К оглавлению

УДК 551.72/.73(470.41)

Отражение структурно-вещественной неоднородности фундамента в строении осадочного чехла Южно-Татарского свода

Т.А. ЛАПИНСКАЯ, Л.П. ПОПОВА. А.В. ПОСТНИКОВ, Д.О. ЯКОВЛЕВ (МИНГ)

В связи с необходимостью повышения прироста запасов нефти в пределах давно разрабатывающейся Волго-Уральской НГП в настоящее время большое внимание уделяется совершенствованию методов поиска и разведки локальных структур и залежей неантиклинального типа [2,4]. При проведении поисковых работ, даже при использовании особо точной геофизики, затрачиваются значительные объемы бурения. Поэтому необходимо по возможности расширить комплекс исследований, дающих возможность решать поисковые задачи без дополнительных буровых работ. К их числу относится в частности детальное изучение состава и строения докембрийского кристаллического фундамента, тектонические движения которого, как это доказано наблюдениями, существенно влияют не только на структурный план осадочного чехла, но и часто на фациальную характеристику слагающих его осадочных образований.

Исследования кристаллического фундамента Волго-Уральской НГП, проводимые систематически многими научными коллективами с привлечением кернового материала тысяч скважин, позволили составить достаточно обоснованные представления о возрасте слагающих его пород, их составе, физических свойствах, взаимоотношениях главнейших структурно-вещественных комплексов [1,5]. Четко выявилась и теперь уже не вызывает сомнений чрезвычайно сильная тектоническая нарушенность этого древнего основания платформы и в геологическую литературу прочно вошло понятие о разломно-блоковой структуре фундамента. Хорошо прослежена по многим геофизическим и геологическим данным интенсивная тектоническая жизнь фундамента, который неоднократно раскалывался на блоки, испытывавшие вертикальные и в меньшей степени горизонтальные перемещения не только в докембрии и палеозое, но и в ряде случаев вплоть до четвертичного периода, о чем свидетельствуют факты неотектонических подвижек вдоль крупнейших дислокаций (типа Жигулевского разлома) и многочисленные линеаменты, обнаруживаемые аэрокосмическими методами. Об активности фундамента свидетельствуют неоднократные случаи обнаружения раздробленного керна, обширные зоны сильнотрещиноватых пород, вскрытие опорно-параметрическими глубокими скважинами, в частности скв. 20 000 Миннибаевской, проявления рифей-вендского и девонского вулканизма и другие факты. Неоднократное возобновление дифференциальных подвижек фундамента и их структуроформирующая роль выражаются в региональном плане в общем соответствии простираний структурных элементов чехла и фундамента, близкой или совпадающей ориентировке валов и прогибов, цепочек локальных структур, зон выклинивания пластов-коллекторов и др.

В целях детализации структурных соотношений фундамента и чехла Южно-Татарского свода авторами проанализированы имеющиеся данные, позволяющие решить два главных вопроса: во-первых, какими критериями следует руководствоваться при выделении зон разломов в фундаменте и, во-вторых, какие конкретные осложнения структурного плана различных горизонтов осадочного чехла обязаны блоковым подвижкам фундамента.

При решении первого вопроса следует учитывать, что фундамент Татарской АССР в целом весьма неоднороден. В нем выделяются более 20 крупных структурно-вещественных комплексов архейского и раннепротерозойского возраста [1]. Основную площадь занимают архейские образования двух мощных серий, нижняя из которых - отрадненская, преимущественно магматогенная, а верхняя - большечеремшанская - первично терригенно-осадочная. Обе серии глубоко метаморфизованы и представлены пироксеновыми гнейсами, основными и высокоглиноземистыми кристаллосланцами, а также сопутствующими им гранитоидами, габброидами, анортозитами.

Для архейского структурного плана характерны линейно-складчатые элементы северо-восточного простирания. Наиболее крупные из них имеют протяженность несколько сотен километров при ширине в несколько километров. Отдельные линейные структуры, сложенные однотипными сериями пород, трассируются на протяжении 50-70 км при ширине 1-5 км.

Анализ развития процессов наложенного на древнейшие супракрустальные образования калиевого метасоматоза и структурной позиции первично магматических образований - некоторых гранитоидов, габбро-анортозитов, ультрабазитов - позволил наметить положение древнейших тектонических нарушений, заложение которых происходило еще в конце архейского тектонометаморфического цикла.

