КАСПИЙСКИЙ МЕГАБАССЕЙН - ОСОБЕННОСТИ ГЕОДИНАМИКИ И НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ
Д.Л. Федоров (ФГУП “Центр ГЕОН")
Бессточный водоем Каспийского морского бассейна наложен на систему осадочных бассейнов или их крупных фрагментов (геоблоков), расположенных в зоне сочленения Аравийской и Евразийской литосферных плит. Это придает особую специфику происходившим (и происходящим!) здесь геологогеофизическим процессам, радикально повлиявшим на характер распределения нефтегазоносности в контурах единой акватории. Это относится к резко отличным типам ловушек в контурах разных геоблоков, закономерностям размещения ловушек, типам коллекторов и, главное, возрасту основных нефтегазоносных комплексов. Пожалуй, не просто найти в мире другой такой морской бассейн, который вмещал бы в себя столь разные нефтегазоносные геоблоки.
Таких крупных геоблоков в контурах Каспия три (небольшой фрагмент Северо-Устюртского бассейна рассматривается в составе Средне-Каспийского). Геодинамическому подходу их выделения отвечает физико-географическое разделение Каспия на Северный, Средний и Южный. Северный Каспий - это затопленная относительно недавно (в геологическом масштабе времени) мелководным морем часть континентальной суши, соответствующей в тектоническом плане краевой погруженной окраине Восточно-Европейского кратона, известной под названием Прикаспийской впадины. С последней связан один из крупнейших на земном шаре Прикаспийский нефтегазоносный бассейн.
Образование Прикаспийской впадины неявно связано с последствиями коллизии Аравийской и Евразийской плит, к последней из которых она принадлежит. Эта коллизия в целом многое определяла в природе геологических структур Каспийского региона. Но, скорее всего, формирование Прикаспийской впадины - следствие древнего раздвига континентальной коры с образованием Центрально-Прикаспийского рифта, заполненного отложениями протерозоя, и появившейся над ним гигантской округлой котловины, выполненной отложениями палеозоя с кунгурской соленосной формацией в кровле (рис. 1).
Юго-восточная часть, “отодвигавшаяся" от кратона с континентальной корой в основании, в палеозойское время оставалась относительно более приподнятой по сравнению с северо-западным наклонным бортом впадины (см. рис. 1). В контурах обширной юго-восточной бортовой зоны (Астраханско-Актюбинской) в ситуациях сравнительного мелководья создавались благоприятные условия для развития рифостроителей, положив начало образованию будущих крупных биогермных массивов. В дальнейшем они послужили вместилищами уникальных скоплений нефти и газа. В частности, одна из крупнейших в мире Астраханско-Тенгизская зона нефтегазонакопления начинается на суше в Прикаспийской впадине, пересекает северную акваторию Каспия и заканчивается опять на суше. Она включает такие широко известные месторождения, как Астраханское (суша), Кашаган (море), Тенгиз (суша). Даже незначительные отличия обстановок осадконакопления при формировании будущих резервуаров, а затем направлений и масштабов миграции флюидов привели к кардинальным отличиям параметров образовавшихся месторождений.
Астраханское месторождение представлено залежью газоконденсата с небольшим этажом нефтегазоносности (около 200 м), но гигантских размеров в кровле субширотно вытянутой карбонатной платформы (до 90 км); Тенгиз - нефтяная залежь высотой до 2000 м (!), от кровли до подошвы насыщающая округлый биогермный массив; Кашаган - вытянутая линейная карбонатная, вероятно, многопластовая ловушка, насыщенная нефтью (этаж нефтеносности около 800 м).
Перспективы открытия новых массивов, хотя возможно и менее крупных (Северо-Каспийское поднятие в акватории и др.), в этой зоне достаточно вероятны.
Что касается северо-западного (Волгоградско-Оренбургского) борта Прикаспийской впадины, гораздо более крутого (см. рис. 1), то столь широкой полосы стабильного положения юго-восточного блока здесь не было. В этом причина того, что пока кроме Карачаганакского биогерма несмотря на многочисленные поиски здесь равноценных крупных биогермных ловушек не найдено.
