|
УДК 551.24 + 553.98(571.56) |
|
|
|
© К.И. Микуленко, В.С. Ситников, 1993 |
Геология и нефтегазоносность покровно-надвиговых зон Западной Якутии
К.И. МИЦУЛЕНКО, В.С. СИТНИКОВ (ЯИГН СО РАН)
В Западной Якутии покровно-надвиговые структуры с различной степенью достоверности установлены на сочленении Сибирской платформы со складчатыми областями Западного Верхоянья, Сетте-Дабана, Становика и Патомского нагорья. Здесь практически повсеместно разновозрастные комплексы складчатых образований надвинуты на прилегающие участки краевых депрессий (прогибов или непосредственно на сопряженный склон платформы, рис. 1).
В изучение надвиговых структур, связанных со складчатыми обрамлениями Сибирской платформы, значительный вклад внесли М.М. Тетяев, С.М. Замараев, В.К. Александров, Г.С. Гусев, В.А. Литинский, Л.М. Парфенов, А.Л. Ставцев и др.
К настоящему времени сравнительно лучше изучены и могут быть наиболее достоверно охарактеризованы Предверхоянский и Предпатомский районы развития надвиговых структур.
В Предверхоянском прогибе надвиги установлены геологической съемкой и сейсморазведкой в междуречье Менгкере - Нимингде (рис. 2). Здесь в районе Соболох-Майанского вала в автохтонном залегании закартированы лишь отдельные малоамплитудные антиклинальные структуры небольших размеров.
Анализ сейсморазведочных материалов прошлых лет позволяет выделить целый ряд надвиговых дислокаций на Китчанском поперечном поднятии. Глубоким бурением взбросонадвиги установлены на Китчанской, Усть-Вилюйской и Сангарской площадях. По-видимому, с фронтальной частью одного из крупных надвигов связаны также структуры Эксенях-Баламаканского вала.
В Предпатомском прогибе дислокации типа взбросонадвига по данным бурения и, частично, сейсморазведочных работ, выделены главным образом в его западной части.
На Нижнепеледуйской площади, расположенной в юго-западной части прогиба, в средней части разреза по материалам ГИС в интервале 1200-2500 м фиксируется опрокинутая лежачая складка. Характерны неоднократные резкие изменения наклона пород от крутого (60-70°) до почти горизонтального залегания. Указанные данные интерпретируются в целом как следы проявления надвиговой тектоники. Строение аллохтонной пластины сложное.
В северной части прогиба в районе Отраднинского (Мурбайского) валообразного поднятия наличие взбросонадвиговых дислокаций подтверждается данными глубокого и колонкового бурения, а также сейсморазведочными материалами МОГТ.
По результатам глубокого бурения взбросонадвиговые дислокации намечены также на Хотого-Мурбайской и Улугурской структурах. В пределах Березовской впадины они предполагаются по данным сейсморазведки или, глубокого бурения на Бысахтах-Кюельской, Кэдэргинской, Бысахтахской и других площадях. Они приурочены, как правило, к верхней части разреза.
Исследования последних лет позволили установить характерные особенности региональной структуры надвиговых зон. Отмечено, в частности, что крупные надвиги отчетливо проявляются в основном во внешних частях складчатых обрамлений платформы. Последние повсеместно, но в разной степени надвинуты на прилегающие участки краевых депрессий. Фронтальные части этих надвигов и покровов уверенно устанавливаются по контакту разновозрастных и в различной степени дислоцированных пород платформенных и складчатых областей.
Структуры надвигового типа менее крупных размеров (надвиги, взбросонадвиги и связанные с ними пликативные деформации) проявляются за пределами главного фронта покровно-надвиговых образований и прослеживаются в сторону платформы на многие десятки и даже сотни километров. При этом интенсивность разрывных и пликативных деформаций последовательно уменьшается. Участки проявления этого типа деформаций располагаются преимущественно в пределах краевых депрессий. Некоторые из этих дислокаций распространяются на собственно платформенные территории. В целом они образуют зоны так называемых «малых надвигов». Характерна региональность их проявления в краевых частях Сибирской платформы, практически вдоль всего складчатого обрамления.
