Условия формирования локальных структур Центрального Предкавказья
З.А. ТАБАСАРАНСКИЙ
Как известно, для формирования залежи требуется наличие замкнутой ловушки, где скапливается нефть или газ. Поэтому история формирования локальных поднятий, представляющих собой ловушки для скопления нефти и газа, в значительной мере помогает выяснить и время образования залежей. Для хорошо разбуренных структур Ставрополья (Северо-Ставропольской, Кугультинско-Тахтинской, Александровской, Расшеватской, Безопасненской и Сенгилеевской) построен целый ряд структурных карт, карт мощностей по отдельным стратиграфическим комплексам и профили формирования мощностей.
На основании анализа указанных карт и профилей мы и попытались разобраться в механизме формирования локальных структур и в связи с этим выяснить условия формирования газовых и газо-нефтяных залежей Центрального Предкавказья.
Следует отметить, что анализ роста локальных поднятий, осложняющих структуры второго порядка (Северо-Ставропольский и Южно-Ставропольский валы, рис. 1), показывает, что их развитие происходило неодновременно. Даже в пределах одной и той же структуры второго порядка (валов) локальные поднятия имеют различные возрасты заложения.
На основании возраста их заложения нами выделяются два генетических типа локальных структур: 1) локальные структуры древнего заложения, где формирование структурной ловушки началось еще в меловое время; 2) локальные структуры более позднего заложения. В пределах локальных структур первого типа наблюдается совпадение поднятий с выступами фундамента эпигерцинской платформы.
Примером локальных структур первого типа могут служить Надзорненское и Невинномысское поднятия, расположенные в пределах Южно-Ставропольского вала, и Северо-Ставропольское и Сенгилеевское поднятия, приуроченные к Северо-Ставропольскому валу (см. рис. 1). Почти для всех локальных поднятий Южно-Ставропольского вала, исключая Янкульское, характерны линейность, кулисообразное расположение и строгое кавказское простирание.
Размеры структур в отличие от структур Северо-Ставропольского вала невелики (10-35 кмX5-10 км). Со стратиграфической глубиной углы падения слоев несколько увеличиваются.
Сводовые части таких поднятий, как Надзорненское, и, возможно, других осложнены интрузиями кристаллических пород, что придает им криптолоккалитовое строение.
Наиболее изученной в этой зоне является Александровское поднятие, расположенное в 20 км к юго-востоку от г. Армавир. Размеры структуры по кровле хадумского горизонта равны 8x4 км. Южное крыло относительно пологое (3,5°), а северное крутое (до 6°).
Амплитуда поднятия с глубиной увеличивается от 30 м в майкопской свнте до 100 м в отложениях белой свиты и до 300 м в черкесской свите.
Вдоль северного крыла намечается нарушение типа сброса с амплитудой до 170-180 м [4].
В пределах Северо-Ставропольского вала расположены локальные поднятия с юго-запада на северо-восток: Сенгилеевское, Северо-Ставропольское Пелагиадинское, Безопасненское, Кугультинское и Тахтинское.
По морфологии эти поднятия существенно отличаются от структур южной группы своими изометрическими очертаниями, большими размерами, весьма незначительными углами падения (до 1-2°) и субмеридиональным антикавказским простиранием.
Эти структуры имеют типичное платформенное строение, дизъюнктивные нарушения в платформенном чехле пока не установлены.
Антикавказское простирание и морфология этих локальных структур обусловлены главным образом рельефом домезозойского фундамента, и по-видимому, наличием почти меридионального разлома по фундаменту, ограничивающего с запада Ставропольское сводовое поднятие (рис. 1).
Для всех структур северной зоны характерны увеличение амплитуды поднятия с глубиной, а также смещение сводов в отложениях миоцена в юго-восточном направлении по сравнению с более древними слоями.
Наиболее хорошо изучено бурением Северо-Ставропольское поднятие, расположенное в 30-40 км к северо-западу от г. Ставрополь. Размеры структуры по кровле хадумского горизонта равны по большой оси 35 км, а по малой 17-20 км. Амплитуда поднятия увеличивается с глубиной от 40 м по Майкопу до 100 м по кровле хадума, до 150 м по кровле кумского горизонта и еще более в отложениях черкесского горизонта. Свод в миоцене смещается на 2-3 км в юго-восточном направлении по сравнению со сводом в хадуме и в более древних слоях.
В пределах Северо-Ставропольского и других поднятий северной зоны, как правило, наблюдается совпадение сводов в осадках платформенного чехла с выступами фундамента, за исключением Кугультинского поднятия.
Большинство локальных поднятий как Южно-Ставропольского, так и Северо-Ставропольского валов принадлежит к первому типу, т. е. являются древними, и были заложены еще в нижнемеловое время.