Давление Аравийской плиты приняла на себя в основном более южная зона Евразийской плиты, представленная Донецко-Мангышлакским поясом палеозоид, с преобладающей терригенной обстановкой осадкообразования. Условия накопления известняков были здесь менее благоприятными, метаморфизм и дислоцированность пород палеозоя более высокие. Вследствие давления с юго-запада происходило надвигание части разреза палеозоид Донецко-Мангышлакского пояса в районе кряжа Карпинского на южный борт Прикаспийской впадины в виде Каракульско-Смушковской зоны дислокаций. Восточнее, уже в акватории Северного Каспия, размеры надвигания быстро сокращаются, вероятно, встретив сопротивление крупной и жесткой Астраханской карбонатной “платформы”. Но сам тектонический шов прослеживается и на восточном берегу Каспия.
Простирающаяся южнее умеренно-дислоцированная система палеозоид служит основанием для нормального платформенного мезо- кайнозойского чехла, входя в состав Скифско-Туранской платформы, приращенной к Евразийской литосферной плите. Соединение Скифской и Туранской частей, в общем-то мало различимое, происходит как раз в центре акватории Северного Каспия. Обозначить здесь общепринятые контуры нефтегазоносных бассейнов затруднительно. Более удобно выделение Северокавказско-Мангышлакской мезо-кайнозойской нефтегазоносной провинции, эпицентром которой как раз и является Средний Каспий.
Субширотная система зон нефтегазонакопления в мезо-кайнозое (мезозой доминирует) подчинена здесь простиранию Альпийско-Гималайского складчатого пояса (Кавказ, Эльбурс, Копет-Даг, Гималаи), сформировавшегося под давлением южных “агрессивных” литосферных плит. Нефтегазоносность связана с хорошо выраженными, особенно по юрским и меловым отложениям, системами антиклинальных поднятий (Карпинско-Мангышлакская и Самур-Песчаномысская) и прогибов (Терско-Каспийский и Северо-Апшеронский) (рис. 2, 3).
По масштабам проявления и влияния на структурный план региона молодые динамические сдвиги намного превзошли древние палеозойские, которые сформировали названную зону сочленения между Восточно-Европейским кратоном и Скифско-Туранской плитой. В начале олигоцена континентальная коллизия со стороны Аравийского индентора и консолидировавшейся Евразией привела к образованию обширного, изолированного с юга горной системой, морского бассейна, получившего название Паратетис. В его состав вошла и акватория Каспия, обособившаяся позднее и полностью изолировавшаяся не только от мирового океана, но и от Черного моря в связи с формированием субмеридионального поднятия по оси Минераловодский выступ - Ставропольский свод - Ростовский выступ.
Молодая, но достаточно жесткая Южно-Каспийская микроплита, двигаясь под напором Аравийской плиты в северо-восточном направлении и сформировав на границе контакта со Скифско-Туранской плитой Апшерон-Балханский порог с выходом коренных пород на поверхность моря, в плиоценовое время буквально “рухнула” вниз. Ее стремительное погружение компенсировалось быстрым накоплением мощной толщи плиоцен-четвертичных отложений мощностью до 10 км, вряд ли имеющей аналоги на нашей планете. Осадконакопление слабоуплотненных песков и глин одновременно с массой диатомовых водорослей, высокой температурой в зоне вдавливания (Апшерон-Балханский порог) и встречным потоком высокотемпературных флюидов создало идеальные условия для нефтегазообразования, которое интенсивно продолжается в Южно- Каспийском бассейне и в настоящее время.
Столь разная геодинамическая история главнейших структур, сформировавшихся в результате тектонических процессов, повлияла на строение осадочного чехла и его нефтегазоносность. Помимо общей акватории их сближает то, что в пределах всех трех геоблоков (древнего, молодого и “юного”) здесь сформировались крупнейшие ареалы нефтегазонакопления.
