CC BY
92
УДК 553.982.23(1-925.22):550.83
В. В. Пыхалов
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ ЛОВУШЕК НЕФТИ,
ПРИУРОЧЕННЫХ К АНТИКЛИНАЛЬНЫМ ИНВЕРСИОННЫМ СТРУКТУРАМ
КАРАКУЛЬСКОГО ВАЛА
В тектоническом отношении Каракульский вал является составной частью системы по-кровно-надвиговых дислокаций, образованных в результате формирования кряжа Карпинского. До недавнего времени считалось, что цепочка таких валообразных поднятий (Каракульский, Джакуевский валы и др.) протягивается вдоль южной периферии территории, занимаемой по нижележащим отложениям Астраханским сводом [1].
В результате сейсмических исследований, выполненных Астраханской геофизической экспедицией в последние годы, а также обобщения геолого-геофизической информации были получены новые данные о строении территории.
Было выяснено, что Джакуевский и Каракульский валы представляют собой единое структурное осложнение, которое протягивается с северо-запада на юго-восток. Стратиграфически вал сложен преимущественно нерасчленённой толщей сакмаро-артинских отложений, которая образует крупную складку амплитудой более 2 000 м. Складка имеет крутой северовосточный склон и более пологий южный. Внутреннее строение вала сложное. Толща сакмаро-артинских отложений характеризуется наличием пластин, надвинутых одна на другую. В пределах центральной части рассматриваемого вала его южный склон в сейсмическом волновом поле выражен слабо. В то же время выделяется ряд пластин, смятых в складки, с амплитудой порядка 500 м (иногда более).
Южное крыло вала перекрыто нерасчленённой толщей сакмаро-артинских отложений, по сейсмическим данным залегающих практически субгоризонтально, со следами мелкой складчатости.
Северное крыло вала, со стратиграфическим и угловым несогласием, контактирует с верхнепермскими отложениями, которые осложнены мелкой складчатостью.
Сводовая часть Каракульского вала перекрывается песчаной базальной пачкой среднеюрских отложений, а на отдельных участках - верхнепермскими.
По данным бурения, вдоль северной периферии Каракульского вала, между верхнепермскими и сакмаро-артинскими отложениями, выделяется ангидритовая прослойка кунгурского возраста (4-, 10-Джакуевская и др.). Между рядом глубоких скважин (12-Джакуевская и др.), пробуренных в пределах южной периферии Каракульского вала в толще сакмаро-артинских отложений, наблюдается стратиграфическое несогласие - более древние сакмаро-артинские отложения перекрывают более молодые кунгурские.
По линии скважин 12-, 4-, 10-Джакуевская, 200-Николаевская, пересекающей ортогонально Каракульский вал, установлено, что ангидритовая кунгурская пачка представляет собой несимметричную складку. Южное крыло складки (скв. 12-Джакуевская) менее погружено относительно сводовой части (скв. 4-Джакуевская), чем северное (скв. 10-Джакуевская и 200-Николаевская). Южное крыло складки более крутое, чем северное и перекрыто более древними сакмаро-артинскими отложениями.
Складчатое строение кунгурской толщи в данном случае в большей степени может быть связано с механизмами складчатости, чем пластического течения галогенной кунгурской формации.
В целом Каракульский вал является южным ограничением области распространения галогенной формации в пределах Астраханского Прикаспия.
Практически субпараллельно Каракульскому валу, примерно на расстоянии 15 км к югу от него, протягивается цепочка валов, сложенных преимущественно отложениями верхнекаменноугольного возраста (Полдневской, Смушковский и др.).
Строение этих валов изучено данными геофизических методов достаточно слабо. Ещё в меньшей степени оно изучено бурением.
По имеющимся в настоящее время геолого-геофизическим данным амплитуда валов составляет более 2 000 м. Валы сложены преимущественно отложениями верхне- и среднекаменноугольного возраста и осложнены системой пластин, надвинутых одна на другую.
С северной стороны пластины практически «вдвинуты» в толщу сакмаро-артинских отложений. Здесь мы можем наблюдать стратиграфическое несогласие - отдельные более древние пластины, сложенные отложениями верхнекаменноугольного возраста, перекрывают более молодые сакмаро-артинские отложения. Южный склон валов погружается под надвинутый на него складчатый фундамент кряжа Карпинского, сложенный метаморфизованными отложениями верхнекаменноугольного возраста, и перекрыт более молодыми пермско-триасовыми отложениями.
