ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ЗАПАДНО-ЧУЙСКОЙ ВПАДИНЫ
Г. К. Дикенштейн, Ф. Е. Синицын, Е. А. Соколова
В пределах обширной территории, расположенной в бассейне рек Чу и Сарысу, известны четыре межгорные впадины: Западно-Чуйская (Чу-Сарысуйская), Восточно-Чуйская (Чу-Таласская), Джезказганская и Южно-Тургайская.
С юга Западно-Чуйская впадина обрамлена каледонскими горными сооружениями Каратау-Таласского и Киргизского антиклинориев, а с севера - каледонидами Улутауского, Эргенты-Джаун-Тюбинского и Чу-Илийского антиклинориев. Восточным ограничением служит установленный по данным геофизики Курагатинский вал, расположенный вкрест общему простиранию Западно-Чуйской впадины и являющийся, по-видимому, своеобразным продолжением зоны среднегерцинских Чаткальских дислокаций в пределах описываемой эпикаледонской платформы. Курагатинский вал отделяет Западно-Чуйскую (Чу-Сарысуйскую) от Восточно-Чуйской (Чу-Таласской) впадины (см. рисунок).
На западе Западно-Чуйская впадина сливается с областью Южно-Тургайской депрессии. Граница между ними условно проводится по геофизическим данным вдоль разломной зоны, расположенной между западным склоном погруженных отрогов Улутау и северо-восточным крылом погребенного продолжения Каратау. Северным продолжением Западно-Чуйской впадины является Джезказганская впадина.
Вопросы структуры Западно-Чуйской впадины и стратиграфии мезозойских и кайнозойских осадков, выполняющих эту впадину, освещены во многих работах [1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и др].
Результаты геофизических исследований последних лет изложены в статьях и отчетах Н.Я. Кунина (1960 г.).
До настоящего времени рассматриваемая территория Западно-Чуйской и смежных впадин почти всеми исследователями относилась к области эпигерцинской платформы. На самом же деле, фундамент в пределах Западно-Чуйской впадины слагается интенсивно дислоцированными и метаморфизованными породами протерозойского и нижнепалеозойского возраста.
Непосредственно на складчатом каледонском фундаменте во впадине залегают породы вулканогенной формации нижне- и среднедевонского возраста, возникновение которых связано с завершением процессов нижнепалеозойского тектогенеза. Следует отметить, что породы нижне- и среднедевонского возраста образуют вдоль северных предгорий Эргенты - Джаунтюбинского и Чу-Илийского антиклинориев так называемый (по А.А. Богданову) промежуточный вулканический пояс, отделяющий эпикаледонскую Западно-Чуйскую впадину от герцинских сооружений соседней Джунгаро-Балхашской геосинклинали.
В конце девона вулканическая деятельность постепенно затухает и на смену эффузивным породам в разрезе появляются грубообломочные красноцветы верхнего девона, формирование которых связано, по-видимому, с обновлением каледонских горных сооружений в обрамлении впадины в эпоху раннегерцинского орогенеза.
Верхнедевонские отложения в пределах рассматриваемого района обнажаются на Бетпакдалинском плато, в предгорьях Малого Каратау и вскрыты скважинами в закрытой части впадины. В основании верхнедевонского разреза залегают крупно- и среднегалечные конгломераты, которые переходят выше по разрезу в косослоистые полимиктовые разнозернистые песчаники с прослоями вишнево-красных аргиллитов. Суммарная мощность верхнедевонских отложений сокращается в восточном направлении (от 2500 до 130 м вблизи Курагатинского вала).
В этом же направлении происходит и фациальное замещение, при котором морские осадки постепенно сменяются грубообломочными прибрежными отложениями. Они относятся к верхнему девону на основании стратиграфического положения в разрезе и по аналогии с Джезказганским районом, где была найдена фауна, характерная для франского и фаменского ярусов.
На солянокупольных структурах Бестюбе и Казангап, расположенных севернее оз. Большие Камкалы, по данным бурения верхняя часть верхнедевонского разреза сложена галитом, гипсом и ангидритом, среди которых встречаются прослои аргиллитов, доломитов, известняков, мертелей. Вскрытая мощность этой толщи в скв. Р-4, пробуренной на северо-восточном крыле Бестюбинского купола, около 820 м.
В начале нижнего карбона в результате усилившейся трансгрессии моря прибрежно-континентальные и лагунные фации верхнедевонских отложений сменяются мелководными и прибрежно-морскими фациями нижнего карбона. Последние содержат обильную и разнообразную фауну, а местами окаменелую древесину.
