ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СТРОЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ КАМСКО-КИНЕЛЬСКОИ ВПАДИНЫ В ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ В СВЯЗИ С ПЕРСПЕКТИВАМИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ
И.М. Мельник
В данной статье кратко описан геологический разрез, показаны основные черты его строения в связи с изменением его по мере формирования Камско-Кинельской впадины. На терригенных додевонских отложениях с перерывом залегает песчано-алевролитовая, преимущественно красноцветная, толща, называемая казанлинской свитой, которую относят к нижнему девону. Она распространена в центральной части области (Краснокамско-Полазнинский, Кудымкарский и прилегающие районы) и имеет мощность до 500 м и более. Трансгрессивно на казанлинской свите, а местами на бавлинских отложениях залегают породы эйфельского яруса, представленные в нижней части грубозернистыми кварцевыми песчаниками с прослойками аргиллитов, а в верхней - кальцеоловыми и бийскими слоями, сложенными известняками и доломитами с прослоями аргиллитов. Наибольшая мощность эйфельского яруса наблюдается в районах Краснокамско-Полазнинско-го вала (60-80 м) и к северо-востоку от него в передовых складках Урала (до 140-160 м). Живетский ярус представлен песчано-глинистыми отложениями с прослоями глинистых известняков, прослоек оолитовых шамозитов и сидеритов общей мощностью до 40 м.
Нижнефранский подъярус (пашийские и кыновские слои) сложен терригенными породами с преобладанием песчано-алевролитовых разностей пород в пашийских слоях и аргиллитовых и карбонатных - в кыновских. Мощность подъяруса равномерно увеличивается преимущественно с востока и юго-востока (Чад, Пудлинги) на запад и северо-запад, достигая 70-80 м (Удмуртская АССР).
Среднефранский подъярус (саргаевский, доманиковый и мендымский горизонты) сложен карбонатными породами, преимущественно известняками, среди которых выделяются темно-серые и черные битуминозные известняки доманикового горизонта. Однако в районе Краснокамско-Полазнинского вала вместо типичных битуминозных доманиковых известняков развиты светло-серые доломиты. Общая мощность саргаевских и доманиковых слоев хорошо выдержана и на большей части территории области составляет 50-60 м.
Для мендымского горизонта характерны колебания мощности (от 20-25 до 65 м и более). Одновременно изменяется и литолого-фациальный состав осадков. Так, в полосе наименьшей мощности мендымских отложений, отвечающей зоне Камско-Кинельской (внутриформационной) впадины, протягивающейся через юг Удмуртской АССР, Шумово, Шалым, Елпачиху, Верхние Чусовские Городки Пермской области, отложения представлены темно-серыми и черными сильно битуминозными известняками, напоминающими типичные битуминозные известняки доманикового горизонта. За пределами Камско-Кинельской впадины как к северо-западу, так и к юго-востоку мощность мендымских слоев возрастает и породы становятся светло-серыми, без явных признаков битуминозности.
В общем плане по характеру осадков глинистые битуминозные карбонатные отложения мендымских слоев центральной части Камско-Кинельской впадины следует считать более глубоководными по сравнению со светло-серыми известняками и доломитами, распространенными за пределами впадины.
Верхнефранский подъярус (аскынские слои) представлен карбонатными отложениями, мощность которых увеличивается от 25-30 м в центре впадины до 100 м и более на крыльях. Кроме того, в центральной части осадки более темные, глинистые и битуминозные.
Фаменский ярус сложен повсеместно известняками и доломитами с прослоями ангидритов общей мощностью до 400-500 м, которая уменьшается до 100 м в зоне Камско-Кинельской впадины, причем так же как и лежащие выше средне- и верхнефранские породы, фаменские отложения становятся здесь более темными, глинистыми и битуминозными. В карбонатной толще девона в составе средне-, верхне-франских и фаменских отложений за пределами Камско-Кинельской впадины наблюдаются значительные колебания мощности отдельных стратиграфических подразделений, а иногда и перерывы в осадконакоплении, что в целом характерно для мелководных карбонатных осадков открытого моря. В этой толще также развиты закарстованные зоны.
Турнейские отложения обычно представлены светло-серыми известняками мощностью 100-110 м. Но в зоне Камско-Кинельской впадины их литологический состав меняется и резко увеличивается мощность (до 300 м и более). Карбонатные породы в нижней части яруса замещаются терригенными (аргиллиты с прослоями алевролитов и углей в верхней части яруса).
