К оглавлению

© Коллектив авторов, 2001

КАРСТОВАЯ МОДЕЛЬ РИФЕЙСКОГО ПРИРОДНОГО РЕЗЕРВУАРА ЮРУБЧЕНО-ТОХОМСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

И.Е. Постникова, О.В. Постникова, Г.И. Тихомирова, Л.Н. Фомичева (РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина)

В пределах Юрубчено-Тохомской зоны (ЮТЗ) основные промышленные скопления нефти и газа связаны с карбонатным комплексом рифея. Они приурочены к верхней части комплекса мощностью 200-300 м, залегающего под поверхностью крупного стратиграфического несогласия. Практически весь объем рифейского природного резервуара ЮТЗ является эффективным в связи с интенсивным развитием в нем трещинных и трещинно-каверновых типов коллекторов, а также крупных карстовых полостей, возникновение которых тесно связано с широким развитием палеокарста во время продолжительного перерыва в осадконакоплении между рифеем и вендом (Багринцева К.И., 1999; [2]). Прихотливая структура емкостного пространства изучаемого природного резервуара обусловливает трудности выделения, прослеживания и прогнозирования коллекторов по данным ГИС.

Так как все проявления карста связаны с эпохами континентальных перерывов, поверхность денудации карбонатных пород можно рассматривать как поверхность растворения, в рельефе которой находят отражение различные формы карста. Поэтому восстановление поверхности карстующегося массива позволяет определять не только ее геоморфологические особенности, но, что особенно важно, выявлять зоны, обеспечивающие как поверхностный сток, так и проникновение вод вглубь массива (Гвоздецкий Н.А., 1954, 1969; Максимович Г.А., 1963).

Изучение поверхности рифейского карбонатного комплекса в пределах ЮТЗ может послужить основой для предварительного установления закономерностей проявления карстовых процессов, как внешних, так и внутренних, обеспечивающих образование и распределение емкостей внутри карбонатного массива, и в дальнейшем дать возможность прогнозировать строение рифейского природного резервуара.

Для выявления особенностей карстового рельефа рифейского карбонатного массива ЮТЗ были сделаны палеогеоморфологические реконструкции, основанные на использовании метода опорных реперных поверхностей (Проничева М.В., 1973; [3]), заключающегося в построении карты мощностей отложений, залегающих между опорным репером, принятым за линию выравнивания, и реконструируемой поверхностью, при этом карта изопахит приобретает палеогеоморфологический смысл.

Рифейский карбонатный комплекс ЮТЗ после перерыва в осадконакоплении был перекрыт континентальными отложениями ванаварской и морскими осадками оскобинской свит венда.

Ванаварские отложения в пределах ЮТЗ, зафиксированные на юге Юрубченской площади, достаточно четко определяются по каротажу и керну скважин. Они представлены терригенными красноцветными образованиями, плохо отсортированными, часто неслоистыми, состоящими из песчано-алевролитоглинистой массы, в которой спорадически рассеяны обломки гравийной размерности. Среди обломков отмечаются как окатанные, так и угловатые зерна кварца, сильно измененные обломки полевых шпатов, кварцитов, гранитоидов, карбонатных пород, вулканических стекол. Такими признаками характеризуются отложения временных потоков, которые формировались за счет осадочного материала твердого речного стока, поступающего непосредственно с гранитоидного массива, обнажающегося среди рифейских доломитов.

Для выяснения характера залегания отложений ванаварской свиты и их пространственного взаимоотношения с рифейскими карбонатами была построена палеогеологическая карта, отражающая состав отложений, выходящих на поверхность выветривания перед началом оскобинской трансгрессии ( рис. 1 ). Как следует из анализа этой карты, большая часть дневной поверхности Юрубченской площади представлена доломитами рифея. Ванаварские отложения венда отмечаются в скважинах, расположенных по южному и западному краям площади. Они выполняют заливообразные понижения, внедряющиеся в карбонатный массив, что отражается в изменении их мощности от 20-40 м до полного выклинивания. Отдельные выходы отложений этого возраста незначительной мощности (7-9 м) встречены в центральной (скв. 25, 50), а также восточной (скв. 45, 68) частях площади, где их мощность резко увеличивается. Характер их сопряжения с рифейскими доломитами установить невозможно из-за невскрытия последних.

К северу от выхода рифейских доломитов в скв. 9 и 6 красноцветные отложения мощностью от 10 до 30 м залегают на породах кристаллического фундамента, а в скв. 1 и 67 на поверхность выходит кора выветривания гранитоидного массива.

