Ф.Г. ГУРАРИ
Структурные особенности мезокайнозойского чехла Западно-Сибирской низменности
Проблема нефтегазоносности мезозоя Западно-Сибирской низменности решается уже в течение более чем двух десятков лет, однако тектоника мезокайнозойского чехла низменности до последнего времени была изучена весьма слабо.
Одни из опубликованных тектонических схем основаны на недостаточном материале, другие охватывают лишь небольшие участки низменности, что не позволяет выявить общие закономерности.
Схемы тектоники всего мезокайнозойского чехла низменности или значительных его частей, составленные Н.Н. Ростовцевым, Т.Н. Симоненко и коллективом под руководством Д.В. Дробышева и В.П. Казаринова, в большинстве случаев основаны на материалах аэромагнитной съемки масштаба 1 : 1000000. При этом исследователи практически отождествляли глубины залегания верхней кромки возмущающих магнитных тел с поверхностью доюрского фундамента, в свою очередь связывая положительные структуры чехла с поднятиями поверхности фундамента, а отрицательные - с понижениями.
Глубокое разведочное бурение, а также сейсморазведка в последние годы установили широкое развитие в составе фундамента обширных участков, сложенных нормально-осадочными, практически немагнитными породами среднего и верхнего палеозоя, возможно, также триаса, которые при геологической интерпретации данных аэромагнитной съемки неизбежно будут включены в состав чехла. Поэтому в настоящее время схемы, построенные только на материалах аэромагнитной съемки, должны быть признаны условными.
Многие исследователи, предполагавшие по аналогии с Русской платформой значительное несовпадение структурных планов верхних и нижних горизонтов мезокайнозоя Западно-Сибирской низменности, недостаточно учитывали эти материалы при тектонических построениях. Мы считаем, что чехол молодой платформы Западно-Сибирской низменности развивался в существенно иных условиях, чем чехлы древних платформ, поэтому и соотношения структурных планов будут для него иные.
При сопоставлении разрезов колонковых скважин было установлено в морском палеогене постоянство маркирующих горизонтов, хорошо выраженных на электрокаротажных диаграммах и уверенно прослеживающихся на громадных расстояниях (от района г. Тюмени на западе до верховьев г. Васюган на востоке). По материалам 702 профильных скважин нами была составлена (по маркирующему горизонту Д в чеганской свите нижнего олигоцена) сводная структурная карта масштаба 1 : 1000000. Аналогичная карта по тому же горизонту составлена для более западных районов Э.А. Бакировым и Л.И. Ровниным.
Анализ сводной структурной карты совместно с материалами о современной структуре нижних ярусов мезозоя и их мощностях, полученных на сильно удаленных друг от друга площадях глубоким бурением и сейсморазведкой, позволили нам внести ряд изменений в существующие представления о тектоническом строении мезокайнозойского чехла.
В качестве структур первого порядка мы выделяем синеклизы, своды, склоны палеозойского обрамления низменности и крупные седловины между ними. К структурам второго порядка отнесены впадины, осложняющие синеклизы, седловины, разделяющие впадины, валы; к структурам третьего порядка - локальные поднятия.
Для описываемой территории выделяются следующие структуры первого порядка (см. рисунок): Ханты-Мансийская, Омская, Чулымо-Енисейская синеклизы, Васюганский свод, Тарская седловина и склоны палеозойского обрамления.
Склоны палеозойского обрамления. Поверхность окружающих Западно-Сибирскую низменность палеозойских складчатых сооружений полого погружается к центру низменности, образуя складчатый фундамент молодой платформы. Наиболее круты северо-западный склон Колывань-Томской складчатой дуги - 2°20' (40 м/км) и северо-западное погружение Восточного Саяна 2° 18' (39 м/км). Северо-восточный склон Казахского массива несколько положе 1°02' (19 м/км). Наиболее пологим является северо-западный склон Алтая - 0°12' (3,4 м/км). Погружение поверхности фундамента неравномерное, местами оно осложнено ступенеобразными уступами. Непосредственно к обнаженному на дневной поверхности палеозою обычно прилегают осадки неогена, реже палеогена. По мере погружения поверхности фундамента на нее ложатся все более древние толщи мезокайнозоя. Исключением является юго-восточная часть низменности, где на дневной поверхности обнажен весь разрез мезокайнозоя, вплоть до нижней юры. Наращивание разреза снизу приводит к сильному выполаживанию верхних свит мезокайнозоя. Погружение опорных горизонтов нижнего олигоцена (чеганская свита) составляет на склонах Казахского массива и Алтая всего лишь 5-6' (1,6-1,7 м/км).
