К оглавлению

УДК 553.98.041:551.73(575.13)

Палеозойские отложения Ферганской впадины - возможный источник углеводородов

Р.Н. ХАИМОВ (СредАзНИПИнефть)

Большинство исследователей считают палеозойские отложения Средней Азии, в том числе Ферганской впадины, фундаментом или складчатым основанием, т. е. породами, которые в условиях высокой температуры и больших давлений были интенсивно дислоцированы и метаморфизованы. В связи с этим они не могут рассматриваться в качестве перспективного объекта на обнаружение в них сколько-нибудь значительных скоплений нефти и газа. Однако другие исследователи [1, 4, 8] считают, что не везде условия были таковыми, и, так же как И.М. Губкин (1934), придерживаются иного мнения по данному вопросу. Эта дискуссия продолжается вот уже более полувека.

Однако до настоящего времени палеозойские отложения Ферганской впадины, как, впрочем, и всей Средней Азии, не стали предметом специальных исследований с позиций их возможной нефтегазоносности, хотя положительных примеров на рассматриваемой территории уже много. Среди них, в первую очередь, промышленные скопления нефти и газа на структурах Бостон, Ниязбек, Северный Каракчикум и ряд других. Все это говорит о том, что домезозойские отложения на рассматриваемой территории должны тщательно изучаться с общегеологических позиций для того, чтобы можно было выделить зоны и участки, представляющие интерес в отношении поиска в них промышленных скоплений нефти и газа.

Несмотря на неоднородную складчато-блоковую дислоцированность, наличие в ряде мест продуктов вулканизма и интрузий гранитоидного состава, повышенное количество разломов, региональный метаморфизм (не выше зеленосланцевой фации) значительной части домезозойских комплексов чехла, здесь все же сохранились благоприятные условия нефтегазоносности [1-3].

О коллекторах, покрышках и ловушках в палеозойских отложениях Ферганской НГО неоднократно указывалось и в публикациях А.А. Бакирова, Э.А. Бакирова, О.М. Борисова, М.А. Ахмеджанова, Г.X. Дикенштейна, О.А. Рыжкова, Н.А. Крылова, Д.С. Оруджевой, Р.Н. Хаимова и др.

Отметим, что в ряде случаев прекрасные покрышки, какими являются глинистые сланцы, в определенных условиях рассланцовываясь, могут сами становиться коллекторами. Такой пример уже сейчас известен в Бухаро-Хивинской НГО на месторождениях Акджар и Шурчи, когда хлористо-слюдистые сланцы верхнесилурийского возраста содержат скопления природного газа [8].

Вопрос, на котором нельзя не остановиться, - это о материнских свитах в толще палеозойских отложений Ферганской впадины. Изучены разрезы терригенно-карбонатных отложений палеозоя горных обрамлений Ферганы и ряда разведочных площадей, на которых они вскрыты. Внутри этих отложений имеются темно-серые морские образования, содержащие богатую фауну.

Нижнепалеозойский комплекс пород мощностью 2-2,5 км представлен сланцами, песчаниками с прослоями известняков, среднепалеозойский (10-12 км) - терригенными и терригенно-карбонатными отложениями, верхнепалеозойский (8-9 км) - в основном песчанистыми карбонатными породами, а также сланцами.

ОВ пород изучалось люминесцентно- и химико-битуминологическим методом. Содержание хлороформенного битума (ХБА) колеблется от следов до 0,08 %, составляя в большинстве случаев 0,001-0,01 %. Спиртобензольных битумоидов примерно столько же, сколько и хлороформенных, но иногда значительно больше. Битумоиды в целом на одних участках нейтральные (Ходжа-Осман, Гальча, Северный Сох и др.- Южная Фергана), на других - кислые (Майлису II, III, IV и др.- Северо-Восточная Фергана).

Наибольшее содержание ОВ отмечено в палеозойских известняках и глинах Северного Риштана (до 3,7 %), в глинистых сланцах Южного Аламышика (до 0,7 %), низкое (0,2-0,15 %) наблюдается в карбонатных породах Майлису. Содержание гуминовых кислот в составе ОВ колеблется в широких пределах - от нуля до 42%, чаще 5-10%. Эти данные свидетельствуют о том, что в палеозойских отложениях Среднеазиатского орогенного пояса встречаются фации, характерные для различных геохимических обстановок - от восстановительной до окислительной. Содержание ХБА варьирует в пределах от 0,01 до 0,35 % на вес породы или 1,4-87 % в балансе ОВ.

Исследованные из обнажений хребта Бозбутау верхнепалеозойские известняки, доломиты и песчаники характеризуются концентрацией ОВ 0,05-1,1 %, причем максимальные его значения отмечены в доломитах. Гуминовые кислоты почти во всех породах отсутствуют. Длительное пребывание пород на поверхности могло привести не только к резким изменениям в составе ОВ, но и к частичному уничтожению его.

