Новые данные о строении Верхнекамской впадины
Е. Н. ЛАРИОНОВА
Верхнекамская впадина является крупной отрицательной структурой. С запада она ограничена Вятской зоной валов, с востока - Камским сводом, южнее - полосой приподнятого залегания пород вдоль восточного края Русской платформы и с юга - Татарским сводом. На юго-востоке она переходит в Бирскую седловину, разделяющую Татарский и Башкирский своды, а северное ограничение ее неизвестно.
Строение впадины освещено слабо, так как глубокие скважины в основном бурились лишь по ее окраинам, а структурно-картировочные скважины редки и освещают строение лишь до нижнепермских отложений или остановлены в верхнепермских. Последние представлены здесь мощной в 700-800 м толщей красноцветных песчано-глинистых пород, заполняющих впадину сверху. Севернее на погружении впадины развиты мезозойские отложения.
В 1958 г. в Верхнекамской впадине у ст. Бородулино была пробурена опорная скважина. Бородулинская скважина внесла новые представления о геологическом строении впадины, особенно, если учесть, что ранее в обобщающих работах по тектонике Волго-Уральской области [1] на структурных картах по карбону и девону указывались лишь контуры впадины, а центральная часть ее представляла собой белое пятно. Лишь на карте поверхности кристаллического фундамента, по расчетным данным Э.Э. Фотиади, у ст. Бородулино показана проектная глубина фундамента примерно на отметке минус 2700 м, а на тектонических картах Пермского Прикамья П.А. Софроницкого [4] для кровли пашийского горизонта проведена изогипса в минус 2100 м и для кровли угленосного горизонта - минус 1500 м. Бородулинская скважина доведена до глубины 3212 м, но пород кристаллического фундамента не вскрыла. Скважиной пройдены отложения перми мощностью 956 м, карбона - 809 м, девона - 543 м и бавлинские - 904 м.
Разрез палеозойских отложений у ст. Бородулино имеет много общего с. известными разрезами их по окраинам:
Верхнекамской впадины, уже неоднократно освещенными в литературе в сборниках и сводных работах по Волго-Уральской области [2,3,5]. Поэтому здесь он приводится очень кратко с указанием отличий от разрезов, известных поблизости.
Бавлинские отложения расчленяются на две части.
Нижнебавлинский комплекс сложен светлыми аркозовыми песчаниками розового цвета, неясно- и косослоистыми, мелко- и среднезернистыми, прорезанными многочисленными трещинками, окрашенными в более интенсивный розовый цвет, а иногда заполненными кальцитом и доломитом. Вскрытая мощность 247 м. Он близок по характеру пород к отложениям скв. 191 Краснокамска.
Верхнебавлинский комплекс сложен однородной зеленовато-серой толщей переслаивания тонкослоистых алевролитов, аргиллитов и мелкозернистых песчаников мощностью 657 м, т. е. значительно меньшей, чем в Краснокамске, где она достигает 950-1050 м, и большей, чем в Глазове, где мощность ее всего 109 м.
Девонские отложения представлены последовательно всеми горизонтами среднего и верхнего отделов, начиная с такатинского горизонта, с перерывом залегающего на верхнебавлинских алевролитах. К эйфельскому ярусу отнесены грубозернистые неотсортированные кварцевые ожелезненные пестро-окрашенные песчаники и гравелиты такатинского горизонта мощностью 45 м и толща в 31 м крепких мелкокриноидных известняков и доломитов с колониями фавозитов и с брахиоподами, позволяющими подразделить породы на кальцеоловый и бийский горизонты. В основании выделяется маломощная яйвинская пачка алевролитов. По сравнению с Краснокамском общая мощность яруса в Бородулино на 25-30 м меньше.
Живетский ярус сложен светлыми мелко- и среднезернистыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов, содержащих включения сидерита и, по заключению А.М. Назаренко (Пермский государственный университет) и А.Б. Филимоновой (ВНИГНИ), споры II подкомплекса XV комплекса по С.Н. Наумовой. Мощность его 47 м, т. е. почти такая же, как в Краснокамске и Глазове.
