СИСТЕМНО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ

А.Н. ДМИТРИЕВСКИЙ (ИПНГ РАН)

Системно-структурный анализ нефтегазоносных осадочных бассейнов заключается в установлении структуры и состава, генезиса и этапов развития осадочных бассейнов, а также в изучении их нефтегазоносности.

При изучении сложных геологических образований необходимо тесное сочетание системно-структурных и системно-исторических исследований. Системно-структурный анализ позволяет подразделить систему на элементы, изучить их взаимосвязь, дает представление о структуре изучаемого геологического объекта.

При системно-структурных исследованиях необходимо обоснованно проводить подразделение изучаемой системы на элементы.

В соответствии с масштабностью и длительностью воздействия среды осадконакопления на формирующиеся осадки предлагается различать элементарное осадочное тело, ассоциации и комплексы осадочных тел.

Элементарное осадочное тело (ОТ) представляет собой монопородное тело или ряд монопородных тел, объединенных единством места, времени и однотипными условиями осадконакопления (нестационарная физико-географическая обстановка). Элементарное осадочное тело отличается от соседних элементарных тел комплексом признаков и их сочетаний, а также сочетанием типов и соотношений пород.

При системно-структурном и системно-историческом анализах осадочных бассейнов выделяются объекты, группирование которых имеет две главные цели: восстановить историю развития осадочного бассейна, его эволюцию в пространстве и времени, условия осадконакопления, тектонические и климатические особенности для каждого этапа развития бассейна; установить тип нефтегазоносности осадочного бассейна, характер изменения коллекторских и экранирующих свойств, условия генерации и аккумуляции углеводородов.

Для решения первой задачи выделяются объекты, объединяемые в литолого-генетическую ветвь иерархии и различающиеся главным образом масштабами. Ассоциацией осадочных тел (АТ) называется совокупность элементарных осадочных тел, объединенных единством места, времени и однотипными условиями осадконакопления (стационарная физико-географическая обстановка). Ассоциация осадочных тел отличается от соседних ассоциаций сочетанием видов и соотношений ЭТ. Комплексом осадочных тел (КТ) называется совокупность АТ, объединенных единством места, времени и однотипными условиями осадконакопления (ландшафтно-климатическая обстановка). Комплексы осадочных тел отличаются от соседних комплексов сочетанием видов и соотношений АТ.

Комплексы осадочных тел могут занимать часть площади или всю площадь осадочного бассейна. Совокупность осадочных тел, состоящая из одного или нескольких КТ и занимающая всю площадь изучаемого осадочного бассейна, будет представлять собой осадочную формацию. В осадочном бассейне часто выделяются структурные этажи, фиксируемые по несогласиям. Они могут включать одну или несколько формаций. Структурно-формационные этажи отражают определенные этапы в развитии изучаемого участка земной коры и соответствуют древним осадочным бассейнам (палеобассейнам). При увеличении интенсивности тектонических движений, активизации поднятий происходит, как правило, изменение границ, объемов и набора видов формаций, участвующих в строении палеобассейнов. Высшую ступень в литолого-генетической ветви иерархии занимает осадочный бассейн.

При решении второй задачи выделяются объекты, которые обладают существенно иными свойствами, чем составляющие их элементы. Эти объекты образуют нефтегазовую ветвь иерархии. Начальным отправным элементом этой ветви иерархии также является элементарное осадочное тело. Сочетание ЭТ-коллектор и ЭТ-флюидоупор приводит к образованию системы, а точнее подсистемы, которая соответствует новому уровню организации геологических объектов. Природный резервуар (ПР) есть единая система двух противоположных по отношению к фильтрации флюидов объектов - пород-коллекторов и пород-флюидоупоров. Отделение одного объекта от другого ведет к разрушению системы - природного резервуара - и переводу объектов на предшествующий уровень организации.

Природные резервуары объединяются в нефтегазоносный комплекс (НГК). В том случае, если НГК содержит нефтегазопродуцирующие отложения, он может рассматриваться как объект следующего уровня организации, ибо в этом случае мы имеем дело с новой системой, которая обладает новым свойством, а именно: способностью генерации углеводородов и их аккумуляции. Нефтегазоносный комплекс, содержащий скопления углеводородов в пределах отдельных месторождений или зон нефтегазонакопления, Э.А. Бакиров (1972) предлагает именовать соответственно локальным или зональным нефтегазовым комплексом, а НГК, в котором содержатся скопления нефти и газа в пределах всего или большей части осадочного бассейна, следует называть региональным нефтегазоносным комплексом. Нефтегазоносные комплексы, размещенные в пределах структурно-формационного этажа (палеобассейна), образуют этаж нефтегазоносности. Осадочный бассейн, содержащий скопления нефти и газа, носит название нефтегазоносный осадочный бассейн.