Приведенные геохимические данные позволяют предположить возможность нахождения в толще палеозойских отложений фаций, способных продуцировать УВ.

Изучение литологического состава, геохимических особенностей разрезов палеозоя на примере Ферганской впадины и ее обрамления позволило отнести к нефтематеринским и нефтепроизводящим силурийские, девонские, каменноугольные и нижнепермские отложения. Причем, как показали геохимические исследования ОВ, в породах силура, девона и нижней перми преобладает сапропелевая органика, а в каменноугольных - явно гумусовая, с многочисленными угольными пропластками, что и предопределяет в одном случае образование преимущественно нефтяных УВ, а в другом - газовых.

Наряду с тем, что палеозойские отложения Ферганской НГО были способны продуцировать УВ, в них могли образоваться и вторичные залежи благодаря перетоку УВ из нефтегазосодержащих мезозойско-кайнозойских толщ, расположенных гипсометрически ниже палеозойских. Известно, что в окраинных частях межгорных впадин более древние породы располагаются гипсометрически выше более молодых. Последние обнажаются по периферии впадины, образуя все увеличивающуюся по мощности осадочную толщу, и по мере удаления её от бортов к центральной части мощность мезозойско-кайнозойских (покровных) отложений достигает максимума - 11 км. Так как покровные толщи содержат здесь нефть и газ, они, естественно, могут быть источником УВ и для палеозойских формаций при наличии к тому благоприятных факторов: разломов, поверхностей несогласий и участков вклинивания молодых формаций в более древние. Такой переток УВ из покровных отложений в палеозойские возможен не только с указанных геологических позиций, но и с гидродинамических. В частности, максимально высокие пластовые давления (35,5-20,5 МПа) в опробованных скважинах Нарынской зоны складок отмечаются в XIV и XX пластах нижнего мела, в XXIII (средняя юра) в этих же скважинах они составляют 35-19,5 МПа, а в палеозойских не превышают 21,2 МПа. Аналогичные результаты получены и по скважинам Южной Ферганы: на структуре Северный Риштан давление в юрских отложениях 20,4 МПа, а в палеозойских 16,14 МПа. Можно предположить, что в этих условиях во многих районах Ферганской впадины происходит взаимный переток и смещение УВ, о чем в первую очередь свидетельствует близость геохимического состава нефтей и газов в мезозойских и палеозойских образованиях (И.С. Старобинец, 1970)

В связи с вышеизложенным становится очевидным, что возможны как «остаточные» скопления нефти и газа в палеозойских породах, так и новообразованные за счет миграции УВ из осадочного покрова.

В результате литолого-петрографического анализа пород (Бешкент-Тогап, Кыркколь-1, Кыркколь-2, Тамчи-Карагачи, Арка, Кетмен-Куль) было установлено, что в палеозойских отложениях преобладают неметаморфизованные терригенные и карбонатные, смешанные вулканокластические и в небольшом количестве осадочно-метаморфические образования.

Нами сделана попытка проанализировать состав, текстурно-структурные особенности указанных отложений для определения коллекторских свойств пород и возможного скопления в них УВ.

Проведенное микроскопическое изучение палеозойских отложений Ферганской впадины позволило прийти к выводу о том, что степень их постседиментационных преобразований значительно возрастает в восточном направлении, в сторону площади Кыркколь (рисунок).

Среди карбонатных пород встречаются скрытокристаллические (частично с фаунистическими остатками) и доломитизированные (с примесью терригенного материала) известняки. Промежуточное положение между известняками и глинами занимают мергели, развитые на площади Кетмен-Куль. Особняком среди карбонатов выделяются пропластки ангидритов, довольно распространенных в разрезе палеозойских пород рассматриваемого региона.

Карбонаты претерпели лишь начальную стадию перекристаллизации, в основном характеризуются пелитоморфной структурой в скрытокристаллических известняках, и лишь участками скрытокристаллический карбонат перекристаллизовывается в кристаллический кальцит с хорошо выраженной спайностью по двум направлениям и высокими цветами интерференции.

В составе терригенных пород, развитых на площадях Бешкент-Тогап, Тамчи-Карагачи и весьма ограниченно на Кыркколе, можно выделить следующие петрографо-литологические типы: 1) песчаники, 2) алевропесчаники, 3) алевролиты и 4) пелитолиты.

Среди песчаников преобладают кварцево-известковые и известковистые разновидности, в меньшей степени развиты кварцевые, глинистые, глинисто-известковистые и хлорит-известковистые. Гранулометрический состав их довольно стабилен. Кластический материал в песчаниках составляет 50-70 % и представлен в основном обломками минералов (до 50 %) и в меньшей степени пород (до 10 %). Обломки минералов состоят из кварца (50-60%), плагиоклаза (до 15 %) и изредка калишпата (до 3 %).