В пределах южных склонов обрамления Н.Н. Ростовцевым (1956 г.) выделено несколько структур первого порядка: Вагай-Ишимская, Родинская и Каменская антеклизы, Прииртышская синеклиза.
Мы не можем согласиться с такими построениями, так как все эти структуры расположены на моноклинали и не имеют ни одной из основных черт строения антеклиз и синеклиз.
Структуры второго и третьего порядка в пределах склонов обрамления изучены слабо. Только на северо-восточном склоне Казахского массива геофизикой и частично бурением выявлены Тобольский и Быструхинско-Крутихинский валы. Первый из них впервые описан Н.Н. Ростовцевым (1956 г.), второй выделен в сводке, составленной под руководством Д.В. Дробышева и В.П. Казаринова. На этом же склоне известно несколько обособленных локальных поднятий.
Ханты-Мансийская синеклиза являлась областью наиболее устойчивого погружения в течение всего мезокайнозоя и поэтому характеризуется максимальными мощностями отложений этого возраста. Она включает в себя Усть-Иртышскую и Усть-Вахскую впадины схемы Н.Н. Ростовцева (1956 г.) и своей южной частью совпадает с Усть-Иртышской синеклизой схемы Т.Н. Симоненко (1956 г.).
Фундамент Ханты-Мансийской синеклизы бурением еще не вскрыт, так как наиболее глубокая опорная скважина из трех, пробуренных в ее пределах, при глубине 2983 м достигла лишь средней юры. С учетом изменения мощностей юрских отложений глубина до поверхности фундамента должна составить не менее 3500-3800 м.
Омская синеклиза расположена юго-восточнее Ханты-Мансийской синеклизы и отделяется от последней крупной Тарской седловиной. От выделенной Н.Н. Ростовцевым (1956 г.) Омской синеклизы отличается, во-первых, северо-западным простиранием (в схеме Н.Н. Ростовцева простирание северо-восточное), во-вторых, тем, что включает в себя Кулундинскую синеклизу схемы Н.Н. Ростовцева.
В пределах Омской синеклизы нами выделяются четыре впадины, соответственно разделенные седловинами. Строение и история развития этих впадин несколько различны.
Татарская впадина наиболее глубокая. Скв. 4-Р не достигла фундамента при глубине 3000 м. Другими скважинами на этой же площади фундамент встречен на глубинах 2812- 2892 м. В Татарской впадине установлены рэт-лейасовые отложения, известные лишь на Колпашевской площади, где они выделаны предварительно. В пределах впадины выявлен ряд локальных поднятий.
Саргатская впадина характерна небольшими размерами. От Татарской впадины она отделена также небольшой Розановской седловиной, отчетливо выраженной в палеогене. Возможно, что на глубине Саргатская впадина сливается с Татарской.
Карасукская впадина выделена нами в области глубокого прогибания палеогеновых маркирующих горизонтов и увеличенных мощностей третичных и верхнемеловых отложений.
Барнауло-Кулундинская впадина расположена на месте описанных Н. Н. Ростовцевым (1956 г.) Прииртышской и Кулундинской синеклиз и Бийско-Барнаульской впадины М.К. Коровина (1945 г.), так как имеющиеся фактические материалы указывают на существование здесь одной общей депрессионной структуры. Сравнительно молодой возраст базальных слоев мезозоя (очевидно, не старше нижнего мела), широкое развитие красноцветных отложений в сеномане - все это указывает на заложение Карасукской и Барнауло-Кулундинской впадин не ранее середины или конца нижнего мела.
Седловины, разделяющие впадины Омской синеклизы, прослеживаются не только по маркирующим горизонтам палеогена, но и по более глубоким горизонтам. К ним же приурочен ряд локальных поднятий юга низменности: Ипатовское, Федоровское, Бурлинское.
