О геотектоническом развитии юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины в нижнепермскую эпоху
В.К. ГАВРИШ
Нижнепермские отложения в Днепровско-Донецкой впадине широко распространены. Почти повсеместно они развиты в юго-восточной части впадины и на окраинах Донбасса (рис. 1), где нижняя пермь наиболее полно выражена и представлена четырьмя свитами: картамышской (медистых песчаников, по Н.Н. Яковлеву [16]); никитовской, соответствующей нижней части известняково-доломитовой свиты [1, 11]; славянской, которая по объему соответствует артемовской свите [1], и краматорской, выделенной М.Л. Левенштейном в Бахмутской котловине.
Имеющиеся палеонтологические данные [5, 6, 9, 13, 15] позволили рабочему совещанию по выработке унифицированной схемы пермских отложений Русской платформы (ВСЕГЕИ, 15-19 мая 1962 г.) прийти к заключению, что осадконакопление трех нижних свит происходило в ас- сельском веке, а краматорской - возможно, в сакмарском. На этом же совещании признано целесообразным переименовать артемовскую [1] свиту в славянскую, поскольку термин «артемовский ярус» уже использован В. Фомичевым [14].
Картамышская свита повсеместно залегает согласно на породах верхнего карбона. Между картамышской и никитовской свитами на окраинах Донбасса и на значительной территории юго-восточной части впадины (села Машевка и Коломак) несогласие не фиксируется. Северо-западнее сел Машевки и Коломака наблюдается несогласное залегание никитовской и связанной с ней постепенным переходом славянской свит на картамышской (села Бельск и Качановка) и более древних (каменноугольных) осадках (села Анисовка, Талалаевка и др.).
Никитовская, славянская и краматорская свиты представлены, в основном, хемогенными слабопроницаемыми породами, которые благоприятствовали накоплению углеводородов на Качановском, Шебелинском и других месторождениях.
Анализ мощностей осадочных пород показывает, что во время осадконакопления картамышской и никитовской свит, как и более древних палеозойских отложений, наиболее интенсивные нисходящие движения испытывали северо-западные окраины Донбасса и юго-восточная часть Днепровско-Донецкой впадины [4]. В славянское и краматорское время область максимального накопления осадков располагалась главным образом в юго-восточной части впадины (рис. 1). Поэтому северо-западные окраины Донбасса и юго-восточная часть впадины являлись основными потенциальными источниками углеводородов, проникавших по разрывным нарушениям из горизонтов раннего палеозоя, которые, достигнув нефтегазоупора в хемогенных отложениях нижней перми или в глинистых осадках более древнего возраста, сменялись боковой миграцией. Вследствие смещения нефтегазовых залежей к периферии бассейна от максимального развития осадков с ореолом нефтегазоносности необходимо выяснить пути возможной миграции флюидов для определения закономерностей формирования крупных залежей нефти и газа [8].
В настоящей статье сделана попытка выяснить направление возможной миграции флюидов в предверхпепермское время при помощи анализа мощностей нижнепермских отложений и изучения истории геологического развития Днепровско-Донецкой впадины во время завершающего этапа герцинского геотектонического цикла. При этом учтены новые данные бурения и сейсморазведки, позволившие существенно дополнить прежние представления о нижнепермских отложениях Днепровско-Донецкой впадины [6, 7].
Как известно, осадконакопление картамышской свиты происходило в прибрежно-континентальных условиях регрессирующего каменноугольного моря. Интенсивного роста структур и привнося грубозернистого материала в это время не было.
Новые данные показывают, что в конце картамышского времени Днепровско-Донецкая впадина испытывала восходящие движения и значительная ее территория превращается в область сноса терригенного материала.
Северо-западные окраины Донбасса и примыкающая к ним юго-восточная часть Днепровско-Донецкой впадины оставались областью накопления осадков.
По имеющимся данным, наиболее интенсивный размыв осадков происходил на участке между селами Колонтаев и Бельск. Здесь на расстоянии 17 км (рис. 1) мощность картамышской свиты сокращается от 220 до 90 м (8 м на 1 км), в то время как между селами Колонтаев и Шебелинка это сокращение равно 1,5 м на 1 км.
