|
© Н.Б. Гибшман, 2005 |
ПРОДУКТИВНЫЕ КАРБОНАТЫ ФАМЕНА РУССКОЙ ПЛАТФОРМЫ: ФОРАМИНИФЕРЫ И ОБСТАНОВКА ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ
Н.Б.Гибшман (РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина)
Эффективное и рациональное освоение природных ресурсов и вероятность открытия новых месторождений нефти и газа в карбонатах фаменского яруса Русской платформы находятся в прямой связи с разработкой стратиграфии, корректной корреляцией разнофациальных отложений и уровнем изученности микрофаций как основы интерпретации обстановок осадконакопления. Карбонаты фаменского яруса нефтегазоносных провинций Русской платформы имеют значительные толщины (> 400 м) и залегают на глубине от ~2,2 до 5,5 км. Глубина погружения пород возрастает с севера от ~2,2 (Тимано-Печорская провинция, Харьягинское и Восточно-Колвинское месторождения) [1] до -3,6 км (Южное Оренбуржье, Зайкинское месторождение) (Гаврилов В.П., Гибшман Н.Б., Дворецкий П.И. и др., 1998), максимальные значения (-525 м) наблюдаются в Прикаспийской синеклизе (месторождения Карачаганак и Тенгиз) (Гибшман Н.Б., 1990; Гаврилов В.П., Гибшман И.Б., Дворецкий П.И. и др., 1998).
Теоретические основы и практическое применение фораминифер при определении возраста и детального расчленения карбонатов фамена по прозрачным шлифам были заложены Д.М. Раузер-Черноусовой в первой трети XX в. в период геолого-поисковых работ на нефть и газ на территории Сызранского нефтепромысла (скв. Сызрань 401). В дальнейшем детальная стратиграфия по фораминиферам фамена применительно к другим нефтепромыслам Русской платформы была изучена, а результаты исследований опубликованы в работах О.А. Липиной, Е.А. Рейтлингер, А.В. Дуркиной, Б.И. Чувашева, В.А. Чермных, Е.Х. Миняевой, Э.К. Сташковой, А.П. Хариной, Н.Б. Гибшман, Е.И. Кулагиной, Л.И. Ивановой и др.
На данный момент фаменский ярус расчленен по фораминиферам на четыре подразделения с названием “фораминиферовые зоны”, или горизонты региональной шкалы Русской платформы. В некоторых регионах зоны/горизонты поделены на более дробные подразделения - слои с фораминиферами. По результатам обширных исследований фаменский ярус разделен на четыре фораминиферовые интервалы зоны: 1 - Parathurammina dagmarae (Fa1)/ 2 - Eoquasiendothyra bella (Fa2a); 3 - Eoendothyra communis (Fa2b-c); 4 - Ouasiendothyra kobeitusana (T1a). Нижние границы интервала зоны согласно рекомендациям Д.М. Раузер-Черноусовой определяет первое появление формы (вид-индекс зоны) с принципиально новым строением раковины, отличным от такового предшествующего комплекса фораминифер.
Рассмотрим кратко отличительные особенности интервала зоны на примере карбонатной последовательности пород из скважин с наиболее полным отбором керна.
Зона Р. dagmarae (Fa1), или горизонт с паратурамминами, отличается от подстилающих отложений верхнего франа исчезновением типично франских эогейнитзин, эонодозарий и наницелл и появлением вида-индекса, т.е. Р. dagmarae, разнообразного комплекса мелких паратураммин, обильных по числу вицинисфер, радиосфер, кальцисфер и архисфер, редких или не известных в породах верхнего франа. Эта базальная зона фамена имеет ограниченный ареал на территории Русской платформы. Она выделена на Харьягинском (Тимано-Печорская провинция) [1], Зайкинском месторождениях, Кошинской структуре (Южное Оренбуржье) (Гаврилов В.П., Гибшман Н.Б., Дворецкий П.И. и др., 1998), на месторождении Карачаганак (Прикаспийская впадина) (рис. 1).