Условно намеченный Н. Н. Ростовцевым (1956 г.) Каргатский вал, очевидно, отвечает Купинской седловине нашей схемы. Славгородский вал схемы Н.Н. Ростовцева переименован нами в Славгородскую седловину, что больше соответствует строению этой структуры.
Тарская седловина. Омская и Ханты-Мансийская синеклизы разделены крупной седловиной, которая хорошо прослеживается в современной структуре мезокайнозоя и по уменьшению мощностей отражается в самых глубоких горизонтах мезозоя. Тарская седловина характерна широким развитием структур второго и третьего порядка. При помощи геофизики здесь выделены имеющие северо-западное простирание Малиново-Солдатский и Завьяловский валы, к которым приурочен ряд локальных поднятий. Валы эти отчетливо прослеживаются и в палеогене. Кроме того, нами выделен Пологрудовский вал, вытянутый параллельно Завьяловскому и хорошо прослеживаемый в верхних и нижних горизонтах мезокайнозоя. К нему также приурочен ряд локальных поднятий.
Ханты-Мансийская и Омская синеклизы совместно с Тарской седловиной образуют область устойчивого прогибания, характеризующуюся большими мощностями всех ярусов мезокайнозоя и отчетливым преобладанием в разрезе морских фаций.
Восточнее расположены структуры, характерные более сложной историей развития.
Васюганский свод. Структура под этим названием впервые была выделена по материалам геологической съемки М.П. Нагорским (С.Б. Шацкий, 1956 г.), который считал Васюганский вал широтным поднятием, прослеживающимся в третичных отложениях от меридионального отрезка р. Иртыш до верховий рек Чузика и Чижапки. Характерно, что М.П. Нагорский допускал, что «Васюганский вал является поверхностным отражением глубоко погруженных складчатых структур». Впоследствии на основании данных геофизики о глубоком погружении в области Обь-Иртышского междуречья многие исследователи отвергали существование Васюганского вала. Новейшие данные бурения и геофизических исследований устанавливают наличие в верхнемеловых и третичных отложениях положительной структуры. Большие ее размеры и особенности строения позволяют отнести ее к структурам первого порядка и именовать сводом. Западная граница Васюганского свода проводится нами близ устья р. Вах, затем несколько западнее верховий р. Васюган, далее на юг к ст. Тебисской, откуда она поворачивает на восток. Юго-восточный склон свода хорошо оконтуривается четвертичной Тарской впадиной (выделенной С.Б. Шацким и М.П. Нагороким). Восточная граница овода нечеткая. Она проводится нами через нижние течения правых притоков р. Обь. Однако в разные геологические эпохи эта граница могла перемещаться, иногда исчезая совсем.
Имеющиеся данные обрисовывают Васюганский свод как положительную структуру первого порядка, которая с конца нижнего мела являлась областью значительного относительного подъема. Соответственно она отличается сильным уменьшением мощностей третичных и верхнемеловых отложений и существенным развитием в осадках этого возраста континентальных и прибрежно-морских фаций. Современная структура нижнемеловых и юрских отложений и история развития Васюганского свода в соответствующие эпохи пока не вполне ясна. Предварительные результаты бурения пудинской опорной скважины, аэромагнитной съемки масштаба 1 : 200000 и отдельных сейсмических маршрутов позволяют приближенно считать, что в нижнемеловое и юрское время Васюганский овод представлял собой сильно дифференцированную область, одни участки которой испытывали значительное погружение, другие же относительный подъем.
В пределах Васюганского свода к настоящему моменту уже выявлен ряд структур второго и третьего порядка. Лучше других изучен Александровский вал, впервые отмеченный Н.Н. Ростовцевым (1955 г.) и прослеженный нами по палеогену далеко на юго-восток, вплоть до р. Парабель. К нему приурочены три локальных поднятия: Назинское, Сильгинское, Сенькинское.
По материалам колонкового бурения нами предварительно выделены Нюрольский и Парбигский валы.
