|
УДК 55:553.98.041:551.732/.733(470.53) |
Основные задачи изучения додевонских отложений Пермского Приуралья
Л. В. ШАРОНОВ, Л. Н. СПИРИН, Л. А. КОРНЕВА, А. Г. СОЛОДКИН (Перм. политехн. ин-т)
Рифей-вендские (верхнепротерозойские) отложения на восточной окраине Русской плиты, в частности в Пермском Приуралье, представляют собой наиболее древние и самые нижние толщи осадочного чехла, залегающие на разновозрастных породах фундамента, раздробленного многочисленными разломами на блоки [1, 4, 5]. Особенности тектонического режима позднепротерозойского этапа предопределили условия последующего осадконакопления на этой территории. Рифейские осадочные отложения развиты в основном в южной половине Пермского Приуралья, где они выполняют глубокую (5-8 км) Камско-Бельскую впадину (авлакоген) и перекрывают склоны, а частично и вершины Пермского, Башкирского и Татарского сводов (рис. 1, 2). На севере и востоке территории (Предтиманский прогиб, Тиман, Печорская синеклиза, западный склон Урала) рифейские отложения представлены метаморфическими сланцами, образующими байкальский фундамент, местами выходящий на поверхность (Ксенофонтовская, Полюдовская, Тулым-Парминская, Колчимская антиклинали). Под ним, по геофизическим данным, прослеживается более древний платформенный фундамент архей-раннепротерозойского (беломорско-карельского) возраста.
Вендский комплекс развит практически повсеместно, однако его объем и мощность значительно изменяются. На севере, в Предтиманье, отсутствует нижняя бородулинская подсерия, хотя мощность пород венда (вендомия) достигает здесь 2-2,5 км. На юге же в Камско-Бельской впадине она сокращается до нуля, на отдельных площадях отмечаются почти полное исчезновение верхней кудымкарской и значительная денудация нижней бородулинской подсерий. Севернее субширотного Обвинского разлома мощность комплекса постепенно увеличивается с запада от вершины Коми-Пермяцкого свода (100 м) на восток к восточному борту Предуральского прогиба (2-3 тыс. м) [6].
Мощность рифей-вендских отложений составляет от 50 до 80 % мощности осадочного чехла Пермского Приуралья. Однако изученность их в настоящее время далеко не удовлетворительна. Фундамент вскрыт лишь 10 скважинами, а если сравнить схемы фундамента, составленные за последние 15 лет, то необходимо указать на весьма значительные расхождения в трактовке рельефа его поверхности. Это же относится к числу и направлениям разломов фундамента.
Образования рифея вскрыты несколькими десятками скважин главным образом в бортовых приподнятых частях Вятско-Камской впадины, в зонах выклинивания и денудации толщ, причем в основном рифейские отложения пройдены менее чем на 100 м. Но даже при столь ограниченных сведениях установлены нефтепроявления во всех вскрытых толщах рифея (см. рис. 1). В последние годы интересные данные о строении глубоких горизонтов рифея Камско-Бельской впадины получены с помощью сейсморазведки [4]. Установлены специфические литолого-физические комплексы пород и возможность получения от их поверхностей коррелируемых отражений, прослежено их развитие на значительной площади впадины, выявлены элементы внутренней структуры рифея, связанной с блоковым строением фундамента (см. рис. 1, 2).
Вендский комплекс - весьма специфическое образование в допалеозойском осадочном чехле, которое пока не имеет ни структурного, ни стратиграфического устойчивого положения - вскрыт многочисленными скважинами (около 500). Однако большинство из них прошли по отложениям венда около 100 м, несколько десятков скважин свыше 100 м и лишь немногие вскрыли его полностью. В строении пород венда много общего со структурой нижних палеозойских толщ чехла - региональные наклоны поверхностей, единые зоны поднятий, в ряде мест одинаковые особенности изменения мощности. В то же время вендский комплекс отделен от палеозойского значительным временным перерывом, эпохой денудации, наложившей свой отпечаток на строение его поверхности.
Перспективы нефтегазоносности в последнее время связываются с осадочными бассейнами, в частности с постконсолидационными платформенными, хотя вполне возможно существование доконсолидационных осадочных бассейнов, генерировавших нефть и сохранивших залежи при благоприятных тектонических, геотермических, гидрогеологических и других условиях. Об этом свидетельствует отечественный и зарубежный опыт нефтегазопоисковых работ, тот же вопрос мы затрагивали в отношении осадочных бассейнов; Уральской складчатой области [3].
