Тектонические предпосылки поисков нефти и газа в палеозойских отложениях Чу-Сарысуйской депрессии
Г.К. НЕВСКИЙ
Открытие жидкой нефти в Кушмурунском районе Кустанайской области и нефтепроявлений в Джезказганском районе резко повысило интерес к той части территории Центрального Казахстана, в пределах которой широко развиты наиболее интересные с точки зрения нефтеносности верхнедевонско-нижнекаменноугольные карбонатные отложения. Результаты гравиметрических съемок в пределах Чу-Сарысуйской депрессии, наличие соли в районе Джезказгана, а также производящиеся исследования по выявлению перспектив нефтеносности Чу-Сарысуйской депрессии позволяют сделать предварительную оценку перспектив нефтёгазоносности отдельных ее районов.
За последние 3 года в северной части депрессии обнаружены выделения газа, содержащего тяжелые углеводороды (скв. 1700), а также другие нефтегазопроявления. Скв. 1700 заложена на крыле поднятия, выявленного гравиметрической съемкой южнее Джезказгана. В ряде интервалов разреза наблюдалось выделение газа, керн обладал сильным запахом нефти, а местами вся порода была пропитана нефтью. Содержание битума в породе доходило до 0,11%. Состав газа следующий (в %): СО2 0,7; СН4 24,5; С2Н6 2,0; N2 + редкие газы 69,8; Кr, Ar, Ne 0,71.
Результаты анализа указывают на то, что полученный газ содержит тяжелые углеводороды и относится к газам нефтяного типа. Соль в скважине обнаружена на глубине 650 м в отложениях кингирской свиты.
Следует отметить также слабую битуминозность (запах сероводорода и битума) фаменских, турнейских и визейских известняков, наблюдаемую на Сарысу-Тенгизском водоразделе, в Бет-Пак-Дале и в хребте Каратау. На структуре Бестобе в Бет- Пак-Дале в скважинах обнаружены пропластки твердых битумов.
Отсутствие терригенных отложений с хорошими гранулярными коллекторами, а также небольшие мощности карбонатной толщи в центральной и южной частях депрессии не позволяют всю депрессию относить к высокоперспективным районам. Однако, учитывая слабую геологическую изученность этого района, наличие нефтепроявлений, широкое развитие брахискладчатых структур и мощный разрез палеозойских отложений, можно отметить, что рассматриваемый район, несомненно, интересен для поисков нефти. Верхнедевонско-нижнекаменноугольная карбонатная толща здесь, по-видимому, не единственная возможно нефтеносная толща разреза палеозойских отложений района. Состав мергелистой толщи кингирской свиты и наличие в ней нефтепроявлений позволяют относить эту свиту к числу возможно перспективных. Также заслуживают внимания отложения таскудукской и джезказганской свит, содержащих в северной части впадины породы с благоприятными коллекторскими свойствами (пористость до 17%).
Широко распространено представление о большой плотности известняков карбонатной толщи. Однако гранулярная пористость известняков, взятых из скважин Сарысу-Тенгизского водораздела, колеблется от 1 до 5%, что указывает на неоднородность пород и на возможность выявления отдельных структур, сложенных известняками с благоприятной пористостью.
В указанных отложениях наиболее распространены трещинные коллекторы (в частности, известняки кассинских, русаковских и шшшских слоев). В результате наблюдений на Сарысу-Тенгизском водоразделе установлено, что кавернозность и трещиноватость этих отложений увеличиваются по направлению к депрессии. К северу от Джезказгана бурением установлена сильная кавернозность этих отложений, распространяющаяся до глубины свыше 300 м (на Кагыльских структурах).
В связи широким площадным распространением нефтепроявлений возникают вопросы о выделении в пределах депрессии прогибов, благоприятных для поисков нефти и газа, о том, какой тип палеозойских структур второго и третьего порядков преобладает в рассматриваемом районе, а также о наличии наиболее благоприятных брахиантиклинальных, соляно-купольных и других структур.
О структуре палеозойских отложений обширной равнинной территории, ограниченной с севера Сарысу-Тенгизским водоразделом, с северо-запада Улутауским массивом, с юго-запада хребтом Каратау и с северо-востока Чу-Илийскими горами, существует лишь крайне приближенное представление. Обычно эту территорию причисляют наряду с Тенгизской, Карагандинской и другими более мелкими впадинами к палеозойским впадинам Центрального Казахстана.
