К оглавлению журнала

  

УДК 551 2:553.98(470.4/.5)

© Коллектив авторов, 1997

ГЕОДИНАМИКА КАМЕЛИК-ЧАГАНСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ЗОНЫ В ДЕВОНСКОЕ ВРЕМЯ В СВЯЗИ С ПОИСКАМИ ЗАЛЕЖЕЙ НЕФТИ И ГАЗА

А.Г. Шашель, А.П. Шиповский (ОАО "Самаранефтегаз"), В.Ф. Хлуднев (ОАО "Самаранефтегеофизика"), А.А. Александров, Б.З. Даниелян (ВО ИГиРГИ)

Наиболее убедительно положение мобилистской концепции о ведущей роли горизонтальных движений в формировании структурных элементов кристаллического фундамента и осадочного чехла "работает" при интерпретации геолого-геофизических материалов по складчатым областям, менее -для платформенных условий. Однако мобилистские представления еще недостаточно используются при решении практически важных вопросов поисково-разведочных работ на нефть и газ. Многие геологи-нефтяники игнорируют эту концепцию, аргументируя отсутствием на ее основе плодотворных идей и прикладных методик для практики поисков месторождений УВ в платформенных условиях.

В этой связи делается попытка проанализировать геодинамическую обстановку развития Камелик-Чаганской структурной зоны в девонское время (и в частности, ее западного окончания в Самарской области) с позиций теории литосферных плит, с тем чтобы выдать рекомендации по направлениям поисково-разведочных работ, которые интенсивно ведутся здесь в последние годы.

Камелик-Чаганская структурная зона расположена на юго-восточной окраине Восточно-Европейской плиты, в зоне сочленения Волго-Камской антеклизы и Прикаспийской впадины.

Прежде чем представить результаты геодинамического анализа западного окончания Камелик-Чаганской структурной зоны, необходимо рассмотреть существующие представления об эволюции юго-востока Восточно-Европейской плиты с позиций тектоники литосферных плит [4].

По результатам глубинного сейсмического зондирования толщина земной коры юго-восточной части Волго-Камской антеклизы меняется от 45-50 км на Южно-Татарском и Жигулевско-Пугачевском сводах до 35 км в Бузулукской впадине. К югу и на восток она сокращается до 30 км в Предуральском прогибе и на границе с Прикаспийской синеклизой, достигая в депоцентре последней 15 км.

Гипсометрическая поверхность кристаллического фундамента характеризуется достаточной дифференцированностью в региональном плане. Наиболее высокое положение занимают Южно-Татарский и Жигулевско-Пугачевский своды, где кристаллический фундамент вскрыт на глубине 1,5-1,8 км. Южнее и на востоке он погружается на глубину 5-8 км, в рассматриваемом районе кристаллический фундамент залегает на глубине 4,0-4,5 км (рис. 1).

Учитывая структурную, а также литолого-петрографическую неоднородность кристаллического фундамента, можно говорить о его блоковом строении [2]. Блоки различных размеров и конфигурации разбиты глубинными разломами северо-восточного и северо-западного простирания архейского и раннепротеро-зойского заложения. Эти два направления были в значительной мере подкор-ректированы в среднедевонское время в результате формирования субширотной зоны разломов.

Как известно, важнейший этап тектонической активности для Восточно-Европейской плиты проявился при заложении авлакогенов в течение рифея. Наиболее древние - раннерифейские образования присутствуют в основании разрезов Серноводско-Абдулинского авлакогена. В среднем рифее формировался Рязано-Саратовский (Пачелмский) авлакоген, имеющий типичное строение рифтовых структур. Ширина авлакогена варьирует от 50 до 150 км на протяжении 500 км. Расчетная глубина поверхности кристаллического фундамента в осевой части составляет 3-4 км.

В раннем кембрии Восточно-Европейская плита согласно региональным геодинамическим реконструкциям была обрамлена пассивными окраинами [1.4]. В среднем – позднем ордовике на ее восточной окраине сформировался прогиб, где в течение последующих 50 млн лет накапливались отложения ордовика и силура. В раннем девоне в Уральском палеоокеане возникла зона субдукции. В позднем девоне началось интенсивное сближение плит Евроамерики. Сибири и Казахстана, возникли горизонтальные напряжения сжатия, под действием которых формировались вулканические пояса Урала. В это же время произошел раскол южной окраины Восточно-Европейской плиты, отделивший Устюртский микроконтинент и приведший к регенерации Днепровско-Донецкого авлакогена. В этой обстановке всестороннего сжатия происходило формирование горст-грабеновой границы Волго-Камской антеклизы и Прикаспийской впадины в девонское время.