Раннепротерозойские вулканогенно-осадочные образования распространены ограниченно в отдельных приразломных троговых структурах. Однако продукты протерозойской метаморфической переработки архейского субстрата - амфиболовые, гранатовые, биотитовые гнейсы, амфиболиты, а также гранитоиды различного состава - развиты достаточно широко. В раннепро-терозойском структурном плане сочетаются линейные, кольцевые и купольные формы разного масштаба. Отдельные линейные зоны имеют протяженность в несколько десятков километров. Кольцевые формы, как правило, представляют собой блоки слабопреобразованных архейских пород, окруженные зонами раннепротерозойской переработки. Купольные формы связаны с процессами гранитизации, наиболее интенсивно проявленными в пределах обширных массивов, крупнейшим из которых является Бакалинский, занимающий целиком восточный склон Южно-Татарского свода.

Важнейшую роль в раннепротерозойской структурном плане играют дизъюнктивные нарушения диагональной и ортогональной систем, контролирующие развитие локальных метаморфических и магматических процессов, а также определяющие конфигурацию основных тектонических элементов.

В процессе эволюции фундамента изменялся характер тектонических движений. В архее вся территория была охвачена интенсивной складчатостью, сопровождавшейся процессами пластического течения, надвигообразования. Древние зоны разломов выявляются преимущественно по интенсивной перекристаллизации и метасоматической преобразованности пород на завершающем этапе тектономагматического цикла. В раннем протерозое переработка архейского субстрата приурочена уже только к обособленным, иногда довольно узким зонам, а нарушения значительно более локализованы и ярко выражены. В рифее и фанерозое в условиях жесткого, консолидированного фундамента отмечаются преимущественно субвертикальные дифференциальные блоковые движения, приводящие к различному уровню денудации блоков и сопровождающиеся развитием собственно разрывных нарушений. Такой характер движений подтверждается в частности сохранностью конфигурации протяженных складчатых форм архейского и раннепротерозойского структурных планов. Реже отмечаются крупные сдвиги, например вдоль Нижнекамского разлома, Самарской зоны дислокаций, по бортам авлакогенов.

Выявление и трассирование зон тектонических нарушений в фундаменте проводится по сочетанию ряда процессов, устанавливаемых как при изучении керна, так и по геофизическим данным, а именно: резкие смещения по простиранию крупных метаморфических комплексов архея, часто отражающихся в физических полях, локальные проявления низкотемпературного наложенного метаморфизма, повышенный катаклаз пород, иногда интрузии пегматоидных гранитов. Наряду с этим встречаются протяженные троги, выполненные более молодыми, чем преобладающие в фундаменте археиды, раннепротерозойскими сланцами, рифей-фанерозойские жильные интрузии и вулканиты, линейные или трещинные погребенные коры выветривания фундамента, вскрытые рядом скважин на Южно-Татарском своде, свидетельствующие о возникновении дизъюнктивных нарушений до перекрытия метаморфического основания осадочными отложениями (рис. 1). Большую информацию дают также геоморфологические и космогеологические исследования.

В настоящее время можно считать установленным, что ведущую роль в тектонической нарушенности фундамента играют системы субпараллельных разломов древнего заложения [3]. Судя по космогеологическим данным, фрагменты этих разломов активно проявляются и в современном тектоническом плане, являясь частью планетарной регматической системы.

Для решения второго вопроса были проанализированы как общие, так и более детальные соотношения структурного плана фундамента и различных горизонтов осадочного чехла в пределах Южно-Татарского свода [3]. При этом выявилось отчетливое соответствие простираний основных тектонических элементов палеозоя и раннего докембрия. Шовные зоны-разломы, стратиграфические и метаморфические границы, разделяющие блоки фундамента, отражаются в структуре различных горизонтов палеозоя в виде систем флексурных перегибов, структурных носов, локальных прогибов, отвечающих отдельным фрагментам этих зон. Главную роль в формировании платформенных структур играли раннепротерозойские нарушения северо-западного и меридионального простирания, определившие заложение и конфигурацию основных крупных элементов чехла - ступеней, валов, прогибов. С архейскими линейно-складчатыми элементами связаны главным образом локальные осложнения - поднятия, мульды, флексуры, структурные носы и т. д., часто группирующиеся в цепочки северо-восточного простирания.