Зона Eoq. bella (Fa2a) отличается от предшествующей зоны нижнего фамена появлением вида-индекса Eoq. bella либо Septaglomospiralla sp., септатоурнаелл и новых видов паратураммин. В эту зону переходят многие формы предшествующей зоны. На территории Русской платформы эта зона также ограниченно распространена и наследует ареал предшествующей зоны.
Зона Е. communis (Fa2б-c) отличается от подстилающих отложений верхнего фамена появлением вида-индекса £. communis, нового вида эоквазиендотир, лахоендотир, разнообразных эоендотир и бисфер.
В эту зону переходят формы двух предшествующих зон кроме Р. dagmarae - вид-индекс базальной зоны. Эта зона широко распространена на территории Русской платформы и за ее пределами, что значительно расширяет ареал.
Зона Q. kobeitusana (Т1а) отличается от предшествующих фораминиферовых зон появлением вида-индекса и последовательным появлением от 2 до 3 новых видов квазиендотир. При этом практически все виды фораминифер предшествующих зон часто могут встречаться в этой зоне. Верхняя граница зоны О. kobeitusana совпадает с границей девонской и каменноугольной систем. По фораминиферам эта граница отделяется резким исчезновением всех форм фаменского яруса, и лишь единичные раковины тоурнаеллин и септагломоспираннелл переходят в отложения карбона, а среди новых форм появляются только эрландии и бисферы, отбивая границу девона и карбона по фауне фораминифер. Ареал зоны практически полностью совпадает с таковым зоны E. communis.
Наиболее типичные микрофации фаменского века выделены по результатам изучения керна многочисленных скважин Прикаспийской синеклизы, включая Южное Оренбуржье, которое проводилось, начиная с 80-х гг. XX в. (Гибшман Н.Б., 1990; Гаврилов В.П., Гибшман Н.Б., Дворецкий П.И. и др., 1998), а также по результатам аналогичных исследований Тимано-Печорской провинции [1]. Микрофации названы согласно концепции и терминологии Э. Флюгеля [2]. Интерпретация обстановок осадконакопления и обособление фациальных поясов проведены согласно концепции карбонатного рампа В.П. Райта и Т.П. Бурчетта [3] с некоторыми поправками, учитывающими особенности микрофаций фамена Русской платформы. Основная цель заключается в том, чтобы используя надежную стратиграфическую основу, показать состав и отличие микрофаций и обстановок осадконакопления поисковых структур с открытыми залежами УВ в фамене (Тимано-Печора: Харьягинское, Колвинское; Южное Оренбуржье: Зайкинское, Вишневское; Прикаспийская синеклиза: Карачаганак, Тенгиз, Кашаган) от структур, весьма интенсивно разбуренных (Южное Оренбуржье: Нововасильевская, Кошинская и др. (Гаврилов В.П., Гибшман Н.Б., Дворецкий П.И. и др., 1998), где геолого-поисковые работы не дали положительных результатов.
Обобщенно можно отметить, что основные месторождения нефти и газа в глубокопогруженных (2,2-5,5 км) породах фамена толщиной до 400 м и более открыты на востоке Русской платформы. В то же время согласно широко известным работам Б.И. Богословского (Мугоджары), Б.И. Чувашева (Средний, Южный Урал) и В.А. Чермных (Северный и Приполярный Урал) с детальным описанием пород и фаунистических остатков разрезы обнажений имеют конденсированные толщины (-10-20 м), содержат массовые скопления глубоководной фауны (конодонты, аммониты) и практически не содержат остатков бентосной мелководной фауны и алгофлору или таковые единичны (фораминиферы, брахиоподы, криноидеи, водоросли). Приняв в качестве “контрольных точек” перечисленные открытые месторождения нефти и газа, “сухие структуры” и обнажения - естественные выходы пород фамена на дневную поверхность - на востоке Русской платформы можно выделить три фациальных пояса, отличающихся составом микрофаций, обстановками осадконакопления и шириной простирания фациального пояса согласно концепции карбонатного рампа [3].