Таким образом, при районировании краевых частей Сибирской платформы устанавливается зональность их строения. В поперечном сечении выделяются региональные тектонические зоны трех типов:
зона покровов и крупномасштабных надвигов в пределах складчатых областей (зона «крупных надвигов»);
переходная зона взбросонадвигов в пределах краевых депрессий (зона «малых надвигов»);
зона собственно платформенных структур.
Каждая тектоническая зона отличается морфологическими особенностями структур и тектоно-физическими условиями их формирования, что весьма существенно для оценки потенциальной нефтегазоносности исследуемых территорий.
В зоне покровно-надвиговых образований преобладают крупные линейные деформации, часто гребневидной формы, бескорневые, асимметричные, высокоамплитудные, ограниченные столь же крупными разрывами (>50 %).
В «переходной» зоне также преобладают пликативные (положительные и отрицательные) структуры линейного типа, однако меньших размеров и интенсивности. На прискладчатых участках зоны они осложнены надвигами, а в приплатформенной части - преимущественно взбросами. Ориентировка пликативных и разрывных деформаций субпараллельна складчатым обрамлениям.
В пределах собственно платформенных территорий развиты в основном относительно простые брахиформные структуры малой амплитуды, обычно симметричные, разноориентированные. Их осложняют малоамплитудные разрывы преимущественно сбросового типа.
Возрастные, литологические и структурные различия позволяют с определенной степенью условности провести более детальное районирование зон «крупных» и «малых» надвигов.
В Западно-Верхоянской зоне надвигами в основном осложнены верхнепалеозойские и мезозойские отложения, в Сетте-Дабанской - ранне-среднепалеозойские, в Становой - архейские, в Байкало-Патомской и Восточно-Саянской - архей-протерозойские.
Наряду с возрастными наблюдаются и литологические различия. Верхнепалеозойские и мезозойские образования характеризуются почти исключительно терригенным составом, более древние комплексы отличаются преобладанием соленосно-карбонатных и терригенно-карбонатных отложений. Эти различия имеют достаточно четкую латеральную приуроченность: первые проявляются в северных и восточных, а вторые - в юго-восточных и южных районах платформенного обрамления. Кроме возрастных и литологических различий они отличаются и некоторыми структурными особенностями. В первом случае характерно преобладание крупных синклинорных форм. В южной системе надвигов морфологический облик тектонических пластин более разнообразен.
Как уже отмечалось, зоны «малых надвигов» пространственно и генетически связаны с зонами «крупных надвигов», что обусловлено проявлением единых (общих) процессов надвигообразования. Различия между ними чисто количественные, так как в зонах «малых надвигов» происходит затухание процессов надвигания со стороны складчатых областей в пределы прилегающих участков платформы, наиболее интенсивно и контрастно проявившихся в зонах «крупных надвигов».
В соответствии с этими представлениями региональная зона «крупных надвигов» всегда сопровождается зоной «малых надвигов» (см. рис. 1).
Тектонофизические условия формирований надвигов краевых зон Сибирской платформы изучены недостаточно. Механизмы их формирования пока не выяснены. Однако имеются данные, интерпретация которых позволяет сделать некоторые предположения о возможных тектонофизических обстановках, характерных для зон «крупных» и «малых» надвигов.
Восстановление полей напряжений осуществлялось на основе анализа данных по трещиноватости пород изучения разномасштабных разрывов и пликативных структур. Предпочтение при этом отдавалось трещинам, поскольку их изучение позволяет более достоверна и по более широкому спектру показателей прогнозировать поля напряжений. Реконструкция полей напряжений производилась по методу М.В. Гзовского и П.Н. Николаева с некоторыми дополнениями. Трещиноватость пород изучалась в естественных обнажениях и в кернах скважин.
Тектонические трещины распространены в породах практически повсеместно. Установлено также, что с увеличением общей тектонической деформированности пород степень их трещиноватости пропорционально увеличивается. Это может свидетельствовать о том, что трещины возникают в результате общих деформаций тектонических напряжений, но при меньших величинах их проявлений.
Таким образом, их можно рассматривать как самую малую и соответственно самую раннюю форму тектонических деформаций и использовать в качестве естественного показателя (индикатора) определенного уровня релаксации полей напряжений.