Работы в этом направлении уже ведутся во многих регионах мира, а в Приуралье (в Татарии), где фундамент залегает на глубинах 1,5-3 км, установлены значительные зоны разуплотненных пород-коллекторов и нефтегазопроявления, связанные с эрозионными останцами на его поверхности.
В Пермском Приуралье (см. рис. 1) эпикарельскими осадочными бассейнами, вероятно, являются обширная платформенная Камско-Бельская рифейская впадина (Калтасинский авлакоген), Западно-Уральский и Тиманский рифейские прогибы (байкальские миогеосинклинали). В их развитии много общего, о чем свидетельствует корреляция ряда толщ рифея [1, 4], но с заключительного рифейского этапа история их развития существенно различна. Если первый и западная часть второго продолжали существование в платформенных условиях, то большая, восточная часть второго и третий подверглись значительным изменениям в ходе байкальского, каледонского и герцинского тектоно-магматическо-метаморфических этапов и при существующей изученности говорить о перспективах их нефтегазоносности пока рано.
Вендский осадочный бассейн также охватывал большую территорию активно развивавшихся Предуральского и Предтиманского прогибов и восточного склона Русской плиты. Начальные этапы осадконакопления венда на всей Русской плите были связаны, вероятно, с грабен-прогибами и лишь в заключительную (валдайскую) фазу осадконакопление захватило более обширные прилегающие к ним территории бортовых и более отдаленных частей плиты, испытывавшей общее погружение.
Для выяснения перспектив нефтегазоносности древних рифейских и вендских толщ и направления поисковых и исследовательских работ весьма важно восстановление палеогеографических условий их образования, развития органической жизни, последующей геологической истории. В рифейский этап условия осадконакопления благоприятствовали отложению мощных терригенно-обломочных и карбонатных толщ, причем в последних прослеживаются биогермы и биостромы. Органическая жизнь в рифейский период была весьма богата и разнообразна. Поэтому древние рифейские толщи, особенно карбонатно-глинистые, рассматриваются как наиболее вероятные нефтегазогенерирующие. Это подтверждается многочисленными нефтегазопроявлениями (см. рис.1), приуроченными в основном к зонам выклинивания и денудации рифейских толщ бортовых частей Камско-Бельской впадины, а также к самой верхней, гожанской свите рифея. Наличие органики в породах может свидетельствовать о потенциальной нефтеносности внутренних частей впадины, латеральной и вертикальной миграции УВ и сохранности их залежей при наличии надежных структурных и литологических ловушек.
Осадки вендского бассейна преимущественно обломочные, специфического состава, со слабой сортировкой и окатанностью материала, бедной органикой, наличием косослоистых и ленточнослоистых структур, слабой карбонатностью пород. Часто отмечаются прослои валунных конгломератов и глин. Все это позволяет предполагать особые палеогеографические условия их отложения, по-видимому холодноводные бассейны с угнетенной органической жизнью. Поэтому вендские толщи менее перспективны как нефтегазогенерирующие. На Урале в основании ашинской серии выделяется таннинская (кургашлинская) тиллитоидная свита, что позволяет предполагать наличие холодного климата во время вендского осадкообразования в Пермском Приуралье. Вероятно, с этим можно связать отсутствие нефтегазопроявлений в отложениях венда, там где они залегают не на породах рифея, а на фундаменте (см. рис. 2). Но не нужно забывать, что вендский комплекс в большинстве скважин вскрыт не полностью, а лишь на первые десятки метров и что в палеозое до среднего девона была эпоха интенсивной денудации вендской толщи и возможного уничтожения органических скоплений, эвакуации УВ. Это же косвенно подтверждается наличием нефтегазопроявлений в пограничных венд-рифейских горизонтах, в которые нефть могла мигрировать из рифейских толщ.
К настоящему времени, хотя во многом особенности строения осадочных бассейнов еще не установлены, ряд вопросов нефтегазовой геологии рифейских и вендских толщ решается успешно. Литолого-геохимические и петрофизические исследования позволили дать положительные заключения о потенциальных запасах УВ в древних додевонских толщах, выделить возможно нефтематеринские свиты, установить наличие пластов-коллекторов и флюидоупоров - покрышек [1, 5]. Нефтематеринский потенциал калтасинской свиты рифея Пермского Приуралья оценивается положительно.