В разрезе нижнего карбона выделяются слои этрен, а также турнейский, визейский и намюрский ярусы. Турне-визейские отложения представлены в основном карбонатными породами с подчиненными прослоями полимиктовых песчаников. Намюрский ярус сложен пестроцветными песчаниками, конгломератами, аргиллитами, с редкими прослоями известняков и кремнистых пород.
Мощность нижнекаменноугольных отложений также уменьшается в восточном направлении от 1500 м в Бет-Пак-Дале до 140 м в Курагатинской скважине.
Общее воздымание, наметившееся еще в намюрском веке, в верхнепалеозойское время приводит к отступлению морского бассейна на северо-восток. В предгорьях Малого Каратау накапливаются мощные толщи (до 1100 м) красноцветпых грубообломочных пород, содержащие отдельные прослои глинистых сланцев, кремнистых известняков, кремней, возраст которых на основании палинологических определений датируется как средний - верхний карбон.
В пермское время в целом палеогеографическая обстановка характеризуется сокращением площади водных бассейнов, начавшимся еще в среднекарбоновое время, что приводит к преобладанию в разрезе (особенно в верхнепермское время) пород красноцветных континентальных фаций.
Указанная смена условий седиментации связана, по-видимому, с общим воздыманием рассматриваемой территории и обновлением рельефа в области обрамления впадины, обусловленных завершением процессов позднегерцинского тектогенеза. Сокращение площади водных бассейнов в условиях жаркого климата способствовало формированию толщ соленосных осадков, широко развитых в осадках верхнепермского возраста.
Отложения триаса, юры и нижнего мела в пределах Западно-Чуйской впадины пока не известны. Однако наличие в разломной зоне хр. Большого Каратау довольно полного стратиграфического разреза юрских пород мощностью 900 м дает возможность предположить их залегание и в наиболее погруженных частях рассматриваемой впадины.
Отдельные обнажения верхномеловых отложений известны в прибортовых частях впадины. На северо-западе у колодца Кырккудук Н.С. Зайцевой, Б.А. Петрушевским, а позднее К.В. Никифоровой была найдена флора, указывающая на сеноманский возраст вмещающих пород. Последние представлены чередованием пестроцветных слюдистых песков с линзами гравия и конгломератов общей мощностью до 100 м (кырккудукская свита, по К.В. Никифоровой). Выше залегает толща пестроцветных глин с прослоями гравийных песчаников, содержащих фауну динозавров и платановую флору турон-сантонского возраста (белеутинская свита, по К.В. Никифоровой).
В начале палеогена
произошла трансгрессия моря из районов Приаралья и Тургая в пределы
Западно-Чуйской впадины. Среди морских отложений палеогена выделяются три
свиты: тасаранская (
),
саксаульская (
) и
чеганская (
) общей мощностью около 200 м.
На морских отложениях
палеогена с размывом ложится толща красноцветных пород (мощностью до 180 м) кендерлыкской (
) и асказансорской (
) свит.
Отложения неогена на
большей территории рассматриваемого района отсутствуют. Небольшие выходы их на
дневную поверхность имеются в северо-западных предгорьях хр. Большого Каратау и
северо-восточных обрамлениях Бет-Пак-Далы. В состав неогена входят миоценовые
отложения (мощностью до 130 м) аральской (
) и андассайской (
) свит. Плиоценовые же осадки объединены в кеншагырскую
свиту мощностью до 20-30 м.
Центральная область Западно-Чуйской впадины находится под сплошным покровом антропогеновых отложений аллювиального, пролювиального и эолового происхождения.
Судя по совокупности геолого-геофизических данных, складчатый фундамент Западно-Чуйской впадины разбит серией разломов северо-западного и северо-восточного простирания на отдельные блоки, что отчетливо фиксируется и по поведению поля силы тяжести. Так, отдельные участки (блоки) отделяются друг от друга зонами высоких градиентов, интерпретируемых как линии глубинных разломов. Сложное блоковое строение Западно-Чуйской впадины отражается и на характере магнитного поля, представленного чередованием положительных и отрицательных аномалий.
Северо-западные разломные нарушения наиболее длительного развития возникли, по-видимому, еще в каледонское время. Их протяженность достигает 350 км, причем ориентировка совпадает с общим простиранием Западно-Чуйской впадины и ее обрамлений. Северо-восточные поперечные разломы характеризуются меньшей длиной. Большинство из них, вероятно, возникло в результате проявления герцинского тектогенеза.
