К оглавлению	УДК 553.982.23:550.812
	© E. В. Мовшович, 1991

Принципиально новое направление нефтегазопоисковых работ - изучение астроблемных ловушек УВ

Е.В. МОВШОВИЧ (НВНИИГГ)

Все древние метеоритные (импактные) кратеры, которых доныне сохранившаяся от разрушения часть именуется астроблемой, содержат мощные тела брекчий (нередко слабосцементированных), образующие резервуары. Полости большой емкости возникают и в нижних слоях центральных поднятий астроблем (в них происходило разуплотнение, в средних - уплотнение, в верхних - дробление), а также во внешних валах. Погребенные под непроницаемыми породами астроблемы представляют собой потенциальные ловушки УВ, наиболее перспективные в зонах нефтегазонакопления.

В крупном нефтегазоносном бассейне Уиллистон на границе США и Канады установлены продуктивные ловушки (с геологическими запасами до 17 млн. т нефти) в погребенных астроблемах. Наиболее известны астроблемы сложного строения с центральным поднятием (Ред Уинг, Игл Батт и др.).

Хорошо изученной в 1965-1975 гг. является структура Ред Уинг (штат Северная Дакота), 48 км западнее антиклинали Нессон - самой нефтепродуктивной структуры штата [3, 4]. Мощность осадочного чехла достигает 4270 м. Структура изучена сейсморазведкой и 25 поисковыми скважинами; самая глубокая из них вскрыла на глубине 4179 м ордовикскую формацию Ред Ривер. Она представляет собой депрессию диаметром около 9 км, круговой формы в плане и сомбреровидной в разрезе (рисунок). В подстилающих ордовикско-девонских и перекрывающих триасово-меловых образованиях отсутствуют интенсивные дислокации. Цоколем астроблемы служат нижнекаменноугольно-пермские формации, их породы участвуют в аутигенных и аллогенных брекчиях. Заполняющий комплекс сложен породами триаса, юры и мела, под которыми астроблема погребена на глубине до 2,5 км.

Депрессия обрамлена слабовыраженным внешним видом из пород карбона-перми, по материалам сейсморазведки, залегающих на 90-180 м выше их стратиграфических аналогов в депрессии, отделенных сбросом. Вал представляет собой прерывистую антиклинальную складку амплитудой до 45-60 м шириной не более 1,6 км. Внешняя часть депрессии образует кольцевой желоб (грабенообразную синклиналь) шириной до 1,6 км. Истинное дно астроблемы залегает на отметках до 1700-1750 м. Желоб заполнен аллогенной брекчией из обломков пород цоколя. В центре астроблемы расположено центральное поднятие, имеющее форму усеченного конуса диаметром (в основании) около 6,5 км и высотой по кровле палеозоя 975 м. Оно сложено аутигенной мегабрекчией интенсивно дислоцированных карбонатно-эвапоритово-терригенных пород Миссисипия, Пенсильвания и перми (см. рисунок). Брекчии в обломках пород миссисипия содержат конусы разрушения в известняках и диаплектовый кварц в песчаниках.

Центральное поднятие имеет антиклинальную структуру, осложненную крутопадающими надвигами и сбросами, их амплитуда уменьшается к периферии, где снижается интенсивность нарушенности (углы падения обычно не превышают 30-45°) и корреляция слоев удовлетворительна. По кровле палеозоя (-1360 -1525 м) фиксируется кольцевое поднятие с прогибом внутрь, окружающим ядро центрального поднятия, которые недостаточно обоснованно отождествляют с кольцевыми анти- и синклиналями, якобы осложняющими структуру центрального поднятия [2]. Ядро последнего сложено брекчиями карбонатных пород формации мишен-каньон с отдельными блоками карбонатных пород формации лоджепоул и эвапоритов формации чарлз. Диаметр ядра достигает 1,5 км при высоте до 1100 м. По кровле палеозоя ядра (-1525 м) фиксируется поднятие. Из-за трудности корреляции слоев внутренняя структура ядра изучена плохо. В отдельных блоках породы залегают круто и даже опрокинуты. Мощность формации мишен-каньон около 1300 м при нормальной мощности в районе 150-185 м. Импактный кратер возник в конце перми - начале триаса. Кажется, что структура центрального поднятия астроблемы Ред Уинг не выражена в низах осадочного чехла (ордовик-девон), так как под центральным поднятием выявлен круговой грабен диаметром 3-3,5 км и глубиной около 75 м по пограничным слоям девона и карбона (см. рисунок).

Поскольку астроблема расположена в поле распространения среднедевонеких эвапоритов (включая каменную соль) формации прерия, а в разрезах скважин, вскрывших ордовик под центральным поднятием, отсутствуют девонские соли, представляется верным вывод об их послеимпактном выщелачивании и образовании грабена проседания. По-видимому, в такой грабен, ограничивающие разрывы которого не проникают в отложения низов девона, была превращена антиклинальная структура в слоях средней части разреза (девон) современного центрального поднятия. Структура ордовикских отложений под астроблемой неизвестна, но на временном сейсмическом профиле [3] отчетливо видна антиклинальная структура ордовикской формации виннипег под центральным поднятием. Особенности структуры Ред Уинг (наличие центрального поднятия, обрамленного кольцевым желобом и внешним видом мощных брекчий, конусов разрушения и диаплектового кварца) не оставляют сомнений в правильности отнесения ее большинством исследователей к астроблеме [3, 4].