Однако Чу-Сарысуйская депрессия отличается от перечисленных впадин своими большими размерами и малой степенью изученности. Она протягивается на 500 км при средней ширине в 150-200 км. В пределах столь обширной территории, естественно, возможны весьма существенные изменения в мощностях и фациях осадков, а также в характере строения внутренних частей впадины.
В геологической литературе эту территорию называют по-разному: Чу-Сарысуйская, Сарысуйская, Бетпакдалинская, Чуйская и др. При этом авторы этих терминов зачастую вкладывают в них различные понятия. П.Н. Кропоткин [4] на тектонической схеме описываемую территорию выделил под названием Чу- Сарысуйской синклинальной впадины. Ряд герцинских впадин он выделил на основании представления о большой мощности и полноте разреза девона и карбона в них, а также об отсутствии многих перерывов и несогласий в разрезе среднего палеозоя, свойственных другим зонам Центрального Казахстана. П.Н. Кропоткин Чу-Сарысуйскую депрессию отнес к областям, в которых преобладала тенденция к опусканию в течение девонского, каменноугольного и частично пермского периодов. Позднее Е.М. Смехов (1953) одобрил схему П.Н. Кропоткина и указал на общее затухание складчатости в южном направлении. Накопившиеся данные о характере залегания мезо-кайнозойских отложений в пределах впадины позволили А.Б. Петрушевскому [6] выделить Чуйскую мезо-кайнозойскую впадину, границы которой в общих чертах совпадают с древней впадиной, выделенной П.Н. Кропоткиным. При этом было установлено, что мезозойские и кайнозойские отложения от бортов впадины погружаются к ее центру и что наибольшей по площади и глубоко погруженной является северо-западная часть впадины, расположенная в районе нижних течений рек Чу и Сарысу (А.Б. Петрушевский, К.В. Никифорова).
Новые данные были получены в результате гравиметрических съемок. Так, О.Г. Асташенков в центральной части впадины выделил и оконтурил наиболее погруженную область, расположенную в районе восточнее оз. Арысь и тяготеющую к низовьям рек Чу и Сарысу. Следовательно, самой прогнутой части депрессии с наибольшей мощностью мезо-кайнозоя соответствует область максимального прогибания герцинского фундамента. Это связано с размывом и выравниванием поверхности палеозоя перед отложением мезозойских осадков.
Кроме того, в результате гравиметрических работ подтвердилась обоснованность представлений П.Н. Кропоткина. Оказалось, что характер гравиметрических полей Чу-Сарысуйской и Южно-Тургайской впадин резко различный. Гравитационное поле в пределах Чу-Сарысуйской впадины отличается региональной минимальной зоной и наличием крупных интенсивных отрицательных аномалийных зон второго порядка северо-западного простирания, оконтуриваемых полосами повышенных градиентов, а в пределах Южно- Тургайской впадины оно носит спокойный характер, что связано, возможно, с более спокойным тектоническим строением этого района и обусловлено близостью его к платформе. Таким образом, и по характеру гравитационного поля Чу-Сарысуйская депрессия отличается от окружающих ее каледонских складчатых сооружений, а также от Тургайской впадины. Вся депрессия, имеющая синклинальный характер, по-видимому, состоит из ряда поднятий и мульд, вытянутых в северо-западном направлении. Некоторые предположения о внутренней структуре впадины были сделаны Т.В. Дорофеевой и В.А. Лапшовым [2]. По их данным, центральная часть впадины, выраженная в виде регионального максимума, представляет собой древнее поднятие, разделяющее впадину на две узкие и длинные депрессионные зоны.
В пределах обширной центральной и северо-западной части депрессии, протягивающейся от Сарысу-Тенгизского водораздела на северо-западе до предполагаемогоУланбель-Таласского вала на юго-востоке, по данным гравиметрии и региональных геологических наблюдений под мезозоем и кайнозоем может быть выделен ряд положительных и отрицательных структур, направление которых в основном совпадает с направлением структур Улутауских и Чу-Илийских гор. По существующим представлениям, основанным на интерпретации геофизических данных, фундамент депрессии (являющейся образованием платформенного типа) имеет различный возраст. В герцинское время в пределах депрессии существовал ряд интрагеосинклиналей и интрагеоантиклиналей, входящих в более крупную провинцию, представлявшую собой промежуточную область между геосинклинальными провинциями Средней Азии (Каратау и др.) и Центрального Казахстана, геосинклинальный бассейн которого имел характер остаточного бассейна.