Исходя из таких представлений можно расширить возможности использования трещин как тектонического показателя. Так, наряду с применением их для восстановления полей напряжений, они учитывались при установлении относительного показателя величины энергетической мощности (интенсивности) тектонических процессов (полей напряжений), а также для относительной оценки соотношения вертикальных и горизонтальных составляющих в общем балансе тектонических движений.
В качестве относительного энергетического показателя тектонической напряженности, условно принимается плотность (линейная, площадная или объемная) трещин. Относительная роль вертикальных и горизонтальных направлений тектонических движений устанавливается по соотношению количества трещин с субвертикальными и субгоризонтальными наклонами трещин.
Здесь были использованы данные по нескольким сотням тысяч трещин, изученных в естественных обнажениях и по кернам скважин. Районы исследования трещиноватости пород охватывают внешние части складчатых областей, прилегающие районы переходных (промежуточных) областей и сопряженные платформенные территории.
Проведенный анализ показывает, что соотношение количества трещин с относительно пологим (до 45°) и крутым наклонами (более 45°) для разных районов различно. Для всех изученных районов устанавливается четкая закономерность: в зонах «крупных надвигов» количество относительно пологих трещин в несколько (до 10) раз больше, чем в платформенных областях. Переходные зоны «малых надвигов» характеризуются промежуточными значениями количества пологих трещин. При этом различия в переходных зонах и зонах надвигов значительно меньше, чем в переходных зонах и платформенных областях.
Распределение количества трещин с крутыми (более 70°) наклонами обратное: максимальное (58-86 %) -в пределах платформенных областей и минимальное (23-46 %) - в зонах «крупных надвигов». Показательно, что и по этой группе трещин переходные зоны больше тяготеют к зонам надвигов, чем к платформенным областям.
Анализ результатов реконструкции тектонофизических полей показывает, что ориентировка и наклоны осей главных нормальных напряжений сжатия (σ3) в исследуемых районах различны. Наклоны меняются от субгоризонтальных (5-15°) до субвертикальных (75-85°). Во всех районах заметно преобладают субвертикальные наклоны.
В Патомской зоне надвигов на долю субвертикальных ориентировок приходится 50 %, в пределах Непско-Ботуобйнской антеклизы (краевая платформенная зона) они составляют 60 %, а на Сюгджерской седловине (внутренняя платформенная зона) - 80 % от всего количества определений. Относительное количество субгоризонтальных (до 30°) и пологих (до 45°) наклонов σ3 минимально в типично платформенном районе - Сюгджерской седловине (всего 5 %, причем с наклонами около 45°), а максимально - в Предпатомском прогибе (около 35 % с наклонами 10-30° и примерно 10 % с наклонами 31-45°). Непско-Ботуобинская антеклиза и в этом отношении занимает промежуточное положение (20 % с субгоризонтальными наклонами σ3).
В пространственной ориентировке вектора намечается некоторая закономерность, которая проявляется в том, что во всех изученных районах с различной степенью условности фиксируются определенные пространственные ориентировки осей векторов. Так, например, в Патомском регионе в зонах и с субгоризонтальными, и с крутыми наклонами σ3 установлено почти повсеместное преобладание северо-западных и западных азимутов. Это указывает на проявление относительно сходных по пространственной ориентировке тектонофизических полей.
Похожая картина связей наклонов и простираний σ3 намечается и для районов Западного Верхоянья.
Обобщая результаты проведенного анализа следует отметить следующее:
полученные результаты подтверждают правомерность и целесообразность выделения в каждом из регионов трех тектонических зон и дают достаточно определенные представления о сходстве и различии тектонофизических обстановок формирования структур в их пределах;
с тектонофизических позиций обосновывается относительная постепенность смены уровня, стиля и интенсивности тектонических напряжений от складчатых областей в сторону платформы;
в этом же направлении одновременно с уменьшением интенсивности напряжений намечается отчетливая тенденция изменения соотношения субвертикальных (увеличиваются) и субгоризонтальных (уменьшаются) направлений тектонических движений;
в общем балансе тектонических напряжений по имеющимся материалам отмечается преобладание субвертикальных ориентировок осей главных нормальных напряжений сжатия; в пределах собственно платформенных областей субвертикальные направления напряжений составляют 90-95 %, в переходных (промежуточных) зонах - 80-85 % и в зонах надвигов - около 50%. (Возможные модели возникновения подобных соотношений с позиций различных тектонических концепций в настоящей работе не рассматриваются).
