НИЖНЕ-СРЕДНЕЮРСКИЕ ОТЛОЖЕНИЯ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
(стратиграфия, фациальное районирование)

В.С. Сурков, А.М. Казаков, В.П. Девятов, Л.В. Смирнов, С.П. Зайцев (СНИИГГиМС), О.В. Серебренникова, Е.В. Гулая (ИХН СО РАН)

Нижне-среднеюрский комплекс пород юга Западной Сибири рассмотрен в пределах территории Томской, Новосибирской, Омской, Тюменской (юг) областей, Красноярского (юго-запад) и Алтайского краев, отвечающей Обь-Иртышской континентальной и Обь-Тазовской переходной (южная часть) фациальным областям Западно-Сибирского седиментационного бассейна (рис. 1).

В Западной Сибири в качестве таковых различными группами исследователей рассматриваются доюрский фундамент и нижне-среднеюрские отложения. С нашей точки зрения сколько-нибудь значительные запасы УВ-сырья не могут быть связаны с палеозойскими образованиями доюрского основания (кроме зоны дезинтеграции) в силу сильной его дислоцированности и разрушения былых скоплений УВ, а также глубокого размыва (не менее 5 км) вследствие позднепалеозойского поднятия территории Западной Сибири (Сурков B.C., Жеро О.Г., 1981).

Комплексом, в котором прогнозируется не менее 30 % потенциальных запасов УВ Западно-Сибирского бассейна и в котором можно ожидать крупные скопления УВ, является нижне-среднеюрский (Сурков B.C., Гурари Ф.Г., Смирнов Л.В., Казаков A.M., 1991). Нижне-среднеюрские отложения по условиям формирования, типам залежей нефти и газа в них во многом отличаются от верхнеюрских и меловых [3].

В статье излагаются результаты комплексного изучения нижне-среднеюрских отложений южной части Западно-Сибирского бассейна в пределах Обь-Иртышской и Обь-Тазовской (южная часть) фациальных областей. Эта территория, являясь наиболее промышленно развитой в Сибири, из-за слабой изученности нижне-среднеюрских отложений считается небогатой по запасам УВ-сырья. Она занимает площадь около 700 тыс. км². Мощность нижне-среднеюрских отложений изменяется от 50-100 до 1000 м, глубина залегания кровли колеблется в пределах 2000- 3500 м. По данным СНИИГГиМСа на 01.01.91 г. начальные геологические ресурсы УВ в нижней и средней юре этого региона составляют около 13500 млн т условных УВ. К настоящему времени в нижней – средней юре уже открыто более 50 месторождений нефти с различными запасами.

Юг Обь-Тазовской переходной области представлен Нюрольской, Тымской и Вездеходной фациальными зонами, глубоко проникающими в южную часть плиты по субмеридиональным рифтогенным прогибам. Для них характерны полный объем системы с частичной редукцией нижних горизонтов на положительных структурах, большие мощности (900-1000 м), наибольшая глубоководность и мористость осадков.

Эвстатические процессы ранней и средней эпох юры обусловили цикличное чередование в осадочном выполнении Западно-Сибирского седиментационного бассейна трансгрессивных глинистых и регрессивных песчано-алевритовых толщ на всей его территории, в том числе и на южной окраине (Казаков A.M., Девятов В.П., 1994). Эти толщи составляют региональные стратиграфические горизонты, пять из которых (зимний, шараповский, надояхский, вымский, малышевский) сложены песчаными, алевритовыми и глинистыми породами, а пять, их последовательно перекрывающих (левинский, китербютский, лайдинский, леонтьевский и нижневасюганский), – преимущественно глинистыми (рис. 2).

По латерали все горизонты имеют определенные отличия, связанные со спецификой фациальных областей. И в глинистых, и в песчаных горизонтах по направлению к областям сноса в составе осадков возрастают доля неморских пород и объем крупнообломочного материала. В нижне-среднеюрских отложениях Обь-Тазовской области заключены остатки солоноватоводных и пресноводных двустворок, форамини-фер, остракод, наземных растений, споры и пыльца. В Обь-Иртышской области встречаются лишь остатки наземных растений и спорово-пыль-цевые комплексы. Стратиграфические горизонты состоят из местных подразделений переходной и континентальной фациальных областей (см. рис. 2).