Мощная терригенная толща сложена в основном темно-серыми, зеленовато-серыми и черными аргиллитами и лишь в незначительной степени алевролитами. В ряде скважин на бортах впадины в нижней части толщи отмечается значительное число прослоев известняков, чередующихся с аргиллитами.
На турнейских отложениях лежат осадки малиновского и яснополянского надгоризонтов. Малиновский надгоризонт и бобриковский горизонт яснополянского надгоризонта повсеместно сложены кварцевыми песчаниками и аргиллитами, а тульский - в нижней части терригенными породами и в верхней - карбонатными. Мощность терригенных отложений малиновского надгоризонта и бобриковского горизонта в среднем составляет 25-40 м, но в зоне Камско-Кинельской впадины увеличивается до 75-90 м. Мощность тульского горизонта выдерживается в пределах 30-40 м. Небольшое увеличение мощности тульского горизонта за счет увеличения его терригенной части отмечается в центральной части впадины по сравнению с бортами.
Лежащие выше отложения от окско-серпуховского надгоризонта нижнего карбона до нижнепермских представлены обычными для Пермской области породами и не имеют существенных различий в центре Камско-Кинельской впадины, на ее бортах и за ее пределами. Отмечается лишь небольшое увеличение суммарной мощности отложений от кровли тульского горизонта до кровли артинского яруса над Камско-Кинельской впадиной, но значительная доля этого увеличения приходится на окский и серпуховский надгоризонты.
Рассматривая геологический разрез отложений в зоне Камско-Кинельской впадины и карты фаций всей области, можно сделать вывод, что для пашийского и кыновского, а также для более древних периодов не отмечено ни структурных, ни литологических особенностей осадков, характерных для впадины.
Литолого-фациальная характеристика саргаевских и доманиковых слоев также не позволяет связывать их со строением впадины.
В мендымских и аскынских отложениях хорошо вырисовываются контуры впадины по уменьшенной мощности и по фациально-литологическому изменению осадков. За бортами впадины мощность мендымских отложений сильно возрастает и осадки становятся светлоокрашенными, незначительно битуминозными, массивными. По составу осадки во впадине следует отнести к более глубоководным по сравнению с осадками бортовых частей. В фаменский век продолжает накапливаться такой же тип осадков, как и в мендымское и аскынское время.
Рассматривая фации и мощности осадков можно сделать заключение, что, начиная с доманикового времени, на территории Прикамья, как, видимо, и большей части Волго-Уральской области, преобладал некомпенсированный процесс осадконакопления, хотя в доманиковое время мощности глубоководного типа осадков были более равномерно распределены по площади.
Некомпенсированное осадконакопление происходило в мендымское и аскынское время, а также в фаменский век. В это время была наименьшая компенсация осадконакоплением опускания морского дна в центральной части Камско-Кинельской впадины, тогда как по бортам шло более интенсивное накопление карбонатных пород, близких к рифовым фациям.
Компенсированное осадконакопление начинает преобладать в турнейский век. В центре впадины отлагаются сначала глинистые известняки с прослоями глин. Во впадине, по-видимому, происходило более интенсивное передвижение морской воды (типа морских течений), привнос глинистого материала и перемещение его на значительные расстояния вдоль впадины. В дальнейшем впадина постепенно заполняется терригенным материалом, преимущественно глинами. По бортам накапливаются карбонатные осадки.
В начале визейского века в основном заканчивается выравнивание неровностей рельефа верхнедевонского морского дна терригенными обломочными породами (песчаники и алевролиты с прослоями аргиллитов). С тульского времени идет более равномерное компенсированное накопление осадков.
Из сказанного видно, что Камско-Кинельская впадина является внутриформационной впадиной. Ее формирование происходило в средне- и верхнефранское время и в основном закончилось в конце турнейского и частично в начале визейского веков.
Причиной образования впадины послужили, по-видимому, незначительные тектонические движения, которые обусловили в центральном районе впадины несколько большее опускание территории по сравнению с ее бортами. В дальнейшем в погруженной части отлагались глинисто-битуминозные известняки, тогда как по краям впадины в несколько повышенных частях морского дна накапливались светлые известняки и доломиты, близкие к рифовым образованиям. По мере общего опускания территории востока Русской платформы в фаменский век контуры впадины становились резче, с одной стороны, за счет некомпенсированного осадконакопления в центре впадины и, с другой стороны, за счет сравнительно ускоренного накопления массивных светлых известняков и доломитов, близких к рифовым сооружениям по краям впадины.