Брекчии ядра центрального поднятия астроблемы Ред Уинг образуют резервуар с пористостью до 25 %, тогда как на ее периферии пористость одновозрастных пород не более 6-10 %. Покрышкой являются эвапориты формации чарлз, почти повсеместно содержащие и каменную соль. В своде поднятия покрышка образована карбонатными брекчиями формации мишен-каньон, перекрытыми карбонатно-глинистыми породами формации пайпер.

При высоте ловушки 869 м и эффективной мощности 488 м ВНК расположен на отметке -2316 м. Дебиты нефти (плотность 0,816 г/см³) достигали 97 т/сут. Геологические запасы, по данным 12 продуктивных скважин, оцениваются в 13-17 млн. т, извлекаемые - 5-9. Суммарная добыча из месторождения в астроблеме Ред Уинг, по грубой оценке, превысила 3 млн. т. Охарактеризованные выше особенности этого месторождения свидетельствуют о его приуроченности к астроблемной ловушке.

Для центральной части бассейна характерны большая выдержанность строения разреза, высокий градиент погружения (62,5 м/км), незначительная амплитуда структурных ловушек (до 30 м) и малая мощность продуктивных пластов (до 4,5 м) нефтяных месторождений. Поэтому открытие нефтяного месторождения в астроблеме Ред Уинг, отличающегося большой структурной амплитудой и мощностью продуктивного интервала, вначале казалось необъяснимым феноменом.

Неровности поверхности центрального поднятия неправомерно рассматривать в качестве антиклиналей и синклиналей: не они контролировали распределение нефти в резервуаре [2]. Оно определялось сложной системой трещин центрального поднятия. Залежь нефти вполне могла возникнуть при миграции из залегающих гипсометрически ниже месторождения карбонатов формации мишен-каньон [3, 4], являющихся самым важным продуктивным горизонтом бассейна Уиллистон (содержит 75 % всех доказанных запасов нефти в штате Северная Дакота), и из более древних образований (особенно ордовика и верхнего девона), тоже нередко продуктивных [3]. Представляется необоснованным мнение о невозможности латеральной миграции УВ на месторождении астроблемы Ред Уинг, так как предполагаемые структуры периферии ее центрального поднятия не могли препятствовать такой миграции. Это отчетливо видно и на геологическом профиле через астроблемы Ред Уинг [2]. Нет оснований искать подкоровый источник нефтеобразования для месторождения, учитывая и очень слабую тектоническую нарушенность низов осадочного чехла под астроблемой.

В СССР выявлено немало погребенных астроблем в различных тектонических зонах, что позволяет выбрать среди них перспективные на УВ (Каменская, Болтышская, Оболонская, Калужская, Пучеж-Катункская и др.). Однако их нефтегазоносность специально не изучалась. В качестве примера астроблемы, пригодной как объект для нефтегазопоисковых работ, здесь предлагается Каменская, расположенная северо-восточнее г. Каменска-Шахтинского на севере Ростовской области [ 1 ]. Она соответствует Каменской депрессии округлой формы диаметром 20-22 км с дном, врезанным на глубину до 1 км в структуры, сложенные отложениями среднего - верхнего карбона, перми и триаса, северной полосы мелкой складчатости Донецкого складчатого сооружения и межнадвиговой зоны его сочленения с Воронежской антеклизой (см. рисунок).

Депрессия заполнена сероцветной аллогенной брекчией из остроугольных обломков различной формы, размеров (вплоть до крупных глыб), состоит из пород карбона и верхнего мела. Мощность брекчии сокращается до 0,1-0,3 км над центральным поднятием истинного дна астроблемы, сложенного здесь аутигенной брекчией (состоит из крупных блоков среднекаменноугольных пород общей мощностью более 0,5 км), а у внутреннего края депрессии достигает 0,7 км (кольцевой желоб). Диаметр центрального поднятия (по изогипсе дна -0,4 км) - до 5-6,5 км, амплитуда поднятия по поверхности дна 0,4 км, по низам свиты С₂⁵ почти 2,4 км. Заполняющий комплекс представлен зеленовато-серыми песчаными мергелями (с обилием преимущественно мелких неокатанных обломков пород верхнего мела и карбона) датского яруса мощностью до 0,3 км.

Вещественные признаки импактного воздействия в Каменской астроблеме выражены конусами разрушения, обломками пузыристого импактного стекла, зернами кварца со слабовыраженными планарными системами, переотложенными обломками коэситовых пород. Импактный кратер возник здесь на рубеже мела и палеогена. Подошва аутигенной брекчии располагается в низах угленосной формации среднего карбона, ниже залегает преимущественно глинистая флишоидная формация (флюидоупор) нижнебашкирских отложений мощностью 200-400 м. Низы осадочного чехла слагает карбонатная формация нижнего - среднего карбона мощностью в несколько сотен метров, содержащая резервуары. По мнению А.И. Анохина, она включает полосу рифогенных построек, в которой расположена Каменская астроблема.

