Структура фундамента северной части Западно-Сибирской низменности и возможность его нефтеносности
Л. Д. Мирошников
Западно-Сибирская низменность рассматривается большинством исследователей как молодая платформа с герцинским складчатым основанием, погребенным под мощным чехлом мезо-кайнозойских осадков. Таким образом признается, что меридиональная зона герцинид, разделявшая в верхнем палеозое Русскую и Сибирскую платформы, протягивалась от Урала до современного Енисея и достигала ширины 1,5 тыс. км. Многие геологи считают, что герцинские дислокации затронули и западный борт Сибирской платформы, образовав здесь так называемую Приенисейскую складчатую зону, которая граничит на западе с палеозойской Енисейской геосинклиналью [13, 14]. Эти представления, естественно, влияют на оценку перспектив нефтеносности фундамента Западно-Сибирской низменности; некоторые авторы придерживаются мнения, что поиски нефти в фундаменте не имеют оснований, так как сохранение битумов в складчатых структурах невозможно [14, 6].
Как известно, в северо-восточной части Западно-Сибирской низменности (в Усть-Енисейском районе) породы фундамента вскрыты буровыми скважинами; скв. 11-р встретила карбонатную толщу кембро-силура, содержащую туфы и лавы, остальные скважины прошли туфогенно-аргиллитовые осадки пермо-триада. В скв. 11-р и 12-р в кровле фундамента залегают маломощные (не более 35 ы) осадки туфогенных песчаников и туфов нижнего и среднего триаса. Породы фундамента перекрыты рыхлыми осадками юры. Отложения интервала девон - пермь (включительно) пока неизвестны [1, 9].
В доказательство складчатости фундамента приенисейской полосы низменности обычно приводят большую величину плотности пермо-триасовых пород, наличие крутых углов падения пород пермо-триаса (50-70°) и присутствие туфов и лав в отложениях кембро-силура. Последнее обстоятельство служит основанием для утверждения, что герцинской складчатости в рассматриваемых районах предшествовала каледонская [14, 13, 11].
Еще в 1948 г. Б.В. Вихирев и Л.Н. Юрова, обобщив результаты геофизических работ в районе Усть-Енисейского порта за 1936-1945 гг., показали, что по данным сейсморазведки фундамент в районе устья р. Малая Хета залегает полого с углами падения 4-10°, лишь в некоторых узких зонах 50, 70 и даже 80°. Таким образом, район Усть-Енисейского порта является опущенной частью Сибирской платформы, разбитой на блоки, которые разделены нарушениями [2]. К такому же выводу пришел в 1948-1952 гг. М.П. Зенченко. Он установил падение палеозойских и пермо-триасовых пород фундамента в районе р. Большая Лайда на запад под углами 4-12°, т. е. продолжение структуры Сибирской платформы на левобережье Енисея, что подтверждается в настоящее время работами Игарской геофизической экспедиции.
По данным В.Н. Соколова, интерпретировавшего материалы аэромагнитной съемки, в северной части Западно-Сибирской низменности доюрский фундамент не образует складчатых структур, а является продолжением Сибирской платформы, которая в палеозое, пермо-триасе и триасе простиралась на запад до Оби и на север до южных границ Таймыра [12]. При этом в районы Тазовского полуострова в фундаменте протягиваются погребенные древние структуры, продолжения Енисейского кряжа, ориентированные на северо-запад.
В туфогенно-аргиллитовой толще пермо-триаса Усть-Енисейского района углы падения слоев преимущественно пологие; судя по отражающим площадкам сейсмических горизонтов, они не превышают 15-18°, чаще значительно меньше (3-12°). На крыльях Малохетской структуры углы падения слоев пермо-триасовой толщи, измеренные по керну, составляют 10-15° (скв. 4-р, 5-р), а на некоторых интервалах в своде структуры (скв. 6-р, 10-р) 15- 18°. В то же время в ряде случаев углы падения резко увеличиваются и достигают 50-80° (скв. 7-р, 14-р, 3-р, отдельные участки скв. 6-р и т. д.). Породы, вскрытые этими скважинами, перемяты, брекчированы, с зеркалами и бороздами скольжения; обломки минералов, входящие в состав пород, катаклазированы, зерна кварца обладают волнистым угасанием. Сейсмические площадки на таких участках разбросаны и показывают крутые углы падения [2].