Терригенные рифейские коллекторы (арланско-тюрюшевская, калтасинская, гожанская толщи) не претерпели интенсивных метаморфических преобразований, в значительной степени сохранили гранулярную структуру и коллекторские свойства первичных осадочных пород. Открытая пористость колеблется от 0,7 до 23,4 %, проницаемость 0,0001-1 мкм2. Удовлетворительными коллекторскими свойствами характеризуются некоторые разности карбонатов, обладающие повышенной трещиноватостью и подвергшиеся брекчированию и карсту, а также возможно рифогенные породы, образующие аномально повышенные мощности карбонатных слоев. В то же время рифейские отложения содержат регионально развитые и выдержанные слабопроницаемые толщи и пачки глинистых и монолитных карбонатных пород-покрышек. В вендском комплексе выделены три типа коллекторов, представленных базальными пачками песчаников и алевролитов ритмично переслаивающихся терригенных толщ. Перекрывающие их пачки аргиллитов представляют регионально и локально развитые толщи - покрышки. Петрофизические свойства коллекторов значительно изменяются по площади и разрезу в зависимости от литологического состава пород: пористость достигает от 1-5 % (III тип) до 26% (I тип), проницаемость 0,0002-0,17 мкм2. Значительно варьируют и мощности пластов-коллекторов - от единиц до нескольких десятков метров [1,2, 4, 6].
Палеотектонические исследования показывают, что уже в конце рифейского этапа развития существовали условия для генерации нефтяных УВ, оформились региональные склоны, служившие путями их миграции, отмечалась существенная дифференциация движений и формировались структурные, тектонические и литологические ловушки УВ. Для вендского комплекса такая обстановка возникла к началу палеозоя, по-видимому, лишь в северных и восточных частях региона (Верхнепечорское погружение, Среднеуральский прогиб), на большей же части территории - только к концу палеозойского этапа развития. Условия миграции нефтей в вендских отложениях были довольно благоприятные, но возможности концентрации залежей явно пониженные, так как высокоамплитудные и хорошо экранированные ловушки на моноклинальном платформенном склоне до сих пор не установлены, а гидрогеологическая открытость его с запада предполагает развитие в прошлом (ранний палеозой, ранний карбон) инфильтрационной обстановки в вендском комплексе [2, 5]. Поисковыми геофизическими работами по основным отражающим горизонтам рифея и венда выявлены локальные структуры и приподнятые зоны: Черновская, Беляевская, Очерская, Ножовская, Осинская, Андреевская, Атняшкинская и др. На Сивинском, Ларионовском и Верещагинском поднятиях в пограничной части разреза рифея и венда установлены непромышленные залежи нефти (рис. 3). Нефте-, газо- и битумопроявления различной интенсивности установлены во многих скважинах (см. рис. 1), вскрывших рифей-вендские отложения Камско-Вельской впадины (Бородулинская 1, Верещагинская 60, Черновская 41, Очерская 14, Тартская 6, Аряжская 56, Ножовская 92, Ачитские 1, 3, Таныпские 1, 4, 5, 8, Батырбайская 7 и др.). Нефте- и битумопроявления представлены мелкорассеянными точечными включениями, примазками и пятнами, выпотами и натеками по трещинам, реже в виде неравномерного нефтенасыщения более проницаемых прослоев. В водах додевонских толщ отмечаются пленки и пятна нефти, водорастворенные газы содержат азот, метан и более тяжелые УВ. Присутствие гелия в водорастворенных газах указывает на возможно застойный характер гидродинамического режима и, следовательно, на благоприятные условия сохранения залежей.
Характерная черта нефтей додевонских отложений - резко отличный от нефтей палеозойских толщ групповой состав, иные физические свойства, изотопный состав углерода (d13С =-3,05), что истолковывается исследователями как доказательство ее генетической самостоятельности [1, 5].
Все вышеизложенное позволяет наметить основные первоочередные задачи и направления изучения глубоких венд-рифей-нижнепротерозойских толщ Пермского Приуралья.
1. Более полно, целенаправленно и всесторонне изучать древние допалеозойские толщи. Для этого необходимо решить вопрос об увеличении глубинности бурения для поисковых работ. Опорные, параметрические и поисковые скважины надо бурить на 4-5 км и, где это возможно, проходить полностью отложения венда, вскрывая подстилающие толщи рифея и фундамента.
2. Всемерно способствовать развитию сейсморазведочных работ, особенно МОГТ, дающих пока единственные данные о глубинном строении чехла и для региональной корреляции толщ, а также проводить полный комплекс геофизических работ в глубоких скважинах. Добиваться максимального отбора керна при бурении глубоких толщ чехла, интенсифицировать литологические, палеогеографические, палеотектонические, геохронологические исследования, изучение коллекторских свойств пород, нефтепроявлений и свойств нефтей, гидрогеологических и гидрохимических условий древних толщ.
