К оглавлению журнала

УДК 551.2:553.98

ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ МЕЗЕНСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

В.П.Гаврилов, А.Н.Руднев (ГАНГ им. И.М.Губкина), П.И.Дворецкий, В.А.Пономарев (РАО "Газпром")

Центральные и северо-западные районы европейской части России традиционно оцениваются как малоперспективные в нефтегазоносном отношении. К таким незаслуженно "обиженным" районам относится и Мезенская синеклиза площадью 300 тыс. км2. Заблуждение о бесперспективности этой крупнейшей структуры Восточно-Европейской платформы возникло еще в 40-х гг., когда ее рассматривали как наложенный бескорневой мезозойский прогиб, заполненный преимущественно терригенными красноцветными комплексами континентального происхождения (Люткевич Е.М., 1940).

Геодинамический анализ указанной площади с учетом новых геолого-геофизических данных позволяет пересмотреть традиционную оценку нефтегазоносности Мезенской синеклизы и выдвинуть эту структуру в качестве нового потенциально нефтегазоносного региона европейской части России.

Синеклиза располагается к востоку от Балтийского щита, восточной границей принято считать складчатое сооружение, которое отделяет ее от Тимано-Печорской плиты (рис. 1). С юго-востока синеклиза ограничена склонами Сысольского свода, относящегося к Волго-Уральской антеклизе.

Осадочный чехол состоит из трех структурных ярусов (этажей)синрифтового (рифей), синеклизного (венд—кембрий) и плитного (палеозой—мезозой), причем на долю двух первых приходится 75-80 % общего объема осадочного чехла.

Палеогеодинамические реконструкции, выполненные авторами на базе предыдущих исследований [З], позволяют воссоздать следующую картину формирования осадочного выполнения Мезенской синеклизы (рис.2).

В рифее накопление осадочного материала происходило вдоль восточной окраины Восточно-Европейского континента области современного Тимана и прилегающих к ней с востока районов. В районе Тимана сформировалась линза рифейских осадков мощностью до 12 км. По составу осадков выделяется ряд зон, характерных для проградирующих в сторону океана пассивных окраин. Западная зона, обращенная к Мезенской синеклизе, представлена мелководно-морскими терригенными образованиями. Осевая зона Тимана, сложенная карбонатно-терригенными и карбонатными биогермными фациями, вероятно, является естественной границей шельфовой зоны. К востоку от нее со стороны Печорской плиты отложения рифея состоят из тонкозернистых образований, практически не содержащих песчаников и конгломератов. Их формирование происходило в верхней части континентального склона [1].

Мезенская синеклиза представляла собой в рифее раздробленную на серию грабенов и горстов континентальную кору [З]. Осадки накапливались в основном в грабен-рифтах, специфичных структурах, образовавшихся на многих участках Восточно-Европейского континента в конце протерозоя. Рассматриваемый фрагмент литосферы находился в тропической зоне южного полушария, что предопределило, в частности, накопление карбонатно-доломитовых толщ.

Среднерифейские породы слагают нижнюю часть чехла, выполняющего грабенообразные зоны. Их разрез представлен темно-серыми аргиллитами с прослоями в верхней части мелкозернистых песчаников. Общая мощность этого комплекса превышает 2,5 км. Пористость проницаемых прослоев изменяется от долей процента до 16 %.

Образования, относимые к верхнему рифею, коррелируются с одновозрастной толщей Тимана и представлены чередованием терригенных пород с прослоями карбонатов.

Рифейские отложения, кроме рифтовых зон, встречены и на горстах, где они объединяются в ненокскую свиту (кудаш), сложенную преимущественно косослоистыми, пестроокрашенными песчаными разностями аллювиального генезиса. Мощность верхнерифейских отложений колеблется от нескольких метров на поднятиях до более 1400 м в рифтовых зонах.

В венд-кембрийское время геодинамическая обстановка в пределах Восточно-Европейского континента характеризовалась втягиванием в прогибание прилегающих к рифтовым зонам участков. Этот период примечателен формированием синеклиз на всей территории Восточно-Европейского континента.

Отложения синеклизного комплекса (венд—кембрий) трансгрессивно с несогласием залегают на размытой поверхности рифея. На западе они перекрывают породы фундамента. В условиях синеклизы они имеют достаточно выдержанные мощность и состав, располагаясь на различных подразделениях рифея, а в пределах выступов фундамента непосредственно на его эродированной поверхности. Представлены они отложениями верхнего венда, нижнего кембрия и, вероятно, силура.