В основании франского яруса верхнего девона залегает толща чередования зеленовато-серых песчаников, алевролитов и глин пашийского горизонта, охарактеризованных спорами I подкомплекса XIV комплекса по С.Н. Наумовой, мощностью 30 м, а выше - аргиллиты в кровле с прослоем известняка с циртоспириферами кыновского горизонта мощностью 27 м. Вышележащая карбонатная толща франского яруса сложена известняками и доломитами, подразделенными по фауне на саргаевский, доманиковый, мендымский и аскынский горизонты общей мощностью 181 м. Отличия данной толщи от разреза ее в Краснокамске заключаются в присутствии доманикового горизонта мощностью 12 м, который в Краснокамске не выделяется, а в Глазове имеет мощность до 40 м, и обилием в нем кораллов табулят, обычно отсутствующих в разрезах доманика Пермского Прикамья. Мендымский и аскынский горизонты у ст. Бородулино содержат типичные комплексы руководящей фауны, причем во втором много строматопор, тогда как в разрезе Глазова и Краснокамска фауны мало.
Фаменский ярус, сложенный глинистыми доломитами и известняками с битуминозным запахом и с прослоями ангидритов, имеет мощность 182 м. По характеру он близок к разрезу его в Краснокамске, но отличается от Глазовского разреза, где верхняя часть яруса, по-видимому, отсутствует и мощность яруса только 122 м.
Каменноугольные отложения ст. Бородулино представлены в основном карбонатными породами, за исключением яснополянского подъяруса визе, сложенного терригенными породами.
В турнейском ярусе по фауне фораминифер Т.П. Сафоновой выделяются озерско-хованский мощностью 35 м, малевский+упинский мощностью 17 м горизонты, сложенные детритусовыми известняками, и черепетский горизонт, состоящий из переслаивания детритусовых известняков и темно-серых углистых алевролитов и аргиллитов мощностью 9 м. В последних, кроме руководящих фораминифер, В.А. Чижовой (ВНИИ) определены остракоды верхнего турне, а Т.В. Бывшевой (ВНИГНИ) - споры, описанные из агеевской толщи Подмосковья. Не установлено в Бородулино пород кизеловского горизонта, по-видимому, отсутствующего в разрезе.
Яснополянский подъярус визейского яруса, сложенный толщей темно-серых мелкозернистых песчаников, алевролитов и аргиллитов в основании с пластом белой каолиновой глины с сидеритом, а в кровле с прослоями детритусовых глинистых известняков, подразделяется на угленосный мощностью 15 м и тульский мощностью 13 м горизонты. Это подтверждается и комплексами содержащихся в них спор.
Окский и серпуховский подъярусы сложены преимущественно известняками и в меньшей доле доломитами общей мощностью 187 м. По керну, имевшемуся лишь в основании и в кровле их, установлено наличие алексинского и стешевского горизонтов. На границе между визейским и намюрским ярусом имеется перерыв, фиксирующийся полутораметровым пластом красной перемятой глины, переполненной угловатыми обломками до 1-3 см темного известняка. Намюрский ярус представлен нижним подъярусом, сложенным светлыми известняками с фораминиферами протвинского горизонта мощностью 17 м. Между ним и средним карбоном имеется перерыв.
Средний карбон начинается отложениями башкирского яруса, представленного известняками криноидно-водорослевыми и фораминиферовыми с прослоями конгломерато-брекчий из неокатанных обломков и галек известняков размером 0,5-5 см. По фауне фораминифер Т.П. Сафонова выделяет здесь северо-кельтменский мощностью 16 м и молотовский мощностью 16 м горизонты, а также горизонт с вереллами и Ozawainella pararhomboidalis мощностью 33 м.
В московском ярусе керном охарактеризован лишь верейский горизонт, особенностью которого является чередование известняков и доломитов с прослоями красновато-коричневых и серых мергелей и аргиллитов. Мощность его 64 м. Вышележащая толща, подразделенная на каширский, подольский и мячковский горизонты, сложенные преимущественно известняками и доломитами с включениями и прослоями ангидритов, достигает общей мощности 225 м. Близкий литологический состав имеет верхний карбон мощностью 162 м.