3. Продолжить и сделать планомерным изучение строения фундамента там, где он доступен для глубокого бурения (широтная зона Обвинского разлома, Пермский свод, Красноуфимский выступ), для выявления зон разуплотнения, эрозионных останцов, структур облекания и возможных нефтегазопроявлений, для изучения вещественного состава, возраста и соотношения с покрывающими толщами чехла.
4. Вскрыть глубоким бурением максимальную мощность рифейских толщ на северном и восточном бортах Камско-Бельской впадины для изучения глубоких горизонтов рифея, подстилающих арланско-тюрюшевские отложения, выявленные сейсморазведочными работами.
5. Развернуть поисково-разведочные работы на уже установленных сейсморазведкой поднятиях рифейских опорных горизонтов в северной и северо-восточной прибортовых зонах, в Орьебаш-Куединско-Чернушинской поперечной зоне поднятий Камско-Бельской впадины.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Геология и нефтеносность рифейских и вендских отложений Волго-Уральской провинции / М.М. Алиев, С.Г. Морозов, И.Е. Постникова и др. М., Недра, 1977.
2. Кутуков А.В. Винниковский С.А., Шершнев К.С. Перспективы нефтеносности вендских отложений Пермского Прикамья. - Геология нефти и газа, 1977, № 11, с. 37--42.
3. Перспективы поисков нефти и газа в Тагильском мегасинклинории / Л.В. Шаронов, А. С. Флаасс, Л.А. Корнева, А.Г. Солодкин.- Геология нефти и газа, 1978, № 7, с. 37-42.
4. Перспективные направления поисков залежей нефти в додевонских отложениях Пермского Прикамья/А.А. Клевцова, Г.М. Фролович, В.Н. Шварев и др. - Геология нефти и газа, 1981, № 9, с. 11-16.
5. Шаронов Л.В. Формирование нефтяных и газовых месторождений северной части Волго-Уральского бассейна. - Труды КО ВНИГНИ. Пермь, 1971, вып. 73, с. 1-290.
6. Шершнев К.С. Строение и нефтеносность вендских отложений Пермского Прикамья. - В кн.: Геология, поиск и разведка месторождений горючих полезных ископаемых. Пермь, 1977, с. 33-37.
Поступила 23/VII 1982 г.
Рис. 1. Схема развития рифейских отложений Пермского Приуралья.
1 - основные разломные зоны фундамента; 2 - линия передовых надвигов западного склона Урала; 3 - граница выклинивания и денудации рифейских толщ в пределах Камско-Пермяцкого массива и Красноуфимского выступа фундамента; 4 - выход рифейских миогеосинклинальных толщ рифея на поверхность на Урале и Тимане; 5 - изопахиты рифейских отложений, км; 6- нефте-, газо- и битумопроявления (с номерами скважин); 7 - площади установленных сейсморазведкой поднятий и структурных зон по отражающим горизонтам рифея; 8 - линии геолого-геофизических профилей. Крупные структуры: ОСВ - Осинско-Сарапульская часть Камско-Бельской впадины, ОЧП - Орьебаш-Чернушинское поперечное поднятие, КВ - Красноуфимский выступ, ПВ - Пермский выступ, ЗУП - Западно-Уральский прогиб, ТВ - Тиманский выступ, ВПП - Верхнепечорское погружение
Рис. 2. Геолого-геофизические профили южной части Пермского Приуралья.
1- рельеф поверхности складчатого фундамента (по данным треста Пермнефтегеофизика); толщи: 2- нижняя подтюрюшевская с невыясненными свойствами, 3 - верхняя подтюрюшевская с повышенными сейсмическими скоростями, 4 - арланско-тюрюшевская, 5 - карбонатная калтасинской свиты, 6 - карбонатно-терригенная калтасинской свиты, 7 - гожанская (серафимовская) свита верхнего рифея, 8 - нерасчлененные рифейские отложения (по данным КО ВНИГНИ и ПермНИПИнефти), 9 - бородулинская и кудымкарская свиты вендского комплекса
Рис. 3. Схема строения венд-рифейских толщ Соколовской и Сивинской площадей.
1 - породы фундамента; 2 - непромышленные залежи нефти; 3 - стратоизогипсы поверхности рифея, м; 4 - геологический профиль