Как отмечалось, разрез южной части Прикаспийской впадины, покрытой мелководным Северным Каспием, представлен отложениями шельфа, что благоприятствовало развитию мощных карбонатных массивов позднедевон-среднекаменноугольного возраста. Они сыграли решающую роль в формировании крупнейших месторождений.
В акватории Среднего Каспия нефтегазоносность палеозоя также не исключается, хотя его геодинамическая история была иной, но главная роль переходит к мезозою. Чередование обстановок среднего мелководья обеспечило накопление толщ переслаивания песчаников, глин, известняков, а умеренные дислокации пород под влиянием ослабленных в мезозойское время геодинамических подвижек с юго-юго-запада - к образованию антиклинальных зон субширотной ориентировки (см. рис. 2). Уже в только что наступившем тысячелетии здесь получены решающие открытия в пределах российского и казахстанского морских секторов [1-3]. Перспективы новых открытий в Северном и Среднем Каспии весьма вероятны, а освоение будет зависеть от создания соответствующей инфраструктуры (таблица).
Еще больший отпечаток наложила геодинамика на нефтегазоносность Южного Каспия. Быстрое погружение Южно-Каспийской микроплиты в плиоцен-четвертичное время обеспечило интенсивный снос осадков, в том числе за счет турбидитных потоков и формирование вдоль бортов впадины многочисленных пластов и линз песчаных коллекторов. Интенсивному геодинамическому вдавливанию и поддвигу Южно-Каспийской плиты отвечает клинообразная зона повышенной сейсмичности недр, поступление в зоне Апшерон-Балханского порога высокотемпературных флюидов, формирование здесь “золотого пояса нефтеносности” (Азери - Чираг - Гюнешли, Шах-Дениз и др.). Данные современной глубинной сейсморазведки МОГТ позволяют утверждать, что процесс нефтегазообразования в мощной слабоуплотненной толще плиоцен-четвертичных отложений в Южно-Каспийском бассейне интенсивно продолжается.
Уникальное разнообразие геологического строения не столь уж большого участка земной коры, покрытого акваторией одного внутреннего водоема, наглядно иллюстрируется геологическими результатами поисково-разведочных скважин, пробуренных за несколько последних лет в акватории Каспия. На месторождении Шах-Дениз при глубине почти 6,5 км забой скважины остановлен в слабоуплотненных породах плиоцена, в которых содержатся крупные залежи газоконденсата, на Кашагане при глубине 4 км вскрываются нефтеносные известняки карбона - девона, а на Широтной площади уже на глубине 2,5 км скважина вскрывает метаморфизованные породы пермотриаса, лежащие в основании нефтегазоносных юрско-меловых пород.
В заключение интересно отметить, что Прикаспийская и Южно-Каспийская впадины, расположенные на противоположных частях акватории Каспия, несмотря на существенные отличия в возрасте, размерах, принадлежности к разным надпорядковым мегаструктурам и др., имеют немало общих черт. Их объединяют округлые формы, “субокеанический” тип земной коры в основании осадочного чехла, огромная глубина залегания его подошвы (около 25 км) и близкая удельная плотность высоких потенциальных ресурсов УВ.
Литература:
1. Глумов И.Ф. Региональная геология и нефтегазоносность Каспийского моря / И.Ф. Глумов, Я.П. Маловицкий, А.А. Новиков, Б.В. Сенин. - М.: Недра, 2004.
2. Милетенко Н.В. Структурно-тектоническое районирование нефтегазоносного шельфа Среднего и Северного Каспия / Н.В. Милетенко, Р.Р. Мурзин, Д.Л. Федоров, С.И. Кулаков // Geology of Caspian and Aral Seas Regions: Intern. Geol/ Congr., Florence-32. - Изд-во: Каз-Гео, 2004.