С юго-запада на северо-восток выделяются следующие районы, резко различные по характеру строения фундамента и по перспективам возможной нефтеносности и являющиеся в большинстве случаев самостоятельными тектоническими зонами.
1. Северо-западная часть депрессии (Джезказган-Сарысуйская впадина).
2. Сарысу-Байкадамский прогиб.
3. Чу-Сарысуйский складчатый массив.
4. Бет-Пак-Далинский прогиб.
5. Район погребенных продолжений хребтов Улутау и Каратау.
Северо-западная часть депрессии выделяется рядом исследователей в Джезказган-Сарысуйскую впадину и ограничивается выходами на поверхность пермских отложений. Здесь с запада на восток могут быть выделены три основные тектонические зоны, отвечающие трем крупным структурам, прослеживающимся в центральной и южной частях впадины: Приулутауская погруженная зона, узкая центральная антиклинальная зона и восточная глубоко прогнутая зона, переходящая на юг в Центральный Бет-Пак-Далинский синклинорий. Приулутауская погруженная зона ограничена с запада Улутауским массивом, а с востока - Идыгейской зоной разломов. Среди многочисленных структур этой зоны особого внимания заслуживают соленосные структуры. Ввиду того, что соль залегает глубоко и вскрыта только единичными скважинами, судить об условиях ее залегания почти невозможно. Соль залегает не послойно, так как встречена она на различных стратиграфических уровнях. Это позволяет допустить наличие здесь солянокупольной тектоники. Весьма вероятно выдавливание соли вверх вместе с красноцветными отложениями. По-видимому, возраст соли - пермский или верхнекаменноугольный. Следует отметить, что пермский возраст соли не исключает возможности проявления некоторых явлений диапиризма, свойственных большинству соляных залежей. Для окончательного выяснения возраста соли и перспектив нефтеносности этой части впадины необходимо добурить начатые скважины и заложить несколько профилей скважин вкрест простирания структур.
Перспективы нефтегазоносности описываемой зоны можно связывать со структурами двух типов: к первому типу относятся структуры девонско-нижнекаменноугольного карбонатного комплекса - преимущественно брахиантиклинали, ко второму - соленосные структуры.
В случае послойных соляных залежей заслуживают внимания положительные структуры, где могут быть обнаружены экранированные солью залежи, а на солянокупольных структурах, очевидно, более интересны крылья структур.
Центральная антиклинальная зона Джезказган-Сарысуйской впадины является северным отрогом Чу-Сарысуйского складчатого массива, разделяющего всю депрессию на две линейно вытянутые зоны, характеризующиеся большими мощностями средне- и верхнепалеозойских отложений. В этой зоне разрез девонских и нижнекаменноугольных отложений, по-видимому, сильно сокращен и возможно выпадение некоторых горизонтов. С точки зрения нефтегазоносности представляют интерес только некоторые структуры второго порядка, расположенные на крыльях основной антиклинали.
Восточная зона Джезказган-Сарысуйской впадины представляет собой слабо прогнутую синклиналь, погружающуюся в южном направлении и переходящую к югу в Бет-Пак-Далинский прогиб.
Сарысу-Байкадамский прогиб, судя по гравиметрическим данным, имеет ширину до 60 км при длине около 250 км. Северо-западная его часть, тяготеющая к низовьям рек Сарысу и Чу, погружена наиболее глубоко. В южном направлении в районе р. Чу прогиб воздымается, а к югу снова становится глубоким. По данным сейсмического профилирования здесь весьма вероятно наличие карбонатных толщ, выполняющих прогиб.
Чу-Сарысуйский складчатый массив является погребенной структурой; вероятно, он сложен протерозойскими или нижнепалеозойскими породами. По-видимому, массив в палеозойское время был приподнят и осадки в его пределах не отлагались. Возможно, что он построен аналогично ряду валообразных структур северной части Тенгизской впадины, в которых карбонатные толщи верхнего девона и нижнего карбона выпали из разреза. Северо-западнее р. Сарысу массив погружается к северо-западу. Он может быть отнесен к бесперспективным районам.