На региональных сейсмических профилях MOB ОГТ глинистые горизонты выделяются как основные отражающие горизонты в нижне-среднеюрском разрезе. Левинский стратиграфический горизонт отвечает отражающему сейсмическому горизонту Т₄², китербютский – Т₄¹, лайдинский - Т₂, леонтьевский – T₁. Левинский, китербютский и лайдинский горизонты томские геологи индексируют соответственно Iт₁, Iт, Ia.

Нефтегазогеологические подразделения. Стратиграфические горизонты служат основой нефтегазогеологической номенклатуры нижне-среднеюрских отложений Западно-Сибирского осадочного бассейна. Деление нижней – средней юры на две формационные толщи (уренгойскую и варьеганскую серии) определяет ее расчленение на два нефтегазоносных надкомплекса с аналогичными названиями. Стратиграфические горизонты отвечают нефтегазоносным комплексам в составе коллекторской и экранирующей толщ, называемых по коллекторской толще (зимний, шараповский, надояхский, вымский, малышевский комплексы) (см. рис. 2).

Шараповский резервуар (верхнеурманская подсвита – 90-140 м) – прибрежно-морские, эстуарные, аллювиальные серые, светло-серые песчаники мелко- и разнозернистые полевошпат-кварц-граувакковые, граувакковые с прослоями гравелитов и конгломератов, лагунные, озерно-болотные темно-серые аргиллиты и алевролиты, фораминиферы; (шеркалинская свита – 80-130 м) – аллювиальные серые песчаники разнозернистые с прослоями гравелитов, озерные, болотные темно-серые аргиллиты и мелкозернистые глинистые алевролиты.

Внутри каждого резервуара песчаные пласты (мощность не менее 5 м) индексируются двумя буквами: от названия системы и горизонта (группа пластов зимнего горизонта – ЮЗ, шараповского – ЮШ, надояхского – ЮН, вымского – ЮВ, малышевского – ЮМ); их число внутри каждого горизонта обозначается цифрами внизу (ЮШ_1-3 и т.д.). Для экранирующих горизонтов, в случае нахождения в них продуктивных пластов, зарезервированы индексы нижележащего резервуара с нулем вверху и нумерацией внизу по числу пластов (например, ЮШ⁰_1-2 для китербютского экрана и т.д.).

Эвстатическая природа трансгрессивно-регрессивных процессов в условиях непрерывно прогибающейся земной коры и динамика возвратно-поступательного расширения седиментационного бассейна обусловили многообразие фаций на его южной окраине. Здесь по материалам полевого изучения керна, анализа результатов MOB ОГТ и ГИС (с созданием электрометрических моделей), по данным литолого-петрографического, геохимического и палеонтолого-тафономического изучения отложений выявлены гравийно-галечные, песчаные, алевритовые, глинистые, угленосные фации мелкого шельфа и прибрежной зоны, островной части шельфа, подводных возвышенностей, заливов и эстуариев, лагун, островной суши, равнины прибрежно-морской в зоне неустойчивого положения береговой линии, дельты нерасчлененной, фронта дельты, дельтовой платформы субаквальной и субаэральной, речных русел, пойм, озер, болот, склонов водоразделов, речных долин и эрозионных врезов, выполненных делювием и пролювием.

Зимний резервуар (пласт ЮЗ₁ ) – начало позднего плинсбаха (нижнеурманская подсвита). В раннем плинсбахе (конец зимнего времени) мелководный морской бассейн располагался на севере Западной Сибири в Ямало-Гыданской области. На юге Западной Сибири осадки накапливались в речных долинах, приуроченных к надрифтовым желобам, а также в озерах, озерных дельтах, болотах, разместившихся в наиболее прогнутых изолированных депрессиях. Основная река текла по Колтогорско-Уренгойскому желобу, менее полноводные реки – по другим желобам и отрицательным структурам. На водораздельных пространствах располагались озера и болота. Небольшие участки бортов речных долин были покрыты склоновыми делювиально-пролювиальными отложениями. Ближайшие области сноса представляли собой низкие и средние горы с преобладающими высотами 400-600 м, отдельные вершины достигали 1500 м.