Введение иерархии объектов позволяет в соответствии со структурой системы осадочного бассейна выполнить системно-исторические исследования, установить связи между элементами и тем самым выявить последовательность геологических событий, давших начало выделенным осадочным телам, а также восстановить условий их образования и историю геологического развития осадочного бассейна.

Структурно-формационные этажи отражают важные этапы в развитии изучаемого участка земной коры и соответствуют древним осадочным бассейнам.

Условия образования осадочных формаций дают основание называть их по тектоническим и климатическим признакам. Для тектонической характеристики формаций В.И. Драгунов (1966) предложил использовать фазы С.Н. Бубнова (1960) и различать трансгрессивную, инундационную, регрессивную и эмерсивную формации. Особенности развития изученных осадочных бассейнов показывают необходимость принимать во внимание также дифференционную (по терминологии С.Н. Бубнова) и инверсионную (по терминологии В.В. Белоусова) формации, которые отражают переходные стадии в развитии бассейнов. Климатическая характеристика формаций дается в соответствии с климатическими построениями Н.М. Страхова (1962). Разная топографо-палеогеографическая обстановка осадконакопления приводит к неодинаковому вещественному выражению образующейся формации, что вызывает необходимость подразделения ее на комплексы осадочных тел, которые, следовательно, являются частями формаций.

Для того, чтобы конкретизировать дальнейшее изложение материала, рассмотрим высокоперспективный в отношении нефтегазоносности Прикаспийский осадочный бассейн и прежде всего историю его геологического развития, при реконструкции которой использованы отдельные элементы системно-структурных и системно-исторических исследований.

Прикаспийская впадина представляет собой один из крупнейших осадочных бассейнов земного шара, в ее пределах накопилась толща осадочных пород мощностью более 20 км. Для геологического строения бассейна характерно широкое развитие соляных куполов.

В соответствии с иерархической структурой системы "осадочный бассейн" осадочная формация является первым структурно-вещественным образованием, занимающим всю площадь бассейна, изучение которого может дать объективную информацию об истории геологического развития осадочного бассейна.

Системно-структурные исследования позволили выделить в Прикаспийском осадочном бассейне нижнепалеозойско-среднедевонский, верхнедевонско-верхнекаменноугольный, нижнепермско-триасовый и юрско-кайнозойский структурно-формационные этажи и соответствующие им палеобассейны. Наиболее детально охарактеризованы верхнедевонско-верхнекаменноугольный и нижнепермско-триасовый этажи, с которыми связаны основные перспективы нефтегазоносности бассейна. Эти этажи подразделяются на формации (снизу вверх): аридно-трансгрессивную верхнего девона, гумидно-инундационную нижнего и среднего карбона, гумидно-дифференцированную верхнего карбона, гумидно-регрессивную нижней перми (докунгурская), аридно-регрессивную кунгурского яруса, аридно-эмерсивную верхней перми, гумидно-эмерсивную нижнего и среднего триаса, гумидно-инверсивную верхнего триаса.

Аридно-трансгрессивная формация позднего девона начинает новый палеозойско-мезозойский цикл развития Прикаспийского осадочного бассейна. В это время Прикаспийская впадина испытала интенсивное опускание, что привело к формированию в ее центральной части глубоководного бассейна с депрессионными осадками (А.Л. Яншин, Е.А. Артюшков, Р.Г. Гарецкий, 1977).

Верхнедевонские отложения восточной части впадины образовались в прибрежной части морского бассейна, судя по литологическому составу пород и находкам фауны фораминифер.

В ранне-среднекаменноугольное время в результате развития Уральской геосинклинали восточная часть Прикаспийского бассейна вовлекается в интенсивное прогибание. В это время здесь накапливаются преимущественно карбонатные отложения, объединяемые в гумидно-инундационную формацию. Важную роль в строении нижне-среднекаменноугольных отложений играют также терригенные породы. Состав и морфология спорово-пыльцевых комплексов свидетельствуют о смене аридной климатической обстановки, существовавшей в девонское время, гумидной.