Сравнение структурных планов различных горизонтов палеозоя и использование данных дистанционных методов указывают на неоднократную активизацию многих разломов, заложившихся еще в дорифейский период развития Южно-Татарского свода. Об этом свидетельствует и изучение керна фундамента, в образцах которого наблюдаются как полностью залеченные трещины ранних стадий заложения, так и новейшие открытые с отчетливыми зеркалами скольжения.

В участках пересечения дислокаций разного направления формируются своеобразные структуры, примером которых является Сотниковский выступ. С запада он ограничен четко выраженным разломом северо-западного простирания, а в керне расположенных поблизости скважин обнаружены диафторированные архейские образования, рифейские диабазы и девонские эффузивы, что свидетельствует о тектонической нарушенности и проницаемости фундамента в течение длительного времени.

Весьма важно то обстоятельство, что активность перемещения отдельных фрагментов протяженных зон древних разломов во времени существенно колебалась, что влекло за собой изменение конфигурации блоков фундамента, а следовательно, и контролируемых ими структур осадочного чехла.

В результате исследований установлены следующие закономерности: 1) простирание и конфигурация изученных структур осадочного чехла в основном отвечает разломно-блоковому строению фундамента; 2) структурный план крупных поднятий, расположенных над разнородным по составу фундаментом, как правило, весьма дифференцирован, осложнен многочисленными локальными структурами; 3) над разными по составу блоками фундамента формируются обособленные поднятия или мульды, с границами таких блоков связаны наиболее четко выраженные дислокации осадочного чехла; 4) относительно более высокоамплитудные поднятия приурочены к зонам региональных нарушений, в этих же зонах образуются линейно-вытянутые валообразные поднятия; 5) поднятия над однородными по составу блоками имеют локальные осложнения над зонами разломов, секущих эти блоки; локальные поднятия могут располагаться над центральной либо (чаще) краевой частью блока и ограничиваться одной или несколькими зонами разломов; 6) зонам наиболее отчетливо выраженных разломов на всем их протяжении отвечают в осадочном чехле системы дислокаций переменной амплитуды; 7) непосредственно над разломами расположены оси прогибов и флексурные перегибы; конфигурация структур меняется во времени в зависимости от темпа и знака относительных смещений элементарных блоков при постоянстве местоположения унаследованных зон разломов.

Проявление перечисленных соотношений было прослежено на различных стратиграфических уровнях от поверхности фундамента до отложений перми, причем установлено тем больше соответствий, чем более детально разбурен горизонт.

В локальном плане соотношения разломно-блоковой структуры фундамента и осадочного чехла изучались на ряде месторождений. В качестве иллюстрации в данной работе приведены соответствующие построения для Азево-Салаушского и Аксубаево-Мокшинского месторождений (рис. 2, рис. 3). Фундамент в этих районах неоднороден по составу и внутренней структуре. Выделяются блоки, сложенные резко различными метаморфическими образованиями отрадненской и большечеремшанской серий и разновозрастными гранитоидами. Размеры однородных по составу блоков 2-3 км, их конфигурация определяется сочетанием разломов ортогональной, и диагональной систем. В их пределах часто обособляются еще более мелкие блоки протяженностью 0,5-1 км.

Интенсивная нарушенность фундамента и унаследованная тектоническая активность разломов на платформенном этапе развития подтверждаются вскрытием в пределах Азево-Салаушского месторождения многочисленных даек диабазов и эффузивов рифейского возраста и наличием девонских вулканитов, обнаруженных в южной части Аксубаево-Мокшинского месторождения.

В структуре осадочного чехла соответствующие поднятия имеют в целом небольшую амплитуду и многочисленные осложнения. Достоверных и достаточно протяженных разрывных нарушений в осадочном чехле, амплитуда которых существенно превышала бы сечение изолиний, не установлено. Исключение составляет Эштебенькинский выступ в южной части Аксубаево-Мокшинского месторождения - один из наиболее высокоамплитудных (более 100 м) в пределах Восточной Татарии. Выступ, по-видимому, ограничен разломами древнего заложения, активизировавшимися в девоне, о чем свидетельствуют проявления вулканизма.

Проведенное сопоставление показало соответствие общего простирания Аксубаево-Мокшинского поднятия разломам северо-западного простирания, являющимся фрагментами регионального нарушения более высокого порядка. Конфигурация Азево-Салаушской структуры контролируется преимущественно северо-восточными разломами, субпараллельными региональному Нижнекамскому. Вместе с тем существенно сказывается также влияние разломов иных простираний в частности на формирование систем локальных линейных дислокаций переменной амплитуды.

