К оглавлению журнала

 

УДК 553.98.041:551.73(571.56)

В.С. СТАРОСЕЛЬЦЕВ (СНИИГГиМС)

Осадочный комплекс под базальтами Тунгусской синеклизы – перспективный объект поиска УВ

В северной половине Тунгусской синеклизы на площади более 350 тыс. км2 под слагающей расчлененное плато серией базальтовых покровов повсеместно развит комплекс осадочных венд-палеозойских отложений суммарной мощностью 3–5 км, в различной степени пронизанных трапповыми интрузиями. Среди осадочных пород преобладают карбонатные и терригенно-карбонатные разности с прослоями сульфатов и солей, образованные в морских, прибрежно-морских и частично лагунных условиях. Только в верхней части разреза развиты терригенные угленосные, преимущественно континентальные, отложения, суммарная мощность которых обычно измеряется первыми сотнями метров. Содержание ОВ в палеозойских породах зачастую вполне достаточно для образования значительных объемов УВ. Многие горизонты осадочного разреза обладают хорошими коллекторскими и экранирующими свойствами.

Реализация потенциальных возможностей образования и накопления нефти и газа в комплексе осадочных венд-палеозойских пород под базальтами Тунгусской синеклизы во многом зависела от геотермического режима существования перспективных горизонтов, обусловленного особенностями тектонического развития и масштабами проявления траппового магматизма.

Тунгусская синеклиза, расположенная на древней Сибирской платформе, характеризуется ослабленным тепловым потоком. Об этом свидетельствуют относительно низкие (около 300–400 °С) температуры на поверхности мантии, большая мощность многолетней мерзлоты и зоны отрицательных температур. Учитывая геотектоническую позицию Тунгусской синеклизы, можно предполагать, что и в палеозое до начала интенсивного траппового магматизма температурный режим ее недр лишь незначительно отличался от современного за счет несколько большего, чем это принято считать, разогрева Земли в целом и более мягкого климата. Вполне вероятно, что в конце палеозоя геотермическая ступень на территории синеклизы в среднем была близка к 50 м/°С. В это же время температура “нейтрального слоя” предположительно равнялась 25 °С.

При указанных условиях температура 60 °С, отвечающая, по мнению большинства исследователей, началу активного нефтеобразования, должна была наблюдаться на глубине порядка 1750 м, а 125 °С, после достижения которой начинают превалировать процессы газообразования – около 5000 м. Анализ показывает, что в пределах северной половины Тунгусской синеклизы в конце палеозоя глубже 1750 м залегала толща мощностью от 2 (на юге) до 3,5 км (на северо-западе) осадочных пород (рис. 1). Следовательно, к концу палеозоя большая часть венд-палеозойских отложений на севере синеклизы должна была активно продуцировать жидкие УВ. Судя по мощностям стратиграфических подразделений указанной толщи, основными генераторами нефти были венд-кембрийские и на северо-западе частично ордовикские отложения.

Следующий рубеж, для которого важно оценить палеоструктурное положение подошвы венд-палеозойского комплекса, связан с завершением пермо-триасовых вулканических процессов, когда северная половина Тунгусской синеклизы испытала на протяжении фанерозоя максимальное погружение. В это время даже кровля палеозойских отложений на большей части рассматриваемой территории находилась на глубинах, превышающих 1,5–2 км (рис. 2). Венд-кембрийские же осадочные горизонты в пределах основных отрицательных структур в значительной мере, а иногда и полностью залегали глубже 5 км. Таким образом, если бы интенсивный трапповый магматизм даже и не повышал температурных характеристик недр Тунгусской синеклизы, практически вся венд-палеозойская осадочная толща в момент его завершения находилась в термодинамических условиях, благоприятных для активной генерации жидких (60–125 °С), а в нижней части и газообразных (125–200 °С) УВ.

По мнению некоторых исследователей, геотермическая ступень в период магматизма снижалась до 10– 25 м/°С, а температуры в основании палеозоя превышали 300–430 °С. Правда, столь высокие значения палеотемператур получены в основном в результате пересчетов по верхнепалеозойским углям и не совсем согласуются с реально существующими катагенетическими преобразованиями ОВ, рассеянного в средне- и нижнепалеозойских отложениях [1, 2]. Так, исследования, выполненные в СНИИГГиМСе, показывают, что под базальтовым полем Тунгусской синеклизы степень катагенетической превращенности ОВ в вендских отложениях достигает конечных стадий глубинного мезокатагенеза, протекавшего при температурах более 185 °С, а нижне- и среднекембрийские отложения на миоп/л участках этой же территории претерпевали лишь начальные стадии глубинного катагенеза, которые характеризовались температурами 160–185 °С [2]. Принципиально не отличаются и результаты исследований сотрудников ВНИГРИ [1], полученные при прогнозе главных зон нефтегазообразования в конце триаса.