В конце картамышского и в начале никитовского времени нижнепермское море проникает в Днепровско-Донецкую впадину с юго-востока, постепенно покрывая более отдаленные участки. Сопоставление разрезов буровых скважин показывает, что сокращение мощности никитовской свиты в северо-западном направлении от Донецкого бассейна происходит за счет уменьшения мощности терригенных пород, заключенных между доломито-ангидритовыми пластами, и постепенного выпадения нижних горизонтов последних, что обусловлено непрерывно-прерывистыми нисходящими движениями. Так, от Октябрьского до Озерянского поднятий (расстояние 230 км), расположенных с приосевой части впадины, мощность никитовской свиты сокращается от 230 до 130 м (0,4 м на 1 км).
По линии Шебелинка-Колонтаево (рис. 1) это сокращение несколько увеличивается и составляет 0,7 м на 1 км. Намного возрастает градиент сокращения мощностей никитовской свиты в прибортовых частях впадины вкрест ее простирания. Так, например, в районе Октябрьского поднятия (южная часть впадины) мощность свиты уменьшается от 230 (скв. 2) до 170 м (скв. 4), составляя 24 м на 1 км.
Во время осадконакопления славянской и краматорской свит Днепровско-Донецкая впадина и окраины Донбасса также испытывают непрерывно-прерывистые нисходящие движения, однако палеогеографическая обстановка в это время существенно изменяется. В славянское и краматорское время исследуемая территория представляла собой огромную по площади лагуну (500 X 100 км и более), и здесь откладывались в основном соленосные отложения. Данные бурения показали, что пермская соль развита не только в Бахмутской котловине и на северо-западных окраинах Донбасса, как предполагали ранее [6, 7], но и на значительной территории Днепровско-Донецкой впадины.
В последнее время соль вскрыта в районе с. Озерян (скв. 1) и г. Ични (скв. 3-Р), где пройдено соответственно 110 и 20 м соли (расстояние между городами Ичней и Артемовском составляет 500 км). Так как существуют различные мнения об условиях накопления соленосных отложений и о путях сообщения горько-соленой лагуны с открытым морем [6, 12], то на этих вопросах мы остановимся несколько подробнее.
Корреляционное сопоставление литологического состава пород, вскрытых буровыми скважинами, произведенное с учетом промыслово-геофизических и палеонтологических данных (рис. 2), показывает, что галогенные отложения исследуемой территории сложены мощными толщами соленосных и доломито-ангидритовых пород.
В последних встречается морская фауна [3, 5 6, 7, 9, 13, 15], позволяющая считать, что осадконакопление славянской свиты происходило в лагунно-морских условиях. В славянское время море ингрессировало в Днепровско-Донецкую впадину не менее пяти раз.
Отдельные соленосные и доломито-ангидритовые толщи хорошо сопоставляются на далеких расстояниях (рис. 2), что позволяет выделить их в самостоятельные подсвиты, снизу вверх: карфагенскую, подбрянцевскую, брянцевскую, надбрянцевскую и гусаровсйую. Первые три подсвиты названы по пластам широко развитым как в Бахмутской котловине (1, 11, 16), так и в юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины. Последняя подсвита именуется «гусаровской», т.к. она вскрыта скв. 74 (Шебелинка), скв. 3 (Волвенковская) и другими скважинами, пробуренными в Гусаровской мульде (рис. 1). Исходя из принципа ритмичности, нижнюю границу подсвит мы проводим в основании доломито-ангидритовых толщ, осадконакопление которых происходило во время ингрессии моря, а верхнюю-в кровле покровных пластов глин, соли или ангидритов.
Литологический состав и мощность этих подсвит по площади не постоянны. Максимальная мощность отдельных подсвит и славянской свиты располагается не в Бахмутской котловине, как предполагали ранее [12], а на северо-западных окраинах Донбасса и в юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины (рис. 1).
Анализ литологического состава подсвит показывает, что в северо-западном направлении от Бахмутской котловины происходит закономерное уменьшение в разрезе известняковых и доломито-ангидритовых пород и увеличение соленосных. Так, доломито-ангидритовая толща брянцевской подсвиты в Бахмутской котловине сложена, в основном, ангидритами, глинами, алевролитами и известняками. Галитовые разности здесь не превышают 25% общей мощности толщи. К северо-западу от Бахмутской котловины количество галитовых пород увеличивается, достигая в районе сел Воленково и Рябухино 60%. В разрезе доломито-ангидритовой толщи подбрянцевской подсвиты в районе с. Волвенково прослои каменной соли занимают 14% от общей мощности толщи (рис. 2); несколько северо-западнее, в районе Алексеевки, соль составляет уже 48%, а на Октябрьской и Озерянской площадях достигает 90-95%.