Трансгрессивные отложения оскобинской свиты венда отмечаются в разрезах всех скважин в пределах ЮТЗ. Они представлены терригенно-сульфатно-карбонатными осадками прибрежно-морского генезиса. Однако их мощность и возрастной диапазон сильно меняются по площади. Наиболее полные разрезы этой свиты наблюдаются на Юрубченской площади, однако и здесь их мощность сильно колеблется от 20 до 90 м. В центральной части площади оскобинские отложения залегают на рифейских доломитах, в южной части они перекрывают ванаварские красноцветы, а в северной - в некоторых участках (скв. 1, 67) залегают на кристаллическом фундаменте. К северо-востоку от линии скв. Вдр-5 и 100 на Мадринской и Куюмбинской площадях отложения этого возраста представлены только самой верхней частью оскобинской свиты, выраженной пачкой морских пестроцветных карбонатно-глинистых пород, залегающих непосредственно на рифейских карбонатах. Эта пачка хорошо выделяется на каротажных диаграммах по высокому значению ГК. Она распространена на всей территории ЮТЗ, ее мощность меняется крайне незначительно (от 17 до 22 м), что позволяет рассматривать эту пачку как хороший маркирующий горизонт, а ее подошву принять за линию выравнивания для палеогеоморфологических построений, направленных на восстановление палеорельефа, образованного в процессе карстования в период денудации рифейского карбонатного комплекса.

Таким образом, процесс восстановления карстового рельефа в пределах Юрубченской площади практически сводится к рассмотрению характера изменений мощности вторичного геологического тела, включающего отложения ванаварской и оскобинской свит до линии выравнивания и как бы вложенного в рифейское карбонатное основание, что отражено на палеогеоморфологической карте ( рис. 2 ). При этом аллювиальные отложения ванаварской свиты локального распространения, специфического состава, обусловленного наличием обломков как пород кристаллического фундамента, так и карбонатов, накапливавшиеся в относительных понижениях рельефа, могут быть отнесены к компенсационным карстовым отложениям (по классификации Г.А. Филиппова [4]), возможно, даже в отдельных участках коррелятным карсту (по крайней мере, в их нижней части).

Отложения оскобинской свиты, накопившиеся при ингрессии моря, являются выполняющими, так как для них характерно полное выклинивание за пределами Юрубченской площади, и только нормально-морские отложения верхней маркирующей пачки этого возраста площадного распространения могут рассматриваться как захороняющие карстовый рельеф в пределах ЮТЗ.

Как следует из анализа палеогеологической, палеогеоморфологической карт (см. рис. 1 , рис.2 ) и профилей выравнивания ( рис. 3 ), во время крупного перерыва в осадконакоплении между рифеем и вендом рифейские доломиты на территории ЮТЗ образовывали обширную карбонатную платформу, окаймляющую гранитоидный массив, являющийся, по-видимому, выступом фундамента, выходы которого отмечаются в скв. 1 и 67. О наличии в позднем докембрии слаборасчлененного Центрально-Тунгусского острова в центральной части Сибирской платформы упоминается в работе А.Э. Конторовича и др. (1981). Характер сопряжения гранитоидного массива с доломитами рифея на данном этапе исследования определить не представляется возможным из-за недостатка фактического материала. Однако если построить профиль масштаба 1:1 от скв. 67 к скв. 56, используя вскрытую мощность рифея, то удается установить, что кристаллический фундамент погружается под рифейские карбонаты примерно под углом 10-20°.

Рифейская платформа полого погружается к юго-западу. Ее внешний склон изрезан широкими заливообразными понижениями, угол наклона днищ которых не превышает 1°. Склон, обращенный к выходу кристаллического фундамента, более крутой и образует уступ высотой от 10 до 30 м, хорошо видный на профилях выравнивания (см. рис. 3 ).

Наличие континентальных красноцветов ванаварской свиты в пределах Юрубченской площади свидетельствует о том, что на территории выхода гранитоидов, примыкающих с севера к рифейской карбонатной платформе, существовала аллювиальная равнина с примитивной гидрографической сетью, по которой происходил сток атмосферных осадков, способствовавших интенсивному растворению рифейских доломитов и образованию различных поверхностных форм карстового рельефа. Южная граница аллювиальной равнины намечается приблизительно вдоль линии скв. 9 и 6.