М.Ф. Мирчинк и О.М. Мкртчян [2] подобные сооружения в Бирской седловине относят к барьерным рифам. Следует сказать, что на территории Пермской области еще не встречено типичных рифовых фаций, широко развитых в артинском и сакмарском ярусах Предуральского прогиба (типа Верхних Чусовских Городков и Ишимбаево). Верхнедевонские отложения в значительной степени отличаются от артинских и сакмарских рифов и представляют собой чередование органогенных доломитизированных известняков с доломитами и ангидритами.
Заполнение и выравнивание впадины терригенным материалом - вначале тонкими глинистыми осадками, а затем несколько более грубообломочными (алевролиты) - произошло в турнейский век, а полное сглаживание - в средневизейское время.
Из изложенного краткого анализа геологического строения разреза и истории формирования осадков впадины следует, что тектонический фактор играл второстепенную роль в образовании Камско-Кинельской впадины. Он дал общее начало несколько большему опусканию участков, на которых она образовалась, а в последующем, как указывалось, контуры впадины обрисовывались и усиливались за счет седиментационных факторов. Это хорошо видно на прилагаемом профиле, где отложения девона (ниже кровли доманика) имеют почти горизонтальное залегание при более резко выраженных структурных формах маркирующих горизонтов верхнефранских и лежащих выше отложений (см. рисунок). Следует подчеркнуть, что общая мощность отложений от кровли доманиковых слоев до кровли тульского горизонта (время формирования впадины) выдерживается в пределах 580-630 м на значительной территории. Сокращена она лишь в центральной части впадины. Это указывает на то, что в формировании ее нет явно выраженной картины тектонического погружения территории в контурах впадины.
Уменьшение общей мощности отложений от кровли доманиковых слоев до кровли бобриковского горизонта в центре впадины происходит за счет уплотнения глинистых пород, мощность которых в центре впадины составляет 300 м и более. Уплотнение глинистых пород происходило на протяжении длительного времени. На рисунке показано, что погружение кровли артинских пород от скв. 10 (Оса) до скв. 8 (Елпачиха) составляет 40 м; по кровле же турнейского яруса это погружение увеличивается до 140 м. Значительное уплотнение (на 50 м) произошло в окско-серпуховское время и продолжалось, по-видимому, до времени отложения пермских пород.
Следовательно, толща глин нижнего карбона Камско-Кинельской впадины сильно влияет на формирование структуры осадочных пород, прикрывающих мощные глинистые отложения. Об уплотнении глин и их влиянии на структуру покрывающих пород указывал П.А. Софроницкий [3] для районов Шумово, Малые Усы и зоны Вятских валов.
Вследствие уплотнения глинистых отложений во впадине покрывающие их терригенные отложения яснополянского подъяруса имеют в общем плане прогнутое корытообразное строение с наименьшими отметками в центральной части впадины, которые повышаются к бортам. Такой наклон пластов яснополянского надгоризонта имел положительное влияние на формирование залежей нефти с наибольшей концентрацией в структурах, расположенных по бортам впадины при соответствующих других благоприятных факторах нефтегазообразования и сохранения нефтяных залежей.
Следует учитывать, что борта Камско-Кинельской впадины неровные: они сильно изрезаны и имеют ряд заливов и рукавов, что затрудняет прослеживание бортов впадины и создает разнообразие структурных форм.
Камско-Кинельская впадина отражена в современном структурном плане пермских отложений нечетко. Однако отдельные резкие крутые склоны впадины могут быть прослежены по флексурообразным наклонам слоев нижнепермских отложений. Эти наклоны образованы, по-видимому, в результате уплотнения глинистых пород и облекания выступов крепких карбонатных пород по бортам впадины, а, возможно, в отдельных случаях за счет совместного воздействия тектоники и процессов облекания. К таким наклонам слоев можно отнести северо-западный склон Батырбайского структурного выступа, северо-западное окончание Гожанского поднятия и др.
