К оглавлению журнала

© В.Е. Хаин, 1998

НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ И ТЕКТОНИКА

В.Е. Хаин (Институт литосферы окраинных и внутренних морей РАН)

Представление о тектоническом контроле нефтегазоносности возникло, по существу, еще до становления нефтяной промышленности и нефтяной геологии. Уже в середине XIX в. отмечалось существование определенной линейности в распределении нефтепроявлений на земной поверхности. И тогда была выдвинута идея об их связи с разломами земной коры. Эта идея высказывалась, в частности, российским акад. Г.В. Абихом, справедливо считающимся основоположником геологии Кавказа.

С начала нефтяного бурения во второй половине XIX в. появилась возможность определения подземных контуров нефтяных залежей. При этом выяснилась приуроченность последних к сводам антиклинальных складок. Так возникла "антиклинальная теория" залегания нефти. Она вполне вписывалась в господствовавшую в то время контракционную тектоническую гипотезу.

Одновременно начали формироваться и представления о размещении нефтяных месторождений в общей структуре континентов. Накопленная на то время информация приводила к заключению о размещении нефтяных месторождений преимущественно на периферии горных сооружений. Действительно, это подтверждалось примером России, где к началу XX в. были известны лишь нефтяные месторождения Кубани, Чечено-Ингушетии, Апшерона и Западной Туркмении.

Однако уже в первой половине XX в. география нефтяных месторождений расширилась, например в Северной Америке за счет месторождений Мидконтинента США – типичной платформенной территории. Это дало основание И.М. Губкину прогнозировать нефтеносность Волго-Уральской области, а в дальнейшем и Западно-Сибирской плиты. Впрочем, открытие месторождений на Эмбе, в восточной части Прикаспийской впадины, приуроченных к соляным куполам, также не укладывалось в концепцию связи нефтяных скоплений лишь с окраинами горных сооружений.

Выявленное разнообразие геотектонических обстановок нахождения нефтяных месторождений наряду с их сосредоточением в определенных регионах привело в 30-е гг. к возникновению концепции нефтегазоносных провинций, которая надолго удержалась в нефтяной геологии, пока не была вытеснена учением о нефтегазоносных бассейнах. Эта концепция уже подразумевала, что каждая нефтегазоносная провинция должна совпадать с определенным крупным структурным элементом земной коры.

С течением времени не только все больше расширялась география нефтегазоносных территорий, но стала выясняться ограниченность "антиклинальной теории" размещения нефтяных залежей. В 30-е гг. получило признание существование стратиграфических, а также литологических ловушек, хотя впервые последние были выявлены еще в 10-е гг. И.М. Губкиным на Кубани, в Майкопском районе. Эти типы ловушек нередко именуются "неструктурными", что справедливо лишь в определенной мере, поскольку тектонический фактор, несомненно, участвует в их образовании и обычно даже играет ведущую роль, хотя и в опосредованном виде. Большинство стратиграфических залежей размещается либо в крыльях антиклинальных поднятий, либо в бортах осадочных бассейнов, а тектонический контроль в размещении литологических ловушек выражается в их расположении на склонах региональных поднятий – параллельно или перпендикулярно этим склонам, в зависимости от типа таких ловушек. А в последние годы все больше открывается ловушек, приуроченных к подводным каньонам и конусам выноса – так называемым фэнам, находящимся в пределах склонов подводных окраин континентов.

В 50-е гг. в нефтяной, вернее, теперь уже нефтегазовой, геологии созрело новое важнейшее понятие нефтегазоносного осадочного бассейна. Его преимущество перед чисто эмпирическим понятием нефтегазоносных провинций очевидно, поскольку осадочный бассейн не просто вместилище нефтяных и газовых залежей, но и область накопления исходного органического вещества и его преобразования в жидкие и газообразные углеводороды. В дальнейшем учение о нефтегазоносных осадочных бассейнах превратилось в одно из ведущих направлений нефтегазовой геологии, и даже геологии вообще. Моделирование эволюции бассейнов, изменений их термического режима в сочетании с новыми представлениями о стадиях и уровнях преобразования органического вещества и вмещающих его осадков открыло путь к оценке нефтегазового потенциала конкретных бассейнов и соответственно к определению целесообразности постановки в них поисково-разведочных работ.