В целом синеклизный комплекс выполняет нижнюю часть разреза синеклизы, перекрывая все рифтовые зоны, далеко "выплескиваясь", особенно на западе, за их пределы.

Между завершением накопления синеклизного и началом отложения плитного комплекса в пределах всей Восточно-Европейской платформы фиксируется значительный перерыв в 120-160 млн лет. Мелководные шельфовые моря в это время существовали по периферии крупных континентальных массивов. Начиная с середины девона они проникали в глубину континентов, таких как Восточно-Европейский.

К плитному комплексу в пределах Мезенской синеклизы, как и в соседних регионах платформы, относятся терригенные образования среднего и позднего девона, карбонатно-сульфатные породы карбонанижней перми. Образования красноцветов поздней перми—триаса своим генезисом обязаны процессам коллизии Восточно-Европейского континента в районе Урала. Разрез плитного комплекса венчают маломощные континентально-морские осадки юры, мела, антропогена.

Подводя итог геодинамической эволюции Мезенской синеклизы, следует отметить благоприятную для нефтегазообразования геодинамическую ситуацию, существовавшую в исследуемом регионе в течение рифея, венда и кембрия. Именно эти периоды характеризовались повсеместным проявлением рифтогенных процессов, особенно в рифее. В конце протерозоя начале палеозоя восточные окраины Восточно-Европейского континента испытали мощные субдукционные процессы, приведшие к закрытию северной части Уральского палеоокеана и образованию на его месте сложной системы надвигов Тиманского сооружения на окраину Восточно-Европейского континента. В этой связи предполагается существование под Тиманским кряжем нормальных платформенных отложений рифея и венд—кембрия, содержащих промышленные залежи углеводородов (см. рис. 2). В соответствии с геодинамической моделью нефтегазообразования рифтогенный и субдукционный режимы наиболее благоприятны для нефтегазообразования (Гаврилов В.П., 1988).

Особенности геодинамического развития Мезенской синеклизы предопределили сложность геологического строения поверхности фундамента и нижних секций осадочного чехла (рис. 3). Архей-протерозойский фундамент разбит на блоки, выделяющиеся в рельефе в виде горстов и грабен-рифтов. Структуры имеют общую северо-западную ориентировку, несколько отличающуюся от простирания Тиманского поднятия. С запада на восток прослеживаются крупные выступы фундамента: выступ Ветреного пояса, Архангельский горст, осложненный на востоке Керецкой ступенью, Кулойский и Мезенский горсты, отделенные друг от друга ветвью Лешуконского рифта. Южная часть Мезенского горста, прилегающая к Пинежскому рифту, выделяется как Вашкинская ступень. Самый восточный Несско-Тылугский горст располагается на крайнем северо-востоке синеклизы.

Эти приподнятые области залегания фундамента разделены рифтовыми зонами. К последним относятся Онежская, или Двинская, Лешуконская и Пинежская. Вдоль Тиманской сутуры прослеживаются асимметричные Сафоновская и Пешская рифтовые зоны. Они представляют собой единую зону прогибания, ступенчато погружающуюся под Тиман (см. рис. 2, В). Ее западный борт осложнен небольшими сбросами, амплитуды которых не превышает нескольких сотен метров, в то время как восточный борт поддвинут под серию чешуи Тиманского сооружения с общей амплитудой более 5 км.

Структурный план размытой поверхности рифейского комплекса существенно отличается от рельефа фундамента, хотя в целом несет некоторые черты у наследованности (рис. 4). Обращает на себя внимание широкое развитие Сафоновской, Пешской и Котласской зон прогибания с глубиной погружения рифейского комплекса более 3 км. В меньшей степени эта связь отмечается для района Лешуконского и Пинежского рифтов, где, несмотря на мощность рифея 1,5-2,0 км, его поверхность испытывает погружение всего на 100-150 м. Керецкая ступень выражается в виде структурной террасы.

Осадки рифея полностью отсутствуют в пределах выступа Ветреного пояса, в северной части Архангельского горста и Керецкой ступени. Они выпадают из разреза также в приподнятых зонах Кулойского, Несско-Тылугского горстов, в пределах Сысольского свода и, вероятно, в некоторых участках Мезенского горста.

Вычегодский прогиб, протягивающийся вдоль Тимана, по генезису аналогичен Пешской и Сафоновской впадинам, которые испытали дополнительное прогибание в связи с надвиганием на край Восточно-Европейской платформы Тиманского сооружения. Основание осадочного выполнения прогиба сложено рифейским комплексом, моноклинально погружающимся в сторону Тимана. Северо-восточный борт прогиба перекрыт аллохтонными чешуями рифейских толщ Тимана.