Важным фактором строения Камско-Кинельской впадины является наличие структур облекания по бортам впадины, образованных за счет отложения на неровностях рельефа карбонатных пород верхнего девона. Наиболее резкие структуры облекания образуются над массивами карбонатных пород на бортах впадины (типа барьерных рифов) и несколько меньшей амплитуды - на удалении от них. К таким структурам следует отнести Шумовскую, Ярино-Каменноложскую, Асюльскую, Лобановскую, Козубаевскую, Васильевскую, Кыласовскую, Таныпскую, Осинскую и др. Во впадине и за ее пределами расположены также тектонические структуры, например, Елпачихинская антиклинальная складка, секущая вкрест простирания Камско-Кинельскую впадину. Ее восточное флексурообразное крыло имеет амплитуду свыше 150 м как в терригенных отложениях девона, так и по каменноугольным и пермским породам. Эта складка образовалась в послепермское время. Тектонические структуры вне впадины имеются в пределах Куединского вала (Гожанская, Гондыревская, Куединская, Москудьинская) и Краснокамско-Полазнинского вала (Нытвинская, Краснокамская, Северокамская, Полазнинская). Кроме того, наблюдается значительное усложнение и усиление тектонических структур седиментационными процессами - смешанный тип (Быркинская, Красноярская). Большинство структур указанных трех типов содержит промышленные запасы нефти, причем наибольшие запасы обнаружены в терригенных отложениях нижнего карбона.
Учитывая внутриформационную природу Камско-Кинельской впадины, а также ее плохую связь со структурой лежащих ниже терригенных пород девона, перспективы нефтеносности девонских отложений в пределах распространения впадины вряд ли следует связывать с ее строением. Перспективы поисков залежей нефти и газа в терригенных отложениях девона были рассмотрены ранее [1] и нет существенных данных для их пересмотра.
Перспективы нефтегазоносности отложений карбона тесно связаны со строением и границами распространения впадины. В первую очередь наиболее перспективными следует считать структуры облекания выступов карбонатных пород вдоль впадины. Здесь следует ожидать значительные по величине и амплитуде поднятия, а также развитие мощных песчаных коллекторов в яснополянском надгоризонте нижнего карбона. Центральная часть впадины несколько менее перспективна, так как она значительно опущена по сравнению с бортами. Однако малоперспективной территорию центральной части впадины считать нельзя, так как нельзя предположить, что во впадине нет останцев типа островов с увеличенной мощностью карбонатных пород, которые могут образовать структуры облекания. Кроме того, в центральной части впадины могут быть выявлены тектонические поднятия древнего заложения, которые, возможно, окажутся нефтеносными.
Перспективность центральной части по мере движения на восток в сторону Предуральского прогиба будет увеличиваться и здесь общий наклон слоев в сторону прогиба будет большим, чем наклон слоев от бортов впадины к центральной части. Поэтому вероятность заполнения нефтью или газом всех структурных ловушек и в центральной части впадины будет большая.
Вследствие важности познания границ распространения Камско-Кинельской впадины для направления геологоразведочных работ следует усилить ее исследование геофизическими методами разведки (гравиметрия, сейсморазведка).
Большой интерес для поисков нефтяных и газовых залежей представляют тектонические поднятия, а также структуры, образованные совместным воздействием тектоники и седиментационных факторов, расположенные как во впадине, так и за ее пределами. Перспективность их зависит от качества коллекторов, амплитуды поднятия, полноты заполнения структурной ловушки нефтью или газом, а также от ряда других факторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мельник И.М. Итоги за1959 г. и направление геологоразведочных работ в Пермской области на 1960-1965 гг.Труды ВНИГНИ, вып. 31, Гостоптехиздат,1960.
2. Мирчинк М.Ф. и Мкртчян О.М. О рифогенных структурах Бирской седловины. ДАН СССР, т. 138,№ 6, 1961.
3. Софроницкий П.А. О влиянии толщ глин на структуру осадочного чехла Прикамья. Ученые записки Пермского Госуниверситета, том XX, вып. I, 1961.
4. Федоров С.Ф., Димент К.Е., Хариновский Р.А. Особенности геологического строения и нефтегазоносности Пермского Приуралья. Геология нефти и газа, 1962, № 6.
Камский филиал ВНИГНИ
Рисунок Геологический профиль через Камско-Кинельскую впадину.