В среднем - позднем карбоне сохранялась напряжения сжатия, в связи с чем океаническое ложе Прикаспийской впадины преобразовалось в замкнутый бассейн.

В ранней перми складчатый Урал формируется вдоль субширотной зоны субдукции, а на континентальной окраине Восточно-Европейской плиты накапливается эвапоритовая толща.

В поздней перми сохраняется общая обстановка сжатия, связанная с закрытием палеоокеана Тетис. В мезо-кайнозое по древним разломам произошли интенсивные вертикальные перемещения, завершившие формирование крупных линейных структур в Самарской и Оренбургской областях.

В развитии юго-востока Восточно-Европейской плиты наиболее важные геологические события связаны с тектоническими движениями герцинского и альпийского циклов, определивших основные черты строения территории.

По материалам геофизики и бурения объект исследований - Камелик-Чаганская структурная зона - простирается в широтном направлении на 150 км при ширине 50-60 км. На западе зона упирается в Жигулевско-Пугачевский свод, где доминируют тектонические элементы уже субмеридионального и северосеверо-восточного простираний. В структурном отношении Камелик-Чаганская зона имеет блоковое строение, порожденное напряжениями, существовавшими в девонское время. По данным сейсморазведки МОГТ и глубокого бурения преобладают субширотные и диагональные разрывные нарушения протяженностью в десятки километров с амплитудами от десятков до сотен метров.

На временных разрезах разрывные нарушения прослеживаются от поверхности кристаллического фундамента до франского яруса верхнего девона. В структурных планах вышележащих горизонтов дизъюнктивным элементам соответствуют флексурообразные перегибы слоев.

Начало формирования дизъюнктивных нарушений относится к живетскому времени. Следующая тектоническая фаза приурочена к франскому времени. Под ее воздействием в рассматриваемом районе были выведены на поверхность и частично размыты южные кромки отдельных блоков, при этом размыв достиг воробьевских отложений.

На сейсмических временных разрезах по профилям, пересекающим западную часть Камелик-Чаганской зоны, наблюдается региональное погружение на юго-восток отражающих горизонтов в перми, карбоне и девоне. Характер волновой картины во временном интервале, соответствующем девонскому терригенно-карбонатному комплексу, в зональном плане относительно стабилен: выделяются отражения от кровли (Д3кп) и подошвы (А) комплекса, а также несколько отражений внутри него. В целом рисунок отражений характеризуется подошвенным налеганием последних на кристаллический фундамент (отражение А). Наиболее резко меняется динамика отражений Д3кп в сводах поднятий, что связывается с размывом поверхности девонского теригенно-карбонатного комплекса, и отражения А на участках развития выступов кристаллического фундамента. Более устойчивую динамику и прослеживаемость имеет отражение Д3af, приуроченное к кровле известняков мосоловского горизонта, хотя под ним на отдельных участках отмечаются признаки органогенных построек.

Тектонические нарушения на временных разрезах проявляются скачкообразным смещением осей синфазности, потерей корреляции. Несмотря на сложность волновой картины, удается трассировать в пространстве, а с учетом результатов бурения и идентифицировать типы разрывных нарушений.

В строении структурных планов кристаллического фундамента и девонского теригенно-карбонатного комплекса прежде всего отмечается сохранность их древних (архейских) простираний, которые даже доминируют в структурных планах карбона и перми.

Поднятия являются структурами захоронения выступов кристаллического фундамента, распределение которых часто контролируется тектоническими нарушениями. В настоящее время в Самарской части Камелик-Чаганской структурной зоны в фонде выявленных и подготовленных числится около 40 поднятий, на двух уже открыты залежи нефти и конденсата в девонском терригенно-карбонатном комплексе.