Разрезы каменноугольных отложений Бородулина, Глазова и Краснокамска очень сходны как по своему литолого-фациальному характеру, так и по мощностям отдельных горизонтов. Исключением является отсутствие в Глазове турнейского яруса, тогда как в Бородулино и Краснокамске выпадает лишь его кизеловский горизонт; затем иной характер толщи яснополянского подъяруса, почти лишенного песчаников и имеющего в Бородулино меньшую мощность, т.е. 28 м против 50 м в Краснокамске и Глазове, где в нем присутствуют пачки хорошо пористых песчаников. В Глазове породы этого подъяруса, как и многих горизонтов девона, характеризуются местами интенсивным красновато-коричневым и розовым окрашиванием.
Сакмарский и артинский ярусы нижней перми в Бородулино сложены светлыми доломитами, известняками и прослоями ангидритов. Общая мощность 195 м. В кунгурский ярус входят филипповский и иреньский горизонты, сложенные доломитами и ангидритами мощностью 31 м. В основании верхнепермских отложений выделяются маломощные (в 16 м) плитчатые серые известняки и глины соликамского горизонта. Выше следует сплошная толща красноцветных песчано-глинистых пород, сильно загипсованная нижняя часть которых в 204 м выделена в уфимский горизонт, а остальная нерасчлененная часть мощностью 520 м- в казанский и татарский ярусы.
Промышленной нефти в разрезе ст. Бородулино не обнаружено. Относительно интенсивные нефтепроявления здесь наблюдались в верхнебавлинском комплексе в интервале 2897 - 2910 м в пачке мелкозернистых песчаников и алевролитов песчанистых, слабо глинистых, слюдистых. Общая окраска пород зеленовато-серая, а окрашенных нефтью коричневая. На отдельных небольших участках нефтенасыщение неравномерное. Открытая пористость этих песчаников при колебании от 7 до 13% в среднем по 18 определениям оказалась 11%, а проницаемость совсем незначительная, при колебании от 0,50 до 3,5 миллидарси в среднем по 11 определениям 1,91 миллидарси. При опробовании нефтенасыщенных песчаников в интервале 2892-2902 м, охарактеризованных на каротажной диаграмме как проницаемая зона, получен приток воды удельного веса 1,175 г/см3 в количестве 222 м3/сутки. Незначительные количества нефти в скважине отмечены также в известняках башкирского яруса и верейского горизонта.
Изучение коллекторских свойств по разрезу скважины показало, что хорошими коллекторскими свойствами обладают лишь песчаники живетского яруса, имеющие мощность до 30 м, пористость которых при колебании от 13 до 25 % в среднем равна 22%, а проницаемость от 528 до 1058 миллидарси и песчаники пашийского горизонта с пористостью 22%. Плохие коллекторские свойства у аркозовых песчаников нижнебавлинской свиты, обладающих пористостью от 3,5 до 15,7% (в среднем 9,5%) и проницаемостью всего от менее 0,1 до 0,58 миллидарси, т. е. почти непроницаемых.
При испытании нижнебавлинских песчаников в интервале 2965-2995 м получена вода удельного веса 1,18 г/см3 в количестве 36 м3/сутки.
Терригенные породы яснополянского подъяруса из-за наличия в них большого количества углисто-глинистого материала и малой пористости в пределах 3-8% оказались при исследовании в лабораторных условиях непроницаемыми, за исключением прослоя песчаника в кровле тульского горизонта с пористостью 13,2% и проницаемостью 45 миллидарси.
Изучение пористости карбонатных пород показало общее увеличение ее вверх по разрезу, причем средняя пористость по горизонтам у доломитов оказалась выше, чем у известняков.
Таким образом, скважиной выяснено, что в Верхнекамской впадине в районе Бородулино имеются песчаники с хорошими коллекторскими свойствами в живетском ярусе и пашийском горизонте, которые при благоприятных условиях залегания на соседних площадях могут оказаться нефтеносными.