Вопросы нефтегазоносности надвиговых зон на территории Якутии изучены слабо. Однако имеющиеся данные позволяют отметить некоторые особенности потенциального нефтегазонакопления в указанных тектонических условиях.
В Предверхоянском прогибе в низовьях р. Вилюй (см. рис. 1) выявлены два мелких газовых месторождения (Усть-Вилюйское, Собо-Хаинское). Залежи связаны с локальными осложнениями в прифронтальной части Китчанской пластины. Вблизи них отмечены газопроявления на целом ряде площадей (в скважинах и на поверхности). Данные о приуроченности газопроявлений к тем или иным элементам покровно-надвиговой тектоники предопределены здесь степенью изученности конкретных объектов. Так, в разрезах скважин, не вскрывших плоскость надвига (Эксеняхская и др.), газопроявления связаны лишь с аллохтонными образованиями. На площадях, где бурением изучена и поднадвиговая часть разреза (Китчанская, Сангарская и др.), распространение газопроявлений по разрезу имеет сквозной характер, охватывая значительный интервал отложений и в аллохтонном, и в автохтонном залегании.
В Предпатомской зоне надвиговых дислокаций газовая залежь, связанная с автохтонной частью разреза, установлена на Хотого-Мурбайской структуре. К северо-востоку от нее на Отраднинской площади отмечена газоносность венд-кембрийских отложений, которые залегают непосредственно над плоскостью взбросонадвига. Характерно, что обе площади в тектоническом плане приурочены к фронтальной (лобовой) части тектонических чешуй. Во внутренней части Предпатомской зоны (Березовская впадина) открыты газовые залежи в автохтонном залегании (Кэдэргинская и Бысахтахская площади). В последнем случае весьма примечательно широкое, почти сквозное, проявление повышенной трещиноватости пород и формирование выдержанных зон вторичных коллекторов. В результате наметились предпосылки для объединения ряда газовых залежей и продуктивных интервалов венд-кембрийского разреза в составе единой крупной предположительно массивной залежи, охватывающей отложения общей мощностью до 500 м.
Перспективы нефтегазоносности рассматриваемых краевых частей Сибирской платформы с традиционных позиций оцениваются не высоко. Это связано, в основном, с тем, что литологические и тектонические условия нефтегазоносности закономерно ухудшаются в сторону прилегающих складчатых областей (увеличивается плотность разреза, резко возрастает его дислоцированность, ухудшаются условия сохранения возможных скоплений УВ). В Предпатомском прогибе наличие мощных соленосных толщ в разрезе кембрия несколько снижает степень воздействия указанных отрицательных факторов. Это обстоятельство предопределяет некоторое различие в подходе к оценке перспектив нефтегазоносности рассматриваемых регионов с позиций покровно-надвиговой тектоники.
На обширной территории Предпатомского прогиба размещение потенциальных скоплений УВ, как и в прилегающих районах Непско-Ботуобинской антеклизы и Вилючанской седловины, контролируется, очевидно, характером распространения зон улучшенных коллекторов. Причем ухудшение коллекторских свойств за счет уплотнения в определенной степени может компенсироваться региональными проявлениями повышенной трещиноватости пород, предопределяющей формирование выдержанных зон вторичных коллекторов. В этих условиях, в отличие от платформенных территорий, значительно возрастают перспективы нефтегазоносности карбонатных отложений.
Не исключено также, что процессы надвигообразования в этом регионе существенно повлияли на перераспределение УВ по площади и разрезу. Наряду с возможным расчленением надвигами первичных ловушек нефти и газа, воздействие дополнительных тектонических факторов (мощные субгоризонтальные напряжения сжатия, влияние дополнительного веса покровов и вибрационных эффектов в периоды их активного формирования и др.) могло привести к отжатию флюидов из внутренних районов к периферии надвиговых зон. Надвиги при этом могли играть роль своеобразных путей миграции УВ. Такое предположение в общем согласуется с закономерностями современного распределения большинства выявленных месторождений нефти и газа, образующих полукольцо вокруг Патомского нагорья на смежных участках платформы.