Таким образом, отложения пермо-триаса имеют спокойное платформенное залегание, осложненное тектоническими нарушениями. Осадки пермо-триаса не метаморфизованы [3], хотя метаморфизм должен был проявиться, если бы близко проходила зона герцинской складчатости. Как показали Б.В. Вихирев и Л.Н. Юрова, плотность пород пермо-триаса (2,5-2,7) близка к плотности пород юры (2,3- 2,45). В тех же случаях, когда породы юры залегают на больших глубинах (свыше 2000 м, как в скв. 10-р), их плотность достигает 2,5-2,6. По данным Р.М. Деменицкой скорость распространения сейсмических волн в породах пермо-триаса 4500-5500 м/сек, а в лежащих на них осадках юры 5000-5100 м/сек. Физические свойства пород пермо-триаса указывают на платформенный, а не на складчатый характер образований фундамента. В.Н. Соколов верно считает, что местные повышения плотности туфогенно-аргиллитовых пород объясняются расположением района в зоне интенсивных разломов фундамента [12].
Сопоставляя разрез карбонатных отложений кембро-силура Усть-Енисейского района с осадками нижнего и среднего палеозоя северо-запада Сибирской платформы (Норильского района), мы показали, что стратиграфически и фациально они хорошо параллелизуются [7]. Осадки кембрия, ордовика и силура фундамента в Усть-Енисейской впадине отложились в платформенных условиях, так же как и в Норильском районе. Замеренные по керну углы падения этих пород в скв. 11-р (25-30°) говорят о близости тектонического нарушения.
Еще в 1952 г. А.С. Запорожцева, исследуя литологию карбонатных осадков скв. 11-р, пришла к выводу, что эти отложения образовались в области «неспокойного погружения платформы» [5].
На правобережье Енисея карбонатные отложения лландовери окаймляются терригенными граптолитовыми фациями, которые прослеживаются почти на 1000 км - от низовьев р. Подкаменная Тунгуска до Норильска. Они являются образованиями платформенного типа и возникли в результате сноса терригенного материала с пенепленизированной платформенной суши, которая обнажалась тогда западнее современного Енисея [10]. Очень сходны с этими фациями силурийские граптолитовые фации Югорского полуострова и Полярного Урала; они представляют собой продукт сноса илистых осадков с пенепленизированной платформенной суши, занимавшей в каледонское время северную часть нынешней Западной Сибири. Карбонатные фации силура Пай-Хоя и Полярного Урала также платформенного типа; по мощностям они, как и фации Усть-Енисейского района, вполне сопоставимы с фациями северо-запада Сибирской платформы [8]. Установленные О.С. Щегловой в Норильском районе платформенные фосфоритоносные фации среднего ордовика, лландовери и девона указывают на снос фосфора с плоской платформенной суши, находившейся западнее современного Енисея.
Развитие платформенных фаций свидетельствует о том, что в нижне- и среднепалеозойское время на севере Западной Сибири существовали платформенные условия осадконакопления.
Выясняется, что вулканогенные образования (туфы и лавы), известные в карбонатных отложениях Усть-Енисейского района, принадлежат не геосинклинальной, а платформенной структуре, а именно синеклизе, которая развивалась на этой платформе в низовье современного Енисея. О существовании здесь древней синеклизы говорит увеличение мощностей осадков кембрия, ордовика и силура с юга на север и с востока на запад в сторону Норильска и Усть-Енисейского района; в этом же направлении увеличивается мощность терригенных граптолитовых фаций.
Следовательно, древний вулканизм фундамента Усть-Енисейской впадины подобен более позднему трапповому вулканизму Тунгусской синеклизы.
Если проанализировать разрезы девона, карбона и верхнего палеозоя восточного и западного бортов северной части Западно-Сибирской низменности, то нетрудно установить, что осадки обоих районов обладают одинаковой историко-фациальной зональностью: на правобережье Енисея, как и на Пай-Хое и севере Полярного Урала, в ранней половине девона развиваются регрессивные фации, которые к верхам девона сменяются фациями трансгрессии; при этом снос тонкого терригенного материала, участвующего в строении толщ, шел в Приенисейскую область с запада, а на Пай-Хой и Полярный Урал с востока, т.е. из Западной Сибири, где размывалась плоская платформенная суша. Таковы же были в обоих районах фациальные условия нижнего карбона. В пермское время областью питания обоих районов терригенным материалом также служила внутренняя часть Западно-Сибирской низменности [4]. Поскольку геофизическими исследованиями в пределах северной части Западной Сибири палеозойских складчатых зон не обнаружено, следует полагать, что бассейн размыва представлял собой не складчатую страну, а область глыбовых гор, возникших на платформенной структуре подобно современным горам Путорана и Оленек-Вилюйскому водоразделу. Описанные В.Н. Саксом каолины из бассейна р. Пур и другие продукты разрушения кислых пород в молодых отложениях Западной Сибири и в осадках тунгусской серии платформы обязаны своим происхождением породам докембрия погребенного продолжения древних структур Енисейского кряжа.