Пояс 1. Внутренний рамп - внешняя, открытая лагуна (восточная окраина Русской платформы). Типичные микрофации обычно составляют кальцисферово-архесферово-водорослевые вакстоуны-пакстоуны (рис. 2), в которых помимо названных доминирующих органогенных компонентов присутствуют фораминиферы (часто-редко) и разрозненные фрагменты биокластов (криноидеи, эхиноидеи), редко, но постоянно наблюдаются микробиокласты. Неорганогенные компоненты составляют пилоиды, агрегаты, пеллеты, но по общему объему гомогенный ил доминирует над всеми другими составляющими, доломиты (чаще вторичные) замещают органогенные зерна. Отмечается умеренный уровень карбонатной седиментации, фрагментарное проявление доломита, остатки криноидей, эхиноидей. Постоянное присутствие разнообразных по составу фораминифер с широкими ареалами указывает на обстановки открытых и полузамкнутых мелководных лагун и относительно спокойной энергии бассейна.
Этот очень широкий фациальный пояс имеет субмеридиональное простирание вдоль восточной части Русской платформы и включает западные части Тимано-Печорской провинции и Южного Оренбуржья, Прикаспийскую впадину. На западе он граничит с поясом замкнутой лагуны - большая западная часть Русской платформы (Воронежская антеклиза, Московская синеклиза). На всей этой обширной территории геолого-поисковые работы на нефть и газ пока не привели к открытию залежей нефти в карбонатах фамена.
Пояс 2. Средний рамп, включая внутренний (намывные пески) и внешний (передовой склон) фланги. Типичные микрофации этого пояса - кальцисферово-архесферово-пилоидные грейнстоуны-пакстоуны, граничащие с вакстоунами (см. рис. 1).
Дополнительно с доминирующими компонентами микрофаций органогенная составляющая представлена очень немногочисленными фораминиферами, остракодами, часто сгруппированными на одном участке шлифа и чрезвычайно мелкими, другие биокласты (чаще эхиноидеи) и зеленые водоросли наблюдаются в форме разбитого детрита, примечательно присутствие одиночных строматолитов. Помимо массового присутствия пилоидов, неорганогенные компоненты составляют разноформенные иловые агрегаты. По суммарному объему основной фон микрофаций сложен спаритовым, преимущественно крупнокристаллическим цементом. Наравне с ним встречается радиально-фибровый цемент, радиально-ориентированные “иглы” которого как ожерелье окаймляют биокласты и микритовые зерна. Массовое скопление спарита в сочетании с радиально-фибровым цементом отражает морскую (конседиментационную) цементацию осадка, которая максимально способствует сохранению биогенной массы, обеспечивая таким образом сопротивление высоким энергиям бассейна края карбонатного рампа и его флангов. В подобных микрофациях понятие неорганогенные составляющие условно можно считать результатом жизнедеятельности очень хрупких организмов - зеленых водорослей. Именно сочетание биогенной массы (совокупность органогенных компонентов и органогенного ила) и морской цементации способствовало высокому уровню биогенной карбонатной седиментации и формированию на краю срединного рампа органогенных построек - иловых холмов, которые обрамляли край карбонатного рампа и его внутренние и внешние фланги. Иловые холмы значительной толщины, покрывающие край рампа и его фланги, отражают уникальное в геологической истории событие, которое способствует смене строматопорово-коралловых рифов среднего девона.
Именно подобные породы иловых холмов (см. рис. 1) богаты нефтью и газом на месторождениях Карачаганак, Тенгиз (Прикаспийская синеклиза), Харьягинском, Колвинском (Тимано-Печора), Зайкинском и Вишневском (Южное Оренбуржье). Этот относительно узкий фациальный пояс имеет субмеридиональное простирание примерно вдоль средней части востока Русской платформы. На западе его замещает внешняя лагуна (пояс 1). Граница имеет очень сложную конфигурацию и проходит внутри западной части Тимано-Печорской провинции (западная граница Колвинского мегавала) и далее к югу прослеживается на западе Южного Оренбуржья (запад Бузулукской депрессии) и по диагонали (Карачаганак - Тенгиз - Кашаган) пересекает Прикаспийскую впадину.