Вторичная измененность обломочных и хемогенных пород соответствует этапу начального катагенеза или зоне собственно глинистого цемента, когда они в значительной степени сохраняют текстурно-структурные признаки, приобретенные в период осадконакопления и диагенеза [7].

Вулканокластические породы развиты локально, преимущественно в районе Кыркколя. Представлены они исключительно спилитобрекчиями, спилитоконгломератами и, возможно, литокластическими туфами миндалекаменных спилитов. Под микроскопом обнаруживают брекчиевидную (кластическую) структуру и частично сланцеватую текстуру, обусловленную параллельно слоистым расположением вытянутых лейст плагиоклаза Участками текстура приобретает черты флюидальности благодаря пузырчатой основной массе.

В отдельных разностях спилитобрекчий, спилитоконгломератов и литокластических туфов основная масса обломков карбонатизирована или окварцована. Параллельно с окварцеванием происходит хлоритизация и выделяется рудный, по-видимому, окисленный пирит. При этом часто между обломками не сохраняется четких контуров - настолько все размыто и уничтожено вторичными процессами, широко охватившими рассматриваемые породы. В результате конкретно определить их изменчивый характер (спилитобрекчия или литокластический туф спилита) представляется затруднительным.

Осадочно-метаморфические отложения, вскрытые скважинами в пределах участков Кыркколь-1 и Кыркколь-2 и весьма ограниченно развитые на площади Тамчи-Карагачи, характеризуются значительными вариациями по своему минеральному составу. Среди них нами выделены кремнисто-углистые, углисто-кремнистые и углистые, углисто-кремнисто-глинистые, глинистые и углисто-глинистые, хлорит-серицитовые и серицит-углисто-кварцевые сланцы. По степени преобразованности наибольший интерес представляют серицит-углисто-кварцевые, хлорит-серицитовые и хлорит-глинистые сланцы, развитые исключительно на площади Кыркколь, и наименее интересны углисто-глинистые и глинистые сланцы, вскрытые скважинами на территории Тамчи-Карагачи.

Менее всего метаморфизованные среди осадочных пород глинисто-кремнистые, кремнисто-глинистые, глинистые и глинисто-углистые сланцы характеризуются пелитоморфной структурой, участками переходящей в криптозернистую, что обусловливается развитием кремнистого вещества.

Более метаморфизованные хлорито-глинистые и хлорит-серицитовые сланцы характеризуются микролепидобластовой структурой и нечетко выраженной сланцеватой текстурой в хлорит-серицитовых разностях или полосчато-сланцеватой в хлорит-глинистых сланцах, обусловленной чередованием чешуек серицита, полосок глинистого вещества и изотропных участков, выполненных бесцветным хлоритом. Изредка в участках совместного развития углистого вещества и серицита обнаруживают гелицитовую структуру и сноповидную текстуру.

И, наконец, наиболее интересные по степени преобразования серицит-углисто-кварцевые сланцы обладают криптозернистой структурой, переходящей участками за счет тонких ориентированных чешуек серицита в микролепидобластовую. Текстура - четко выраженная сланцеватая, изредка приобретающая оттенок плойчатой, или гелицитовой. Но там, где кварц гранулируется и частично подвергается реоморфизму, текстура становится кварцево-пластинчатой

Учитывая эти факторы, осадочно-метаморфические образования разделены нами на две группы, соответствующие двум зонам: глубинного катагенеза и метагенеза (или по [5,7] - фации зеленых сланцев).

Породы, развитые на площадях Бешкент-Тогап, Арка, Карагачи-Тамчи, Кетмен-Куль и представленные глинистыми и глинисто-углистыми сланцами, отнесены нами к зоне глубинного эпигенеза, характеризующегося, по данным [5,7], принципиально иным ходом процессов преобразования осадков, что приводит к появлению и развитию структурных особенностей и, минеральных парагенезов, стирающих первично-осадочный облик терригенных пород и приближающих их к метаморфическим образованиям. Породы, развитые в районе Кыркколя и представленные хлорит-серицитовыми, хлорит-глинистыми и серицит-углисто-кварцевыми сланцами, преобразованы в зоне метагенеза, по А.Г. Коссовской и В.Д. Шутову, или на уровне фации зеленых сланцев, по Ф.Тернеру и Дж. Ферхугену. Этап метагенеза рассматривается нами как качественно новый, характеризующийся бластически мозаичными взаимными прорастаниями минералов, особенно слюд.