Тиманское сооружение следует рассматривать как ороген, возникший на месте бывшей пассивной континентальной окраины в результате ее столкновения с активной окраиной Печорской плиты (см. рис. 2). В результате этого столкновения, имевшего место в конце венда начале кембрия, рифейский комплекс, накапливавшийся на подводной окраине Восточно-Европейского материка, был смят и частично подвергся метаморфизму в результате надвигания на него вулканической дуги. По образовавшимся пологим надвигам ороген был смещен в направлении Восточно-Европейского материка. Современное строение Тимана представляется как серия тектонических чешуи, надвинутых друг на друга и частично на окраинные впадины Мезенской синеклизы.

Наиболее приподнятой из этой серии чешуи является Четласская, в пределах которой рифейский комплекс обнажается на дневной поверхности (Четласский камень). Он надвинут на Верхнепезскую чешую, часть которой, погруженная на глубины 1,5-2,0 км, прослеживается к северо-западу от нее. Эродированная поверхность этой чешуи погружается в северном направлении, где она в свою очередь надвинута, как и чешуя м. Лудоватых, на Чешскую чешую, в пределах которой кровля рифея опущена до глубины 3-4 км. Последняя также надвинута на синрифтовый комплекс, что способствовало наибольшему прогибанию Пешского рифта амплитудой до 5 км. Аллохтонные образования северо-восточного склона Тиманского сооружения (Ухтинская, Канинская чешуи) имеют аналогичное строение.

В пределах рифтовых зон синеклизы и в горном Тимане выявлены крупные антиклинальные структуры; зоны разуплотнения складчатого рифейского комплекса и архей-протерозойского фундамента в приплечевых участках рифтов; выклиниванке рифейского комплекса; поднадвиговые зоны. Детализация их строения требует использования современных методов сейсморазведки, в частности метода 3D.

Венд-кембрийский синеклизный комплекс, перекрывающий рифейские образования и фундамент, имеет отличный структурный план. Это усугубляется существенным перерывом, который длился значительную часть раннего и позднего палеозоя. Структура всего нижнего терригенного комплекса, к которому относятся и венд-кембрийские породы, отражена на структурной схеме поверхности венда (рис. 5). Анализ показывает, что Мезенская синеклиза представляет собой северо-восточное (Мезенское) окончание Московской синеклизы, которая выделяется как крупнейшая область прогибания всей Восточно-Европейской платформы. Собственно Мезенская синеклиза представлена неглубокой асимметричной впадиной, разделяющей Балтийский щит и Тиманский кряж, ось которой приближена к ее восточному борту. Наибольшую глубину она имеет в районе Пешской впадины и Нижнепезской террасы, над которой приподняты по разломам Четласский и Канинский блоки.

Изучение геохимических показателей рифейских отложений Мезенской синеклизы [1,2] показало, что Сорг в образцах керна составляет 0,20-0,93 %, хотя на Тимане его значения в таких же породах достигают 5,85 %. Органическое вещество сапропелевого типа. Выход хлороформенного битумоида 0,06-0,08 %, в единичных случаях достигает 1,16 %. Битумоидный коэффициент изменяется от 2,1 до 5,8 % в сингенетических битумоидах и достигает 15,6-23,0 % в эпигенетических битумоидах. Степень катагенного преобразования РОВ в пределах вскрытого бурением разреза достигает MK1—МК3. Содержание углерода в ХБА изменяется от 77,63 до 78,27 %, водорода от 9,1 до 10,7 %; Н/Сат= 1,839-1,846;О/Сат =0,108-0,090.

В пределах Тиманского поднятия многочисленные нефтегазопроявления в рифейских породах известны с 30-х гг. На Ярегской структуре Ухтинского надвига в породах рифея отмечены примазки нефти, асфальта и твердого битума. Нефтепроявления зафиксированы до глубины 300 м ниже кровли рифейского комплекса. Битуминозные песчаники прослеживаются на расстояние 4,5 км при ширине этой зоны до 1 км. В скважинах Ярегской площади ниже 30 м от кровли рифея отмечены выбросы углеводородного газа из углисто-глинистых сланцев, а из подземных вод выделения газа, на 90 % состоящего из метана, наблюдались по всему разрезу (360 м).