Более высокая степень катагенетических изменений ОВ верхнепалеозойских отложений, по сравнению с подстилающими, может быть, на наш взгляд, обусловлена совокупностью нескольких причин. Одной из основных, видимо, является более интенсивный прогрев верхнепалеозойских отложений за счет общей повышенной насыщенности их трапповыми интрузиями и “парникового” эффекта, который создавался мощной толщей остывающих вулканогенных образований. Передача же тепла вниз по разрезу (в средне- и нижнепалеозойские горизонты) должна была в значительной мере сдерживаться широко распространенными, особенно в верхнем палеозое, пачками глинистых пород, которые являются ощутимой преградой для свободной конвекции тепла. Кроме того, понижающим температуру фактором являлись довольно мощные прослои солей, характерные для девонских отложений северо-западных районов Тунгусской синеклизы.

В целом в результате интенсивных тектонических погружений и дополнительного прогрева в период интенсивного траппового магматизма практически вся венд-палеозойская осадочная толща северной половины Тунгусской синеклизы находилась в условиях, благоприятных для активной генерации УВ. По изложенным выше причинам в наиболее жесткой температурной обстановке оказались нижние и верхние горизонты этой толщи. Расположенные между ними ордовикско-девонские и частично кембрийские отложения на большей части анализируемой территории не обладали температурами, вызывающими массовую деструкцию жидких УВ. Их температурные характеристики не выходили за пределы вели- чин, полученных при изучении современных залежей нефти и газа на больших глубинах [3].

Фактор времени в северных районах Тунгусской синеклизы не должен был существенно повысить степень катагенеза ОВ палеозойских отложений, так как относительно кратковременный период (ранний триас) их глубокого погружения и дополнительного прогрева сменился достаточно интенсивным дифференцированным подъемом [4]. Амплитуды этого подъема на севере синеклизы превышали 1,5–2 км, что должно было резко снизить активность процессов нефтегазообразования. Последующее на протяжении 190–200 млн. лет пребывание венд-палеозойских отложений на существенно меньших глубинах с относительно пониженными градиентами температур не должно было увеличить степень катагенеза ОВ. Возможно, посттрапповые тектонические движения, особенно в период их активизации, вызывали в основном перетоки УВ на более высокие стратиграфические уровни, что приводило к частичному разрушению и переформированию их скоплений в соответствии с перестройками структурного плана нефтегазоносных горизонтов. Часть УВ могла в это время накопиться в верхнепалеозойских отложениях.

Положительный эффект в процессе нефтегазообразования в венд-палеозойских отложениях северной половины Тунгусской синеклизы, видимо, дает и относительно быстрая смена наибольшего погружения и прогрева режимом длительных восходящих движений. Такое предположение базируется на некоторых результатах зарубежных исследователей, которые пришли к выводу, что для образования УВ весьма благоприятно, когда осадконакопление прекращается вскоре после прохождения перспективными комплексами стадии максимального прогрева.

Как показывают палеотектонические и литолого-геохимические исследования [1, 2], вендские и базальные горизонты кембрийских отложений в наиболее погруженных участках синеклизы могли продуцировать значительное количество УВ начиная уже с ордовика. Еще активнее происходили процессы нефтегазообразования к концу среднего палеозоя, особенно в северной половине Тунгусской синеклизы. Однако, несмотря на существование достаточного для перемещения УВ регионального уклона пород, процессы латеральной миграции в это время, вероятно, не получили широкого развития, так как в венд-кембрийских отложениях отсутствуют регионально выдержанные горизонты терригенных коллекторов.

Трещинные и трещинно-кавернозные коллекторы были в большинстве своем сформированы, скорее всего, в позднем палеозое и раннем мезозое, когда западная часть платформы достигла значительной жесткости и испытала резкую активизацию тектонических движений и магматизма. Как показали исследования физико-механических свойств коллекторов на больших глубинах [3], под действием напряжений в условиях неравномерного сжатия происходит разуплотнение известняков, обусловленное развитием деформационной микро- и макротрещиноватости. Соответственно с глубиной возрастает роль коллекторов трещинного типа. На севере Тунгусской синеклизы на территории базальтового поля венд-палеозойские карбонатные породы достигли максимальных глубин именно в начале триаса.