Шараповский резервуар (пласт ЮШ₁) – конец позднего плинсбаха (верхнеурманская подсвита, шеркалинская свита) (рис. 3). К концу позднего плинсбаха общая площадь развития шараповского горизонта значительно расширилась на юг за счет существенной денудации прилегающей суши. Юг Западной Сибири в пределах Обь-Тазовской области представлял собой прибрежное мелководье с низменным сильно изрезанным морским побережьем, осложненным дельтами, лагунами, озерами, болотами, речными долинами, водораздельные пространства которых были либо возвышенными и денудировались, либо заняты верховыми болотами и озерами. Основные водотоки также были связаны с понижениями линейных рифтовых депрессий.

Геохимические данные указывают на восстановительные условия седиментации ОВ в шараповском бассейне. Отношение пристана к фитану (Pr/Ph) на большинстве площадей меняется в пределах 0,8-1,5, достигая 2,2-2,7 лишь на Колпашевской и Сутыгинской площадях. В ряду нормальных алканов преобладают иногда высокомолекулярные (С₂₁-С₂₉), в ряде случаев – низкомолекулярные (С₁₇-С₁₉) гомологи или их распределение бимодально. Это характеризует преимущество в составе ОВ или липидов фитопланктона, или высших растений, что может указывать на близость береговой линии. О колебании последней свидетельствуют и существенные изменения всех геохимических параметров по разрезу. Так, пробы, отобранные менее чем через 2 м друг от друга, часто различаются наличием или отсутствием порфиринов, значительными изменениями отношения пристана к фитану, общим содержанием ОВ, максимумами молекулярно-массового распределения н-алканов.

Китербютский экран. Высокоамплитудная раннетоарская трансгрессия (китербютский горизонт) была ограничена на юге Западной Сибири относительно высоким рельефом. В осадконакопление была вовлечена более обширная территория, чем для шараповского времени. На юге Западной Сибири морскими водами были залиты не только депрессии, но и большая часть поднятий. Центральные районы области представляли собой довольно глубоководный шельф. Здесь в пределах верхней и средней сублиторали накапливались глинисто-алевритовые осадки с маломощными прослоями алевритовых турбидитов и темпеститов, особенно в зонах надрифтовых желобов. Окраинным районам Обь-Иртышской области свойственны мелководный шельф и прибрежная равнина, временами заливавшаяся морем, востоку области – озерно-лагунные ландшафты. Здесь нередко отлагались битуминозные глины, глинистые илы, алевритовые и мелкопесчаные маломощные прослои.

Надояхский резервуар (пласт ЮН₁) – начало аалена (селькупская свита, нижняя пачка нижнетамбаевской подсвиты) (см. рис. 3, Б). Падение уровня моря в начале аалена, при еще высоком рельефе горного обрамления и внутренних выступов фундамента, обеспечило поступление в осадочный бассейн довольно значительного количества крупнообломочного материала. Это был завершающий этап раннеюрского седиментогенеза, характеризующегося накоплением огромного количества грубокластического материала.

Геохимические данные свидетельствуют о значительном сокращении нормально-морских условий на юге Западной Сибири в надояхское время по сравнению с китербютским. На большинстве площадей отсутствуют ванадиловые комплексы порфиринов. Они сохранились лишь в некоторых случаях, видимо, в защищенных от интенсивных волнений архипелагами островов изолированных впадинах (типа лагун), законсервировавших при надояхской регрессии геохимические обстановки, близкие тогурским. На ряде площадей вместо ванадиловых присутствуют порфириновые комплексы с никелем, указывающие на менее восстановительные условия. Значения отношения пристана к фитану по площади и для разных слоев горизонта в пределах морского бассейна колеблются от 0,9 до 6,3, характеризуя смену условий от закисных до окисных во времени и по площади. В целом преобладают средние и высокие значения, свидетельствующие о затрудненной и нормальной аэрации бассейна. В пределах одного разреза и по площади наблюдается широкое разнообразие в распределении нормальных алканов: бимодальное с максимумами, приходящимися на низко- и высокомолекулярные (на половине исследованных площадей), преобладание низкомолекулярных С₁₅-С₁₈, реже распределение с максимумом на С₂₃-С₂₅. Это характерно как для широкого развития на островах и окружающей суше высших растений, так и активной гидродинамики мелководного бассейна (волны внутренние, волны мелководья, штормовой волновой базис, придонные течения и т.п.), обеспечивающей значительный разнос детритных форм и фрагментов листьев, обладавших повышенной плавучестью.

