Палеогеотермия юрско-меловых отложений Енисей-Хатангского прогиба

В.В. БОБЫЛЕВ, И.В. КАМЕНЦЕВА (ВНИГНИ), Н.П. ГРЕЧИШНИКОВ, А.И. ШОКИНА (ИГиРГИ)

Важным критерием оценки нефтегазоносности осадочного выполнения Енисей-Хатангского прогиба и примыкающей с востока Хатангской седловины является количественная палеогеотермия. Для оценки степени преобразованности осадков этих структур из керна скважин и естественных обнажений отобрано 90 образцов (рис. 1), обработанных методом витринитовой термометрии; в 60 образцах удалось определить показатель отражения витринита (ПОВ).

В геотермической характеристике района показано незначительное изменение современного геотермического градиента (2,8–3,5°С/100 м) по Енисей-Хатангскому прогибу (Г.Д. Гинсбург, 1971 г.). В регионе на глубину до 3000 м выделены буроугольная, длиннопламенная и газовая стадии катагенеза ОВ (Д.С. Сороков, 1971 г.). Отмечена четкая зависимость между глубиной залегания пород и ПОВ. По результатам [2] приняты для расчета значения ПОВ только из свит, содержащих включения и пропластки углей: яковлевской, малохетской, малышевской и вымской [3]. Арифметическим способом получена изменчивость палеоградиентов по площади прогиба от 2°С/100 м на Дерябинском и Пеляткинском до 3,6 на Балахнинском месторождениях. Повышение значений градиентов отмечено на площадях с максимальным размывом юрских отложений в позднеюрско-меловое время (Малохетский и Балахнинский валы). В связи с этим возникает вопрос о правомерности расчета палеоградиентов через несогласие, которое характеризуется размывом 500–800 м осадков верхней юры и нижнего мела. Возможно, с поправкой на размытые мощности осадков окажется справедливой точка зрения об отсутствии в пределах прогиба дифференциации палеотепловых потоков во время максимального преобразования юрских осадков [2].

Стадия преобразования верхнеюрско-меловых и вышележащих отложений буроугольная. Поэтому для расчета палеогеотермических градиентов в первую очередь следует установить историю термогенетического преобразования юрских и меловых пород на площадях с перерывами в осадконакоплении, выявить, сопровождается ли стратиграфическое несогласие палеогеотермическим (ПГН), т. е. время максимального преобразования юрских пород.

С учетом палеогеотермических особенностей преобразования осадочного выполнения Енисей-Хатангский прогиб четко разделяется на западную (левобережье Енисея) и восточную части. По западной части определено ПОВ в разрезах скважин по девяти площадям (см. рис. 1, таблицу). Здесь наиболее полно исследован разрез Турковской площади, где в опорной скв. 1 опробован интервал глубин от 2580 до 3504 м в диапазоне от средней юры (бат) до нижнего мела (включая готерив) соответственно по свитам малышевской, дерябинской, нижнехетской и суходудинской. Палеогеотермия Турковской скв. 1 является характерной для юрско-меловых разрезов всех исследованных площадей этой части прогиба. Здесь в интервале глубин от 3514 до 3403 м вскрыты бат-нижнекелловейские отложения с ПОВ, соответствующим палеотемпературам преобразования 135 °С. Отложения верхней юры и берриаса характеризуются буроугольной стадией преобразования и палеотемпературой 90 °С. Нижнемеловые осадки в интервале 2580– 2610 м находятся также на нулевой стадии преобразования с палеотемпературой около 90 °С. Следовательно, в разрезе скважины в интервале от 3050 до 3403 м отмечается резкое изменение ПОВ и соответственно возрастание палеотемпературы от 90 до 135° С, что должно соответствовать палеоградиенту почти 13 °С/100 м. На Пеляткинской площади (скв. 15) в интервале от 3394 до 3114 м – перепад палеотемператур 55 °С с палеоградиентом около 20 °С/100 м. На Аномальной (скв. 51) наблюдается по отношению к другим площадям высокое значение степени преобразованности верхнеюрских пород (палеоградиент >23 °С/100 м).