Все изложенное позволяет предполагать, что широкая латеральная миграция на рассматриваемой территории началась в конце палеозоя – начале мезозоя. К этому времени шарнир Тунгусской синеклизы по венд-среднепалеозойским горизонтам погружался в северо-западном направлении. Следовательно, региональная структура могла способствовать массовой латеральной миграции нефти и газа к юго-западному и северо-восточному бортам синеклизы. Этот процесс существенно осложнялся пликативными и дизъюнктивными дислокациями различных порядков, а также сетью пластовых и секущих интрузивных тел [4]. В период их внедрения в венд-палеозойской осадочной толще образовывалось большое количество открытых трещин, по которым перемещался магматический расплав. Трудно представить, чтобы жидкие и газообразные УВ не использовали открытых трещин для активной миграции в зоны меньшего давления. После остывания пластовые и секущие интрузии, видимо, создавали дополнительные препятствия на пути мигрирующих флюидов. Надо иметь в виду, что приконтактные зоны секущих интрузий имеют нередко повышенную трещиноватость, которая может облегчить вертикальные перетоки УВ. Однако многие дайки не пересекают весь осадочный чехол и фиксируют лишь подводящий канал отдельного или целой серии пластовых тел. Переход же магмы из секущей трещины в пластовую при последующем остывании образует единое интрузивное тело с трещиноватыми контактами и относительно монолитной центральной зоной.

Благодаря внедрению трапповых интрузий венд-палеозойские осадочные породы синеклизы были разделены на блоки, которые во многих случаях могли являться своеобразными ячейками консервации УВ [4]. При дальнейших перестройках перераспределение нефти и газа между такими ячейками должно иметь ограниченные масштабы. При значительном расстоянии между соседними секущими телами латеральные размеры этих ячеек могут быть настолько велики, что охватят несколько смежных пликативных структур противоположного знака. В случае изменения со временем структурного плана осадочных горизонтов внутри крупных трапповых ячеек, которое приводило к расформированию поднятий, заполненных УВ, последние могли накапливаться в ловушках несколько необычного типа. Поскольку большее количество интрузий чаще приурочено к отрицательным структурам периода магматизма, миграция нефти и газа из раскрывающихся в посттраппо-вое время смежных поднятий могла приводить к накоплению УВ на моноклиналях и структурных мысах, сформированных на месте отрицательных структур.

С трапповыми интрузиями в отложениях Тунгусской синеклизы, возможно, также связаны ловушки нефти и газа, приуроченные к шарнирным зонам синклиналей. Механизм их формирования рассмотрен Н.А. Минским (1975 г.). Появление таких ловушек обусловлено возникновением ослабленных трещиноватых зон в подошве синклинально изгибающихся консолидированных пластовых трапповых тел из-за отставания их от подстилающих более пластичных осадочных пород, которые тесно связаны с погружающимся блоком фундамента.

Опираясь на опыт поиска скоплений нефти и газа в хорошо изученных седиментационных бассейнах и учитывая тектономагматические особенности Тунгусской синеклизы, можно считать, что в ее пределах наибольшими перспективами для концентрации УВ обладают участки: а) испытавшие устойчивое высокоамплитудное компенсированное осадками погружение; б) имеющие большую мощность нефтегазоперспективных комплексов, содержащих высокоемкие резервуары и малонасыщенных трапповыми интрузиями; в) окруженные глубокими отрицательными структурами и не отделенные от них тектоно-магматическими экранами; г) осложненные крупными контрастными антиклинальными ловушками или сетью трапповых интрузий с благоприятными для улавливания УВ “ячейками”; д) не нарушенные свободными для выхода нефти и газа на поверхность разрывами и зонами трещиноватости; е) характеризующиеся выдержанностью структурного плана по разрезу.

В целом венд-палеозойский осадочный комплекс под базальтами Тунгусской синеклизы по большинству перечисленных факторов выгодно отличается от одновозрастных отложений не только остальных районов синеклизы, но и прилегающих к ней антеклиз. В первую очередь это касается стратиграфической полноты разреза и суммарной мощности осадочных пород. Территория Тунгусской синеклизы, перекрытая толщей базальтовых покровов, на протяжении всего палеозоя являлась областью наиболее устойчивого осадконакопления на всей Сибирской платформе. Для нее характерно также отсутствие до позднего палеозоя проявлений интенсивных дифференцированных структурно-формирующих тектонических движений. Такой режим, несмотря на большую мощность осадочных, преимущественно карбонатных, толщ, не способствовал развитию трещиноватости и соответственно региональной массовой миграции УВ с образованием крупных их скоплений, которые были бы в значительной мере разрушены во время активизации траппового магматизма.

Вторым важным преимуществом северных перекрытых базальтами районов синеклизы, по сравнению с более южной ее частью, является существенно меньшее не только относительное (за счет увеличения суммарной мощности осадочного комплекса), но и абсолютное насыщение разреза трапповыми интрузиями, исключая ограниченные участки северо-западной окраины, где фиксируются рудоносные дифференцированные ультраосновные хонолиты. Если вдоль Нижней Тунгуски и ее водораздела с Подкаменной Тунгуской, включая южную часть базальтового поля синеклизы, на 3,5–4 км вскрываемого глубокими скважинами разреза на траппы приходится до одного и более километров, то в почти пятикилометровом венд-палеозойском осадочном комплексе хорошо изученного бурением Норильского района суммарная мощность обычных долеритов не превышает 0,4 км. По данным геолого-съемочных работ, близкие величины суммарной мощности долеритов характерны и для венд-палеозойского осадочного комплекса северо-восточного борта Тунгусской синеклизы.

