|
УДК 55:553.98.041 (470.53) |
Строение позднедевонско-турнейского палеошельфа севера Урало-Поволжья и задачи его дальнейшего изучения
В.М. ПРОВОРОВ (КамНИИКИГС)
Схема строения палеошельфа севера Урало-Поволжья [8] была доработана автором с включением всей территории Удмуртской АССР, Кировской области и смежных земель Коми и Марийской АССР, а также части Горьковской области с использованием фондовых и опубликованных работ различных организаций по литолого-стратиграфическим исследованиям верхнедевонско-турнейского комплекса. По результатам поисково-разведочных работ она систематически уточняется (рис. 1, 2). В настоящее время в региональном отношении схема хорошо увязывается с известными работами других исследователей Урало-Поволжья [1, 4]. Системы впадин и подводные палеоархипелаги намечаются и непосредственно за рамками исследуемой территории. Так, в Горьковской области мощность терригенного визе в разрезах впадин превышает 50 м, тогда как в разрезах на сводах она почти в 4 раза меньше. С учетом материалов геологических исследований и палинспастических построений Г.А. Смирнова, О.А. Щербакова нам представляется, что позднедевонский, местами биогермный карбонатный морской палеошельф восточной части Русской плиты с зональными участками доманиковых на Среднем и гониатитовых фаций на Южном Урале переходит в склон и передовой палеопрогиб с зилаирскими морскими и прибрежно-морскими терригенными отложениями, включающими иногда карбонатные олистостромы с глыбами рифогенных известняков. Этот прогиб по современной тектонической ориентировке на Южном Урале пересекал центральный метаморфический пояс и далее на север располагался, по-видимому, в пределах восточного склона Урала. При этом основная область сноса терригенного материала здесь была представлена Уральскими Кордильерами (Г.А. Смирнов, Т.А. Смирнова, 1961 г.), на границе которых с передовым прогибом различными уральскими геологами отмечены проявления интенсивной деятельности вулканов, что может являться в данном случае одним из косвенных показателей генетической связи Кордильер с островными дугами.
Существовавший между Сысольско-Коми-Пермяцкой сушей и островными дугами Урала позднедевонско-турнейский карбонатный морской шельф состоял из нескольких крупных ландшафтных элементов, объединявшихся в области относительно мелководной и относительно глубоководной его частей. Они представляли собой единый генетический ряд в пространстве и времени: зона прибрежных баров и кос, Камско-Вятская система впадин, Ксенофонтовско-Кукморский архипелаг относительно мелководной части шельфа, Камско-Кинельская система впадин, Волго-Уральский архипелаг, Уткинско-Серебрянская система впадин, архипелаг восточной окраины шельфа, его склон и передовой прогиб. Процессы растяжения прилегающей к Уральским островным дугам восточной части Русской плиты, по-видимому, привели к образованию систем некомпенсированных впадин. В зависимости от положения в генетическом ряду «суша - островные дуги» эти впадины, как и другие крупные ландшафтные элементы, имеют свои структурно-фациальные особенности, эволюцию и значение в формировании и размещении зон нефтегазонакопления, что является важной геолого-геохимической основой общей методологии зонального прогноза нефтегазоносности и обоснования направлений доразведки севера Урало-Поволжья.
Ландшафтная обстановка в области шельфа во многом предопределяла особенности осадконакопления. Так, например, в Удмуртии мощность девонско-турнейского комплекса в области мелководного палеошельфа с 300 м на севере возрастает в южном направлении до 625 м в зоне верхнедевонского органогенно-карбонатного барьера. При этом мощность чистых карбонатов изменяется от 400 м в пределах барьера до 20 м на севере республики и приурочена здесь в основном к нижней части разреза. В северном направлении возрастает не только количество доломитов, но и глинистость разреза, который становится дифференцированным с появлением прослоев глинистых карбонатов и аргиллитов. Доломитизации, которая свидетельствует о частых эвстатических колебаниях уровня моря и обмелениях лагун, были подвержены и верхние части барьерных органогенно-карбонатных массивов Лобановско-Киенгопской зоны. Севернее этого барьера в пределах Удмуртии намечаются биостромовые плато, далее - углубленная лагунная впадина с одиночными (лоскутными) биостромами на севере и еще далее на северо-востоке - зона отмелей палеоподнятий. Линзовидно-выпуклые биостромно-аккумулятивные наклоненные тела, намечаемые по сейсмическим профилям, - объекты поиска [5].
