Геологическое строение северо-восточной части Сахалина и перспективы дальнейших нефтепоисковых и разведочных работ
С. Н. АЛЕКСЕЙЧИК
Северо-восточная часть Сахалина, сложенная третичными отложениями, является одним из наиболее перспективных нефтеносных районов острова, где образование газо-нефтяных залежей обусловливается в основном только наличием необходимых благоприятных ловушек. Такая оценка перспектив нефтеносности этого района обязывает сахалинские геологические организации, занимающиеся поисками и разведкой нефтяных месторождений, тщательно учитывать все новые данные по геологическому строению района для более рационального ведения нефтепоисковых и разведочных работ. Особенно должны учитываться новые данные, касающиеся тектоники района, так как подавляющее число нефтяных и газовых залежей по своему типу относятся здесь к сводовым и тектонически экранированным, т.е. приурочены к таким ловушкам, в образовании которых решающая роль принадлежит тектоническому фактору.
За последние годы появился ряд новых крайне интересных материалов по геологическому строению северной половины Сахалина, позволяющих вносить те или иные коррективы, иногда весьма существенные, в наши представления о тектонике Северного Сахалина и в особенности его восточной части. К таким материалам относятся в первую очередь данные аэрофотосъемки, данные геологических и геофизических исследований и, наконец, результаты глубокого бурения.
Анализ и обобщение этого материала позволили автору сделать прежде всего некоторые выводы по общему геологическому строению этой территории.
Во-первых, следует указать, что все полученные данные не опровергают существующих представлений об основном характере тектоники третичных пород острова, а наоборот, подтверждают их и позволяют рассматривать структуру Сахалина как мегантиклинорий, который состоит из двух антиклинориев и одного синклинория. Три последние структурные формы четко и ясно выделяются на геологических и гравитационных картах острова. На этих картах антиклинории выражаются относительными максимальными, а синклинорий минимальными значениями силы тяжести.
Во-вторых, полученные данные позволили во многом уточнить и дополнить наши знания по тектонике отдельных участков. Так, например, синклинорий представлялся прежде в виде большой полого изогнутой синклинальной структуры с волнообразным изгибом ее крыльев вторичной складчатостью. Такое представление о строении синклинория не подвергалось сомнению и считалось правильным. И только после получения и изучения материалов аэрофотосъемки и проверки ряда сделанных выводов на месте выяснилось, что строение синклинория является более сложным, особенно северо-восточной его части. Здесь было установлено, что отложения нутовской свиты собраны в многочисленные преимущественно небольшие складки северного, северо-западного простирания, что хорошо видно на прилагаемой схеме (рис. 1), построенной по материалам аэрофотосъемки. Подобный характер складчатости четко и ясно устанавливается севернее верховьев р. Даги. Особенно интенсивная мелкая складчатость наблюдается в восточной краевой части синклинория. Такой характер складчатости отдельных участков синклинория автор склонен связывать с влиянием предполагаемого крупного разрыва, ограничивающего синклинорий с востока. Основанием для предположения о наличии указанного разрыва послужили заметное отличие в характере складчатости по обе стороны от линии этого гипотетического разрыва, наличие вдоль предполагаемой линии разрыва уступа, выделяющегося в рельефе, и ненормальное сочленение здесь окобыкайской и нутовской свит с выпадением на западном крыле Гыргыланьинской антиклинали отдельных частей разреза той или другой свиты. Указанный предполагаемый разрыв автор склонен рассматривать как крутой взбросо-надвиг, плоскость которого наклонена к востоку, в сторону от синклинория.
Наличие в описываемом районе ранее неизвестных мелких брахиантиклинальных и куполовидных складок и получение промышленных притоков нефти в одной из скважин Некрасовской складки, расположенной в северной части синклинория, значительно расширяют общие перспективы нефтеносности северо-востока Сахалина и позволяют более уверенно и обоснованно производить поиски нефти в западном направлении (западнее третьей антиклинальной зоны).
Одновременно выяснилась также возможность уточнения мнения многих исследователей о наличии в восточной части Северного Сахалина трех антиклинальных складок или антиклинальных линий, вытянутых в меридиональном направлении: одной от г. Оха до р. Вал, второй от Гиляко-Абунана до долины р. Тымь и третьей от Некрасовской складки через Гыргыланьи и также до долины р. Тымь. Однако проследить антиклинальную «линию» от г. Оха до р. Вал невозможно, так как ряд складок, расположенных в районе г. Охи, образует самостоятельную антиклинальную зону, погружающуюся и затухающую в южном направлении - в районе залива Пильтун. Таким образом, здесь (от г. Оха до р. Вал) необходимо выделять вместо одной антиклинальной зоны две: Охинскую, протягивающуюся от г. Оха до залива Пильтун, и зону, протягивающуюся от Кыдыланьи до р. Аскасай. Вторая и третья антиклинальные зоны более или менее четко выделяются также только до широты верховьев р. Вал.