Лайдинский экран. В начале средней юры (лайдинский горизонт) при очередном повышении уровня морской бассейн продвинулся далеко на юг Западной Сибири, особенно по Колтогорско-Уренгойскому желобу. Обь-Тазовская область представляла собой мелководную зону шельфа, а Обь-Иртышская – островное море с системой лагун и озер на побережьях, временами заливаемых морем. Здесь отлагались глины, мелкие алевриты перевальной свиты и нижней пачки нижнетамбаевской подсвиты с маломощными прослоями мелкозернистых песчаников и крупнозернистых алевролитов. На приливно-отливных равнинах формировались глинисто-алевритово-песчаные мелкопереслаивающиеся флишоиды.

Геохимические параметры характеризуют лайдинский морской бассейн как нестабильный со сложной батиметрией, с переменными гидродинамическим и кислородным режимами. Ванадиловые комплексы порфиринов, типичные для морских восстановительных условий формирования ОВ, обнаружены в единичных образцах из Нюрольской, Тымской фациальных зон и в лагунных отложениях Нижнечулымской зоны. Широко распространены никелевые комплексы, встречающиеся совместно с ванадиловыми и без них. Это свидетельствует о достаточно быстрой смене окислительных и восстановительных условий при осадконакоплении либо об отсутствии сероводородного заражения в бассейне. Велик разброс значений отношения пристана к фитану (1,0-6,9), характеризующий нестабильную аэрацию бассейна. В то же время повышенные значения Pr/Ph могут быть связаны с широким развитием зоопланктона, в котором пристан составляет их основной компонент [2]. Состав и распределение нормальных алканов свидетельствуют о существенном вкладе планктона в состав ОВ, накопившегося в лайдинском морском бассейне. Преобладание низкомолекулярных н-алканов (C₁₅ и С₁₇), являющихся его основными компонентами, установлено в Уватско-Мегионской фациальной зоне, на севере и юге Нюрольской, повсеместно встречается в пределах Тымской зоны. Высокомолекулярные н-алканы – производные высших растений – часто вместе с низкомолекулярными (бимодальное распределение) преобладают в Омской и Нижнечулымской зонах, на некоторых площадях Нюрольской и Вездеходной зон.

Широкий разброс значений геохимических параметров, характеризующий нестабильные обстановки лайдинского бассейна, можно объяснить интенсивным волновым, штормовым и тайфунным перемешиванием вод акватории, имевшей весьма обширную площадь и малые глубины. Закисные обстановки, сохранявшие ванадиловые комплексы порфиринов и низкие значения Pr/Ph, видимо, тяготели к западинам на шельфе, ограниченным подводными возвышенностями и с глубинами дна ниже волнового базиса. Здесь же в затишных условиях, скорее всего, были более благоприятные обстановки для массового развития планктона, являвшегося исходным веществом для низкомолекулярных н-алканов. Можно полагать, что подобная картина была свойственна и более поздним бассейнам ранней – средней юры, в которых формировались глинистые горизонты.

Вымский резервуар (пласт ЮВ₁) – начало байоса (толькинская свита, верхняя пачка нижнетамбаевской подсвиты) (см. рис 3, В). Во второй половине позднего аалена и первой – раннего байоса (вымское время) в Западной Сибири проявилось наиболее интенсивное угленакопление в юре. Несмотря на расширение седиментационного бассейна в целом, морская акватория по сравнению с надояхской практически не увеличилась, а уровень моря занимал более низкое положение. К этому времени значительная часть внутренних выступов кристаллического фундамента оказалась разрушенной или сильно сглаженной, что резко снизило в осадках долю крупнообломочного материала.