В целом схема строения позднедевонско-турнейского шельфа северной части Урало-Поволжья нашла широкое применение при установлении границ очагов нефтегазообразования и ареалов нефтегазонакопления [7], при выявлении геохимических, тектонических и других закономерностей формирования и размещения структурно-фациальных зон нефтегазонакопления, нефтегазогеологическом районировании земель [6], в обобщающих биостратиграфических и биозональных исследованиях разрезов [9], при обосновании направлений и методики поисково-разведочных работ [2, 8]. Установлена прямая связь между глубинным строением земной коры, «впадинными» литофациями девона и турне и основными очагами генерации УВ, с одной стороны, а также между размещением барьерных, атолловых и одиночных органогенно-карбонатных построек и тяготеющих к ним нефтегазоносных тектоно-седиментационных структур облекания - с другой. Камско-Вятская, Камско-Кинельская и Уткинско-Серебрянская внутриформационные системы впадин сыграли решающую роль в образовании основных очагов генерации УВ.
Так, Камско-Вятская система, зародившись еще в позднекыновское время, во франский век в основном завершила свое существование. Для нее характерны высокое содержание преимущественно сапропелевого ОВ в южных и юго-восточных прибортовых зонах, наличие битуминозных легковозгораемых сланцев, высокая степень катагенеза (МК1-МК2). Генерационный потенциал этой системы ниже, чем Камско-Кинельской, ввиду небольшой мощности нефтематеринских пород, достигающей лишь первых десятков метров, и составляет около 4,8*104 т/км2 [7].
Большая мощность относительно глубоководных нефтегазоматеринских отложений предопределила высокий генерационный потенциал Камско-Кинельской системы впадин, достигающий 1,3*105 т/км2, на что указывает также генетическое сопоставление нефтей и сингенетичных битумоидов. На пути миграции обломочного материала с Сысолько-Коми-Пермяцкой суши в сторону открытого моря существовали три рва или системы впадин. Поэтому битуминозные отложения самой удаленной от суши Уткинско-Серебрянской системы обеднены терригенным материалом, но обогащены кремнеземом очагов магматизма зоны сочленения передового прогиба и Уральских кордильер. Продуцировать здесь могли лишь небольшие прослои слабоокремнелых и неокремнелых листоватых глинисто-карбонатных пород, сходных в целом с кровельными сланцами (штинктшифером) цехштейна-2 Западной Европы.
Сопоставление очагов генерации и ареалов скопления месторождений УВ с глубинным строением недр показало приуроченность их к наиболее мобильному «депрессионному» типу земной коры. Мощность его в районе Бирской седловины составляет 30-34 км при подъеме поверхности Мохо и увеличении мощности чехла на 5-8 км в сравнении с соседними Татарским и Пермско-Башкирским сводами, где мощность коры возрастает до 40-45 км. К мобильным зонам фундамента приурочены также Камско-Вятская (Гайнско-Кудымкарская зона карелид, Чепецкая седловина, Казанско-Кажимский авлакоген и др.) и Уткинско-Серебрянская (Сосновский авлакоген и др.) системы впадин. Мобильные и «депрессионные» участки земной коры всегда обусловливали более высокие тепловые потоки, благоприятные для генерации УВ. Даже современные температуры продуктивных пластов верхнего девона, расположенные над депрессионным типом коры, примерно на 20 % выше, чем в сводовых участках, и превышают 50 °С.