Описанное выше перекрещивание («наложение») северо-западных и северо-восточных разломных нарушений с их обновлением в последующее время и привело к созданию современной структуры Западно-Чуйской впадины.
В области погруженного продолжения Улутауского антиклинория по данным аэромагнитных исследований выделяются дви крупных поднятия, ориентированных сначала меридионально, а затем постепенно отклоняющихся в восточном направлении.
Как отмечает И.И. Кронидов [2], магнитное поле в пределах указанных аномалий испытывает значительные колебания, связанные, по-видимому, с перемещением отдельных блоков фундамента по разломам северо-восточного (почти широтного) простирания. Между разломами располагается несколько грабеноподобных прогибов, выполненных верхнепалеозойскими отложениями.
Далее, в юго-восточном направлении, уже, примерно, в центральной части впадины по данным грави- и аэромагниторазведки выделяется крупная структура Улутауского типа - Бугуджильско-Тамгалинский горст, в пределах которого, в свою очередь, находятся три самостоятельных поднятия: северное - Кумкольское, южное - Бугуджильское и восточное - Тамгалинское.
Еще южнее за Муюнкумским прогибом расположен Таласский вал, который является погруженным продолжением Таласского антиклинория. Вблизи северного борта Таласского вала находится небольшой Муюнкумский вал, имеющий также общее северо-западное простирание.
Следует отметить, что Улутау-Таласской региональной зоной поднятий кровли фундамента территория Западно-Чуйской впадины разделяется на две части: северную и южную. Отличительной чертой последней является широкое развитие мезо-кайнозойских отложений, мощность которых в зоне предгорных прогибов достигает 1500 м.
В южной части впадины выделяется несколько структурных элементов второго порядка. Это Кокпансорский прогиб, расположенный между Бугуджильско-Тамгалинским горстом на востоке и погруженным продолжением антиклинория Большого Каратау на юге и западе.
Южнее Кокпансорского прогиба за Бугуджильским поднятием находится Сузакско-Байкадамский прогиб, южным ограничением которого является антиклинорий Малого Каратау, а северным - Сарыкемпирский перешеек.
Судя по данным главного сейсмического профиля, кровля складчатого фундамента (Vг = 5500- 6500 м/сек) в центральной части прогиба опущена на глубину свыше 2500 м. Работами по этому профилю было выявлено крупное (с амплитудой до 400 м) горстовидное поднятие фундамента. Это поднятие хорошо отражается как по кровле верхнепалеозойских отложений (с амплитудой, примерно, до 200 м), так и в мезозойских осадках (с уменьшением амплитуды, примерно, до 100 м). Указанное поднятие известно как Озерная антиклиналь.
Юго-восточнее Сузакско-Байкадамского прогиба геофизикой выявлено более 15 брахиантиклинальных структур, приуроченных в основном к северным и южным склонам Таласского вала. Это Учаральская, Кемпыртюбинская, Аккульская, Елимесская, Кумурлинская, Тогузкенская, Кызылжарская, Бестауская и другие структуры. Учаральская и Тогузкенская структуры изучены единичными сейсмопрофилями. Размеры антиклинальных структур достигают 10-12 км при ширине в 3-5 км. С поверхности они слагаются верхнепермскими, а изредка и палеогеновыми осадками. В результате картировочного бурения в толще пермских отложений были вскрыты довольно мощные пластовые залежи соли, ангидрита, гипса, которые, однако, не играют доминирующей роли в формировании рассматриваемых структур.
При бурении разведочной скв. 55 на Тогузкенской структуре в пермских отложениях отмечались разгазирование глинистого раствора и выбросы газа, причем содержание углеводородных компонентов в одном случае достигло 66%.
Некоторые складки (Учаральская, Кемпыртюбинская и др.) выражены в рельефе в виде небольших поднятий с превышением в 20-40 м. Амплитуда изученной картировочным бурением Учаральской структуры по маркирующему горизонту (верхнепермским косослоистым песчаникам) составляет около 100 м.
Можно предполагать, что большинство перечисленных структур тяготеет к зонам древних разломных нарушений и часто является пликативным отражением последних.
Окончание формирования рассматриваемых структурных форм третьего порядка связано с проявлением альпийского тектогенеза, о чем свидетельствует согласный характер дислокации кровли верхнепермских отложений с перекрывающими их породами палеогена.
