой песчаный покров	воронка, вверху цилиндр	постепенная подошва на переходной зоне, чистые пески пляжа
Рукав, приливная протока, канал склона	колокол или цилиндр с резкой подошвой	эрозионное основание и утонение вверх
Лопасть подводного конуса	воронка или цилиндр	лопасть выдвигается, слои сливаются
Вал канала, край лопасти, приливная равнина	зубчатая	тонкое переслаивание песка и глины

Как читать формы кривой и где они обманывают — в уроке о фациях и последовательностях; форму проверяют по керну, фауне и текстурам.

Прибрежные и морские коллекторы

Обстановка: Дельта с преобладанием реки
Тела и их ориентировка: рукава и бары, вытянуты от берега
Покрышки и ловушки: глины заливов и продельты; конседиментационные сбросы
Разработка: «мозаика»; связь баров через рукава

Обстановка: Волновое побережье и барьеры
Тела и их ориентировка: покровы и гряды вдоль берега
Покрышки и ловушки: морские и лагунные глины; выклинивание, линзы барьеров
Разработка: «слоёный пирог»; проницаемость растёт вверх

Обстановка: Приливное побережье, эстуарий
Тела и их ориентировка: гряды и каналы поперёк берега
Покрышки и ловушки: приливные глины; врезанные долины
Разработка: низкая вертикальная проницаемость

Обстановка: Шельф
Тела и их ориентировка: тонкие штормовые пласты, приливные гряды
Покрышки и ловушки: глины поверхностей затопления — региональные покрышки
Разработка: выдержанные тонкие пласты

Обстановка: Глубоководный конус
Тела и их ориентировка: каналы по склону, лопасти у подножия
Покрышки и ловушки: глины глубоководья, оползневые толщи
Разработка: ось и борт канала; лопасти — «слоёный пирог»

Обстановка	Тела и их ориентировка	Покрышки и ловушки	Разработка
Дельта с преобладанием реки	рукава и бары, вытянуты от берега	глины заливов и продельты; конседиментационные сбросы	«мозаика»; связь баров через рукава
Волновое побережье и барьеры	покровы и гряды вдоль берега	морские и лагунные глины; выклинивание, линзы барьеров	«слоёный пирог»; проницаемость растёт вверх
Приливное побережье, эстуарий	гряды и каналы поперёк берега	приливные глины; врезанные долины	низкая вертикальная проницаемость
Шельф	тонкие штормовые пласты, приливные гряды	глины поверхностей затопления — региональные покрышки	выдержанные тонкие пласты
Глубоководный конус	каналы по склону, лопасти у подножия	глины глубоководья, оползневые толщи	ось и борт канала; лопасти — «слоёный пирог»

Обобщение для первого суждения; конкретный пласт описывают по керну, каротажу, сейсмике и аналогам.

Ориентировка тел задаёт расстановку скважин. Береговые пески вытянуты вдоль древнего берега, бары и рукава дельт с преобладанием реки и приливные гряды — поперёк, каналы склона — вниз по склону. Ряды нагнетательных скважин и горизонтальные стволы ориентируют по длинной оси тел (ориентировка рядов).
Корреляция опирается на глины поверхностей затопления: они одновозрастны и выдержаны, а один и тот же береговой или дельтовый песчаник в разных скважинах может быть разного возраста — пояса смещались вместе с берегом (Корреляция скважин).
Неоднородность в береговых и дельтовых барах — проницаемость, растущая вверх, и наклонные глинистые плёнки; в рукавах, приливных и подводных каналах — эрозионные подошвы с галькой глин и глинистые плёнки у основания; в лопастях — тонкие глинистые прослои, выдержанные на дистальных краях.
Стратиграфические ловушки: барьерные линзы, береговые пески, выклинивающиеся вверх по восстанию, врезанные долины, песчаные гряды шельфа, каналы и лопасти, облекаемые глинами (стратиграфические ловушки).

Термины и обозначения

Базис обычных и штормовых волн: глубины, до которых дно перемывают обычное и штормовое волнение; ориентиры, а не постоянные величины.
Подводный береговой склон: полоса дна от уровня малой воды до базиса обычных волн, где песок постоянно движется.
Дельта: выступ берега, построенный рекой; рукава, устьевые бары, межрукавные заливы, продельта.
Устьевой бар: песчаное тело перед устьем рукава; при выдвижении даёт огрубление вверх.
Береговая равнина: равнина из береговых гряд, наросших при выдвижении берега; в разрезе — береговой песчаный покров.
Барьерный остров: песчаная гряда вдоль берега, отделённая лагуной и прорезанная приливными протоками.
Эстуарий: затопленное устье реки, заполняемое речными, приливными и морскими осадками.
Врезанная долина: долина, выработанная рекой при падении уровня моря и заполненная при его подъёме.
Поверхность максимального затопления: поверхность времени наибольшего продвижения моря на сушу; к ней приурочен тонкий выдержанный слой глин — покрышка и репер.
Турбидит: отложение мутьевого потока — градационный песчаный слой с эрозионной подошвой.
Подводный конус выноса: каналы, валы и лопасти у подножия склона, построенные гравитационными потоками.
Доля слияния слоёв $AR$: доля контактов «песок на песке» среди всех контактов событийных слоёв; выше всего у оси канала.