Установленное изменение (Эта закономерность не распространяется на аномальный разрез славянской свиты краевых участков Днепровско-Донецкой впадины (черниговская свита) [7] и окраин Донбасса (села Пересаж, Олишевка, Анисово, Березна, Талалаевка, Торское и др.), где осадконакопление происходило главным образом во время максимальной ингрессии нижнепермского моря. Разрез здесь представлен терригенными породами, ангидритами и известняками, содержащими морскую микрофауну [13, 15, 17] и сопоставляемыми с донецкими известняками S3, S4 и др. (Г. Д. Киреева, Л.П. Нестеренко, И.М. Шайкин). Мощность свиты в этих районах сокращается до 50 м и менее, за счет выклинивания или выщелачивания каменной соли, а также размыва верхних горизонтов терригенных, сульфатных и карбонатных пород.) литологического состава пород славянской свиты хорошо согласуется с положением о химической дифференциации осадков в горько-соленых лагунах [10] и свидетельствует о том, что ближе к источнику питания лагуны морской водой находилась Бахмутская котловина. Такое положение подтверждает Л.П. Нестеренко, который считает, что море проникало в Бахмутскую котловину с северо-востока, через современный Донбасс.
Анализ мощностей отдельных подсвит и славянской свиты позволяет высказать предположение о том, что во время ее осадконакопления общий план седиментационных процессов не был таким, как в каменноугольное, картамышское и никитовское время [12], а существенно изменился. Область максимального накопления осадков не располагалась в пределах Главной антиклинали Донбасса, а смещалась к северо-западу. Это говорит за то, что в начале славянского времени Донецкая геосинклиналь изменила знак развития (инверсия геотектонического режима), а Днепровско-Донецкая впадина и северо- западные окраины Донбасса продолжали погружаться.
О более интенсивном конседиментационном погружении северо-западных окраин Донбасса по сравнению с Бахмутской котловиной, расположенной вблизи Главного антиклинала Донбасса, свидетельствует также расщепление известняков славянской свиты. Так, по данным Г.Д. Киреевой, известняк S3, имеющий мощность в Бахмутской котловине 8-10 м [9], в районе с. Спиваковка расщепляется на 3-5 прослоев, разделенных мощными толщами терригенных пород, общей мощностью 30-40 м.
Судя по литологическому составу каменной соли Артемовского района, лишенногопримеси терригенного материала [2], рост Донецких складок во время осадконакопления славянской свиты не был интенсивным. Геоморфологически эти складки, видимо, имели форму слабовыраженных островов, частично ограничивавших связь горько-соленой лагуны с открытым морем. Только в начале краматорского времени рост складок несколько усиливается, о чем свидетельствует общее увеличение терригенного материала в разрезе краматорской свиты Бахмутской котловины и наличие смешанной пермской и каменноугольной микрофауны в районе с. Волвенково (данные Р.А. Обуховой) и Бахмутской котловины (устное сообщение М.И. Шамаева).
В разрезе краматорской свиты с. Волвенково (северо-западные окраины Донбасса) терригенные прослои почти отсутствуют (рис. 2), что свидетельствует о значительном удалении этого района от области сноса терригенного материала, т. е. от Донецких складок, и сильно затрудняет отчленение этой свиты от нижележащих соленосных осадков славянской свиты.
Таким образом, в начале сакмарского века (краматорское время), наряду с превращением донецких складок в область сноса осадков, территория Бахмутской котловины, северо-западные окраины Донбасса и юго-восточная часть Днепровско- Донецкой впадины испытывали нисходящие движения и здесь по-прежнему накапливались лагунные осадки. В конце сакмарского, в артинском и, возможно, кунгурском веках как Донбасс, так и названные выше регионы, вследствие восходящих колебательных движений превращаются в область денудации и сноса осадков. Более интенсивно размываются участки Донецкого бассейна и краевых частей Днепровско-Донецкой впадины (рис. 1), что подтверждает общее сокращение хемогенных осадков за счет выпадения из разреза краматорской, верхних горизонтов славянской, а иногда и никитовской свит.