Бетпакдалинский прогиб имеет ширину до 60 км при длине свыше 200 км. Он представляет собой впадину, расположенную между зонами поднятий Чу-Илийских гор и Чу-Сарысуйского складчатого массива. Строение Бет-Пак-Далинского прогиба в общих чертах, по-видимому, аналогично строению Сарысу-Байкадамского прогиба. Общегеологические и магнитометрические данные позволяют допустить наличие в нем нижнекаменноугольных карбонатных и средне- и верхнекаменноугольных красноцветных отложений большой мощности. В отличие от Сарысу-Байкадамского прогиба в северной части и на востоке (в пределах западных отрогов Бет-Пак-Тау) рассматриваемого прогиба имеются структуры, выраженные девонскими и каменноугольными отложениями. К числу последних относятся Тес-Булакская и Кемир-Такырская структуры, расположенные близко от центрального синклинория.
В Бет-Пак-Далинском прогибе в отличие от ранее рассмотренных структур разрез верхнедевонско-нижнекаменноугольной карбонатной толщи несколько сокращен. В структурном отношении особый интерес вызывает западная часть прогиба. По аналогии с северо-западным районом (Джезказганская впадина), здесь возможно пересечение двух направлений складчатости: северо-западного, параллельного Центральному Чу-Сарысуйскому хребту, и юго-западного, параллельного Бет-Пак-Далинскому прогибу. Поэтому здесь могут быть встречены особенно благоприятно построенные брахискладчатые структуры. Т.В. Дорофеевой были отмечены в этом районе широко распространенные турнейские известняки с запахом бензина и сероводорода.
В пределах Бет-Пак-Далинского прогиба работы по поискам нефти могут быть начаты с разбуривания Тес-Булакской и Кемпир-Такырской структур, хорошо выраженных на поверхности. Большой интерес представляют также солянокупольные структуры, обнаруженные при помощи бурения в среднем течении р. Чу. Весьма возможно выявление структур и в центральной части прогиба. Однако, по аналогии с полностью закрытым районом Сарысу-Байкадамского синклинория, здесь необходимо провести несколько сейсмических профилей вкрест простирания структур с последующим их разбуриванием и поставить площадные сейсмические работы на выявленных структурах.
Погребенные продолжения хребтов Улутау и Каратау являются зоной неглубокого залегания каледонского фундамента. Некоторые исследователи [1 и др.] по аналогии с зонами погружения крупных складчатых систем эту зону относили к перспективным районам, однаковозможность выпадения из разреза карбонатной толщи заставляет относить ее к менее перспективным районам депрессии.
Таким образом, наиболее интересны с точки зрения нефтеносности нижеследующие части депрессии: Джезказган-Сарысуйская впадина, Сарысу-Байкадамский и Бет-Пак-Далинский прогибы. Проведение в этих районах в короткие сроки сейсмического профилирования и неглубокого бурения позволило бы решить вопрос о заложении здесь ряда опорных и структурно-параметрических, а также структурно-поисковых скважин для поисков нефти и газа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Волин А.А. Варисская складчатость в Джезказганском районе и ее фундамент. Изв. АН СССР, сер. геол., № 6, 1947.
2. Дорофеева Т.В., Лапшов В.А. Некоторые новые данные о тектонике Чу-Сарысуйской депрессии. ДАН СССР, т. 118, № 4, 1958.
3. Казанли Д.Н. Структура Джезказганско-Улутаусского и Бетпакдалинского районов по данным геофизических работ. Вест. АН КазССР, № 8, 1957.
4. Кропоткин П.Н. Строение складчатого фундамента Центрального Казахстана. Тр. Института геологических наук АН СССР, вып. 108, 1950.
5. Кунин Н.Я. Тектоническое строение и перспективы нефтегазоносности Юго-западной части Чу-Сарысуйской депрессии. Изв. АН КазССР, 1961.
6. Петрушевский А.Б. Урало-Сибирская эпигерцинская платформа и Тянь-Шань. Изд. АН СССР, 1955.
ВНИГРИ
Рисунок Схематическая карта перспектив нефтегазоносности Чу-Сарысуйской депрессии.
I - северо-западная часть Джезказган-Сарысуйской впадины; II - Чу-Илийские горы; III - Бет-Пак-Далинский прогиб; IV - Чу-Сарысуйский массив; V - Сарысу-Байкадамский прогиб; VI - хребет Каратау; VII - район погребенных продолжений хребтов Улутау и Каратау; VIII - хребет Улутау. Площади: 1 - перспективные; 2 - малоперспективные; 3 - бесперспективные.