Указанные текстурно-структурные признаки и характерные минеральные ассоциации позволяют отнести рассматриваемые породы к хлорит-мусковитовой субфации фации зеленых сланцев, для которой наиболее типичны филлиты и кварциты (Т = 200-250 °С; Р=300-800 МПа).

Таким образом, проведенный сравнительный анализ палеозойских образований Ферганской впадины позволил определить неравномерность процесса регионального метаморфизма, наметить приближенные контуры латеральной метаморфической зональности по мере увеличения степени метаморфизма с запада на восток и прийти к выводу о том, что в этом же направлении соответственно уменьшаются перспективы нефтегазоносности.

Резюмируя изложенное выше, можно констатировать, что по геологическим, геохимическим и гидрогеологическим предпосылкам первоочередным объектом для постановки параметрического бурения с целью изучения нефтегазоносности палеозойских отложений является Каратау-Гузан-Корачатырская зона, которая представляет собой унаследованный глубокий прогиб с мощными толщами палеозойских терригенных и карбонатных осадков, содержащих ОВ, в той или иной степени преобразованном в жидкие и газообразные УВ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахмеджанов М.А., Борисов О.М., Хаимов Р.Н. Перспективы нефтегазоносности до-мезозойских отложений Тянь-Шаня.- Сов. геология, 1983, № 2, с. 20-27.

2. Бакиров А.А. Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа. М., Недра, 1976.

3. Вопросы нефтегазоносности рифей-палеозойских отложений Средней Азии / Р.Н. Хаимов, О.М. Борисов, М.А. Ахмеджанов, С.О. Борисов - Сов. геология, 1985, № 2, с. 14-20.

4. Каримов А.К., Хаимов Р.Н. Некоторые геологические и битуминологические предпосылки возможной нефтегазоносности палеозойских отложений Ферганской депрессии.- Геология нефти и газа, 1985, № 5, с. 41-47.(по данной ссылке статья отсутствует)

5. Коссовская А.Г., Шутов В.Д. Зоны эпигенеза в терригенном комплексе мезозойских и верхнепалеозойских отложений Западного Верхоянья.- Докл. АН СССР, 1965, т. 103, № 6, с. 1085-1088.

6. K проблеме палеозойской нефти Узбекистана и смежных территорий / О.А. Рыжков, Р.Н. Хаимов, М.М. Витчижкин, Ю.Н. Зуев.- Сов. геология, 1964, № 8, с. 95-107.

7. Тернер Ф., Фергхуген Дж, Петрология изверженных и метаморфических пород. М., ИЛ, 1961.

8. Хаимов Р.Н. Геология и нефтегазоносность палеозойских отложений Южного Тянь-Шаня.- Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. геол.-минер, наук. М., 1970 (ВНИГНИ).

9. Хаимов Р.Н., Шеин В.С. Некоторые аспекты миграции углеводородов (на примере Ферганской депрессии).- Докл.АН УзССР, 1970, № 6,с. 46-49.

10. Хаимов Р.Н., Шеин В.С. Нефтематеринские толщи палеозоя Средней Азии. - .В кн.: Нефтематеринские свиты и принципы их диагностики. М., 1977, с. 122-123.

Рисунок Схема размещения областей с различными перспективами на поиски нефти и газа в палеозойских отложениях Ферганской впадины.

а - границы зон с различными перспективами; области: б - труднодоступные и недоступные для бурения из-за больших глубин залегания палеозоя, в - бесперспективные, г - рекомендуемые для дальнейшего изучения, д- с невыясненными перспективами; е - концентрированный битум нефтяного ряда в породе (в обнажениях); ж - то же, в скважинах, з - газопроявления в скважинах, и - обильные нефтепроявления в обнажениях, к - промышленные скопления нефти, газа и конденсата в скважинах, л - нерасчлененные палеозойские отложения. Пункты газо- и нефтепроявлений: 1-Сулюкта, 2 - Шодымир, 3 - Мадыген, 4 - Боткент, 5 - Сарыкамыш, 6 - Катрантау, 7 - Кан, 8 - Тамоша, 9 - Шахимардан, 10 - Чувай, 11 - Северный Сох, 12 - Гальча, 13 - Северный Риштан, 14 - Ходжа-Осман, 15 - Араван, 16 - Южный Аламышик (скв. 270), 17 - Алдыяр, 18 - Кампыр-Рават, 19 - Курган-Тепе, 20 - Урумбаш, 21 - Зиндан, 22- Караунгур (Куравес), 23 - Алаш, 24 - Майлису II (скв. 105), 25 - Майлису III, 26 - Майлису IV, 27 - Майлисай, 28 - Бешкент-Тогап, 29 - Большой Кыркколь, 30 - Тамчи, 31 - Карагачи, 32 - Кетмен-Куль, 33 - Бостон, 34 -Северный Каракчикум-Ниязбек