Геохимические показатели фациальных обстановок Обь-Тазовской области в целом характеризуют осадочный бассейн без закисных условий, достаточно хорошо аэрируемый, с широким развитием как низших, так и высших растений. Ванадиловые комплексы порфиринов в породах вымского горизонта не обнаружены. Комплексы с никелем, присутствующие в ОВ, сформировавшемся вне закисных условий, установлены в Вездеходной зоне и на большинстве площадей Нюрольской и Тымской зон. Отношения при-стана к фитану, определяющие окислительно-восстановительные условия на ранних стадиях захоронения ОВ, как правило, достаточно высокие (2,7-11,0). Более низкие значения (1,5-2,0) зафиксированы только на западе Нюрольской, в Омской и Вездеходной фациальных зонах. В составе нормальных алканов на ряде площадей максимум приходится на их низкомолекулярные разности (С₁₅, С₁₆ или С₁₇) и при бимодальном распределении – на С₁₅, С₁₆ или C₁₇. В других случаях при бимодальном распределении основные максимумы приходятся на н-алканы С₂₃, С₂₅ , С₂₇ либо последние в целом преобладают. Все это свидетельствует об участии в составе ОВ фитопланктона, водорослей и остатков высших растений, а также об интенсивном развитии на ряде участков осадочного бассейна гетеротрофных микроорганизмов (максимум на С₁₆ ).

По геохимическим показателям леонтьевский морской бассейн близок лайдинскому – с переменным кислородным и гидродинамическим режимами, сложной батиметрией как по площади акватории, так и во времени. Ванадиловые комплексы порфиринов, заведомо присущие морским отложениям, определены на севере Омской, западе и востоке Нюрольской фациальных зон. Никелевые комплексы, свидетельствующие о формировании осадков вне закисных условий, распространены значительно шире. Отношения пристана к фитану колеблются в широких пределах (1,8-6,9), что может характеризовать аэрацию бассейна как неустойчивую. На многих площадях Нюрольской и Тымской фациальных зон обстановка способствовала развитию гетеротрофных микроорганизмов, определивших состав захоронившегося в осадках ОВ (максимум распределения н-алканов приходится на С₁₆). Большая часть акватории в пределах Нюрольской зоны была благоприятной для обитания фитопланктона (максимальное содержание среди н-алканов С₁₅ и С₁₇). На единичных участках состав ОВ формировался за счет высших наземных (в максимальном количестве присутствуют н-алканы С₂₇) и водных (н-алканы С₂₃) растений. Следует отметить, что широкое развитие в леонтьевском бассейне планктона, в том числе и зоопланктона, могло наложить отпечаток на распределение захоронившегося в осадках пристана и исказить в ряде случаев значения Pr/Ph в сторону повышения аэрируемости.

Малышевский резервуар (пласт ЮM₁) – середина позднего бата (надымская свита, верхнетам-баевская подсвита) (см. рис 3, Г). Падение уровня моря к началу малышевского времени не сократило акватории, хотя и уменьшило ее глубину. На юге Западной Сибири на завершающем этапе формирования малышевского резервуара море было мелким, изобиловало подводными возвышенностями и островами, низменными, заливавшимися морем на севере, и более высокими с возвышенной островной сушей в южной половине, а также с подводными возвышенностями и отмелями, прилегавшими к островам и временами осушавшимися. Острова и подводные возвышенности, как правило, были небольшими, отвечавшими локальным положительным структурам. С ними связывается аккумуляция наиболее крупнокластического материала в морском бассейне, формировавшая продуктивные пласты малышевского резервуара. Побережье малышевского моря было осложнено системой лагун, эстуариев и дельт.