Положительную роль в длительной сохранности скоплений нефти и газа в венд-палеозойском осадочном комплексе севера Тунгусской синеклизы могли сыграть не только широко развитые здесь пласты девонских солей, но и сами базальтовые покровы, суммарная мощность которых превышает 1–2 км. Многолетний опыт их изучения свидетельствует о крайне слабой их нарушенности разрывами с заметными продольными смещениями и признаками активного флюидопереноса. Для базальтовых покровов, исключая узкие прибортовые зоны синеклизы, характерна малоконтрастная пликативная тектоника с обилием приповерхностных диаклазов. Незначительные по масштабам проявления битумов на территории базальтового поля встречаются очень редко и обычно связаны с миндалекаменными зонами покровов или трубками взрыва, что, вероятно, обусловлено миграцией УВ еще во время активного проявления вулканических процессов.

По совокупности указанных выше факторов в венд-палеозойском осадочном комплексе под базальтами Тунгусской синеклизы можно наметить наиболее интересные для опоискования участки. К их числу прежде всего следует отнести территории, непосредственно примыкающие к глубокому Ламско-Хантайскому мегапроги-бу [2] площадью около 35 тыс. км2, осложняющему северо-западную окраину Тунгусской синеклизы, и к граничащему на севере с ней Енисей-Хатангскому региональному прогибу площадью свыше 200 тыс. км2. Обе названные отрицательные структуры являлись, видимо, наиболее крупными на северо-западе Сибирской платформы областями преимущественного нефтегазообразования. В связи с изложенным особого внимания заслуживают Ледянское и Кыстыктахское поднятия, расположенные между Ламско-Хантайским и Енисей-Хатангским прогибами. Из пределов последнего миграция УВ могла быть активной не только в конце палеозоя, но и в течение всего мезозоя. Вскрытие в 1989 г. первой же колонковой скважиной на Ледянском поднятии на абсолютных отметках около –700 м насыщенных жидкой нефтью трещиновато-кавернозных силурийских карбонатных пород свидетельствует о большой вероятности обнаружения здесь скоплений УВ.

Весьма перспективны для формирования залежей нефти и газа также структурные мысы западного борта Ламско-Хантайского мегапрогиба, характеризующиеся интенсивным посттрапповым подъемом и широким развитием девонской соляной покрышки. В случае существования вдоль их западной границы надежного тектоно-магматического экрана (что весьма вероятно) можно вполне рассчитывать на значительные скопления УВ, особенно в пределах Хантайского структурного мыса. Заслуживают также внимания крупные структурные мысы северо-восточного борта Тунгусской синеклизы, вероятно, экранированные трапповыми дайками со стороны Анабарской антеклизы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Геология и нефтегазоносность осадочных бассейнов Восточной Сибири / Под ред. В.В. Забалуева.– Л.: Недра.– 1980.
  2. Геология нефти и газа Сибирской платформы / Под ред. А.Э. Конторовича, В.С. Суркова, А.А. Трофимука.– М.: Недра.– 1981.
  3. Нефтегазоносность больших глубин / Ю.Т. Афанасьев, Ю.С. Кувыкин, Н.Е. Оведов и др.– М.: Недра.– 1980.
  4. Староселъцев В.С. Влияние посттрапповых тектонических движений на миграцию углеводородов в Тунгусской синеклизе // Геология и геофизика.– 1978.– № 9.– С. 49–58.

Abstract

On the basis of analysis of a Vendian-Paleozoic sedimentary sequence under the basalts of the Tunguska syneclise with due regard for the paleothermal history of this area, the advantages of this complex in respect to its oil and.gas content are indicated as compared to sedimentary strata in other regions of the Siberian platform. The areas of higher exploration potential are identified.

Рис. 1. Схематическая карта мощности венд-палеозойской толщи северной половины Тунгусской синеклизы:

1 – иэопахиты венд-палеозойской толщи с интрузиями долеритов, км; 2 суммарная мощность интрузий по естественным обнажениям и результаты бурения, км; 3 изопахиты венд-палеозойских отложений, км

Рис. 2. Схематическая карта рельефа подошвы венд-палеозойской толщи северной половины Тунгусской синеклизы:

1 – изогипсы подошвы венд-палеозойской толщи, км; 2 основные флексуры; 3 – изопахиты вулканогенных образований триасового структурного яруса, км; 4 – изогипсы подошвы венд-палеозойской толщи в период завершения триасового вулканизма, км