Многие исследователи среди факторов, предопределяющих формирование нефтематеринских свит и зон нефтегазонакопления, контролирующих размещение месторождений нефти и газа, наиболее приоритетным считают тектонический. В процессе изучения условий формирования и размещения залежей УВ в северной части Урало-Поволжья и ее нефтегазогеологического районирования мы полагали, что тектонический фактор определял не только историко-геологическую эволюцию структуры осадочного чехла, но и палеогеоморфологию внутриформационных некомпенсированных впадин и смежных с ними элементов позднедевонско-турнейского палеошельфа со всеми особенностями седиментогенеза, крайне полифациального, но с закономерным развитием органогенно-карбонатных построек в клиноформах, т. е. в бортовых или склоновых зонах [4]. Именно эта закономерность предопределила упорядоченность в развитии разнотипных тектоно-седиментационных локальных структур облекания органогенных построек и в формировании структурно-фациальных зон нефтегазонакопления - базисных иерархических единиц нефтегазогеологического районирования. Под такой зоной нами понимается ассоциация смежных и сходных по строению и условиям формирования месторождений УВ одного или нескольких парагенетических типов, что обусловливается общностью структурных и фациальных факторов формирования и эволюции нефтематеринских и нефтегазоносных комплексов. Такой подход полностью соответствует и развивает далее основные принципы составления карт нефтегазогеологического районирования и нефтегазоносности [3], при которых степень единства условий нефтегазонакопления с учетом генетической стороны проблемы нефтегазообразования является основополагающей не только при выделении нефтегазоносных провинций и областей, но также и нефтегазоносных районов и структурно-фациальных зон нефтегазонакопления. Наиболее благоприятными для образования крупных тектоно-седиментационных структур и приуроченных к ним зон нефтегазонакопления и месторождений являются участки пересечения тектоно-седиментационных бортов Камско-Кинельской системы впадин с валами тектонического происхождения (Каменный Лог, Оса, Мишкино, Чутырь, Киенгоп, Батырбай и др.) [9]. В результате проведенного районирования оказалось, что более половины установленных к настоящему времени структурно-фациальных зон нефтегазонакопления генетически приурочено к разновозрастным полосам развития позднедевонско-турнейских органогенно-карбонатных построек (см. рис. 2). Большинство начальных извлекаемых ресурсов нефти промышленных категорий на севере Урало-Поволжья приурочено лишь к нескольким наиболее значительным структурам облекания органогенно-карбонатных массивов. Все эти данные еще раз подчеркивают высокую значимость позднедевонско-турнейского существенно карбонатного комплекса - доминанта, строение которого во многом предопределило закономерности формирования и размещения месторождений УВ [1].
Как видно из вышеизложенного, проблема дальнейшего изучения палеошельфа и его составных частей приобретает все возрастающее значение, тем более, что исследование закономерностей формирования и размещения сингенетичных природных резервуаров находится еще в начальной стадии. Кроме того, представленная автором схема пока не дает достаточных возможностей для планирования поисков литолого-стратиграфических и других комбинированных ловушек, как это представляется в работе[9]. Для этих целей необходимо продолжить изучение палеошельфа комплексом буровых, геофизических и научно-исследовательских работ. На базе более представительного отбора керна, его биостратиграфического и литологического исследования следует создать комплекты детальных специализированных структурно-литологических карт, способных моделировать строение неантиклинальных ловушек, связанных с различными сочетаниями биозональных литолого-стратиграфических комплексов клиноформных бортовых разрезов, различных участков впадин палеошельфа, останцов размыва, эрозионных врезов и т. д.