Гумидно-инундационная формация нижнего и среднего карбона, образовавшаяся в едином палеобассейне в однотипных климатических и тектонических условиях, в зависимости от палеогеографической обстановки осадконакопления подразделяется на различные комплексы осадочных тел КТ. Развитие в юго-восточной части бассейна преимущественно терригенных осадочных тел объясняется привнесем обломочного материала в эти районы с Северо-Устюртского массива, а с конца раннего - начала среднего карбона - с Южно-Эмбинской складчатой зоны (И.Б. Дальян, 1978). В восточной и северной частях бассейна происходило накопление карбонатных осадочных тел. В соответствии с палеогеографической обстановкой осадконакопления гумидно-инундационная формация нижнего и среднего карбона подразделяется на терригенный КТ юго-восточной части и карбонатный КТ восточной и северной частей Прикаспийского бассейна.

Гумидно-дифференционная формация верхнего карбона имеет иное, по сравнению с нижележащей, размещение комплексов осадочных тел. Накопление преимущественно карбонатных осадочных тел сохраняется только в северной части Прикаспийского бассейна. В юго-восточной и восточной частях бассейна установлено развитие терригенно-карбонатного КТ, что соответствует большей степени дифференциации этих частей бассейна на поднятые и опущенные участки. В пределах таких участков происходило накопление различных по составу ассоциаций осадочных тел АТ.

В конце позднекаменноугольного - начале раннепермского времени произошли первые горообразовательные движения на Урале, сопровождавшиеся общим подъемом территории.

Гумидно-регрессивная формация нижней перми соответствует началу нового этапа в развитии Прикаспийского осадочного бассейна. В предассельское время в результате горообразовательных процессов, охвативших Урал, и поднятий, затронувших восточные участки бассейна, значительная часть каменноугольных отложений была размыта. Интенсивность размыва была не одинакова и зависела от подвижности различных блоков фундамента. Формация имеет грубообломочный состав в восточной и юго-восточной частях бассейна. В северной части бассейна сохранялись условия для накопления карбонатных осадков. В соответствии с этим в восточной и юго-восточной частях бассейна выделяются терригенный КТ, в северной части - карбонатный КТ.

В кунгурский век в пределах Прикаспийского бассейна устанавливаются единые условия осадконакопления, приведшие к образованию аридно-регрессивной формации. Образование мощных соленосных осадочных тел стало возможным в результате аридных условий осадконакопления, уменьшения тектонической активности Урала и высокой скорости накопления соленосных пород. В это время, по данным А.Л. Яншина (1961), в пределах Прикаспийской впадины существовал единый солеродный бассейн.

В позднепермское время наступает эмерсивная фаза развития Прикаспийского бассейна. В результате горообразовательных движений резко увеличилось количество обломочного материала, приносимого с Урала. Накопление осадков часто происходило выше базиса эрозии. В позднетатарское время рассматриваемая территория была приподнята и представляла собой обширную аллювиальную равнину.

На границе палеозоя и мезозоя происходят изменения климатических условий и отмечаются заключительные этапы горообразовательных движений на Урале, приведшие к перерыву в осадконакоплении и усилению процессов механической эрозии в области сноса. Все это наложило отпечаток на условия формирования триасовых отложений. Грубообломочные терригенные образования нижнего триаса следует относить к эмерсивной стадии развития бассейна. Среднетриасовые отложения в большинстве районов Прикаспийской впадины отсутствуют. Это время максимального подъема изучаемой территории. Верхнетриасовые отложения объединены в гумидно-инверсивную формацию.

С ранней юры начинается новый мезозойско-кайнозойский цикл осадконакопления. Мезозойско-кайнозойские отложения представлены трансгрессивно-регрессивными преимущественно терригенными и карбонатно-терригенными формациями общей мощностью более 1300 м.

Таким образом, проведенные системно-структурные исследования позволили выявить особенности состава, строения и некоторые новые черты истории геологического развития Прикаспийского осадочного бассейна, а также установить структуру верхнедевонско-верхнекаменноугольного и нижнепермско-триасового этажей, с которыми связаны основные перспективы нефтегазоносности этого бассейна.

ABSTRACT

The necessity of combination of system-structural and system-hysterical investigations is proved for study of oil and gas bearing sedimentary basins. Pre-Caspian basin, owing high petroleum potential, is regarded. Its geological history is shown. Some elements of system-structural and system-historical investigations were used for its reconstruction.