Прилегающая часть гранитоидного массива топографически не доминирует над поверхностью карбонатной платформы, и не исключено, что его южная часть постепенно обнажалась за счет отступания к югу края карбонатной платформы. Подобное явление показано на рис. 4 , который объясняет возникновение уступа карбонатной платформы за счет латерального растворения, обеспеченного переизбытком воды, связанным с периодами ливневых дождей, а развитие краевой аллювиальной равнины - как результат постепенного отступания края платформы.

Для развития карста вообще и карстового рельефа в частности при прочих равных условиях наибольшее значение имеет количество атмосферных осадков, обеспечивающих широкомасштабное растворение пород, причем образование большинства карстовых форм, как поверхностных, так и внутренних, связано с наличием тех или иных путей, где поверхностный сток сменяется подземным (Рыжиков Д.В., 1954; Соколов Д.С., 1962; [1, 5]).

Сравнительно однородный состав рифейских карбонатных пород ЮТЗ и низкая проницаемость матрицы определяют относительную их устойчивость к растворению. Следовательно, наиболее интенсивные карстовые процессы здесь были приурочены главным образом к наиболее ослабленным трещиноватым зонам. При этом вероятно, что зарождение и расположение первичных отрицательных форм карстового рельефа рифейской карбонатной платформы ЮТЗ было вызвано наличием трещин, образовавшихся еще в орогенный период, во время поднятия территории в конце рифея, и их последующим раскрытием при снятии нагрузки, обусловленном дальнейшей денудацией.

Трещинные зоны обеспечивали движение вод не только по поверхности карбонатной платформы, но и играли роль своеобразных линейных поноров, по которым осуществлялось проникновение вод вглубь доломитового массива, что обусловливало возникновение и внутренней закарстованности. Наклонная поверхность карбонатной платформы только усиливала эти процессы.

Таким образом, топография Юрубченского карбонатного плато тесно связана с его неоднородной проницаемостью, обеспечивающей неравномерное растворение, а следовательно, и интенсивность карстовых процессов, что нашло отражение в образовании поверхностных форм рельефа.

В соответствии с этим на поверхности рифейской карбонатной платформы в пределах Юрубченской площади выделяются два главных геоморфологических элемента: останцы и разделяющие их карстовые долины типа котловинных польев, которые представляют собой обширные плоскодонные депрессии с относительно крутыми бортами. Плавный прихотливый рисунок очертаний этих депрессий и их пересечение между собой лишний раз подтверждают, что основную роль в их образовании играли карстовые процессы, связанные с наличием наиболее ослабленных зон повышенной трещиноватости. Роль эрозии была подчиненной и сводилась главным образом к механическому удалению материала.

В ванаварское время временные потоки переносили по этим депрессиям терригенный материал с аллювиальной равнины к краю карбонатной платформы, формируя своеобразные конусы выноса. В районе скв. 9 и 23 подобный конус выноса, по-видимому, был образован за счет поставки обломочного материала непосредственно с гранитоидного массива, что дает возможность установить предположительное направление русла. Преимущественно глинистый состав ванаварских отложений говорит о наличии на поверхности гранитоидного массива хорошо развитой коры выветривания. Присутствие ванаварских отложений в центральной части карбонатной платформы в районе скв. 25 и 50 на пересечении долин может быть объяснено существованием здесь воронки, что лишний раз подтверждает наличие на дне долин поноров трещинного типа.

Не исключено, что под покровом ванаварских отложений продолжалось развитие карстовых процессов. При этом на таких участках происходило избирательное углубление карстовых депрессий за счет коррозии карбонатного основания на границе растворимых и нерастворимых пород (Цыкин Р.А., 1985).

Одним из интересных карстовых образований на поверхности рифейского карбонатного плато являются депрессии в районе скв. 68 и 45, заполненные доломитами и красноцветными песчано-алевролитоглинистыми породами с включениями брекчий, содержащих обломки кварца диаметром до 2 мм. Конфигурацию в плане и глубину этих депрессий по кровле рифея на данном этапе исследования установить не удается.

Однако, как можно видеть на профиле выравнивания (см. рис. 3 ), эти депрессии имеют вид провала, что подчеркивается столбообразной формой заполняющих их отложений. Такие формы, как известно (Соколов Д.С., 1962), являются довольно типичными для карстовых областей. Их ширина может быть различной, а глубина достигать нескольких сотен метров; для них характерны замкнутость и наличие на дне многочисленных углублений.

Карстовые провалы часто возникают вдоль тектонических нарушений, по которым происходит мощный сток атмосферных осадков, обеспечивающий интенсивное растворение карбонатных пород. В дальнейшем происходит коррозионное расширение трещины, сопровождающееся обрушением стенок и одновременным заполнением образовавшегося провала карбонатным материалом и аллювием.