Чулымо - Енисейская синеклиза имеет такую же сложную историю развития, как и граничащий с нею с запада Васюганский свод. В нижне- и среднеюрскую эпохи эта область испытала интенсивное погружение и была заполнена мощной (более 1000 м) толщей угленосных континентальных отложений. В момент наибольшего прогибания (верхи мальма - низы валанжина) в Чулымо-Енисейскую синеклизу с запада проникло море, которое вскоре вновь отступило. Начавшийся в валанжине континентальный режим удерживается до настоящего времени. В отдельные моменты мелового и третичного периодов юго-восточная часть Чулымо-Енисейской синеклизы испытывала значительные поднятия, в связи с чем большие площади подвергались денудации. С начала верхнего мела восходящие движения преобладают в тектоническом режиме южной части Чулымо-Енисейской синеклизы, поэтому в современной структуре по верхнему мелу и третичным отложениям она нечетко ограничивается от Васюганского свода, составляя с ним единую крупную положительную структуру.
Выделение структур второго и третьего порядка на территории Чулымо-Енисейской синеклизы затруднительно. Анализ фаций, мощностей и современной структуры позволил нам выделить Ларьякскую впадину, характеризующуюся преобладанием морских фаций и значительными мощностями мезокайнозоя. С востока Ларьякская впадина ограничивается Пыль-Караминским валом, который был выделен Н.Н. Ростовцевым (1956 г.) и детально изучен Б.С. Шацким, назвавшим его Камсесским валом. Северная граница Ларьякской впадины пока неизвестна. Наиболее вероятно, что севернее изученной территории впадина соединяется воедино с Ханты-Мансийской синеклизой.
Рассмотрим особенности строения структур третьего порядка.
Высказанные С.М. Чихачевым и поддержанные затем Б.А. Петрушевским (1955 г.) взгляды на локальные поднятия мезокайнозоя, как на пассивные структуры облекания мезокайнозоем выступов фундамента, не получили признания среди геологов. Н.Н. Ростовцев (1955 г.)., Г.Е. Рябухин и И.И. Нестеров (1956 г.), Г.Л. Гришин (1956 г.), Ф.Г. Гурари (1957 г.) показали активную тектоническую природу этих поднятий. Однако со схемами классификации структур третьего порядка, предложенными первыми тремя исследователями, нельзя согласиться.
Анализ всех имеющихся к настоящему моменту материалов геологического картирования, геофизических работ и бурения позволил нам установить, что мезокайнозойские локальные поднятия образуют следующие три основные группы:
а) очень пологие платформенные поднятия, имеющие весьма широкое распространение в пределах низменности;
б) крупные линейные антиклинали со сравнительно крутыми крыльями (до нескольких десятков градусов), расположенные в непосредственной близости к Уральской и Алтай-Саянской зонам палеозойского обрамления низменности;
в) очень мелкие резкие антиклинальные складки, обычно наблюдаемые в естественных обнажениях четвертичных и верхнетретичных пород. Отмечены всего лишь в нескольких пунктах (М. Атлым, р. Тура).
Изучено 41 платформенное поднятие; из них 31 имеет антиклинальное строение и хорошее совпадение структурных планов во всей толще мезокайнозоя до олигоцена включительно. Характерно, что большинство таких поднятий расположено в Омской синеклизе и Тарской седловине, т. е. в пределах областей с устойчивым длительным прогибанием.
Восемь структур характеризуются частичной перестройкой. Имея в юрских и нижнемеловых отложениях структурные формы антиклинального строения, в верхнемеловых и третичных отложениях они представляют собой структурные носы: Яковлевский, Октябрьский, Большереченский, Березовский и др. Необходимо отметить, что:
1. погружение структурных носов идет в сторону общего погружения моноклинали;
2. подобные структуры расположены, как правило, в зоне сочленения отрицательных и положительных (по верхнему мелу и третичным отложениям) структур первого порядка.
Совпадение начала перестройки локальных поднятий с моментом резкого усиления разнонаправленных движений смежных структур первого порядка (Омской синеклизы с одной стороны и Васюганакого свода и северо-восточного склона Казахского массива - с другой) указывает на непосредственную генетическую связь этих процессов. Мы согласны с Г.Е. Рябухиным и И.И. Нестеровым, что преобразование антиклиналей в структурные носы вызвано превышением скорости движений структуры первого порядка, на которой расположено локальное поднятие, сравнительно со скоростью роста самой структуры третьего порядка.