Геохимические данные по малышевскому горизонту показывают почти повсеместное отсутствие ванадиловых комплексов порфиринов, непостоянное участие комплексов с никелем, колебание отношения Pr/Ph от 1,6 на относительно глубоководных участках до 14,0 в пределах положительных структур, преобладание среди н-алканов на большинстве площадей высокомолекулярных (С₂₃, С₂₅, С₂₇), на единичных – низкомолекулярных (С₁₇) разностей. Некоторые участки Омской, Нюрольской и Тымской фациальных зон были заражены сульфатредуцирующими микроорганизмами (среди н-алканов доминирует С₂₆). Все это указывает на переменную аэрацию в осадочном бассейне, отсутствие в большинстве случаев закисных условий, участие в седиментогенезе производных бактериальной массы, высших и частично низших растений.

В составе ОВ нижневасюганской подсвиты в большинстве случаев среди н-алканов преобладают С₂₅, С₂₇ и С₂₉ – гомологи, характеризующие значительный вклад высшей растительности в состав ОВ. В ряде случаев распределение н-алканов бимодально с дополнительным или основным максимумом, приходящимся на С₁₆ или С₁₇, отражающим вклад фитопланктона и гетеротрофных микроорганизмов. Отношение пристана к фитану изменяется от 1,7 до 5,5 (максимальные значения зафиксированы в Тымской зоне) и указывает на нестабильные окислительно-восстановительные условия в бассейне седиментации. Об отсутствии сероводородного заражения при накоплении ОВ на ряде площадей (Болтная, Первомайская, Каргасокская и Новиковская) свидетельствует наличие комплексов порфиринов с никелем, а резко окислительных условий – присутствие наряду с никелевыми комплексами ванадилпорфиринов.

В каждой из трех фациальных областей Западно-Сибирского осадочного бассейна в ранней и средней юре сформировался присущий им набор потенциально коллекторских песчаных тел, обусловленный генетической специализацией областей. На юге Западной Сибири, в пределах переходной и континентальной областей, коллекторами могут быть песчаные покровные тела верхней сублиторали и литорали, вдольбереговые бары, барьерные острова, фронт и морской край дельтовой платформы, дельтовые бороздины, протоки, пляжи, устьевые бары, шнурковые песчаные тела речных долин и надводной части дельтовых платформ.

1. Седиментология / Р. Градзиньский, А. Костецкая, А. Радомский, Р. Урунг. - М.: Недра, 1980.
2. Тиссо Б., Вельте Д. Образование и распространение нефти. – М.: Мир, 1981.
3. Atlas of Paleotectonic and Paleogeological-Landscape Maps of Hydrocarbon Provinces of Siberia / Chif Editor V.S. Surkov. - Novosibirsk: SNIIGG&MS, Petroconsultants, 1995.

A complex (stratigraphic, lithological, facies-genetic, paleogeographical) study of Lower-Middle Jurassic oil and gas potential on the south of Western Siberia revealed an alteration in the section of regional permeable, screened and oil source sequences, the presence among permeable complexes of facies favourable for hydrocarbon accumulation suggest a great possibility of discovering the large hydrocarbon occurrences in non-structural, structural and combined traps in Lower-Middle Jurassic formations of the southern part of West Siberian oil and gas province.

Границы: 1 – Западно-Сибирской плиты, 2 – фациальных областей (I – Обь-Тазовская, II – Обь-Иртышская), 3 – фациальных зон (1 – Нюрольская, 2 – Тымская, 3 – Вездеходная, 4 – Уватско-Мегионская, 5 – Омская, 6 – Папдугинская, 7 – Белоярская, 8 – Ажарминская, 9 – Нижнечулымская, 10 – Чулымо-Енисейская, 11 – Кулунлинская), 4 – административные; отложения: 5 – переходные, 6 – континентальные; А – Томская, Б – Новосибирская, В – Омская, Г – Тюменская области; Д – Ханты-Мансийский АО, Е – Красноярский, Ж – Алтайский края

Отложения: 1 – глинисто-алеврито-песчаные, 2 – преимущественно глинистые

Рис. 3. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА ШАРАПОВСКОГО (А), НАДОЯХСКОГО (Б), ВЫМСКОГО (В) И МАЛЫШЕВСКОГО (Г) ГОРИЗОНТОВ

ской залив, 5 – лагуна, озеро, 6 – равнина прибрежно-морская в зоне неустойчивого положения береговой линии, 7 – дельта, 8 – речная долина, 9 – аллювиально-оэерная равнина.