Имеющиеся к настоящему времени местные биостратиграфические подразделения верхнедевонско-турнейского возраста на севере Урало-Поволжья уже в настоящее время имеют важное значение в деле поисков структурно-литологических и других неантиклинальных ловушек, тем не менее, они требуют дальнейшей доработки и дифференциации. Все эти подразделения совместно рассмотрены пока лишь в составе рифово-сводового, рифово-склонового, впадинного и рифово-лагунного типов разреза [2]. Однако если, например, для франско-фаменских отложений на какой-либо площади клиноформной зоны установлен склоновый и даже впадинный (депрессионный) тип разреза, то на этой же площади для заволжско-упинского органогенно-карбонатного массива он может быть рифово-сводовым, а для упинско-черепетских отложений - в основном лагунным (мелководно-зарифовым), который еще предстоит выделить в схеме типовых разрезов. Кроме того, рифово-лагунный тип, приуроченный к атоллам внутренней зоны Камско-Кинельской системы впадин, следует также дифференцировать, так как рифовая часть его почти не отличима от рифово-сводового типа разреза, а лагунный требует обособления. Все типы разрезов необходимо дополнить франским интервалом карбонатного комплекса. В ближайшее время биозональный способ расчленения полифациальных клиноформных разрезов впадин палеошельфа должен быть доведен до метода распознавания палеоландшафтного образа во времени и пространстве.
Необходимы также специальные обобщающие исследования, посвященные изучению генетического ряда крупных элементов карбонатного шельфа, их роли в генерации и аккумуляции УВ как в самом девонско-турнейском комплексе, так и в перекрывающих толщах карбона. Близкие к предложенному нами генетическому ряду обстановки могли иметь место в других регионах. Так, с зилаирской толщей передового, а местами, возможно, и межгорных прогибов Урала могут быть в какой-то степени сопоставлены песчаники с прослоями конгломератов, мергели и кремнистые известняки Каледонского и Оркнейского прогибов Великобритании. В Западной Европе распространены терригенно-карбонатные толщи в среднем и верхнем девоне, содержащие органогенно-карбонатные постройки. Их типичные разрезы, особенно благодаря опубликованным исследованиям М. Лекомпта (1956, 1970), известны на южной окраине Брабантского массива в Арденнах, описаны У. Джаксом (1960 г.) и В. Кребсом (1972 г.) на северной окраине Рейнских сланцевых гор. Аналоги уолтсортских нижнекаменноугольных органогенно-карбонатных построек Динантского бассейна (Г. Дупонт, 1969 г.) известны и в других регионах Западной Европы. Они обычно возникали в условиях быстрого погружения дна на бортах межгорных прогибов, поэтому мощность турнейских отложений достигает 1000 м. Однако в Приуралье эти аналоги пока не установлены, так как с ними нельзя сопоставлять одновозрастные постройки Камско-Кинельской системы впадин и относительно маломощные турнейские рифы, описанные Г.И. Теодоровичем (1962 г.), А.А. Султанаевым (1965 г.) и О.А. Щербаковым (1966 г.) на Западном Урале.
В Западной Европе, как и в Приуралье и в других регионах европейской части СССР, встречаются глубоководные темноцветные глинистые и глинисто-мергелистые отложения в девоне и нижнем карбоне, которые в зависимости от положения в генетическом ландшафтном ряду палеошельфа имеют разный нефтегазогенерационный потенциал.
Дальнейшие комплексные исследования позднедевонско-турнейского палеошельфа позволят усовершенствовать региональный и зональный прогноз нефтегазоносности недр, выработать наконец, более обоснованные методики поисков неантиклинальных ловушек различного типа. Эти работы необходимо продолжить не только в северной части Урало-Поволжья, но и в других регионах. Их высокая актуальность должна найти достойное отражение в отраслевых научно-технических программах Мингео и Миннефтепрома.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Винниковский С.А., Шаронов Л.В. Закономерности размещения и условия формирования залежей нефти и газа Волго-Уральской области. Пермская область и Удмуртская АССР. Том. 2. М, Недра, 1977.
2. Использование зональной биостратиграфии при нефтепоисковых работах / В.М. Проворов, Ю.И. Кузнецов, Э. К. Сташкова и др.- Геология нефти и газа, 1982, № 6, С. 43-47.