Несколько иная ситуация отмечается на востоке платформы. При оценке перспектив нефтегазоносности центральной части Предверхоянского прогиба следует учитывать определенную зональность, впервые намеченную нами при комплексном анализе структурно-тектонических и литологических условий возможного нефтегазонакопления. При движении от центральных районов Вилюйской синеклизы к востоку в сторону Предверхоянского прогиба и далее к складчатой области в разрезе мезозойских и пермских отложений происходят значительные изменения. Повышение глинистости отложений, их уплотнение, связанное с региональным погружением на более значительные глубины, резко снижают перспективы их нефтегазоносности в зоне, охватывающей восточные районы Вилюйской синеклизы и прилегающую приплатформенную часть прогиба. Далее к востоку можно выделить зону, включающую в себя центральную (приосевую) и прискладчатую части прогиба. Здесь с учетом неравномерного проявления региональных напряжений горизонтального сжатия и кинематаческих особенностей формирования тектонических покровов предполагается довольно широкое распространение нетрадиционных коллекторов, связанных с разуплотнением пород в условиях локального растяжения. Значительная роль трещиноватости пород в общем балансе фильтрационно-емкостных свойств нижнеюрских коллекторов отмечалась, в частности, при разведке и разработке Усть-Вилюйского газового месторождения. На стыке аллохтонных пластин и автохтонных структур возможно также некоторое улучшение экранирующих свойств глинистых толщ - флюидоупоров.
На основании изложенных представлений территория прогиба, непосредственно прилегающая к мезозоидам Верхоянья и совпадающая в плане с зоной развития тектонических покровов, вопреки существующим оценкам может рассматриваться как более перспективная в нефтегазоносном отношении по сравнению с приплатформенной зоной. При этом основные перспективы следует связывать, по-видимому, с нижнеюрскими отложениями и в меньшей степени с породами триасового и пермского возраста, которые залегают в этих районах на довольно больших глубинах.
Для уточнения намеченных закономерностей и разработки методики геолого-разведочных работ с учетом своеобразия геологии и нефтегазоносности рассматриваемых территорий рекомендуется продолжить исследования по изучению покровно- надвиговой тектоники в Предпатомском и Предверхоянском прогибах. Наиболее оптимальный путь для ускоренного получения геолого-геофизической информации по затронутым вопросам связан с комплексированием работ и отработкой ряда региональных профилей. Обязательный комплекс геофизических исследований должен включать при этом сейсморазведку МОГТ и КМПВ, электроразведку МТЗ и высокоточную гравиразведку. Эти профили должны быть ориентированы по возможности вкрест простирания надвиговых структур. Наряду с геофизическими методами в комплекс рекомендуемых работ должны входить специальные геологические исследования, включающие детальные маршрутные наблюдения, структурно-геологическую съемку, тектонофизические исследования.
Structure and oil and gas potential of thrust-sheet zones in the Western Yakytia - the enormous barely studed region owing great oil and gas potential - is regarded. New fact data about sedimentary cover structure and jointing distribution features are given.
Рис. 1. Тектоническая позиция зон надвигов на востоке Сибирской платформе
1 - собственно платформенные области; 2 - краевые депрессии платформы; 3 - зоны крупномасштабных покровно-надвиговых образований в пределах складчатых обрамлений платформы; 4 - зоны фронтальных надвигов; 5 - зона «малых надвигов» (взбросо- надвиговых структур); 6 - граница надпорядковых структур платформы; 7 - граница краевых депрессий платформы; 8 - взбросо-надвиговые структуры в пределах зоны «малых надвигов»; 9 - предполагаемая граница распространения платформенных комплексов под складчатыми образованиями обрамлений; 10 - основные структуры краевых депрессий: I - Енисей-Хатангский региональный прогиб, II - Анабаро-Хатангская седловина, III - Лено-Анабарский мегапрогиб, IV - Предверхоянский краевой прогиб, V - Вилюйская гемисинеклиза, VI - Алдано-Майское перикратонное опускание, VII - Пристановой предгорный прогиб, VIII - Предпатомский краевой прогиб
Рис. 2. Геолого-геофизический разрез через северную ветвь Предверхоянского прогиба (по линии А-Б). По Ю.X. Протопопову:
1-2 - разрывные нарушения: 1 - по геолого-съемочным данным, 2 по комплексу геолого-геофизических данных