Первоначально, в 50-60-е гг., классификация типов нефтегазоносных бассейнов, как до этого и нефтегазоносных провинций, основывалась на господствовавшей в те годы геосинклинально-орогенно-платформенной концепции эволюции земной коры в ее фиксистском толковании. Однако в 70-е гг. в нефтегазовую геологию стали проникать идеи неомобилизма и конкретно становившейся все более популярной теории тектоники литосферных плит. К чести наших нефтяников надо сказать, что в их среде эти идеи не встретили того сопротивления, которое наблюдалось в нашей стране среди геологов других специальностей, особенно рудников – традиционных приверженцев представления о решающей роли глубинных разломов (разумеется, вертикальных) в образовании и размещении рудных месторождений. Должен оговориться, однако, что и в настоящее время некоторые крупнейшие геологи-нефтяники сохраняют скептическое отношение к тектонике плит, которое мне представляется в известной мере оправданным лишь в том смысле, что теория тектоники плит не может претендовать на роль глобальной модели развития Земли. Но для конкретных целей нефтегазовой геологии она представляет незаменимый инструмент познания тектонических и не только собственно тектонических условий нефтегазообразования и нефтегазонакопления.

С этой точки зрения следует отдать должное тем нашим ученым, которые явились пионерами применения новой теории в нефтегазовой геологии и, в частности, применительно к классификации осадочных бассейнов. Назову среди них С.А. Ушакова, О.Г. Сорохтина, Е.В. Кучерука, К.А. Клещева, В.С. Шеина, и пусть извинят меня те, которых я здесь не упомянул.

Учение о нефтегазоносных бассейнах в мобилистской его трактовке и определило тот общий фон, на котором происходила дальнейшая разработка представлений о роли тектонического фактора в нефтегазообразовании и нефтегазонакоплении в 80-90-е гг. нашего века.

Перейду теперь непосредственно к той работе, которая была проделана в рамках Тектонической секции Научного совета за время его деятельности. Работа эта, как и по линии других секций, выражалась в созыве совещаний, семинаров, конференций (в последние годы международных, проводимых в разных странах СНГ) и в издании сборников их трудов. Ряд наших совещаний сопровождался геологическими экскурсиями; особенно памятна экскурсия, проведенная в Киргизии, в Тянь-Шане, в 1988 г.

Первоначально, в 70-е гг., тематика этих совещаний еще отражала господство традиционной геосинклинально-орогенно-платформенной концепции. Соответственно совещания этого десятилетия были посвящены нефтегазоносности молодых платформ (Пятигорск, 1973 г.), краевых прогибов (Львов, 1977 г.), древних платформ (Рига, 1979 г.), а также палеотектоническим и палеогеографическим исследованиям нефтегазоносных областей (Баку, 1975 г.). Это были, несомненно, весьма полезные совещания, обобщившие опыт изучения нефтегазоносных областей, расположенных в пределах реально существующих крупнейших структурных элементов континентальной коры, независимо от фиксистской или мобилистской трактовки их происхождения и развития.

Переломным, пожалуй, явилось совещание в Одессе, проведенное в 1981 г. на тему "Глобальные тектонические закономерности нефтегазонакопления". На этом совещании впервые было подчеркнуто то положение, что главными областями нефтегазообразования и нефтегазонакопления являются подводные окраины континентов. Этот тезис получил дальнейшее развитие на семинаре, организованном в 1983 г. в Мурманске, предметом обсуждения которого была тектоника и нефтегазоносность современных и ископаемых окраин континентов. Но в полной мере тема связи нефтегазоносности с мобилистской геодинамикой была раскрыта много позднее, в 1994 г., на международной конференции, организованной совместно с узбекскими коллегами в Ташкенте. Тема этой конференции так и была обозначена: "Геодинамика, эволюция и нефтегазоносность осадочных бассейнов".