В начале 40-х гг. при бурении скважин на нефть и газ на площади Водный промысел из рифейских образований получены промышленные притоки газа, содержащего до 96 % метана. Притоки газа прослежены от поверхности рифея до глубины ниже 430 м, но наиболее интенсивные газопроявления приурочены к глубине 150 м. Начальные дебиты газа составляли 21 тыс. м3/сут. Небольшие притоки нефти получены в скважинах, пробуренных на Южном Тимане, там же обнаружены заполненные нефтью трещины в кварцитах и сланцах. Битумы отмечены в песчаниках рифея на Сторожевской площади в Вычегодском прогибе.

В Калтасинском авлакогене нефтепроявления связаны с терригенно-карбонатными породами калтасинской свиты. Они отмечены в керне скважин Очер, Черновская в виде примазок нефти по трещинам. В отложениях верхнего рифея интенсивные нефтепроявления установлены на 11 площадях, газопроявления на трех. На Сивинской площади двумя скважинами пройдены песчаники рифея, насыщенные густой нефтью. Приток нефти с дебитом более 1 т/сут получен из этих же отложений в скважине Полом. Интенсивные нефтепроявления в разрезах венда выявлены на Сивинской, Бородулинской, Гаринской, Черновской, Таныпской площадях, а приток нефти с дебитом более 1 т/сут зафиксирован на площадях Верещагине, Полом и Шаркан.

В Московской синеклизе непромышленные притоки и признаки нефти из венда выявлены на площадях Шарья, Горьковской, Марьинской, Балахнинской, Любимской, Мосоловской, Морсовской, Бутовской, Даниловской, Солигаличской и др.

Многие исследователи отмечают, что все нефтепроявления в образованиях венда приурочены к области распространения пород рифея. Нефтепроявления и притоки нефти с дебитом несколько тонн в сутки установлены также и в низах венда, что говорит о возможной миграции нефти из рифейских горизонтов в вендские отложения.

Исследованиями MOB начала 70-х гг. в западной части Мезенской синеклизы выделены отражающие горизонты К и L, характеризующие поверхность и внутреннюю структуру рифейского комплекса, по которым выявлен ряд структур: Кимженская, Восточно-Кимженская, Веркольская, Уфтюгская, Усть-Няфтинская, Койнасская, Елькибская, Немнюгская, Рюхинская, Лофтурско-Айпинская, Олемская, Даниловская, Мосеевская, Чупровская, Калиновская и около 70 антиклинальных перегибов. К глубокому бурению подготовлено двенадцать структур [4], их амплитуда 80-150 м, а площадь 20-250 км2.

Исключительно низкая геолого-геофизическая изученность Мезенской синеклизы по сравнению с таковой соседних регионов требует проведения в ее пределах дополнительных работ. Это прежде всего региональные сейсмические исследования МОП", которые необходимы для уточнения региональных особенностей строения рифтовых зон, выполненных перспективным в нефтегазоносном отношении рифейским комплексом и перекрытых синеклизным венд-кембрийским комплексом.

Отсутствие информации о вещественном составе разреза рифея не позволяет выделить и проследить в его пределах коллекторские горизонты и покрышки. В качестве регионального экрана для всего рифейского комплекса предположительно можно рассматривать аргиллиты редкинского горизонта.

Большая часть рекомендуемых региональных сейсмических профилей МОГТ (рис. 6) ориентирована на изучение геологического строения Мезенской синеклизы. Некоторые из них целесообразно отработать для изучения строения рифейских тектонических чешуи в пределах Тиманской гряды, которые можно считать самостоятельным объектом для нефтегазопоисковых работ.

Для выделения и уточнения строения уже выявленных локальных поднятий в отложениях рифея рекомендуется провести детальные сейсмические работы на территории Лешуконского, Пинежского, Пешского, Сафоновского и Котласского рифтов. Этими же работами могут быть установлены и ловушки, связанные с зонами выклинивания рифейских отложений в плечевых участках рифтовых зон и на склонах выступов фундамента, а также потенциальные ловушки, которые могут быть приурочены к корам выветривания, зонам разуплотнения фундамента и рифейского комплекса в пределах Тимана, поднадвиговые ловушки.

Для детальных сейсмических работ МОГТ рекомендованы следующие площади (см. рис. б):Усть-Няфтинская, Лофтурско-Айпинская, Соянская, Керецкая, Лешуконская, Пешская, Сафоновская, Койнасская, Карпогорская, Среднепинежская, Вашкинская, Мезенская, Косланская (Елькибская), Тойменская. Причем наиболее перспективны из них Косланская и Лофтурско-Айпинская.