Таким образом, палеогеоморфология рельефа поверхности рифейской карбонатной платформы ЮТЗ является отражением карстовых процессов, как внешних, так и внутренних, приведших к возникновению достаточно емкого природного резервуара, о чем свидетельствует наличие на Юрубченской площади крупной залежи УВ, которую даже относят к гигантской.

Литература

  1. Гвоздецкий Н.А. Карстовые ландшафты. - М.: Изд-во МГУ, 1988.
  2. Кнеллер Д.Е., Рыскаль О.З., Скрылев С.А. Выделение и оценка коллекторов в рифейских отложениях Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления // Геология нефти и газа. -1990. - № 12 . - С. 10-14.
  3. Колтуков В.А. Значение и методы построения реконструкций палеорельефа платформенных областей //Методы палеогеографических исследований. - М.: Недра, 1964. - С. 96-109.
  4. Филиппов Г.А. Коррелятные отложения карста // Коррелятные отложения в геоморфологии. - Новосибирск: Наука, 1986. - С. 64-80.
  5. Purdy E.G. Reef configurations: Cause and effect // Reef in time and space, Soc. of economic paleontologists and mineralogists. - Tulsa, Oklahoma. USA,1974. - Spec. Publ. № 18. - P. 9-76.

Abstract

The territory of the Yurubchen-Tokhom zone at the boundary of Riphean and Vendian experienced a long continental break during which the Riphean dolomites were subjected to significant dissolution causing the formation of different carst forms, responsible, along with other factors for the formation of a fair capacious natural reservoir.

Studying of carst type reservoir was carried out with the help of paleogeomorphological relief reconstruction method of surface unconformity as a reflection of the surface forms of carst, the formation of which is closely associated with heterogeneous permeability of carbonate massif that stipulated the uneven dissolution and therefore, the carst processes intensity. The most carsting occur along the weak fractured zones providing atmosphere precipitation to penetrate in the massif. As a rule, negative forms of carst relief are corresponded to these zones in paleorelief of carbonate plateau.

Рис 1 СХЕМАТИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ПРЕДОСКОБИНСКОГО ВРЕМЕНИ ЮРУБЧЕНСКОИ ПЛОЩАДИ

1 - породы кристаллического фундамента 2 - рифейские доломиты 3 - песчано-глинистые красноцветные породы краевой аллювиальной равнины ванаварской свиты; 4 - песчано-глинистые красноцветные породы конусов выноса ванаварской свиты 5 - аллювиальные коррозионно-просадочные отложения карстового заполнения; 6 - изопахиты отложений конусов выноса ванаварской свиты, м; 7 - линии палеогеоморфологических профилей выравнивания; 8 - скважина: числитель - номер, знаменатель - мощность отложений ванаварской свиты, м

Рис. 2. СХЕМАТИЧЕСКАЯ ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ПОВЕРХНОСТИ РИФЕЯ ЮРУБЧЕНСКОЙ ПЛОШАДИ

1 - кора выветривания, фундамент: 2 - элювиально-делювиальные отложения; 3 - положительные формы рельефа (останцы): 4 - отрицательные формы рельефа (эрозионно-карстовые долины, полья, провалы, воронки); 5 - изопахиты толщи выполнения неровностей рельефа поверхности рифея, м; 6 - скважина: числитель - номер, знаменатель - мощность отложений ванаварской и оскобинской свит до линии выравнивания, м. Остальные усл. обозначения см. на рис. 1

Рис 3. ПАЛЕОГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОФИЛИ ЮРУБЧЕНСКОЙ ПЛОЩАДИ

1 - кристаллический фундамент; 2 - доломиты рифея (R), 3 - песчано-алевролитоглинистые красноцветные элювиально-делювиальные отложения ванаварской (?) свиты (Vvn); 4 - песчано-алевролитоглинистые красноцветные пролювиальные отложения ванаварской свиты (Vvn); 5 - терригенно-сульфатно-карбонатные прибрежно-морские отложения оскобинской свиты (Vosk); 6 - карбонатно-глинистые морские отложения оскобинской свиты (Vosk) (маркирующий горизонт); 7 - песчано-глинистые красноцветные и обломочные карбонатные породы карстового заполнения

Рис. 4. ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ КАРСТОВОГО КРАЕВОГО ПЛАТО [5]

I

II

III

Отложения 1 - некарбонатные, 2 - карбонатные