Скважина осветила также условия залегания палеозойских отложений. Забой ее находится на абсолютной высоте минус 3008 м и фундамента она не вскрыла. Он оказался ниже проектной глубины, намечавшейся на отметке около минус 2700 м. В настоящее время глубина кровли фундамента известна на востоке в Северокамске на отметке минус 2856 м. В то же время две скважины на соседней Краснокамской площади (скв,191 и 8-В) при забоях на отметках минус 2892 и 3230 м до фундамента не дошли. Кровля нижнебавлинского комплекса в Бородулино залегает почти на той же глубине, что и в скв. 191 Краснокамска. В скв. 8-В непосредственно под верхнебавлинскими отложениями вскрыты доломиты верхнекалтасинской свиты.
Сопоставление абсолютных высот залегания отдельных горизонтов карбона и девона показывает (см. рисунок), что в Бородулино все горизонты от кровли бавлинской свиты до кровли карбона залегают приблизительно на 300-350 м, а перми на 400-500 м ниже, чем в своде Краснокамского поднятия. Иные соотношения в залегании пород у ст. Бородулино по отношению к району Глазова. В Глазове кровля фундамента вскрыта на отметке минус 2078 м, т. е. значительно выше, чем в Бородулино. Кровля всех горизонтов девона в Бородулино на 70- 80 м ниже, чем в Глазове. Кровли яснополянского подъяруса, башкирского яруса и верхнего карбона в Бородулино на 20-27 м ниже, чем в Глазове; кровля артинского яруса в обоих участках находится почти на одной высоте, а кровля уфимского горизонта в Бородулино уже выше примерно на 100 м.
Бородулинская скважина подтвердила таким образом наличие к западу подъема фундамента, т.е. наличие погребенного Удмуртского выступа, не выраженного в отложениях карбона и перми. Она показала также, что в отложениях девона в районе ст. Бородулино располагается депрессия, резко выраженная по отношению к Краснокамскому поднятию и менее заметно по отношению к Глазовскому району. В отложениях карбона и перми Бородулинская депрессия выражена лишь по отношению к восточным районам, и почти нет отличия в условиях залегания указанных пород у ст. Бородулино и Глазова.
Сказанное подтверждает широтный профиль через Верхнекамскую впадину, наглядно отображающий характер изменения в залегании пород во впадине и по ее бортам, в Вятской зоне у устья р. Чепцы на западе и на востоке Русской платформы в зоне приподнятого залегания пород на границе с Предуральским прогибом у Верхне-Чусовских Городков. Особенностями Верхнекамской впадины являются развитие мощной толщи бавлинской свиты в ее восточной части и увеличение мощности среднего девона и нижнефранского подъяруса в западной части вблизи ограничивающей ее Вятской зоны, которая представляет собой положительную структуру в пермских и каменноугольных отложениях и отрицательную в девонских ниже кыновского горизонта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Наливкин В.Д. и др. Волго-Уральская нефтеносная область. Тектоника. Тр. ВНИГРИ, вып. 100, 1956.
2. Нечитайло С.К. и др. Геологическое строение центральных областей Русской платформы в связи с оценкой перспектив их нефтегазоносности. Изд. ВНИГНИ, 1957.
3. Познер В.М. и др. Волго-Уральская нефтеносная область, Каменноугольные отложения. Тр. ВНИГРИ, вып. 112, 1957.
4. Софроницкий П.А. Основные черты тектоники палеозоя Пермской области. Учен. зап. Пермского государственного университета, т. X, вып. 2, 1956.
5. Тихий В.Н. и др. Волго-Уральская нефтеносная область. Девонские отложения. Тр. ВНИГРИ, вып. 106, 1957.
ЦНИЛ Управления нефтяной промышленности Пермского совнархоза
Рисунок Геологический профиль по линии Котельнич-Верхне-Чусовские Городки.
1 - верхняя Пермь; 2 - кунгурский ярус; з - артинский и сакмарский ярусы; 4 - верхний карбон; 5 - средний карбон; 6 - намюрский ярус, серпуховский и окский подъярусы визейского яруса; 7 - яснополянский подъярус; 8 - турнейский ярус; 9 - фаменский ярус; 10 - карбонатная толща франского яруса; 11 - кыновский и пашийский горизонты; 12 - живетский ярус; 13 - эйфельский ярус; 14 - верхнебавлинский комплекс; 15 - нижнебавлинский комплекс; 16 - верхнекалтасинская свита; 17 - докембрий.