Частые ошибки и заблуждения

Неверно

«Дельтовый песчаник — это устьевой бар».

На самом деле

В дельте с преобладанием реки есть рукава, бары, конусы прорыва; в волновой дельте песок собран в береговые гряды вдоль берега, в приливной — в гряды поперёк него. Тела разных типов различаются формой, размером и ориентировкой в разы.

Неверно

«Береговой песчаник выдержан всегда и везде».

На самом деле

Его прорезают заполнения приливных проток, на нём лежат конусы перелива, а при быстром падении уровня берег перескакивает в море и оставляет оторванные тела с резкой подошвой. Выдержанность проверяют корреляцией по реперам и давлениями.

Неверно

«Глубоководные песчаники — тонкие турбидиты, плохие коллекторы».

На самом деле

Слившиеся пески осей каналов и лопастей бывают мощными, чистыми и хорошо проницаемыми. Хуже тонкослоистые валы и края лопастей: песка в них меньше и вертикальная связь слабая, но и они могут давать заметную добычу.

Неверно

«Одна скважина в канале характеризует весь канал».

На самом деле

От оси к борту доля песчаника падает с более чем 0,9 до 0,3, а доля слияния слоёв — с 0,6 до меньше 0,1. Положение скважины в канале определяют по керну и учитывают в модели.

Неверно

«Если ГК высокий, в интервале нет коллектора».

На самом деле

Тонкие песчаные слои валов и краёв лопастей прибор сглаживает с глинами. Их выявляют по керну, имиджам и приборам высокого разрешения.

Подробно: для продвинутых

Как уровень моря двигает берег и что остаётся в разрезе

Положение берега зависит от соотношения скорости создания пространства для осадков и поступления осадков (пространство для осадков). Возможны три режима, и каждый оставляет свой песчаник.

Нормальная регрессия: уровень стоит или медленно растёт, песка достаточно: берег выдвигается, береговые пески ложатся на переходную зону с постепенной подошвой — огрубление вверх, как в примере урока.
Вынужденная регрессия: уровень падает: берег «скатывается» в море независимо от поступления песка, волны срезают прежний береговой склон, и новый береговой песок ложится на глины шельфа с резкой эрозионной подошвой. Такие оторванные тела могут лежать в километрах от прежнего берега и окружены глинами.
Трансгрессия: уровень растёт быстрее, чем приходит песок: берег отступает, волны срезают верх береговых и барьерных песков, и остаётся тонкий слой песка или гальки на поверхности размыва, перекрытый морскими глинами.

На пологом дне смещение берега велико даже при малом изменении уровня: дно с уклоном $\alpha$ углубляется на $\Delta z$ на расстоянии $\Delta z/\tan\alpha$ — ту же геометрию разбирает пример о поясах на карбонатной рампе (рампа и шельф). Поэтому на древних пологих шельфах колебания уровня на метры оставляли песчаные тела, смещённые на десятки километров, а линии одного возраста пересекают литологические границы (литостратиграфическая и хроностратиграфическая корреляция).

Турбидит или песчаный селевой поток

Массивные глубоководные песчаники без слоистости Боума толкуют по-разному. Одни считают их отложениями плотных мутьевых потоков, которые сбросили груз так быстро, что слои не успели сформироваться; другие — отложениями песчаных селевых потоков, в которых зёрна держит не турбулентность, а прочность движущейся массы. В керне их пытаются различить по признакам: градация и следы течения у подошвы указывают на мутьевой поток, а беспорядочная ориентировка обломков, «плавающие» в песке обломки глин, неровная кровля и резкий край тела — на селевой (отложения гравитационных потоков).

Для разработки различие важно, потому что от него зависят форма и протяжённость тел. Турбидиты обычно образуют выдержанные слои, утончающиеся по течению, а отложения селевых потоков резко обрываются, когда поток останавливается, и их тела могут быть короче и с более резкими краями. Поэтому протяжённость песчаников глубоководья проверяют сейсмикой и давлениями, а не выводят из одной модели осадконакопления.