Поэтому вдоль всей области вблизи хр. Каратау, подвергшейся в альпийское время существенной перестройке, геофизическими методами могут быть обнаружены аналогичные рассмотренным структуры, приуроченные к зонам обновленных разломов.
Антиклинальные структуры (Луговская и Курагатинская брахиантиклинали) были выявлены и изучены сейсмопрофилированием и несколько восточнее, вблизи Курагатинского вала.
В пределах северной части Западно-Чуйской впадины имеется два крупных и довольно глубоких (до 4000 м) прогиба, отделенных друг от друга Бетпакдалинским массивом и его погруженным продолжением в виде регионального поднятия кровли фундамента, ранее выделяемого (Б.А. Петрушевский, А.В. Кучапин) под названием Уланбель-Таласского вала, являющегося своеобразным препятствием для распространения в восточном направлении меловых отложений.
Вокруг Бетпакдалинского массива располагается несколько синклинальных прогибов - «наложенных мульд», выполненных отложениями среднего и верхнего карбона: Кишнесорский, Кызылтузский, Тесбулакский и др.
В районе оз. Большие Камкалы вблизи южного окончания Бетпакдалинского массива геолого-геофизическими работами выявлено девять брахиантиклинальных и солянокупольных структур: Каракиякская, Казангапская, Жапракская, Тантайская, Койтакская, Куаральская, Кептаральская, Бестюбинская, Андагульская. На Бестюбинском и Ка-ангапском куполах проведены детализационные геофизические работы и небольшой объем структурно-картировочного бурения. Купол Бестюбе ориентирован в широтном направлении и имеет длину 16 км и ширину 4-5 км. Он представляет асимметричную солянокупольную структуру эллипсовидной формы.
Крылья купола слагаются сильно перемятыми и дислоцированными известняками, доломитами, песчаниками и аргиллитами нижнего карбона, а возраст соленосного ядра (по данным спорово-пыльцевого анализа) устанавливается как верхнедевонский.
В процессе картировочного бурения на Бестюбинском куполе при проходке турнейских отложений в скв. 48 отмечались разгазирование глинистого раствора и выбросы горючего газа. В результате проведенного во ВНИГНИ анализа установлен углеводородно-азотный состав газа, причем содержание углеводородных компонентов в нем достигает 54,8% (метан СН4 -44,1 %, этан С2Н6 -6,3%, пропан C3H8 - 2,4% , бутан С4Н10 - 2% , пентан - следы), азота 42,6%, водорода 0,5%, углекислого газа 2,1%. Кроме того, в скв. 52, пробуренной также на Бестюбинском куполе, на глубине 302 и 617 м в визейских известняках были встречены трещинки, выполненные перекристаллизованным кальцитом и пропитанные светло-желтой легкой нефтью.
Аналогичные структуры, известные под названием «Сарысуйские купола», встречены и в зоне юго-восточного погружения Улутауского массива, в 120 км к юго-юго-западу от г. Джезказгана. Они были описаны рядом исследователей еще в 30-х годах (К.И. Сатпаев, Б.А. Петрушевский, Н.С. Зайцева и др.). Здесь имеется всего три купола: Коктюбе, Бурейнак, Рахмет-Нура.
К северу от Западно-Чуйской находится Джезказганская впадина, которая Идыгейской разломной зоной делится на западную и восточную части. В состав первой (по геофизическим данным) входит Кумула-Белеутинский прогиб, в пределах которого расположены меридионально вытянутые Кызылкакская и Кутынуринская антиклинали. В восточной части расположены Акжарский и Присырысуйский прогибы, разделенные Сарысуйским и Талдынским поднятиями. Гравиметрическими работами в Джезказганской впадине выявлено значительное количество отрицательных аномалий, интерпретируемых как солянокупольные структуры: Сарыбулакский, Актюбинский и другие купола.
К северо-западу от Западно-Чуйской впадины, за зоной максимального сближения погруженных отрогов Улутау и Каратау, расположена Южно-Тургайская впадина. С юга и запада она ограничена глубинным разломом, за которым находятся Джусалинское и Челканурипское поднятия.
Согласно материалам сейсмического профиля Джусалы - Байканур (КМПВ) наибольшие глубины погружения каледонского фундамента (2000 м) отмечаются в западной части впадины, вблизи Челкануринского поднятия.
В южной части впадины, вблизи Каратауского антиклинория, гравиметрическими исследованиями было выявлено несколько положительных аномалий силы тяжести, интерпретируемых как брахиантиклинальные структуры.