Поднятия выявлены и подготовлены сейсмопартией ОАО "Самаранефтегеофизика", работавшей по методике 24-и 48-кратных перекрытий при плотности сети профилей отдельных структур от 1,5 до 4-5 км/км2 .

Локальные структуры часто многокупольные, что особенно характерно для восточной части территории. Размеры отдельных куполов варьируют достаточно широко: 1,1-1,5 x 0,7-2,5 км по отражающему горизонту Д2af и 2,0-5,0x0,5-4,0 км по Д3кп, а амплитуды составляют 20-80 м. Средняя площадь поднятий не превышает 7-8 км2. Ожидаемые типы залежей преимущественно структурные, осложненные тектоническими нарушениями, литологически, стратиграфически и тектонически экранированные и их комбинации.

Особенностью строения Камелик-Чаганскои зоны является присутствие на отдельных участках разнотипных дизъюнктивных нарушений, которые по простиранию переходят друг в друга. Принимая во внимание, что разрывные нарушения находятся в геодинамическом единстве и образуют закономерный рисунок, сделана попытка решить обратную задачу - восстановить обстановку развития этой территории. Для этого использован парагенетический метод структурного анализа, основанный на эмпирическом выделении парагенезисов структур - многократно повторяющихся, упорядоченных сочетаний структурных форм различных морфокинематических типов и ориентировки [3, 5].

Среди линейных парагенезисов выделяются комплексы структур горизонтального растяжения, сжатия, сдвига, а также структуры со смешанным типом деформаций. Все они в той или иной степени присутствуют на крайнем юге Самарской области.

Использование парагенетического метода структурного анализа показало, что Камелик-Чаганская зона дислокаций представляет собой структуру регионального порядка, испытавшую в девонское время растяжение, реактивировавшее трещиноватость рифейского заложения. Связанный с растяжением главный динамический парагенез включает субширотные сбросовые структуры, на которые наложились деформации растяжения и сжатия, проявившиеся в диагональной сдвиговой трещиноватости и взбрососдвиговой структуре отдельных участков. Горизонтальная миграция блоков кристаллического фундамента по ним составила каркас - структурный рисунок, определяющий пространственное распределение локальных объектов девонского терригенно-карбонатного комплекса.

Основные перспективы выявления новых залежей нефти и газа здесь связаны с пластами Д-V мосоловского, Д-IV воробьевского и Д-III ардатовского горизонтов. Ловушки преимущественно структурного типа, ограниченные разрывными нарушениями. Приведем типичные модели геологического строения Куцебовского (Самарская область), Разумовского (Саратовская область), Вишневского (Оренбургская область) месторождений (рис. 2-4). На Разумовском месторождении скв. 20, пробуренной на северном погружении поднятия, вскрыт мощный нефтенасыщенный (25 м) пласт песчаников пашийских отложений, сохранившихся от размыва. Первоначальный дебит нефти составил 390 м3/сут. Результаты поисковых работ на Разумовской структуре имеют методическое значение, если учесть, что в Камелик-Чаганской структурной зоне в пашийских отложениях пока не открыты залежи на территории ни Оренбургской, ни Самарской областей.

Из проведенного анализа и обобщения геолого-геофизических материалов можно сделать следующие выводы:

1. В результате комплексного анализа геолого-геофизического материала, признания ведущей роли горизонтальных тектонических движений, приложения парагенетического метода структурного анализа удалось проинтерпретировать многообразие структурных форм, представить вероятную модель геодинамического развития и провести тектоническое районирование юго-востока Самарского Заволжья по характеру доминирующего типа напряжений.

2. Установлено, что возникшие при тектогенезе сочетания разнотипных структурных форм (парагенезы структур, структурные рисунки) имеют упорядоченное строение, позволяющее представить Камелик-Чаганскую зону как региональную структуру, испытавшую в девонское время растяжение, на которое наложился импульс сжатия. Связанные этими напряжениями главные динамические парагенезы включают субширотные структуры растяжения и сжатия, диагональные структуры сдвига. В пределах Самарской области различные их сочетания делят Камелик-Чаганскую зону на отдельные блоки, которые на основе доминировавших напряжений объединяются в пять зон с локальными объектами сходного генезиса.

В первой зоне (см. рис. 1) доминируют структуры, связанные с эрозионными формами додевонской поверхности на ступенеобразном погружении кристаллического фундамента.