Связь с другими темами

Фации, фациальные последовательности и литологические колонки — огрубление вверх у берега и фронта дельты, последовательности турбидитов и формы кривой ГК.
Первичные осадочные текстуры — текстуры волн, приливов и штормов, турбидиты и последовательность Боума.
Стратиграфия и геологическое время — уровень моря, системные тракты и поверхности затопления.
Континентальные обстановки: эоловые и речные — речные системы, питающие дельты и эстуарии.
Карбонатные осадки, обстановки и пористость карбонатов — карбонатные побережья, шельфы и платформы.
Строение коллектора и поведение пласта при разработке — формы и размеры тел, связность, барьеры и перегородки.
Корреляция скважин — корреляция по поверхностям затопления и вероятность, что тело дойдёт до соседней скважины.
Ловушки и время их формирования — стратиграфические и комбинированные ловушки.
Структурные стили и тектоническая история — конседиментационные сбросы и приразломные антиклинали дельт.
Гамма-каротаж и спектрометрия естественной радиоактивности — гамма-каротаж и поверхности максимального затопления.

Проверьте себя

1
Песчаник мощностью 11 м: снизу глины с морской фауной, вверх песок становится крупнее, сверху его срезает 3-метровый песчаник с галькой глин в основании и утонением вверх. По сейсмике тело вытянуто от берега в море на 6 км при ширине около 2 км. Что это за тело?
1. А.Береговой песчаный покров волнового побережья
2. Б.Устьевой бар дельты с преобладанием реки, срезанный рукавом
3. В.Лопасть подводного конуса выноса
4. Г.Барьерный остров
Показать ответ
Правильный ответ: Б. Устьевой бар дельты с преобладанием реки, срезанный рукавом
Огрубление вверх над морскими глинами — выдвигающийся бар или берег; рукав с эрозионной подошвой и утонением вверх сверху и вытянутость поперёк берега указывают на устьевой бар дельты с преобладанием реки. Береговой покров и барьер вытянуты вдоль берега, лопасть не срезается рукавом с галькой и лежит далеко от берега, на дне бассейна.
2
На участок берега длиной 40 км приходит 0,5 млн м³ песка в год. Подошва берегового склона — на глубине 10 м, гряды пляжа — 2 м над уровнем моря. Какой ширины песчаный покров образуется за 4000 лет при постоянном уровне моря?
Показать ответ
$q_s = 500\,000/40\,000 = 12{,}5$ м³/(м·год), $H = 10 + 2 = 12$ м, $v = 12{,}5/12 \approx 1{,}04$ м/год, $W \approx 1{,}04\cdot 4000 \approx 4{,}2$ км при мощности около 12 м. Если уровень моря в это время поднимался, часть песка ушла на наращивание профиля, и покров получился бы уже.
3
Высота прилива на побережье — 6 м. Каких песчаных тел ждать в его древнем аналоге?
1. А.Длинных барьерных островов с редкими протоками
2. Б.Только штормовых слоёв с бугорчатой слоистостью
3. В.Береговых гряд вдоль берега, как у волновой дельты
4. Г.Эстуариев, приливных равнин и приливных песчаных гряд, вытянутых поперёк берега
Показать ответ
Правильный ответ: Г. Эстуариев, приливных равнин и приливных песчаных гряд, вытянутых поперёк берега
Прилив выше 4 м — макроприливное побережье. Там преобладают приливные течения: эстуарии, приливные равнины и каналы, песчаные гряды по направлению течений, то есть поперёк берега. Барьерные острова на таких побережьях, как правило, не образуются.
4
В керне канала склона 15 событийных слоёв; песок лежит прямо на песке в 4 контактах, доля песчаника 0,78. Где в канале прошла скважина и что это значит для вертикальной связи?
Показать ответ
$AR = 4/(15 - 1) \approx 0{,}29$ ; вместе с долей песчаника 0,78 это ближе всего к полуоси канала (опубликованные значения 0,30–0,35 и 0,75–0,8). Глинистые шапки сохранились над большинством слоёв, поэтому по вертикали песок связан хуже, чем у оси: при разработке вода пойдёт по отдельным пачкам, а ось канала, где слои слиты, лежит в стороне — её стоит искать соседними скважинами.
5
Почему одна и та же сетка скважин 500 м даёт «слоёный пирог» в лопастях подводного конуса и «лабиринт» в рукавах дельты?
Показать ответ
Решает отношение размера тел к расстоянию между скважинами. Средняя лопасть шириной 5–14 км вскрывается сотней с лишним (во впадине) или полутора тысячами (на плоском дне) скважин, и вероятность, что соседняя скважина в том же теле, — 0,9 и выше. Средний рукав дельты шириной около 500 м при сетке 500 м почти никогда не доходит до соседней скважины, поэтому его корреляция — догадка, и в модели рукава размещают статистически.

Обновлено: 17 октября 2026 г.