К востоку от Курагатинского вала находится Восточно-Чуйская впадина, для которой характерно асимметричное строение.
Благодаря проявлению альпийского орогенеза в южной части впадины возник глубокий прогиб (до 5000 м), выполненный комплексом озерно-континентальных отложений кайнозойского возраста.
Северный борт Восточно-Чуйской впадины образует довольно пологую моноклиналь, строение которой осложнено несколькими валами и поднятиями, расположенными вкрест простирания впадины. Последнее указывает на то, что они являются, по-видимому, своеобразным продолжением герцинских структур, пересекающих Кендыктасский каледонский антиклинорий и слагаемых формацией вулканогенных пород карбонового возраста. В пределах данной зоны широко развиты разломные нарушения северо-восточного простирания.
В восточной части впадины, вблизи г. Фрунзе, неогеновые отложения смяты в крупные антиклинальные складки, наиболее крупной из которых является Серафимовская антиклиналь. В своде складки обнажаются соленосные отложения нижнего миоцена. Западным продолжением Серафимовской антиклинали служит Сосновская структура. В пределах предгорного прогиба геофизическими работами выявлены: Панфиловская, Полтавская и Джаламышская антиклинали.
Переходя к оценке перспектив нефтегазоносности, следует отметить, что широкое развитие в пределах Западно-Чуйской впадины мощного комплекса благоприятных в фациальном отношении средне- и верхнепалеозойских отложений, содержащих прямые нефтегазопроявления, а также наличие значительного количества солянокупольных и брахиантиклинальных структур позволяют считать всю рассматриваемую область в целом весьма перспективной с точки зрения возможности открытия новых месторождений нефти и природного газа.
К первоочередным объектам разведки в Западно-Чуйской впадине следует отнести: Тогузкенскую, Учаральскую, Кемпыртюбинскую антиклинали, расположенные в зоне развития пермских брахискладчатых структур вблизи пос. Уч-Арал; а также купола Бестюбе и Казангап вблизи Бетпакдалипского массива, Муюнкумский вал, Озерную антиклиналь в центральной зоне Сузакско-Байкадамского прогиба.
На современном этапе познания глубинного геологического строения Западно-Чуйской впадины при оценке перспектив ее нефтегазоносности и выборе дальнейшего направления поисково-разведочных работ большую роль должны сыграть региональные исследования, предусматривающие пересечение впадины рядом сейсмических профилей (MOB, КМПВ и частично ГСЗ), в сочетании с бурением структурно-поисковых и профильных скважин. Указанные сейсмобуровые исследования в комплексе с площадными геолого-съемочными, гравиметрическими и аэромагнитными работами уже проводятся в восточных районах Западно-Чуйской впадины. Равномерный охват подобными комплексными исследованиями всей обширной территории описываемой впадины и в первую очередь малоизученных западных районов, несомненно, будет способствовать выявлению новых площадей для постановки поисково-разведочных работ на нефть и газ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Александрова М.С., Борсук Б.. И. Геологическое строение палеозойского фундамента восточной части Бет-Пак-Дала. Госгеолтехиздат, 1955.
2. Кронидов И.И., Кумпан А.С. Геологическое строение закрытых территорий Казахстана по материалам аэромагнитной съемки. Бюлл. ВСЕГЕИ,1960.
3. Кунин Н.Я. Тектоническое строение и перспективы нефтегазоносности юго-западной части Чу-Сарысуйской депрессии. Изв. АН КазССР, сер. Геология, вып. 43,1961.
4. Кучапин А.В. К вопросу о перспективах нефтегазоносности мезо-кайнозойских отложений Чуйской впадины. Геология нефти, 1957, № 7.
5. Невский Г.К. Тектонические предпосылки поисков нефти и газа в палеозойских отложениях Чу-Сарысуйской депрессии. Геология нефти и газа,1962, № 7.
6. Никифорова К.В. Кайнозой Голодной степи Центрального Казахстана. Изд. АН СССР, вып. 45, 1960.
7. Петрушевский Б.А. Урало-Сибирская эпигерцинская платформа и Тянь-Шань. Изв. АН СССР, 1955.
8. Сатпаев К.И. К вопросу о нахождении диапировых складок в Приджезказганском районе. Советская геология, № 3, 1939.
9. Смехов К.М. Сарысуйские дислокации. ДАН СССР, т. 92, № 6, 1953
10. Яковлев Д.И. Голодная степь Казахстана. Изд. АН СССР, 1941.
ВНИГНИ