Так, на Октябрьской площади на фоне общего сокращения мощностей соленосных отложений от 1200 до 0 м (данные сейсморазведки) в районе самой структуры градиент сокращения мощности достигает 25 м на 1 км.
В конце ассельского, сакмарского или более поздних веках наблюдается также рост некоторых поднятий (Шебелинское, Котелевско-Трудолюбовское, Солоховское и др.), па что указывает сокращение мощности нижнепермских осадков в сводах поднятий. Так, на Шебелинском поднятии (рис. 1) мощность славянской свиты на южном крыле составляет 720 м (скв. 74), на северном - 370 м (скв. 75), а в своде - 290 м (скв. 9). На Котелевско-Трудолюбовском поднятии в сводовой скв. 4 мощность славянской свиты равна 150 м, а на юго-западном крыле (скв. 6) увеличивается до 195 м. В своде Солоховского поднятия нижнепермские отложения совершенно размыты.
Приведенный выше материал показывает, что ореол нефтегазоносности в нижнепермскую эпоху располагался в погруженных участках северо-западных окраин Донбасса и юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины. Наибольший перепад градиента мощностей располагается в краевых частях области распространения соленосных осадков (рис. 1).
Анализ физических свойств подсолевых нижнепермских и каменноугольных отложений показывает, что коллекторские свойства этих отложений улучшаются в северо-западном направлении от Донецкого бассейна. Поэтому наиболее благоприятные условия для боковой миграции флюидов были в южном, северном и западном направлении от центральной части Днепровско-Донецкой впадины (Тарасовка - Чутово - Крестище - Волвенково). Исходя из этого, целесообразно сосредоточить поисково-разведочные и сейсмические работы на структурах, расположенных на пути миграции флюидов (Коломакская, Котелевско-Трудолюбовская, Солоховско-Диканьская, Руновщинская, Семенцовская, видимо, Восточно-Полтавская, Кобзевская, Октябрьская), так как здесь наблюдается значительный перепад градиента мощностей соленосных осадков.
Однако по подсолевым горизонтам четко выраженных южных крыльев на поднятиях, расположенных в южной части бассейна (Октябрьское (По данным сейсморазведки (Р.М. Андреева и Г.Ф. Разуменко), незначительное сокращение мощности соленосных осадков наблюдается только на северо-западной периклинали этого поднятия.)), исходя из мощности соленосных осадков (рис. 1), пока не зафиксировано, поэтому условий для накопления флюидов, не считая тектонических или стратиграфических экранов, в конце нижнепермской эпохи здесь, по-видимому, не было.
Благоприятствовала ли геотектоническая обстановка накоплению углеводородов в послепермское время на структурах, расположенных в южной (Октябрьская) и северной (Коломакская и Котелевско-Трудолюбовская площади) краевых частях нижнепермского бассейна, пока неизвестно. Для решения этого весьма актуального вопроса необходима постановка специальных научно-исследовательских и разведочных работ.
Структуры, расположенные к северо- западу от области максимального накопления осадков (Бельская, Солоховско-Диканьская, Руновщинская, Семенцовская, Восточно-Полтавская и др.), видимо, развивались в геотектонических условиях благоприятных для накопления залежей нефти и газа. Как упоминалось выше, эти структуры располагались длительное время на пути миграции флюидов из погруженной части Днепровско-Донецкой впадины, о чем свидетельствует сокращение градиента мощностей нижнепермских (картамышская и славянская свиты) и более молодых отложений. В их разрезе присутствуют толщи хемогенных (Руновщинская, Восточно-Полтавская и, возможно, Семенцовская структуры) и глинистых (Солоховско-Диканьская) газонепроницаемых пород. Они приурочены к центральной части впадины, где геотектоническая обстановка была более благоприятной для образования структурных ловушек, чем на поднятиях краевых частей впадины (Октябрьское, Коломакское, Ко- лонтаевское поднятия). Все это позволяет рекомендовать первоочередную постановку сейсморазведочных и поисково-разведочных работ на Руновщинской, Солоховско- Диканьской, Семенцовской, Восточно-Полтавской (?) и других структурах, примыкающих к юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины, где располагался ореол нефтегазоносности.