Из общего числа несовпадение структурных планов наблюдается у двух структур: у Нарымского и Колпашевского поднятий, расположенных близ условной восточной границы Васюганского свода. Тщательный анализ разрезов скважин, пробуренных на этих площадях, указывает, что наблюдаемое несоответствие структурных планов связано с интенсивным размывом, которому подвергались эти поднятия в отдельные моменты своего развития. Наиболее отчетливо выступает эта картина на Нарымском поднятии, где отложения юры, валанжина я низов готерив-баррема образуют нормальную антиклиналь, имеющую в ядре выступ фундамента. Кровля пестроцветных отложений готерив-баррема представляет собой поверхность глубокого размыва (более 100 м) и имеет синклинальное строение, которое повторяется вышележащими отложениями.
Для выяснения истории развития платформенных локальных структур чехла по материалам глубокого бурения нами были построены графики относительного роста поднятий, отражающие отношение мощности каждой толщи, вскрытой скважинами на крыле структуры, к мощности, определенной на своде.
Построенные нами графики показали непрерывный, но пульсирующий рост всех поднятий, продолжавшийся до нижнеолигоценовых отложений включительно. Есть все основания считать, что развитие структур продолжалось и в неогене и что только трудность увязки разрезов неогеновых отложений мешает установить это явление на большинстве поднятий.
Таким образом, активная тектоническая природа платформенных поднятий чехла Западно-Сибирской низменности не подлежит сомнению.
Сохранение единого центра роста локальных поднятий, отсутствие смещения сводов и затухания структур с глубиной и наличие выступа фундамента в ядре большинства мезокайнозойских структур указывают на возникновение этих структур в итоге колебательных движений, передаваемых платформенному чехлу отдельными, наиболее мобильными блоками фундамента.
Сопоставление графиков относительного роста выявило, что на периферии низменности, которая в юре и частично в нижнем мелу представляла собой денудируемую сушу и в которой давление мезокайнозойской толщи на фундамент меньше, чем в центральных частях низменности, локальные поднятия имеют в ядре крупный тектоно-денудационный выступ фундамента (Ипатовская структура с амплитудой 432 м, Заводоуковская - 402 м). Поэтому базальные горизонты мезозоя прилегают к этому выступу, облекая его. В структурах, расположенных в глубоко прогнутых частях низменности (Татарская и Саргатская впадины), рельеф таких тектоно-денудационных выступов имел меньшее значение. Поэтому и явления облекания в базальных горизонтах мезозоя на таких поднятиях или незначительны (Татарское поднятие), или совсем отсутствуют (Саргатское поднятие).
Изложенные материалы позволяют нам предложить следующую классификацию локальных поднятий мезокайнозойского чехла Западно-Сибирской низменности.
I. Группа тектонических структур.
А. Подгруппа пологих платформенных структур длительного развития, обусловленных колебательными движениями и обычно связанных с тектоно-денудационными выступами фундамента.
1. тип - нормальные структуры, слабо усиливающиеся с глубиной и сохраняющие антиклинальное строение во всей толще мезокайнозоя.
2. тип - структуры, частично перестроенные, имеющие антиклинальное строение в юре и нижнем мелу и превращающиеся в структурные носы в верхнем мелу и в третичных отложениях.
3. тип - структуры, испытавшие глубокий размыв и имеющие в связи с этим несовпадение структурных планов.
Б. Подгруппа складок переходного характера.
I. Линейные, иногда достаточно резкие антиклинальные складки области, прилегающей к древнему складчатому обрамлению. Генетически связаны с постумными движениями в смежных складчатых сооружениях.
II. Группа складок невыясненного генезиса (скорее всего, гляциодислокации)
1. Очень мелкие и резкие складки, затухающие вниз по разрезу (типа Мало-Атлымских дислокаций).
Наилучшими структурными ловушками для формирования залежей нефти и газа являются нормальные структуры из подгруппы платформенных структур.
Структуры, частично перестроенные или испытавшие размыв, несколько хуже, так как структурные формы верхнемеловых и третичных отложений в них менее благоприятны или совсем неблагоприятны.