Важная новая проблема, которая была поставлена в порядок дня неомобилистскими веяниями и новыми открытиями, – тема перспектив нефтегазоносности складчатых сооружений в связи с выявившейся большой ролью в их строении, особенно в периферических зонах, покровно-надвиговых структур.

Стимулом для постановки данной проблемы явилось, с одной стороны, установление большого значения именно этого стиля дислокаций в ряде складчатых сооружений Советского Союза (Урал, Кавказ и др.) и, с другой стороны, открытие крупных нефтяных и газовых месторождений в покровно-надвиговом поясе Скалистых гор в Канаде и США. Впервые эта тема прозвучала в 1982 г. на совещании во Фрунзе (Бишкеке) – "Тектоника и нефтегазоносность складчатых поясов" и в более конкретном выражении там же в 1988 г. – "Геологические условия нефтегазоносности покровно-складчатых зон".

Еще одна крупная проблема, выдвинутая развитием как геотектоники, так и самой нефтегазовой геологии, – проблема рифтогенеза и его роли в нефтегазоносности. Совещание по этой проблеме было проведено в 1990 г. в Чернигове, находящемся в пределах классического палеорифта-авлакогена, выраженного в современной структуре Днепровско-Донецкой впадиной, одновременно крупным нефтегазоносным бассейном – основным на Украине. Данная проблема имеет несколько аспектов: 1) роль рифтинга в образовании осадочных бассейнов; 2) роль рифтинга в нефтегазообразовании; 3) механизм рифтообразования; 4) механизм образования надрифтовых бассейнов. Два последних аспекта наиболее дискуссионны. По первому из них существуют две противоположные концепции – активного и пассивного рифтинга. Под активным рифтингом имеется в виду, что процесс разрыва и растяжения континентальной коры и литосферы начинается снизу, под влиянием подъема "мантийного диапира" – выступа астеносферы. Пассивный рифтинг начинается, напротив, сверху, при общем растяжении коры и литосферы, вызванном глобальными напряжениями. Это растяжение и раздвиг обусловливают декомпрессию, которая и стимулирует подъем и образование выступа астеносферы. Автор этих строк пытался показать, что в природе наблюдается сочетание обоих механизмов.

Другой дискуссионный аспект – механизм образования надрифтовых бассейнов. Здесь главный пункт, требующий объяснения, – почему масштаб погружения бассейна обычно превосходит величину, вытекающую из модели охлаждения литосферы после подъема мантийного диапира и нагрузки осадочного выполнения. Для адекватного объяснения этого расхождения приходится принимать во внимание внедрение продуктов мантийного магматизма и/или метаморфизм основания коры либо подкоровой литосферы. И еще одна сторона проблемы – морфология рифтовой впадины, которая может отвечать одной из двух предложенных моделей – симметричного (по Маккензи) либо асимметричного (по Вернике) рифтинга, причем и в этом случае не исключен переход первого типа во второй. Пожалуй, наиболее очевидным является влияние рифтинга с соответствующим повышением теплового потока на ускорение созревания органического вещества, что наиболее наглядно проявлено в Калифорнийском заливе.

Обсуждение проблемы связи нефтегазоносности с рифтогенезом было затем продолжено на международном совещании по линии программы "Литосфера" в Монтре (Швейцария) и нашло отражение в специальном выпуске журнала "Tectonophysics".

Следующая большая проблема, выдвинутая для обсуждения на нашей секции, – это проблема "Новейшая тектоника и ее влияние на формирование и размещение залежей нефти и газа". Она послужила предметом обсуждения на международной конференции, организованной нашим Советом и Институтом геологии Академии наук Азербайджана в Баку в 1997 г. Место проведения конференции на данную тему было выбрано не случайно – где, как не в Азербайджане и соседних регионах, роль новейших движений и связь с ними нефтегазонакопления проявлены столь ярким образом. Действительно, нефтегазоносность этой области связана с неогеновыми, а наиболее богатая – с плиоценовыми (продуктивная толща Азербайджана и ее аналог в Туркмении) отложениями, а тектонические деформации, приведшие к образованию структурных ловушек, имеют позднеплиоценовый и даже четвертичный возраст.