Для целенаправленного изучения строения рифейского комплекса и поднадвиговых зон в пределах Тимана предлагается бурение Нижнепезской и Ухтинской (Ярегской) параметрических скважин глубиной 4,5-5,0 км на участках, детально отработанных сейсморазведкой.

Благоприятные для нефтегазообразования геодинамические режимы, имевшие место в рифейский период, наличие крупных структур в рифейском комплексе, перекрытом плохо проницаемой по вертикали толщей венда, аналогия с передовыми прогибами, сформированными в фанерозое на различных континентах, позволяют связать с Предтиманским прогибом определенные перспективы нефтегазоносности.

Проведенная оценка прогнозных ресурсов по самым предварительным подсчетам свидетельствует, что недра региона могут содержать не менее 600 млн т нефти и 100 млрд м3 газа.

Литература

1. Гецен В.Г. Рифейский комплекс Тимано-Печорской провинциивозможная нефтепроизводящая толща // Нефтегазоносные комплексы Печорской синеклизы: Тр. Ин-та геологии Коми филиала АН СССР. Сыктывкар, 1981. - Вып. 35.

2. Ермолкин В.И., Голованова С.И., Филин Д.С. Аспекты прогноза нефтегазоносности верхнепротерозойских нижнепалеозойских отложений Московской синеклизы // Геология нефти и газа. — 1993. — № 6. — С. 12-17.

3. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.К., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. М.:Недра, 1990.

4. Новые данные о структурных особенностях Мезенской синеклизы / Д.Л.Федоров, В.Ф.Цыбин, Б.Л.Яралов и др. // Кедра Поволжья и Прикаспия. - 1997. - Вып. 12. - С. 21-26.

ã Коллектив авторов, 1998

 

ABSTRACT

The article deals with main features of structure and geodynamic evolution of the least studied region of Eastern-European platform. Data available evidence that during Pre-Cambrian time, an area of the present-day Mezen syneclise was a passive continental margin along which a lense of sediments up to 12 km thick was accumulated.These also filled in the graben-rifts extending along an edge of continent during Riphean forming a synrifting complex there. During Vendian-Cambrian a syneclise complex was being formed, and from Devonian -the plate complex which levelled the contrast structures of the sedimentary cover basement. Collision as a result of impact of this margin with Pechora plate took place in Cambrian. In this connection, Timan structure as a series of scales is considered as an orogene thrusted over the edge of Eastern-European continent. The article reports geochemical data and data concerning oil and gas potential of ancient complexes. Large local uplifts overlain by poor permeable screen of Vendian-Cambrian have been found in Riphean deposits. The carried out investigations of region's structure and development allow to consider the Riphean and partly. Vendian complexes as most promising in oil and gas aspect. A complex of first-priority exploration works is planned for their development.

Рис. 1. ТЕКТОНИЧЕСКАЯ СХЕМА ФУНДАМЕНТА МЕЗЕНСКОЙ СИНЕКЛИЗЫ

1 — границы крупнейших структур: / — Мезенская синеклиза, // — Волго-Уральская антеклиза, /// — Печорская синеклиза, IV — Тиманский кряж; 2 — Тиманская сутура; 3 — надвит; 4 — сбросы; 5 — выход дорифейского фундамента

Рис. 2. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПАЛЕОГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ ПО ЛИНИИ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКИЙ КОНТИНЕНТ - ПЕЧОРСКАЯ ПЛИТА

А рифей (синрифтовая стадия); Б венд—кембрий (синеклизная стадия); В палеозой—кайнозой (плитная стадия); 1 — континентальная кора; 2 — океаническая кора; 3 — осадочный чехол; 4 — зона коллизии; 5 — рифтовые зоны; б область задугового спрединга; 7 — разломы; 8 — вулканическая дуга

1 — региональные профили МОГТ; 2 — площадные работы МОГТ; 3 — параметрические скважины; 4 — участки первоочередных работ; рекомендуемые площади детальных работ (цифры в кружках): 1 — Усть-Няфтинская, 2 — Соянская, 3 — Керецкая, 4 — Лешуконская, 5 — Пешская, б Сафоновская, 7 — Койнасская, 8 — Карпогорская, 9 — Среднепинежская, 10 — Вашкинская, 11 — Мезенская, 12 — Тойменская; первоочередные: 13 — Косланская, 14 — Лофтурско-Айпинская. Остальные усл. обозначения см. на рис. 1