Подобное распределение палеотемператур в разрезе скважин на границе средней и верхней юры могло бы быть объяснено воздействием магматических очагов, однако проявление их на этом этапе геологического развития не установлено. На соотношение толщ с различной степенью преобразованности возможно влияние разломов, как это имело место на Владимирском поднятии Балахнинского вала, где резкий перепад палеотемператур внутри триасовой толщи связывают со сбросом амплитудой 800 м. По-видимому, резкий скачок в изменении ПОВ или ПГН, наблюдаемый в разрезах скважин западной части Енисей-Хатангского прогиба на границе средней и верхней юры, является следствием более общей геологической причины – предверхнеюрского стратиграфического перерыва, почти повсеместно хорошо известного в разрезах прогиба, а также в Лено-Анабарском и Предверхоянском краевых прогибах. Этот перерыв в последних подчеркнут резко и почти повсеместной сменой морских условий континентальными, размывом пород в конце бата – начале поздней юры [1]. В чехле Западно-Сибирской плиты в верхнеюрских осадках выявлены перерывы на границах бата – келловея, келловея – Оксфорда, Оксфорда – кимериджа, отражающие динамику эпохи.

Условно при равновеликом палеоградиенте для юрского и мелового времени мощность размытых толщ в предпозднеюрский перерыв должна соответствовать ~3000 м. Если это так, то максимальный прогрев юрских осадков (до 155 ° С) приходится на допозднеюрское время, т. е. витринит из средней юры не участвовал в термогенетическом преобразовании во время мелового и кайнозойского погружений, что и подтверждается ПГН на границе средне- и верхнеюрских осадков^{(Примечание)}. Изложенное имеет существенное значение для восстановления путей миграции УВ в юрское время и их потерь в зонах глубоких эрозий на палеоподнятиях. Последние за счет палеогипергенных процессов во время перерыва могут стать благоприятными ловушками УВ, у которых экранирующими толщами являются морские глинистые с повышенными свойствами герметизации менее преобразованные осадки поздней юры – раннего мела. Видимо, таков механизм формирования юрских залежей Дерябинского, Хабейского, Зимнего и отчасти Нижнехетского месторождений УВ.

Подмеченное ранее [3] несоответствие современных глубин залегания и степени преобразованности ОВ однозначно объясняется с учетом цикличного развития Енисей-Хатангского прогиба. Определяющим моментом эволюции палеогеотермии было позднеюрское время – эпоха активизации среднемезозойского цикла [1]. Началу эпохи в современном разрезе соответствует ПГН, которое свидетельствует, во-первых, о стратиграфическом перерыве на этом уровне [4], а во-вторых, о допозднеюрском максимальном прогреве триас-юрской части разреза. Скачок в ПОВ зафиксирован на Турковской, Пеляткинской, Аномальной площадях (рис. 2); на остальных площадях левобережья Енисея эти секции разрезов юры не опробованы, но ПГН здесь прогнозируется. Изучение ПГН необходимо для реставрации палеоструктуры, выяснения эволюции палеогеотермии, а в целом для обоснования методики поисково-разведочных работ.

ПГН фиксируется не на всех площадях прогиба (см. таблицу). На Озерной в скв. 10 в интервале глубин от 2351 до 3626 м в осадках от готерива до средней юры палеотемпература нарастает от 90 до 135° С без резкого скачка с палеоградиентом около 3,5° С/100 м. Нет ПГН и в разрезе опорной скв. 357 Восточно-Кубалахской площади (нарастание палеотемператур по разрезу от <90 до 115°С с палеоградиентом около 1,2 °С/100 м). Постепенное нарастание жесткости палеогеотермических условий наблюдается и по скв. 1 Новой площади с ориентировочным палеоградиентом 3,2 °С/100 м (см. рис. 2).

В обнажениях устьев рек Анабар и Гуримисскай из пермских, триасовых и юрских отложений было отобрано восемь образцов с витринитом, которые, судя по ПОВ (Ra – 63–72 °/оо), имеют буроугольную стадию преобразования.

Таким образом, осадочное выполнение восточной части Енисей-Хатангского прогиба начиная с западной оконечности Рассохинского вала и Хатангской седловины не вышло из буроугольной стадии преобразования и находится по сравнению с осадками западной части прогиба в менее жестких термобарических условиях преобразования. Это объясняется более спокойными условиями тектонического развития со сравнительно малоамплитудными вертикальными движениями, что, видимо, связано с жесткостью его основания. Линия смены районов с ПГН на границе средней и верхней юры и без него проходит ориентировочно вдоль р. Енисей, совпадая с западной глубинной границей Сибирской платформы (см. рис. 1). Видимо, эту линию и следует принять за естественную западную границу Енисей-Хатангского прогиба, формировавшегося в мезозое и кайнозое на стыке древней Сибирской платформы на юге и раннемезозойской Таймырской складчатой области на севере.