В центре внимания на Бакинской конференции оказалась Южно-Каспийская впадина, представляющая собой уникальный объект как по глубине залегания фундамента и мощности осадочного чехла (22-24 км), так и по исключительно интенсивно выраженному глиняному диапиризму и грязевому вулканизму с корнями, лежащими в низах или даже в основании чехла, возраст низов которого точно не установлен и служит предметом дискуссий. На совещании был продемонстрирован существенный прогресс, достигнутый в последние годы азербайджанскими геологами и геофизиками как в познании структуры впадины, так и в моделировании ее внутренних дислокаций.

Если говорить в более общей форме о влиянии неотектоники на нефтегазоносность, то оно выражается, во-первых, в том, что молодые, позднекайнозойские осадочные толщи по запасам нефти и газа в глобальном масштабе занимают второе место после позднемезозойских и, во-вторых, что под влиянием новейших движений даже залежи в более древних отложениях, вплоть до палеозойских, подверглись переформированию. Следует подчеркнуть, что роль этих движений сказывается не только в пределах молодых подвижных поясов, но и платформ, даже древних.

На другом совещании, состоявшемся в 1987 г. в Ашхабаде, по существу, впервые в полном объеме была поставлена проблема роли флюидодинамического фактора в тектонике и нефтегазоносности осадочных бассейнов. В 90-е гг. эта проблема вылилась в новое, весьма перспективное направление в нефтегазовой геологии, которому посвящаются многочисленные работы.

В самом деле, учет флюидодинамического фактора придал новое измерение понятию осадочного бассейна, превратив его из статического в динамический, показав, что он представляет собой не закрытую, а открытую, неравновесную систему. Особое значение имеет то обстоятельство, что принимается в расчет флюидопоток, поднимающийся из мантии и активно участвующий вместе с тепловым потоком в преобразовании погребенного органического вещества в жидкие и газообразные углеводороды. Тем самым в известной мере снимается противоречие между представлениями о биогенном и глубинном происхождении нефти, хотя, разумеется, сохраняется положение о первично-биогенной природе исходного органического вещества.

Выше шла речь об основной тематике проведенных совещаний по линии Тектонической секции Научного совета. Но наряду с упоминавшимися проблемами на этих совещаниях затрагивались и другие, также достаточно важные и актуальные вопросы. Так, на международной конференции, организованной в 1996 г. в Крыму совместно с украинскими геологическими организациями, рассматривались не только тектонические, но и палеогеоморфологические аспекты нефтегазоносности, в первую очередь, естественно, применительно к нефтегазоносным областям Украины и юга России. А совещание, проведенное в 1985 г. в Ухте, было посвящено тектонике и критериям нефтегазоносности локальных и зональных ловушек.

На Крымской и Бакинской конференциях был внесен новый важный элемент в утвердившееся уже начиная с работ Н.Б. Вассоевича представление о главных фазах нефте- и газообразования. А.Е. Лукиным, вслед за Б.А. Соколовым, на примере Днепровско-Донецкого бассейна был выявлен импульсный характер процесса нефте- и газообразования, было показано, что это не одноактный, а многоактный процесс, причем его отдельные импульсы коррелируются с фазами активизации тектогенеза, во время которых происходит возрастание глубинного теплового и флюидного потока.

В заключение необходимо отметить, что проведение наших совещаний в различных региональных центрах России и СНГ всякий раз увязывалось с подведением итогов и определением дальнейших перспектив поисково-разведочных работ в соответствующих регионах, что, несомненно, повышало интерес и практическую значимость этих мероприятий.

Abstract

The article reports an activity of Tectonic Section of Scientific Council on problems of geology and oil and gas geochemistry.

Development of ideas about tectonic control of oil and gas potential and problems considered at the conferences, seminars and workshops reflected in the published summaries and reports are briefly outlined.