На относительно узкой по широте территории охарактеризованного пояса субмеридионального простирания уже открыты месторождения и есть высокие перспективы обнаружения новых месторождений нефти и газа в породах фамена Русской платформы с помощью геолого-разведочных работ.
Пояс 3. Внешний рамп, переходящий в бассейн. Типичные микрофации этого пояса, известные на Тимирском поднятии Прикаспийской синеклизы (скв. Бактыгарын 1), микробиокластовые вакстоуны-пакстоуны. Они включают микроскопические зерна биокластов, мелкие тонкостенные планктонные остракоды, однокамерные паратураммины (редко), единичные септагломоспиранеллы и многочисленные конодонты. Фации этого пояса, по данным Б.И. Богословского (Мугоджары), содержат самые богатые местонахождения фаменских аммоноидей, а по материалам Б.И. Чувашева (средний Урал) состоят из окремнелых радиоляритов. Этот же автор описал также окремнелый конденсированный разрез с высоким содержанием конодонтов (Северный и Приполярный Урал).
Выводы
Сочетание детальных стратиграфических и седиментологических исследований показало, что на широком шельфе палеозойского бассейна Русской платформы в фа- менском веке формировались карбонатные тела, имеющие профиль карбонатного рампа. Край карбонатного рампа, его внутренний и внешний фланги обрамляли органогенные постройки - иловые холмы значительной толщины.
Обстановки иловых холмов фаменского века распознаются по характеру микрофаций, в составе которых доминируют органогенные компоненты, органогенный ил - продукт жизнедеятельности зеленых водорослей, и морской цемент. Все эти факторы (особенно морская седиментация) способствовали противостоянию высокой энергии бассейна и созданию обстановки иловых холмов на краю срединного рампа, его внутреннем и внешнем флангах.
Карбонаты, слагающие иловые холмы и их фланги, содержат нефть и газ в открытых месторождениях, а территория простирания края и флангов карбонатного рампа весьма перспективна для поиска новых скоплений УВ на Русской платформе.
Четкое соответствие микрофаций и обстановок осадконакопления фаменскому веку геологической истории Земли контролирует состав фораминифер и последовательное появление в комплексе видов-индексов фораминиферовых интервалов зон.
Литература
1. Беляева Н.В. Модель седиментации франско-турнейских отложений на северо-востоке Европейской платформы. - С.-Пб.: Наука, 1998.
2. Fluegel Е. Microfacies analysis of limestone. - Berlin: Springer-Verlag, 1982.
3. Wright V.P., Burchette T.P. Shallow-water carbonate environments // Sedimentary environments and facies. - Oxford: Dep. Ear. Sc. Univ., 1995. - Vol. 2, 3.
The combined effects of biostratigraphical and sedimentological study allows the recognition of the Famennian in the Russian platform oil and gas fields accumulated in the vicinity of the Paleozoic carbonate ramp. The Famennian microfacies are differentiated between the main three inferred depositional settings of a carbonate ramp: inner ramp, enclose restricted and open lagoons; ramp margin, enclose their flanks - shoals and upper ramp slopes; lower ramp slopes to the basin; organic mud-rich mounds rimmed and covered carbonate ramp margins and their flanks. The margins and flanks of carbonate ramps look promising for vast oil and gas reserves.
Рис. 1. МИКРОФАЦИИ И ОБСТАНОВКИ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ - ИЗМЕНЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УРОВНЯ МОРЯ ФАМЕНСКОГО ВЕКА ПО КАРБОНАТАМ ТИПОВОГО РАЗРЕЗА скв. КАРАЧАГАНАК 15 (Прикаспийская впадина)
Количественная характеристика (число зерен на 1 см2 шлифа): 1 - 1-3, 2 3-10, 3 >10
Рис.2. МИКРОФАЦИИ И ОБСТАНОВКИ ОСАЛКОНАКОПЛЕНИЯ - ИЗМЕНЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УРОВНЯ МОРЯ ФАМЕНСКОГО ВЕКА ПО КАРБОНАТАМ ТИПОВОГО РАЗРЕЗА скв. ПАВЛОВСКАЯ 3 (Прикаспийская впадина)