Описанные особенности в тектоническом развитии и современном строении мезокайнозойского чехла Западно-Сибирской низменности с учетом всех прочих геологических данных позволяют нам оценить в качестве наиболее перспективных в нефтегазоносном отношении Ханты-Мансийскую синеклизу и прилегающие к ней склоны Тарской седловины, Березовского и Васюганского сводов. Большие перспективы связываются также с Ларьякской впадиной. Следовательно, в этих зонах должны быть развернуты поиски благоприятных локальных структур и последующая их детализация и разведка глубокими скважинами.
Описанные особенности развития и строения локальных структур позволяют нам вопреки мнению Н.Н. Ростовцева (1955 г.) и ряда других авторов считать для западной, центральной и южной частей территории южной половины низменности мелкое колонковое бурение весьма эффективным методом поисков локальных поднятий и подготовки их к глубокому разведочному бурению. На площади Чулымо-Енисейской синеклизы и прилегающей к ней части Васюганского свода, где следует ожидать широкого развития структур, испытавших размыв, главным методом поисков структур должна быть сейсморазведка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гришин Г.Л. О некоторых вопросах геолого-разведочных работ в Западной Сибири. Нефт. хоз., № 2, 1956.
2. Гурари Ф.Г. О генезисе мезокайнозойских структур южной части Западно-Сибирской низменности. ДАН СССР, т. 112, № 1, 1957.
3. Петров Е.Н. О природе структур южного Зауралья. Нефт. хоз., № 6, 1956.
4. Петрушевский Б.А. Урало-Сибирская эпигерцинская платформа и Тянь-Шань. Изд. АН СССР, М 1955.
5. Ростовцев Н.Н. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности Западно-Сибирской низменности. ВСЕГЕИ, Информ. сб. № 2, 1955.
6. Ростовцев Н.Н. Западно-Сибирская низменность. Очерки по геологии СССР, т. I. Гостоптехиздат, 1956.
7. Рябухин Г. Е., Нестеров И.И. Тектоника и возможная нефтегазоносность мезозойских отложений северного погружения складчатого Казахстана. Нефт. хоз., № 10, 1956.
8. Симоненко Т.Н. Использование результатов аэромагнитной съемки для выяснения структуры поверхности фундамента Западно-Сибирской низменности. ВСЕГЕИ, Ин- форм. сб. № 3, 1956.
9. Чихачев С.М. О природе структур южной части Западно-Сибирской низменности. Нефт. хоз., № 5, 1954.
10. Шацкий С.Б. и Ростовцев Н.Н. Объяснительная записка к листу 0-42 (Тобольск) геологической карты СССР масштаба 1:1 000 000. Госгеолтехиздат, 1955.
11. Шацкий С.Б. Объяснительная записка к листу 0-43 (Тара) геологической карты СССР масштаба 1:1000 000. Госгеолтехиздат, 1956.
Сиб. фил. ВНИГРИ
Структуры первого порядка. А-склоны палеозойского обрамления; Б-свод; В-синеклизы; Г-седловина между структурами первого порядка: VI-Татарская,
Структуры второго порядка. Д-впадины: I -Саргатская. II-Татарская, III-Карасукская, IV-Барнауло-Кулундинская, V-Ларьякская; Е-седловины, VII-Купинская, VIII- Славгородская, IX-Розановская; Ж- валы: I-Малиново-Солдатский, 2-Тобольский, 3-Быструхинско-Крутихинский, 4-Завьяловский, 5-Пологрудовский, 6-Норольский, 7-Александровский, 8-Парбигский; 3-предполагаемое продолжение валов; И-погребенные валы, выраженные в верхах верхнего мела и в третичных отложениях структурными террасами или сочетанием структурных носов.
Структуры третьего порядка. К-нормальные поднятия, имеющие антиклинальный характер и совпадение сводов во всей толще мезокайнозоя; Л-частично перестроенные поднятия, имеющие антиклинальный характер в юре и нижнем мелу и форму структурных насосов в верхнем мелу и в третичных отложениях; М-поднятия, имеющие несовпадение структурных форм в связи с размывом; Н-поднятия, для которых соотношения структурных планов не изучены; О-тектонические поднятия, связанные с тектоно-денудационными выступами фундамента, осложненные в базальных слоях явлениями облекания; П-тектонические поднятия, слабо связанные с изначальным рельефом фундамента; Р-линейные антиклинали периферии низменности; С-мелкие резкие складки невыясненного генезиса.