Существование на упомянутых и на других антиклинальных линиях локальных структурных форм типа брахиантиклиналей, благоприятных для образования в них газо-нефтяных залежей, объяснялось ундуляцией осей каждой из антиклинальных линий. На самом же деле в северо-восточной части Сахалина развиты в основном брахиантиклинальные складки, имеющие большей частью кулисообразное сочленение и приуроченные к относительно узким зонам. Причем почти каждая южная складка такой зоны расположена, как правило, несколько западнее северной. Характер кулисообразного сочленения складок можно хорошо видеть на примере Нижневальской и Боатасинской антиклиналей (рис. 2). Указанные особенности пространственного размещения структурных форм заставили нас отказаться от наименования их антиклинальными линиями и именовать их антиклинальными зонами.
Синклинальные складки выделяются менее четко и изучены в меньшей мере; они сравнительно пологи, шире, чем антиклинали, имеют почти горизонтальное залегание слоев в центральных частях.
Важным фактором для познания некоторых особенностей тектоники и для дифференцированной оценки перспектив нефтеносности района служат гравитационные данные, позволяющие судить об участках относительных максимальных прогибов и поднятий, а значит, и о вероятных направлениях в изменении мощностей третичных осадков. В пределах Северного Сахалина намечаются по данным исследований Дальневосточной геофизической конторы следующие зоны минимумов силы тяжести: Помырская, Байкальская, Пильтунская, Чайская и Тымь-Поронайская, вытянутые в меридиональном или близком к нему направлении и расположенные в структурном отношении в синклинальных прогибах. Мощности как отдельных свит, так и всего третичного разреза остаются в этих депрессиях пока неизвестными, так как ни одна скважина на участках синклиналей до сих пор не пробурена. Однако, исходя из распределения значений силы тяжести по району и из общих геологических предпосылок, можно предполагать, что эти участки были заложены и прогибались в период накопления третичных осадков, и мы вправе ожидать встретить в них максимальные мощности этих пород и учитывать это при оценке и выборе площадей под разведку.
В настоящее время на территории северо-восточной части Сахалина установлено развитие различных типов складок, сложенных третичными породами. Преобладающими среди них являются складки типа брахиантиклиналей, наряду с которыми имеются также ярко выраженные куполовидные складки (Ю. Оха, Малое Сабо, Нельма, Нижневальская, Лунинский купол, выявленный но материалам аэрофотосъемки и расположенный в районе слияния рек Лангры и Иок и др.), крупные линейно вытянутые складки (Кыдыланьи-Поромайская), весьма пологие складки (Одопту, Некрасовка) и сравнительно крутые, сложно построенные, гребневидные антиклинали (Восточное Эхаби, Паромай, Гыргыланьи, Нутово и др.) и, наконец, относительно пологие и большие по ширине синклинали. Такое разнообразие и характер складчатых форм могут служить указанием на промежуточный тип складчатости - переходный между геосинклинальным и платформенным. Однако, имея несомненные доказательства [1] проявления процессов складчатости и в настоящее время, причем довольно интенсивных, мы склонны рассматривать все указанные типы складок как находящиеся еще в процессе своего формирования, а складчатость третичных пород Сахалина как еще не завершенную.
Анализ материалов аэрофотосъемки позволил установить наличие в районе своеобразных для Сахалина структурных складчатых форм, неизвестных здесь ранее. На восточных крыльях некоторых складок, в частности Сабинской, Эрринской и Нутовской, были выявлены вначале только на аэрофотоснимках, а впоследствии проверены непосредственно на местности структуры, напоминающие по форме структурные носы и террасы. Так, на восточных крыльях Сабинской и Эрринской складок крутые падения ряда отдельных пластов по их простиранию переходят в пологие и потом снова сменяются на крутые. При картировании на таких участках пачек пластов можно видеть, что весьма узкие в плане выходы пластов на дневную поверхность с углами падения 50-70° и иногда более становятся далее несравненно шире и на этих участках углы падения уменьшаются, достигая 15-30°, и потом снова переходят в крутые (рис. 3). Если построить профиль на таком участке параллельно общему простиранию, то получим пологий антиклинальный перегиб слоев, а если же построим профиль по линии, перпендикулярной к общему простиранию, то получим флексурообразный изгиб слоев. Такая форма залегания пластов образует структурную форму, которую можно рассматривать как структурный нос и расценивать как благоприятную ловушку для возможного образования в ней газо-нефтяных залежей.