Итак, представление о палеозойской (герцииской и предшествующей ей каледонской) складчатости в пределах северной части Западно-Сибирской низменности не подтверждается. Но каков же тогда возраст антиклинальных структур, известных в приенисейской части Сибирской платформы (Фокинская структура, Курейско-Летнинская антиклиналь и т. п.), т. е. тех структур, район развития которых обычно понимается под наименованием Приенисейской складчатой зоны?
Буровые скважины в Усть-Енисейском районе вскрыли фундамент на различных глубинах от 545 м (скв. 11-р) до 2192 м (скв. 10-р). При этом иногда в двух близко расположенных скважинах глубины залегания фундамента резко отличаются, например, в скв. 11-р кровля фундамента залегает на глубине 545 м, в соседней же скв. 12-р на глубине 1166 м, а в скв. 6-р породы фундамента, разделенные блоком рыхлых осадков юры, вскрыты на глубинах 1175 и 2017 м; амплитуда взброса, разрывающего фундамент, 830 м. Такие огромные перемещения полого наклоненных слоев фундамента - следствие блоковых движений, которые привели к образованию в фундаменте горстов и грабенов [9]. Эти движения развивались в средне- и верхнеюрское время и прекратились к валанжину: с ними связано начало формирования Малохетско-Точинской антиклинальной структуры [9, 11]. В формировании мезозойских структур наряду с глыбовыми движениями участвовали тангенциальные; именно боковое давление с запада и северо-запада привело к надвиганию пермо-триаса на юру, обнаруженному в скв. 6-р [11, 9].
Таким образом, средне-верхнеюрское время является эпохой интенсивных вертикальных и тангенциальных подвижек, амплитуда которых измеряется многими сотнями метров. Послемеловые подвижки были значительно слабее.
Так как в пределах приенисейской полосы Усть-Енисейской впадины юрские тектонические движения наиболее интенсивны, то можно сделать вывод, что возраст антиклинальных структур правобережья Енисея не палеозойский, а новокиммерийский, что деформации не геосинклинального, а платформенного типа. В каледонское же и герцинское время в пределы севера нынешней Западно-Сибирской низменности простиралась Сибирская платформа, образования которой погребены в фундаменте низменности под рыхлыми отложениями мезозоя. Необходимо заметить, что приенисейские антиклинальные структуры асимметричны - их западные и северо-западные крылья более пологие, чем восточные и юго-восточные. Это еще раз указывает на генетическое родство указанных структур с новокиммерийскими структурами Усть-Енисейского района, построенными так же.
В отложениях пермо-триаса Усть-Енисейской впадины рядом скважин были обнаружены прямые признаки нефти [1]. В скв. 6-р на глубине 1178-1183 м встречен туф, насыщенный нефтью, и маслянистый битум (0,156%). На глубинах 1198-1199 м, 1256-1258 м, 1266-1275 м, 1282-1285 м, 1403-1408 м аргиллиты и песчаники содержат капли светло- желтой нефти и маслянистый битум (0,2-0,08%) в последнем интервале - смолисто-асфальтеновый битум (0,47%). На глубинах 1313-1321 м, 1326-1350 м, 1361-1369 м, 1373-1379 м, 1395-1400 м на поверхности пород найдены примазки и скопления густой темно-коричневой, иногда светло-желтой нефти; в породах содержится осмоленный битум (0,02-0,156%). В блоке юрских пород, погруженных под образования фундамента, всюду в разрезе обнаружен битум (0,02-0,33%), а некоторые прослои песков окрашены нефтью в желтый цвет.
В скв. 7-р на глубинах 1084-1091 м, 1098-1109 м, 1133-1138 м обнаружены пятна и капли нефти; после подъема керна из пород выступали пузырьки газа. В интервале 1169 - 1173 м на аргиллитах встречены примазки и капли черной гудронообразной, а местами светло-желтой нефти. На глубинах 1158-1162 м и 1173-1176 м в аргиллитах найдены капли светло-желтой нефти и маслянистый битум; в скв. 14-р на глубине 1077-1079 м обнаружен аргиллит, пахнущий бензином и содержащий маслянистый битум.