Выводы

1. Юрско-меловые отложения прогиба по количественному палеогеотермическому критерию на глубину до 6 км не имеют ограничений на поиск промышленных скоплений УВ. Максимальная допустимая нижняя граница для поисков промышленных залежей УВ в первичном залегании 200 °С (Ra – 93 °/оо, Rо – 1,35%).

2. На левобережье Енисея в разрезах на границе средней и верхней юры в ряде скважин фиксируется ПГН, свидетельствующее о длительном перерыве. Восточнее, на правобережье, ПГН в разрезах юры не следится, что связано с иной, отличной от левобережья, историей геологического развития Енисей-Хатангского прогиба. Линию смены характера термогенетического преобразования мезозойских осадков, совпадающую здесь с руслом Енисея, можно принять за естественную западную границу прогиба.

3. Благоприятными для поиска промышленных скоплений УВ могут являться прогнозируемые предпозднеюрские палеоподнятия, а также литологические и стратиграфические ловушки на их склонах.

Примечание. Можно допустить, что прогрев доверхнеюрских пород произошел за счет повышенного теплового потока из зоны разломов на границе Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты, но временная избирательность этого процесса потребует веских аргументов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бобылев В.В. Цикличность мезозойско-кайнозойского мегакомплекса севера Сибирской платформы // Труды ВНИГНИ.– 1985.– С. 162–169.
2. Геология и нефтегазоносность Енисей-Хатангского прогиба.– Ленинград.– НИИ геологии Арктики МГ СССР.– 1971.
3. Луговцев А.Д., Москвин В.И. Особенности формирования зон нефтегазонакопления в юрско-меловых отложениях Енисей-Хатангского регионального прогиба // Геология нефти и газа.– 1980.– № 4.– С. 10–15.
4. Петрология органических веществ в геологии горючих ископаемых / И.И. Аммосов, В.И. Горшков, Н.П. Гречишников и др.– М.: Наука.– 1987.

Abstract

Analysis of the results of the vitrinite thermometry of samples from the Yenisey-Khatanga downwarp shows. (I) Jurassic-Cretaceous sediments have no restrictions as to search for commercial accumulations of hydrocarbons by the entire depth studied; (2) there is a paleogeothermal unconformity on the left bank of the Yenisey River at the boundary between Volgian-Cretaceous sediments indicating a long break at this level; the unconformity is not traced to the west; here, the line of changing the character of the thermogenic transformation of sediments coincides roughly with the Yenisey channel and may be taken as a natural western limit of the Yenisey-Khatanga trough; (3) of particular interest is the zone of the paleothermal unconformity, especially the pre-Volga uplifts and lithologic and stratigraphic traps on their slopes.

Рис. 1. Места отбора проб для определения ПОВ.

а – из керна скважин по площадям: 1 – Дерябинской, 2 – Береговой, 3 – Средне-Яровской, 4 – Аномальной, 5 – Пеляткинской, б – Турковской, 7 – Ушаковской, 8 – Соленинской, 9 – Сузунской, 10 – Хабейской, 11 - Озерной, 12 – Новой, 13 – Восточно-Кубалахской, 14 – Южно-Тигянской, 15 – Улаханской; б – из естественных обнажений: 16 – низовье р. Анабар, 17 – устье р. Гуримисскай; в – предполагаемая линия смены характера палеогеотермии (западная граница Енисей-Хатангского прогиба); г – границы крупных тектонических структур: А – Западно-Сибирская плита, Б – Енисей-Хатангский прогиб, В – Хатангская седловина

Рис. 2. График термогенетического преобразования мезозойских отложений:

а – определение ПОВ и возраст вмещающих углистые остатки пород, б – палеогеотермическое несогласие. Скважины: 1 – Турковская 1, 2 – Турковская 2, 3 – Пеляткинская 15, 4 – Аномальная 51, 5 – Озерная 10, 6 – Восточно-Кубалахская 357, 7 – Новая 1

Некоторые результаты определений ПОВ по образцам из керна скважин Енисей-Хатангского прогиба