Для всех локальных структур первой группы характерно, как уже отмечалось, отражение их в фундаменте платформы, вследствие чего их правильнее было рассматривать как структуры облекания. Однако, рассматривая локальные поднятия первой группы как структуры облекания, мы отнюдь не отрицаем тектоническую их природу.
В нижнемеловое время заложение локальных поднятий контролировалось рельефом палеозойского фундамента и поэтому мы их называем структурами облекания. Однако следует подчеркнуть, что рельеф фундамента, хотя и имеет в основном тектоническое происхождение, но значительный перерыв и эрозионные процессы, наблюдавшиеся между геосинклинальным и платформенным этапами развития Ставрополья, существенно должны были изменить тектонический рельеф и наложить свой отпечаток на характер и морфологию домезозойской поверхности. Поэтому не следует думать, что под локальными поднятиями в мезокайнозойском чехле также расположено локальное поднятие фундамента.
Как показывает анализ карт мощностей отдельных стратиграфических комплексов, в течение почти всего мезокайнозоя (исключая, по-видимому, палеоцен) происходил непрерывный рост локальных поднятий, отнесенных к первой группе, на что указывает уменьшение мощностей к сводам структур. Хотя формирование локальных структур происходило почти непрерывно в мезо-кайнозое параллельно с осадконакоплением, все же в отдельные этапы структуры росли особенно интенсивно. Такими этапами в геологической истории развития Центрального Предкавказья были конец эоцена, предчокракское время и конец миоцена.
В результате колебательных движений локальные поднятия в пределах даже одной и той же структуры второго порядка - Южно-Ставропольского, вала - формировались по-разному. Так, например, локальные поднятия, расположенные в западной части Южно-Ставропольского вала (Надзорненское, Невинномысское, Александровское и др.), где в конце эоцена преобладала тенденция к подъему, росли довольно интенсивно в отличие от структур восточной половины вала, где в это время преобладала тенденция к погружению. Поэтому на сводовых частях локальных поднятий на западе Южно-Ставропольского вала отложения белой, а иногда и кумской свиты размыты, и хадумский горизонт залегает на отложениях черкесской свиты.
Особенно интенсивный рост локальных поднятий происходит в предчокракское время, когда Центральное Предкавказье испытывало повсеместное поднятие, обусловившее региональный размыв кровли майкопской свиты, отсутствие тарханского горизонта (Осадки тарханского горизонта зафиксированы только в пределах Беломечетинского прогиба (трехсельские скважины) в Георгиевской опорной скважине и в Новокрестьянской скважине, где указанного размыва нет.) (слои с Pseudammusium denudatus Reuss) и, по-видимому, нижней части отложений чокракского горизонта. Наличие в ряде пунктов Ставрополья резкого углового несогласия между слоями майкопской свиты и чокракского горизонта наряду с существенным сокращением мощности Майкопа на сводах поднятий указывает, безусловно, на интенсивный рост структур в это время.
Таким образом, следует констатировать, что рост локальных поднятий, происходивший почти непрерывно в мезо-кайнозое (почему их следует отнести к категории конседиментационных структур), значительно усиливался в этапы общего поднятия Центрального Предкавказья.
К молодым структурам в пределах Южно-Ставропольского вала относятся Александровское и, возможно, Убеженское поднятия, а на севере - Кугультинское и Тахтинское поднятия.
Формирование Александровского поднятия, как показывают карты мощностей, началось только в верхнем эоцене. По картам мощностей нижнего и среднего эоцена достаточно наглядно видно, что в это время никакого роста поднятия не отмечается.
В верхнем эоцене (кумское и белоглинское время) начинается довольно интенсивный рост структуры, который фиксируется уменьшением мощностей этих отложений к своду и даже частичным размывом их в наиболее приподнятых частях.
Кугультинское и Тахтинское поднятия, расположенные в пределах Северо-Ставропольского вала, еще более молодые. Здесь замкнутая структура - ловушка, обусловившая образование залежей газа, сформировалась в конце миоцена - в начале плиоцена.
Профили формирования мощностей показывают, что почти до конца миоцена в пределах Кугультинского и Тахтинского поднятий происходил региональный подъем слоев в северозападном направлении в сторону Сальского вала (Ивановской структуры). Только в результате тектонических движений конца миоцена и начала плиоцена, существенно изменивших прежний структурный план, создается замкнутая ловушка, что обусловило и формирование залежей газа в отложениях хадумского горизонта.