Нефтепроявления в пермо-триасовой толще приурочены к наиболее нарушенной части Малохетского поднятия и находятся вблизи взброса, переместившего крылья структуры на несколько сотен метров. Тектонические зоны послужили путями миграции нефти из глубоко залегающих слоев фундамента.
Разорванная структура Малохетской антиклинали, по-видимому, не содержит крупных нефтяных залежей. Однако при оценке перспектив нефтеносности этой структуры необходимо учитывать мнение Н.А. Гедройца, который считал, что если бы нефть мигрировала из Малохетской антиклинали давно, то в породах фундамента мы находили бы окисленные битумы и асфальты и не встречали бы газов. Отсутствие же асфальтов и выделение газа из выпотов свежей нефти, а также наличие в пределах структуры газовых струй (вероятно, палеозойских), могут свидетельствовать о присутствии в фундаменте неистощенных залежей, возможно, экранированных тектонически.
В результате блоковых движений юрского времени в фундаменте Малохетской структуры вначале возникла пологая симметричная антиклиналь с наклоном крыльев под углом 15°; лишь последующие перемещения привели к разрыву этой антиклинали и образованию горста и грабена [8].
В фундаменте Усть-Енисейской впадины наряду с разорванными имеются и неразорванные антиклинали; вероятно, такая структура установлена М.П. Зенченко в районе р. Большая Лайда, где по данным сейсморазведки углы падения крыльев антиклинали в известняках силура (?) достигают 5-20°. Неразорванные структуры на севере Западно-Сибирской низменности и будут являться ловушками нефти, заключенной в платформенных отложениях палеозоя; на правобережье Енисея им будут отвечать брахиантиклинальные складки пород палеозоя, которые Н.Н. Урванцев рассматривает как нефтеперспективные структуры [14].
В отдельных случаях нефть могла попадать в тектонические трещины фундамента и из блоков мезозоя, погруженных в грабенах под фундамент. Но сама нефть мезозойских отложений вторична по отношению к палеозою, т.е. она мигрировала в мезозой из образований фундамента.
При возобновлении разведочных работ на севере Западно-Сибирской низменности основное внимание должно быть уделено неразрушенным структурам в фундаменте. Это, однако, не исключает разведку структур мезозойских отложений, где могут быть найдены вторичные залежи нефти и газа. Также, вероятно, перспективны глубокие депрессии фундамента, где, по мнению В.Н. Сакса, в мезозойских осадках возможно образование и первичных залежей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексин А.Г. Геология и нефтегазоносность района Усть-Енисейского порта. Тр. НИИГА, т. 26, 1952.
2. Вихирев Б.В., Юрова Л.Н. Результаты геофизических работ в районе Усть-Енисейского порта за период 1936- 1945 гг. Тр. НИИГА, т. 27, 1952.
3. Гедройц Н.А. О поисках нефти в Усть-Енисейской впадине. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 8, 1958.
4. Дибнер В.Д., Чайка Л.А. К вопросу об источниках сноса верхнепалеозойских отложений гор Бырранга. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 11, 1958.
5. Запорожцева А.С. Нижнепалеозойские отложения района Усть-Порта. Тр. НИИГА, т. 78, 1954.
6. Лугинец И.П. О необходимости возобновления нефтепоисковых работ в Усть- Енисейской впадине. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 7, 1958.
7. Мирошников Л.Д. Новые данные по стратиграфии нижнего и среднего палеозоя Норильского района. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 2, 1957.
8. Мирошников Л.Д. Сопоставление граптолитовых фаций Норильского района и Пай-Хоя. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 4, 1957.
9. Мирошников Л.Д. Домеловые сбросы в Усть-Енисейском районе. Геология нефти, 1958, № 4.
10. Мирошников Л.Д. О происхождении граптолитовых фаций платформенных областей. Вестник ЛГУ, № 18, 1958.
11. Сакс В.Н., Ронкина 3.3. Юрские и меловые отложения Усть-Енисейской впадины. Тр. НИИГА, т. 90, 1957.
12. Соколов В.Н. Тектоническое районирование Западно-Сибирской низменности. Тр. НИИГА, т. 92, 1958.
13. Ткаченко Б.В., Рабкин М.И. и др. Геологическое строение северной части Средне-Сибирского плоскогорья. Тр. НИИГА, т. 81, 1957.
14. Урванцев Н.Н. К вопросу о поисках нефти в северо-западной части Сибирской платформы. Инф. бюлл. НИИГА, вып. 4, 1957.
ВНИГРИ