Вещественная неоднородность фундамента отражается в структурной обособленности локальных поднятий, отвечающих разным по составу блокам. Так, в пределах Азево-Салаушского месторождения отчетливо различаются структурные планы его восточной и западной частей, а на Аксубаево-Мокшинском четко обособлены кулисообразно расположенные локальные поднятия северной, центральной и южной частей, отвечающие различным по составу блокам.

Общее соответствие структурных планов девонских и каменноугольных отложений, устанавливаемое на Азево-Салаушском месторождении, показывает унаследованность воздействия структурно-вещественной неоднородности фундамента во времени и ее роль в формировании всех горизонтов осадочного чехла, а их особенности иллюстрируют характер изменения дифференциальных смещений блоков по разломам различного простирания, вызывающих усложнение структурных форм. В каменноугольном структурном плане отмечается увеличение амплитуды локальных поднятий, соответствующих обособленным блокам фундамента. Это обстоятельство также может быть объяснено подчиненностью седиментогенных факторов тектоническим особенностям платформенного основания.

Рассмотренные примеры указывают на тесную генетическую связь строения различных горизонтов осадочного чехла и внутренней структурно-вещественной неоднородности фундамента, определяющую их тектоническую и литофациальную дифференцированность в региональном и локальном планах. Таким образом, имеются все основания уже в настоящее время использовать данные о строении фундамента в качестве дополнительного, а иногда и определяющего фактора для уточнения структуры осадочного чехла.

В 1988 г, на Новоелховской площади Южно-Татарского свода начато бурение новой опорно-параметрической скв. 20 009 с проектной глубиной 7 км. Несомненно, что детальное и всестороннее изучение ее разреза существенно дополнит имеющиеся сведения о составе и тектонических соотношениях двух главнейших структурных этажей Волго-Уральской НГП и позволит еще более конкретизировать рассмотренные в данной работе представления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лапинская Т.А. Стратиграфия раннего докембрия Волго-Уральской нефтегазоносной провинции // Труды МИНХ и ГП.- 1982.- Вып. 161.- С. 25-36.
2. Муслимов Р.X. Повышение эффективности освоения нефтяных месторождений Татарии. - Казань: Татарское книжное изд-во. - 1986
3. Постников А.В., Смирнов С.Р., Яковлев Д.О. Соотношение внутренней структуры, рельефа фундамента и строения осадочного чехла в пределах юго-западной части Татарского свода // Труды МИНХиГП,- 1984. - Вып. 179.- С. 43-50.
4. Прогнозирование локальных поднятий и их нефтегазоносности на склонах Южно-Татарского свода / В.П. Степанов, Н.Г. Абдуллин, Ю.А. Власов, Р.X. Муслимов // Геология нефти и газа. - 1988.- № 2,- С. 34-37.
5. Ситдиков Б.С., Низамутдинов А.Г., Полянин В.А. Петрология и геохимия пород кристаллического фундамента востока Русской платформы. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та.- 1980.

Рис. 1. Геолого-петрографическая схема кристаллического фундамента западного склона Южно-Татарского свода:

1 - пироксеновые плагиогнейсы (эндербитогнейсы); 2 - основные кристаллические сланцы, габброиды, амфиболиты; 3 - калишпатовые гранитоиды; 4 - плагиограниты, диориты; 5 - высокоглиноземистые гнейсы; 6 - высокожелезистые образования; 7 - габбро-диабазы; 8 - границы зон раннепротерозойской переработки архейского субстрата; 9 - разломы; 10 - скважины, вскрывшие фундамент на глубину более 400 м

Рис. 2. Схема соотношения структурного плана подошвы репера «Аяксы» и разломно-блоковой структуры фундамента Аксубаево-Мокшинского месторождения:

1 - разломы фундамента, ограничивающие блоки различного состава; 2 - разломы, осложняющие блоки; 3 - изогипсы, м; 4 - скважины

Рис. 3. Схемы соотношения структурных планов кровли тульского горизонта (а), кровли кыновского горизонта (б) и разломно-блоковой структуры фундамента Азево-Салаушского месторождения:

Усл. обозн. см. на рис. 2