Юго-восточная периклиналь центрального поднятия пересечена профилем МОГТ, зафиксировавшим антиклинальный перегиб по низам осадочного чехла (С₁). Данные сейсморазведки и сведения о градиентах погружения низов карбона в Донецкий прогиб указывают на то, что в своде центрального поднятия астроблемы подошва карбона залегает в интервале 5-5,5 км, а кровля карбонатной формации - 4,5-5 км. Амплитуда поднятия (диаметром не менее 3-5 км) составляет по низам карбона более 0,3 км. Положение ловушки в зоне сочленения Донецкого складчатого сооружения и Воронежской антеклизы позволяет считать, что она может быть заполнена УВ, генерируемыми угленосной формацией Донбасса (ее тело гипсометрически сильно погружено южнее Каменской астроблемы) и образующими многочисленные промышленные залежи севернее.

Важными благоприятными факторами формирования и сохранения прогнозируемых залежей УВ в Каменской астроблеме являются большая длительность существования ловушки (не менее 64 млн. лет), возникновение ее после завершения основных структурообразующих процессов в регионе (переформирование ловушки исключается) и залегание ловушки ниже поверхности Глубокинского надвига (существенно увеличивает изолированность прогнозируемой залежи УВ).

Для проверки представления о перспективах нефтегазоносности Каменской астроблемы рекомендуется бурение Орешкинской параметрической скважины глубиной 5,5 км для изучения карбонатной формации (С_1-2) в поднадвиговой части межнадвиговой зоны севера Ростовской области. Место заложения скважины предлагается выбрать на левом берегу р. Большой Калитвенец в 0,5 км восточнее поисковой скважины 2030, близ хутора Орешкин (соответствует вершине центрального поднятия).

Ловушки УВ в астроблемах, помимо приуроченных к центральным поднятиям (охарактеризованы выше), могут контролироваться и внешними валами. В бассейне Уиллистон известны месторождения УВ в ловушках астроблем как сложных (Игл Батт), так и простых (Вьюфилд). Последнее очень важно для оценки перспектив нефтегазоносности простых астроблем, не обладающих центральным поднятием.

Итак, в астроблемах имеются антиклинальные и неантиклинальные ловушки УВ, но преобладают комбинированные антиклинальные и литолого-стратиграфические.

Предлагается начать целенаправленное изучение ловушек УВ в астроблемах в СССР. При этом рекомендуемая методика исследования ловушек УВ включает: 1) анализ геологического строения известных астроблем для выбора потенциальных ловушек УВ; 2) выяснение положения астроблем среди известных или прогнозных зон нефтегазонакопления; 3) анализ особенностей строения конкретных астроблем, выбранных в качестве нефтегазопоисковых объектов для отработки методики поисковых работ (уточнение конфигурации структуры и глубин залегания перспективных горизонтов сейсморазведкой, обоснование мест заложения параметрических скважин). Подтверждение продуктивности таких перспективных объектов позволит перейти к разведке месторождений.

Abstract

Astroblemes burried under the impermeable rocks represent potential hydrocarbon traps which are especially prospective in zones of oil and gas accumulation. A comparison has been made between the North American Red Wing astrobleme with producing field (with oil reserves of up to 17 million tons) confined and the Kamenka astrobleme in the northern part of the Rostov district which can be regarded as a promising trap. Drilling of a well is being suggested at the top of the central uplift of the Kamenka astrobleme for studying a potential hydrocarbon trap. Methods of astrobleme trap investigation are recommended.

Рисунок Схематические геологические карты и профили астроблем Ред Уинг и Каменской (составил Е.В. Мовшович).

Карты поверхности: а - формации мишен-каньон астроблемы Ред Уинг (по Р.Л. Бренану и др., [3]); б - цоколя Каменской астроблемы; профили через астроблемы; в - Ред Уинг (по Р.Л. Бренану и др., [3]); г- Каменскую; 1 - граница среднего и верхнего карбона; контуры: 2 - нижней перми, 3 - нижнего триаса, 4 - верхнего мела, 5 - аутигенной брекчии, 6 - аллогенной брекчии (граница кратера); 7 - изогипсы поверхности, м; 8 - разломы, надвиги: 1 - Каменский, 2 - Глубокинский (цифры в кружках); 9 - линия геологического профиля; 10 - докембрийский кристаллический фундамент; 11 - осадочные породы цокольного комплекса; 12 - карбонатная формация (С₁); 13 -аутигенная брекчия; 14 - аллогенная брекчия; 15 - заполняющий и перекрывающий комплексы; названия формаций: Л - лоджепоул, МК - мишен-каньон, Ч - чарлз; отложения Пенсильвания и перми: Пн - нерасчлененные, Пр - расчлененные