В пределах локальных структур второй группы наблюдаются как совпадение, так и смещение сводов в отложениях платформенного чехла по сравнению с выступами рельефа фундамента. Так, например, на Кугультинском поднятии по данным геофизических исследований можно предполагать смещение выступа по фундаменту на 8-10 км к юго-западу по отношению к своду структуры по хадумскому горизонту. Наряду с этим в пределах Александровского поднятия свод в мезо-кайнозое совпадает с выступом фундамента, а возможно, что положительный рельеф в фундаменте обусловлен наличием положительной структуры в палеозойских отложениях.
Структурные карты, построенные по различным горизонтам, показывают, что в современном структурном плане своды локальных поднятий как первой, так и второй групп в интервале от кровли мезозоя до кровли хадума в основном совпадают, исключая Кугультинское и Безоиасненское поднятия.
Своды локальных поднятий в более молодых отложениях смещаются в юго-восточном или южном направлении на 2-4 км вследствие регионального уменьшения мощности майкопской свиты в северо-западном направлении.
Таким образом, на основании анализа формирования локальных поднятий можно сделать вывод об унаследованном развитии большинства структур в течение длительного времени от нижнего мела до хадума включительно. Смещение сводов по более молодым слоям принципиально не противоречит этому выводу, потому что размеры структур довольно значительны при относительно небольшом смещении сводов в миоцене.
Следовательно, рост локальных поднятий происходит в основном на фоне регионального поднятия Центрального Предкавказья. В эпохи общего погружения Центрального Предкавказья, например в палеоцене, рост локальных поднятий тоже прекращался или же они росли настолько медленно, что трудно заметить при анализе мощностей.
Таким образом, формирование локальных поднятий Ставрополья происходило в течение почти всего мезокайнозоя, а рост некоторых поднятий, возможно, продолжается и в настоящее время, о чем свидетельствует совпадение положительных элементов современного рельефа с локальными структурами (Северо-Ставропольское и Кугультинское поднятия).
Выше Майкопа наблюдается не только небольшое смещение сводов, но в пределах некоторых поднятий происходит измельчение (дробление) структур и, как следствие, над единым сводом по хадумскому горизонту и по более древним отложениям появляется несколько сводов, расположенных на едином основании. Последнее, по-видимому, обусловлено не только дифференциацией тектонических движений, но и влиянием эрозионного рельефа поверхности майкопской свиты вследствие всеобщего поднятия Ставрополья в конце Майкопа.
Следует, отметить что в пределах Южно-Ставропольского вала, кроме флексур, отмеченных сейсмическими и гравиметрическими исследованиями, бурением зафиксированы также дизъюнктивные нарушения, осложняющие строение крыльев локальных поднятий. К локальным поднятиям, осложненным дизъюнктивными нарушениями, относятся Надзорненское, Невинномысское, Убежинское, Суркульское, Суркульско-Кумское (Б.Г. Сократов и др.). Амплитуда смещения слоев в пределах этих поднятий колеблется от нескольких десятков до нескольких сот метров.
Некоторые исследователи считают, что дизъюнктивные нарушения (разломы), осложняющие палеозойский фундамент Ставрополья, являются как бы сквозными и задевают слои платформенного чехла (Б.Г. Сократов). Однако нам кажется, что не все разломы в фундаменте заходят в верхние слои платформенного чехла. Дизъюнктивные дислокации, распространенные в отложениях фундамента и вышезалегающих слоях, имеют различный генезис и другой план распространения.
Если разломы в фундаменте по возрасту являются, по-видимому, в основном доюрскими или юрскими, то нарушения в платформенном чехле, осложняющие строение локальных поднятий, более молодые и образовались, по всей вероятности, в верхнем миоцене в стадию всеобщего регионального поднятия Центрального Предкавказья и возрождения Ставропольского свода, существовавшего еще с юры, а возможно, и раньше в различных очертаниях.
Анализ профилей формирования мощностей также показывает, что современный структурный план локальных поднятий создавался в течение длительного времени и в разные геологические этапы, в результате вертикальных колебательных движений различные структуры находились на различных гипсометрических отметках (рис. 2).
Так, например, в настоящее время в пределах Северо-Ставропольского вала наиболее приподнятое гипсометрическое положение занимает Северо-Ставропольская структура, наиболее пониженное - Безопасненское поднятие. Разница в гипсометрическом положении кровли хадумского горизонта в пределах этих структур в настоящее время равна примерно 250 м.
Кугультинское поднятие занимает промежуточное гипсометрическое положение между Северо-Ставропольским и Безопасненским поднятиями. Однако если проследить гипсометрическое положение этих структур с эоцена (Для анализа более раннего этапа развития структур данных недостаточно.) до настоящего времени, то наблюдается следующее.