Несколько похожий характер залегания нутовских отложений можно наблюдать и на восточном крыле Нутовской антиклинальной складки, где к северу пласты имеют более пологие падения и вследствие этого их видимая мощность становится заметно большей.
Подобные структуры ранее не были известны на Сахалине, и когда впервые такое простирание было установлено М.И. Бальзамовым и А.Я. Табояковым, то они, как и все остальные исследователи, не заметив перехода широких полос в узкие, естественно, видели в этом ненормальное сочленение пород различных простираний и ошибочно объясняли его наличием здесь большого разрыва типа надвига. А так как с этим недоказанным надвигом связывалось образование весьма благоприятных ловушек, в которых предполагалось наличие крупных газонефтяных залежей, то изучению залежей на сводах складок не уделялось должного внимания и их разведка была в значительной степени замедлена и отодвинута на задний план.
Проведенные за последние годы разведочные работы, а также результаты структурного бурения и нефтепоисковых работ показали, что своды многих антиклинальных складок в восточной части Северного Сахалина построены весьма сложно и расшифровка геологического строения таких участков сопряжена с рядом трудностей и часто оказывается невозможной без ряда допущений и предположений. Обычно в ядре таких складок (Восточно-Эхабинская, Паромайская, Пильтунская, Нутовская, Горомайская, Боатасинская, Гыргыланьинская, Верхнепильтунская) выходят сильно перемятые породы окобыкайской свиты, часто поставленные на голову, а местами и с элементами опрокидывания. Крылья складок часто различны как по степени своей дислоцированности, так и по мощности слагающих их пород с выпадением отдельных частей разреза свиты и с неожиданным появлением на контакте с нутовскими отложениями, судя по микрофауне, пород низов окобыкайской свиты (зона Nonionella miocenica) или среди пород верхов свиты (зона Cassidulina laticamerata) пород с микрофауной более низких зон. Факты подобных несоответствий в разрезах центральных частей Нутовской и Пильтунской складок, ссылаясь на определение фораминифер Н.А. Барбасевич, отмечал Г.С. Мишаков (1956 г.). Причем указанное уменьшение мощностей и ненормальное появление более древних горизонтов среди относительно более молодых пород приурочены чаще всего к крутым крыльям складок. Нередки факты, когда разрезы скважин, пробуренных в ядрах складок, не сопоставимы между собой или же сопоставимы с той или иной степенью условности, в то время как на некотором удалении от свода почти всегда разрезы скважин сопоставимы вполне уверенно. Так, например, в Восточно-Эхабинском месторождении до сих пор остается не сопоставленным разрез окобыкайской свиты пологого крыла (так называемая «поднадвиговая» часть) и сводовой части складки («надвинутая» часть); аналогичное явление наблюдается в Нутовской и Пильтунской складках. Разрезы же окобыкайской свиты пологих крыльев сопоставляются на значительных площадях даже между далеко отстоящими друг от друга месторождениями. Следует также указать, что в сводовых частях некоторых складок (Пильтунская, Нутовская) пластовые давления заметно превышают гидростатическое.
До сих пор все указанные явления связывались с предполагаемым развитием в таких складках многочисленных разрывов, различных по своему типу, амплитуде и направлению. Неожиданное же появление среди более молодых пород относительно более древних отложений (по данным фауны фораминифер) объяснялось иногда несовершенством наших знаний микрофауны или резкой фациальной изменчивостью пород с соответствующим изменением фауны. Но если принять во внимание особенности литологического состава пород окобыкайской свиты, а также характер тектоники восточного побережья, то можно прийти к выводу, что здесь имеются все необходимые благоприятные условия для проявления диапиризма и что все особенности строения сводовых частей складок можно рассматривать как следствие последнего (диапиризма).
Окобыкайские глинистые породы, как известно, являются довольно вязкими и пластичными и при наличии больших пологих синклиналей, где эти глины залегают на глубине порядка нескольких тысяч метров, и крутых гребневидных антиклинальных складок естественно ожидать выжимания этих глин в ослабленные зоны, в данном случае в осевые части антиклиналей. Совокупность всех отмеченных фактов и предположений указывает на вполне вероятное проявление в этом районе элементов диапиризма, в особенности в сводах упомянутых гребневидных антиклинальных складок. Поэтому при расшифровке деталей строения этих складок и при поисках и разведке в них нефтяных и газовых залежей следует всегда учитывать возможность проявления диапиризма. Автор вполне сознает всю трудность и сложность установления и доказательства проявления диапиризма, но одновременно он не может не обратить внимания всех геологов на необходимость более глубокого и тщательного изучения этого вопроса, так как многие из указанных особенностей строения складок можно вполне естественно и логично рассматривать как следствие диапиризма.