Четко выраженные мезозойские поднятия, расположенные в центральной части нижнепермского бассейна (Тарасовское, Елизаветское, Чутовское, Распашновское, Верхне-Ланновское и другие поднятия центральной части впадины) не являются, по нашему мнению, первоочередными объектами для поисков нефтегазовых залежей. Прежде всего они располагались в неблагоприятных условиях для боковой миграции флюидов (рис. 1). По подсолевым палеозойским отложениям, которые залегают здесь на глубине 2,5-3,5 км и более, эти поднятия или не выражены, или имеют незначительный по площади подъем слоев вблизи девонского штока соли. Поэтому залежи нефти и газа в их пределах вряд ли могут быть крупными, а большая глубина залегания подсолевых палеозойских отложений снижает рентабельность разведки и эксплуатации приуроченных к ним нефтегазовых залежей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алексеев В.Г., Левенштейн М.Л. Изв. АН СССР, сер. геол., № 2, 1959.
2. Антипова А.С. Тр. Укр. научно-исслед. ин-та соляной промышленности, вып. 2 (10), 1959.
3. Билык А.А., Бланк М.И., Воробьев Б.С., Палец Л.С., Черпак С.Е. ДАН СССР, т. 103, № 1, 1955.
4. Гавриш В.К. Нов. нефт. и газ. техн., сер. геол., № 1, 1962.
5. Киреева Г.Д. и Нестеренко Л.П. БМОИП, отд. геол., № 4, 1955.
6. Лапкин И.Ю. Докл. АН СССР, т. 137, № 1, 1961.
7. Лапчик Ф.Е. Пермские и триасовые отложения Днепровско-Донецкой впадины и северо-западных окраин Донбасса. Изд. АН УССР, 1958.
8. Максимов С.П. Геология нефти и газа, 1962, № 1.
9. Манукалова-Гребенюк М.Ф. и Нестеренко Л.П. Микрофауна и особенности маркирующего изветнякового горизонта S3 соленосной свиты нижней перми Донецкого бассейна. Тр. Донецк. Индустр. ин-та, т. XXXVII, 1959.
10. Наливкин Д.В. Учение о фациях. Изд. АН УССР, т. 1-2, 1955- 1956.
11. Нестеренко Л.П. Изв. АН СССР, сер. геол., № 7, 1956.
12. Нестеренко Л.П. История геологического развития Донецкого бассейна в пермский период. Тезисы докладов на научно-техн. конференц, профес.- преподават. состава Донецк, индустр. ин-та, 1959.
13. Потiевська П.Д. Геол. жур., т. XX, вып. 6, 1960.
14. Стратиграфический словарь СССР. ВСЕГЕИ, Москва, 1956.
15. Шайкин И.М. Нефтяная и газовая промышленность, НТИ, № 2, Киев, 1961.
16. Яковлев Н.Н. Пермские отложения. Геология СССР, т. VII, 1944.
Киевская экспедиция УкрНИГРИ
Рис. 1. Схема распространения соленосных осадков нижней перми в юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины и на окраинах Донбасса.
1 -изопахиты соленосных осадков, проведенные с учетом данных сейсморазведки (Р. И. Андреева, Н.Т. Турчаненко, Г.Ф. Разуменко и др.); 2-участки, где соленосные отложения размыты; 3 -изопахиты соленосных осадков, проведенные по данным бурения; 4 -участки, где нижнепермские отложения перфорированы девонской солью; 5 - номер разведочной скважины и вскрытая мощность соленосных осадков; 6 -мощность соленосных осадков по данным Ф.Е. Лапчик, Б.М. Яремко и др.; 7-неполная мощность соленосных отложений, вскрытая буровыми скважинами; 8 -направление возможной миграции флюидов в конце нижнепермской эпохи.
Рис. 2. Схема сопоставления хемогенных отложений нижнепермского возраста по литологии и электрокаротажу (сост. В. К. Гавриш, Р. А. Уханская),
1 - пески, 2 - песчаники, 3 - глины, 4 - алевролиты, 5 - аргиллиты, 6 - брекчия, 7 - соль, 8 - ангидриты, 9 - известняки.