К концу среднего эоцена в отличие от современного структурного плана наиболее приподнятое гипсометрическое положение занимало Безопасненское поднятие, а Северо-Ставропольское и Кугультинское поднятия на 30-40 м были опущены. К концу эоцена наблюдается обратная картина - наиболее приподнято Северо-Ставропольское поднятие, а Безопасненское и Кугультинское поднятия опущены на 70-80 м по кровле кумского горизонта. К концу хадумского века Безопасненское поднятие вновь занимает наиболее приподнятое положение в этой зоне, а Северо-Ставропольское и Кугультинское поднятия опущены соответственно на 70 и 50 м.
Начиная с миоцена, режим колебательных движений изменяется и постепенно происходит опускание Безопасненского поднятия и затем Северо-Ставропольского и Кугультинского поднятий, что в конечном счете приводит к современному структурному плану, где Безопасненское поднятие по кровле хадумского горизонта опущено по сравнению с Северо-Ставропольским и Кугультинским поднятиями соответственно на 250 и 100 м.
Аналогичная картина наблюдается в пределах южной группы структур (Южно-Ставропольский вал). Здесь в настоящее время наиболее высокое гипсометрическое положение занимает
Надзорненское поднятие, где кровля хадумского горизонта залегает на 200 м выше по сравнению с Невинномысским поднятием и на 450 м выше по сравнению с Сенгилеевским поднятием. В конце эоцена, как показывает палеотектонический анализ, наблюдается противоположная картина. В это время Невинномысское и Сенгилеевское поднятия были приподняты и на их сводовых частях происходил размыв отложений белой и частично кумской свит, тогда как Надзорненская структура была опущена и мощность белой свиты здесь достигала до 80 м.
Таким образом, палеотектонический анализ формирования локальных структур наглядно показывает, что современный структурный план Центрального Предкавказья создавался в течение длительного времени в результате дифференцированного проявления вертикальных колебательных движений в фундаменте. Эти движения приводили в разное время в различное гипсометрическое положение локальные поднятия. Последнее обстоятельство имеет существенное значение для выяснения механизма формирования нефтяных и газовых залежей.
Комплексная нефтяная геологическая экспедиция МИНХ и ГП им. И.М. Губкина
Рис. 1. Тектоническая схема Центрального Предкавказья.
I - контуры Ставропольского сводового поднятия; II - контуры прогибов: I-I - Восточно-Кубанский предгорный прогиб, II-II - Терский предгорный прогиб, III-III - Манычский прогиб; III - Центрально-Ставропольский остаточный прогиб; IV - наиболее прогнутые части прогибов; V - выступы: А - Минераловодский, Б - Адыгейский; VI-разломы в фундаменте, установленные бурением; VII - предполагаемые разломы фундамента; VIII - нарушение в платформенном чехле; IX - положительные магнитные аномалии (по Фотиади); X - северный моноклинальный склон Большого Кавказа; XI - локальные структуры, подтвержденные бурением; XII - локальные структуры по данным сейсмики; XIII - локальные поднятия с промышленными залежами газа в отложениях нижнего или среднего миоцена (верхний Майкоп+чокрак); XIV - локальные поднятия с промышленными залежами газа в отложениях хадумского горизонта; XV - локальные поднятия с промышленными залежами rasa в отложениях хадумского горизонта и черкесской свиты; XVI - локальные поднятия с промышленными залежами газа с нефтяной оторочкой в отложениях палеоцена и эоцена; XVII - локальные поднятия с промышленными залежами нефти в отложениях верхнего мела, эоцена и среднего миоцена (чокракский горизонт). 1 - Северо-Ставропольское; 2 - Пелагиадинское; 3 - Казинское; 4 - Кугультинское; 5 - Тахтинское; 6 - Безопасненское; 7 - Сенгилеевское; 8 - Надзорненское; 9 - Советско-Александровское; 10- Убеженское; 11 - Невинномысское; 12 - Подгорненское; 13 - Дубово-Балковское; 14 - Суркульское; 15 - Яикульское; 16 - Грачевское; 17 - Петровское; 18 - Благодарненское; 19 - Мирненское; 20 - Летне-Ставненское; 21 - Расшеватское; 22 - Прасковейское.
Рис. 2. Профили формирования мощностей. Северо-Ставропольское, Безопасненское и Кугультинское поднятия. Сост. В.К. Макаров, Н.И. Громадина.
1 - неоген + четвертичные; 2 - майкопская свита; 3 - хадумский горизонт; 4 - белоглинский горизонт; 5 - кумский горизонт; в - черкесская свята; 7 - верхний палеоцен; 8 - нижний палеоцен; 9 -верхний мел; 10 - нижний мел; 11 - палеозой.