Определенное практическое и научное значение имеют данные, указывающие на общий характер тектонических движений второй половины третичного времени и на некоторую общую перестройку структурного плана Сахалина в конце третичного - начале четвертичного времени. Так, на основании анализа характера рельефа и речной сети района вытекает, что значительная часть рек, главным образом текущих в широтном направлении, т.е. поперек основных структурных форм, являются более древними, чем основные положительные формы рельефа. Основанием к указанному выводу явились такие факторы, как расположение современного водораздела в области Центрально-Сахалинской депрессии (синклинория), откуда реки текут как в восточном, так и в западном направлении, прорезая на своем пути горные гряды и возвышенности, расположенные в области Восточно-Сахалинского и Западно-Сахалинского хребтов (в тектоническом отношении - антиклинориев) и значительно превышающие самые высокие отметки депрессии.
Приуроченность водораздела к области депрессии, сложенной плиоценовыми отложениями, и характер речной сети служат указанием на то, что эта часть территории Северного Сахалина была выведена из-под уровня моря относительно раньше (предположительно в конце плиоцена), чем восточная и некоторые участки западной части острова. Составленная Л.Б. Прукиным (1955 г.) схематическая карта равных мощностей отложений окобыкайской свиты и ее аналогов для Северного Сахалина свидетельствует о том, что минимальные мощности этих отложений приурочены к области депрессии с увеличением их к востоку и к западу от депрессии. Это обстоятельство наряду с установленным увеличением общей песчанистости пород окобыкайской свиты в сводовых частях Гиляко-Абунанской и Сабинской складок, с заметным относительным уменьшением песчанистости с одновременным увеличением процентного содержания глин и незначительного увеличения мощности по направлению к крыльям и переклиналям складок, позволяет полагать, что процессы складчатости происходили одновременно с накоплением осадков, по крайней мере начиная с окобыкайского времени. Отсутствие ясных следов роста складок в Охинско-Эхабинском районе может служить указанием, что там рост складок начался несколько позже или же складки в это время находились гипсометрически значительно ниже и поэтому динамика верхних слоев водной среды не могла заметно, влиять на сортировку и распределение осадка.
Таким образом, структурный план северной части Сахалина в конце плиоцена -начале постплиоцена на основе изложенных фактов и соображений рисуется нам в следующем виде. Центральная часть Сахалина к концу плиоцена была выведена из-под уровня моря на дневную поверхность и представляла собой, вероятно, пологое антиклинальное поднятие, а остальная часть современных очертаний острова находилась ниже этого уровня (рис. 4). В дальнейшем (конец плиоцена - начало постплиоцена) поднятие центральной части Северного Сахалина слишком замедлилось или вовсе приостановилось, а темпы роста складчатых сооружений, расположенных западнее и восточнее депрессии, значительно усилились и они (сооружения) быстро вышли из-под уровня моря и в процессе дальнейших интенсивных поднятий намного стали превышать область депрессии (рис. 5).
В результате указанных складчатых движений в конце плиоцена или начале постплиоцена произошла коренная перестройка ранее существовавшего общего структурного плана и область средней части Сахалина из пологого антиклинального поднятия превратилась в область синклинали, а крылья этого поднятия - в крупные сложные антиклинальные структуры (антиклинории), т. е. был создан структурный план северной части Сахалина, основные черты которого мы наблюдаем в настоящее время.