3. Fedorov D.L. Oil and Gas accumulation zones in the Middle and North Caspian / D.L.Fedorov, S.I. Kulakov // Geology of Caspian and Aral Seas Regions: Intern. Geol/ Congr., Florence-32. - Изд-во: Каз-Гео, 2004.
© Д.Л. Федоров. 2006
Drainless reservoir of Caspian sea basin is superimposed on a system of sedimentary basins or their large fragments (geoblocks) located in the jointing zone of Arabian and Euroasian lithosphere plates.This reflects a particular specifics to occurred ( and taking place!) here geologic-geophysical processes radically influenced on the character of oil and gas potential distribution within the common water area. This is true for sharply different types of traps in contours of various geoblocks, regularities of traps distribution, types of reservoirs and, mainly, age of the principal oil and gas complexes. It is not simply to find in the World another such sea basin holding so different oil and gas geoblocks.
There are three large geoblocks within Caspian area (small fragment of North-Ustyurt basin is considered as a part of Central-Caspian). Geodynamic approach to their recognition corresponds to physico-geographic division of Caspian into Northern, Central and Southern. The Northern Caspian - is a part of continental land recently submerged (in geological time scale) by shallow-water sea corresponding in tectonic plan to the marginal submerged edge of Eastern-European craton known as Pre-Caspian depression.
Such different geodynamic history of the main tectonic structures is reflected in the structure of sedimentary cover and its oil and gas potential.
On the basis of studying geologic-geophysical materials of recent years, new ideas concerning deep structure of Caspian megabasin and its geodynamic evolution were proposed, as well as conclusions about oil and gas potential of the region which have a large practical significance were drawn.
Таблица Характеристика крупных зон нефтегазонакопления (установленных и прогнозируемых)
|
Структура |
Возраст основных продуктивных горизонтов |
Ожидаемые размеры месторождений, их число |
Фазовое соотношение УВ |
|
Северо-Каспийская |
Средний карбон |
1-2 крупных |
Нефть и газ с преобладанием газовой фазы с примесью H2S и СО2 |
|
Зона поднятий Курмангазы |
Юра, мел |
1 крупное, 1-2 средних |
Нефть и газ (бессернистый) с преобладанием жидкой фазы |
|
Ракушечно-Широтная |
Юра, мел, палеоген |
3-4 средних |
Нефть и газ с преобладанием нефти |
|
Хвалынская |
Юра, мел, палеоген |
1 крупное, 2-3 средних |
Газ и нефть с преобладанием газовой фазы |
|
Центрально-Самурская |
Триас, юра |
2 крупных |
Нефть и газ в равных соотношениях |
|
Тюленевская |
Юра, мел |
1-2 крупных, 2-3 средних и мелких |
Нефть и газ с преобладанием жидкой фазы |
Рис. 1. ГЛУБИННАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ ВДОЛЬ ПРОФИЛЯ ГСЗ МАНАШ-КАРАЧАГАНАК (ГЕОН, 1989)
1 - терригенно-соленосные отложения; 2 - терригенно-карбонатный подсолевой комплекс; консолидированная часть коры: 3 - преимущественно гранитоиды, 4 - гранитогнейсы, 5- средний слой коры, 6 - нижний слой (“базальтовый”); 7- интрузии основного состава; 8 - кора океанического типа; 9 - разуплотненная и “нормальная” мантия; 10- магматические реститы (палеоплюмы)
Рис. 2. СТРУКТУРНАЯ КАРТА КРОВЛИ ЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
1 - глубины, определенные по данным бурения, м, 2 - разрывные нарушения; 3- положение профильного разреза
Рис. 3. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ АКВАТОРИИ КАСПИЯ ПО ЛИНИИ В – Г
1 - границы литолого-стратиграфических комплексов; 2-карбонатные комплексы. 3-органогенные постройки предлагаемые; 4 - терригенные комплексы; 5- эффузивы; 6 - соль; 7 - кристаллический фундамент; 8 - разрывные нарушения; 9- скважины; положение профиля см. на рис. 2