3. Методика и основные принципы составления карт нефтегазогеологического районирования и нефтегазоносности СССР / С.П. Максимов, Г.X. Дикенштейн, М.Т. Аванесян, Г.А. Аржевский.- Геология нефти и газа, 1986, № 1. с. 1-6.
4. Мкртчян О.М. Закономерности размещения структурных форм на востоке Русской плиты. М., Наука, 1980.
5. Особенности латерального изменения верхнедевонско-турнейской карбонатной толщи на севере Удмуртской АССР / В.Н. Дедюхин, В.М. Проворов, Г.Ю. Прийма др.- Геология нефти и газа, 1985, № 10, с. 57-60.
6. Проворов В.М. Структурно-фациальные зоны нефтегазонакопления в северных районах Урало-Поволжья.- Труды ВНИГНИ. М., 1982, вып. 243, с. 3-21.
7. Проворов В. ., Коблова А.З., Белоконь Т.В. Влияние эволюции гетерогенных эпиплатформенных впадин на формирование очагов нефтегазообразования и нефтегазонакопления.- Труды ВНИГНИ. М., 1986, с. 64-75.
8. Размещение верхнедевонско-нижнекаменноугольных рифов северной части Урало-Поволжья и геофизические методы их выявления / С.А. Шихов, Ю.И. Кузнецов, В.М. Проворов и др.- Геология нефти и газа. 1976, № 10, с. 55-60.
9. Чижова В.А. Опорные геологические разрезы нефтегазоносных провинций Европейской части СССР. М., Недра, 1985.
Рис. 1. Схема строения позднедевонско-турнейского палеошельфа в пределах северных районов Урало-Поволжья:
1 - Сысольско-Коми-Пермяцкая суша; 2 - литоральная зона (относительно мелководный палеошельф) в Камско-Вятской системе впадин и ее рукавах в пределах мелководья (А - Пономаревская, Б - Рехинская, В - Ломикская, Г - Чигиринская, Д - Великорецкая, Е - Шургинская); 3 - то же в Ксенофонтовско-Кукморском подводном палеоархипелаге (Ж - Котельническое, 3 - Кукморское, И - Богородское, К - Ксенофонтовское подводное палеоплато, Л - Сюмсинско-Пильвенская группа плато); 4 - Камско-Кинельская система впадин (М - Джебольско-Вишерская, Н - Чермозско-Чердынская; О - Добрянско-Кизеловская, П - Калининская, Р - Шалымская, С - Сарапульская, Т - Можгинская); 5 - установленные и предполагаемые подводные плато и органогенно-карбонатные массивы Волго-Уральского палеоархипелага (У - Веслянское, Ф - Кыновско-Чусовское, X - Дружининское); 6 - Уткинско-Серебрянская система впадин и их рукавов (Ц - Сосновско-Серебрянская, Ч - Лысьвинская, Ш - Саранинский, Щ - Уразметьевский, Э - Бикбардинский, Ю - Аптугайский). Установленные и предполагаемые зоны распространения органогенно-карбонатных построек: 7 - франско-фаменского, 8 - заволжско-малевско-упинского и 9 - упинско-черепетского возраста; 10 - северный борт Камско-Вятской системы впадин, практически срезанный предвизейским размывом: 11 - границы элементов палеошельфа, установленные (а) и предполагаемые (б), 12 - направление переноса терригенного материала в устьевые части тектоно-седиментационных, эрозионно-седиментационных и тектоно-эрозионных впадин и их рукавов зоны относительно мелководного палеошельфа; 13 – современная западная граница Урала
Рис. 2. Распространение установленных позднедевонско-турнейских органогенно-карбонатных построек:
1 - позднедевонско-турнейские органогенно-карбонатные постройки с залежами нефти и газа в облекающих их каменноугольных отложениях, иногда в них самих. Ост. усл. обозн. см. на рис. 1