Указанные особенности тектонических движений должны были влиять определенным образом как на общий характер миграции нефти, так и на формирование газо-нефтяных залежей. На основании общих представлений о процессах миграции нефти с учетом основных черт геологического строения Сахалина можно полагать, что в верхнем миоцене или значительно ранее, во время общего поднятия области Центрально-Сахалинской депрессии, миграция нефти происходила из гипсометрически пониженных участков в повышенные, т.е. из областей максимального прогиба и максимального накопления осадков в более повышенные участки. А так как основные области прогиба (Пильтунская и Чайская) были расположены, судя по характеру гравитационного поля, в восточной части Северного Сахалина, то и миграция нефти должна была происходить в это время преимущественно с востока на запад. Причем более подвижные флюиды (газ и наиболее легкие нефти), естественно, опережали менее подвижные и находились впереди фронта миграции, задерживаясь в ловушках, расположенных на пути миграции. В дальнейшем в конце плиоцена - начале постплиоцена при перестройке структурного плана, когда вследствие этого западные и восточные участки заняли более высокое по отношению к центральной части (депрессии) гипсометрическое положение, пути миграции несколько изменились, часть нефти и газа, проникшей с востока в пределы депрессии, должна была изменить свое движение на обратное и двигаться с запада на восток. Указанные направления и пути миграции нефти и газа должны были отразиться на качественном составе нефтей и особенностях залежей, находящихся в различных частях территории. По мере продвижения с востока на запад, а также в структурах, расположенных на пути миграции и находящихся на относительно более низком гипсометрическом уровне, нефти должны обладать несколько меньшим удельным весом, а относительное содержание газа должно увеличиваться. Справедливость высказанных предположений может подтверждаться тем, что нефти Охинско-Эхабинского района обладают в основном большим удельным весом, чем нефти месторождений, расположенных западнее, и количество газа в первых несравненно меньше, чем во вторых (среднее содержание газа в разведанных месторождениях Охинско-Эхабинского района определяется в 545 млн. м3, а для месторождений, расположенных западнее, в 1400 млн. м3), также и в структурах, расположенных гипсометрически ниже (Южно-Охинская и Эрринская), нефти обладают относительно меньшим удельным весом и газа в них больше, чем в соседних месторождениях, находящихся рядом и расположенных гипсометрически выше.
Изложенные выше положения и предположения хотя и не вполне обоснованы фактическим материалом, все же должны наряду с другими факторами учитываться при сравнительной оценке перспектив нефтеносности отдельных месторождений и при определении общего направления нефтепоисковых и разведочных работ в районе, полагая, что вероятные наиболее богатые нефтяные залежи можно ожидать встретить восточнее Центрально-Сахалинской депрессии и в восточной части последней.
Наконец, при разведке того или иного месторождения необходимо учитывать возможность наличия в нем не только сводовых и тектонически экранированных нефтяных залежей, разрабатываемых ныне на Сахалине, но и литологических залежей нефти. Ярким примером литологической залежи нефти могут служить залежь XV пласта Эхабинского месторождения (рис. 6) и данные о выклинивании некоторых песчаных пластов на Сабинском и Восточно-Эхабинском нефтяных месторождениях. Причем при поисках такого типа залежей следует больше уделять внимания западным крыльям и южным периклиналям складок, так как тенденция к уменьшению песчанистости в разрезе окобыкайской свиты намечается в восточном-северо-восточном направлении. Вторым возможно новым для Сахалина типом залежей могут быть стратиграфически экранированные залежи, указанием на что служит залежь первого пласта на Катанглинском и Уйглекутском месторождениях, где первый пласт в сводовых частях складок отсутствует или мощность его значительно меньше, а наличие в основании окобыкайской свиты прослоя галечника и залегание его на крыльях складки непосредственно на первом пласте, относящемся уже к дагинской свите, позволяют предполагать наличие здесь размыва, связанного с окобыкайской трансгрессией. Подобные типы залежей следует искать в первую очередь в Катанглинском районе, так как в других районах не установлено пока явных следов размыва между дагинской и окобыкайской свитами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексейчик С.Н. Новейшие тектонические движения острова Сахалин. ДАН СССР, т. 83, № 2, 1953.
2. Мишаков Г.С. Пильтунская и Нутовская разведочные площади, их геологическое строение, перспективы нефтеносности, анализ геолого-разведочных работ и план дальнейшей разведки. Фонды Сахалинского отделения ВНИГРИ, 1956.
3. Прукин Л.Б. Изменение мощностей отложений окобыкайской свиты и ее стратиграфических аналогов на территории Северного Сахалина. Фонды Сахалинского отделения ВНИГРИ, 1955.
4. Смехов Е.М. Геологическое строение острова Сахалин и его нефтегазоносность. Труды ВНИГРИ, вып. 6, 1953.
Рис. 1. Схема строения участка северо-восточной части синклинория.
1 - выходы на поверхность отдельных пластов и горизонтов нутовской свиты.
Рис. 2. Схема сочленения Боатасинской и Нижневальской антиклинальных складок.
Рис. 3. Детали строения восточного крыла Сабинской антиклинальной складки.
I и 111-западная и восточная части Сахалина; II-центральная часть Северного Сахалина.
I и III-западная и восточная части Сахалина; II - центральная часть Северного Сахалина.
Рис. 6. Структурная карта Западно-Эхабинского месторождения по кровле XV пласта и карта равных мощностей XV пласта (по П.В. Иванову, 1949 г.)
1 - изогипсы; 2 - линии равных мощностей (через 2 м); 3 - контур нефтеносности.