Во второй зоне, где проявились напряжения растяжения, распространены более мелкие структуры, для которых характерно влияние седиментационного фактора.

В третьей - пятой зонах отчетливо проявились напряжения сжатия и поэтому в формировании структур преобладает тектонический фактор. Локальные структуры имеют относительно крупные размеры, хорошую амплитудную выразительность. При этом в пятой зоне разрывные нарушения играли как бы интегрирующую роль, объединяя разрозненные выступы кристаллического фундамента в единую приподнятую зону, в то время как в четвертой, наоборот, способствовали разделению возможно крупного купола на отдельные блоки. К отрицательным последствиям, связанным с тектонической обстановкой - напряжениями сжатия, следует отнести возможное ухудшение коллекторских свойств и отсутствие пластов-коллекторов пашийско-кыновского горизонтов в сводах локальных поднятий.

3. Принимая во внимание, что выявление и трассирование разломов различного типа и порядка необходимо для определения блоковой структуры фундамента, которая в свою очередь оказывает решающее влияние на распределение локальных объектов, их генезис, перспективы нефтеносности в осадочном чехле, следует рекомендовать проведение полевых сейсмических работ МОГТ высокой пространственной плотности. Этим требованиям удовлетворяют сейсмические наблюдения по методике 3D. Современная техника и методика сейсморазведки обеспечат высокую эффективность поискового и разведочного бурения, построение стационарных моделей залежей.

Литература

  1. Банковский С.Ю., Иванова Т.Д., Шеин B.C. Фациально-палегеографическое картирование нефтегазоносных областей с учетом палеогеодинамических реконструкций плит (на примере юго-восточной части Восточно-Европейского континента) // Геология и геодинамика нефтегазоносных бассейнов СССР. - М., 1990. - С. 48-58.
  2. Богданова С.В. Земная кора Русской плиты в раннем докембрии (на примере Волго-Уральского сегмента). Тр. ГИН АН СССР. - М.: Наука, 1986. - Вып. 408.
  3. Пейве А.В. Горизонтальные перемещения по разломам и некоторые методы их изучения // Глубинные разломы и их роль в строении и развитии земной коры. - М., 1990. - С. 204-233.
  4. Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натанов Л .М. Тектоника литосферных плит территории СССР. Кн. 1,2.-М.: Недра. 1990
  5. Лукьянов А.В. Структурные проявления горизонтальных движений земной коры. - М.: Наука, 1965.

ABSTRACT

From the viewpoint of tectonics of paleogeodynamic lithosphere plates environment of forming disjunctive faults, local structures of Devonian terrigene-carbonate complex of south of Samara Zavolzhie are being discussed. On the basis of paragenetic method of structural analysis the tectonic zoning of the territory by character of dominant disjunctive faults has been done, recommendations are given for oil and gas exploration activity.

Рис. 1. СТРУКТУРНАЯ КАРТА ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ФУНДАМЕНТА ЮГА САМАРСКОГО ЗАВОЛЖЬЯ

1 - изогипсы поверхности кристаллического фундамента по данным сейсморазведки и бурения, м; 2 - границы тектонических зон, выделенных по доминирующему типу напряжений; 3 - разрывные нарушения; 4 -направления перемещения блоков; 5 - месторождения углеводородов; 6 - скважины; I-V- зоны с локальными объектами сходного генезиса

Рис. 2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ КУЦЕБОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1 - кристаллические породы, 2 - поверхность размыва, 3 - разрывные нарушения; 4 - возможно нефтегазонасыщенные породы, 5 - нефтегазонасыщенные породы

Рис. 3. РАЗУМОВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ: А - ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ, Б - СТРУКТУРНЫЕ КАРТЫ

1 - кристаллический фундамент; 2 - глины; 3 - карбонаты; 4 - песчаники; 5 - рифейские континентальные отложения; 6 - залежи углеводородов; 7 - изогипсы, м; 8 - поверхность размыва; 9 - разрывные нарушения; 10 - скважины: числитель - номер скважины, знаменатель - абсолютная отметка кровли опорных горизонтов

Рис. 4. ВИШНЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ: А - ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ, Б - СТРУКТУРНЫЕ КАРТЫ

Усл. обозначения см.на рис. 3