По мезо-кайнозойскому комплексу отложений наиболее изученной современными методами сейсморазведки (методика сейсморазведки высокого разрешения (СВР)) и бурением частью территории Каракульского вала является зона, протягивающаяся от западной периферии Бешкульского месторождения до р. Волги на востоке. Остальная часть территории изучена достаточно слабо.
В пределах территории исследования юрские среднебайосские отложения со стратиграфическим несогласием перекрывают размытые палеозойские.
В нижней части юрских отложений (отложения нижнебайосского возраста) отмечена песчаная пачка, имеющая в целом трёхслойное строение.
В основании залегает базальная песчаная пачка, преимущественно сложенная крупнозернистым песчаником (репер Ш). Толщина пачки в сводовой части Каракульского вала и вдоль его северной периферии колеблется в пределах 30-80 м, закономерно утоняясь в северном и южном направлениях. В пределах Каракульского вала, в кровельной части базальной пачки, отмечены два пласта непроницаемых глин, разделяющих песчано-глинистые пласты небольшой толщины. К этим пластам приурочено Бешкульское нефтяное месторождение. В этих пластах отмечены признаки нефтеносности на ряде площадей исследуемой территории (скв. 4-Джакуевская, 5-, 50-Тинакская, 61-Бешкульская).
Сейсмическими исследованиями по кровле нижнебайосских отложений выявлена цепочка локальных поднятий, протягивающихся вдоль Каракульского вала (Яшкульская, Г еофизическая, Западно-Геофизическая, Бешкульская, Восточно-Бешкульская, Медная, Ольгинская, Северо-Бешкульская, Кирикилинская, Тинакская структуры и др.).
В пределах северной периферии Каракульского вала, по данным СВР, отмечается зона аномального волнового поля. Аномальная запись охватывает всю толщу надпалеозойских отложений.
Основным критерием выделения данной зоны явились характерные для зон дробления (зон дизъюнктивных дислокаций (ДД)) признаки, регистрируемые в волновом поле [2, 3].
— наличие разрывов в корреляции фаз при латеральной протяженности зон перерыва не более 0,5 км;
— смещение горизонтов и их групп от 5 до 20 мс. Более мелкие нарушения сплошности не фиксируются;
— резкое изменение наклонов горизонтов и их групп, с областями хаотической сейсмической записи;
— резкие колебания параметра мгновенной амплитуды и понижение величины мгновенной частоты волнового поля.
В целом отмечается субпараллельность между южной областью распространения ангидритовой пачки нижнекунгурского возраста и южной границей развития зоны ДД.
В результате исследований методом СВР было уточнено геологическое строение антиклинальных структур, приуроченных к нижнебайосским отложениям среднеюрского возраста в пределах Каракульского вала. Установлено, что северным ограничением Бешкульской структуры (соответствующей одноимённому месторождению), как и сопряжённой с ней Восточно-Бешкульской, является зона ДД. Вдоль северного ограничения структур выделяется крупный грабенообразный прогиб, отделяющий Бешкульскую и Восточно-Бешкульскую структуры от Северо-Бешкульской, расположенной в зоне ДД.
Северо-Бешкульская структура имеет блоковое строение. Приподнятые блоки разбиты системой ортогонально направленных нарушений. Блоки отделены друг от друга также дизъюк-тивами незначительной амплитуды.
Наличие приподнятых блоков севернее Бешкульского месторождения, а также наличие грабенообразного прогиба подтверждается данными бурения. Отмечается, что в разбуренных блоках Северо-Бешкульской структуры признаки углеводородов (УВ) не обнаружены. Это кос-
венным образом подтверждает наличие непроницаемых тектонических флюидоупоров, ограничивающих с севера ловушки УВ, связанные с Бешкульской и Восточно-Бешкульской структурами.
В то же время следует отметить, что на ряде структур, расположенных в пределах зоны ДД, отмечены признаки УВ. Например, в пределах западной периферии Медной структуры (скв. 4-Джакуевская) получен нефтенасыщенный керн, из скважин 5-Тинакская
и 50-Бешкульская (Тинакская структура) получены непромышленные притоки нефти, в пределах восточной периферии Восточно-Бешкульской структуры (скв. 61-Бешкульская), расположенной в пределах зоны ДД, получен нефтенасыщенный керн.
Полученные данные подтверждают важную роль зоны ДД как возможного флюидоупора для ловушек УВ, расположенных в пределах Каракульского вала.
Следует отметить, что толщина и коллекторские свойства нефтеперспективных песчаных пластов в нижнебайосских отложениях неодинаковы. Связано это прежде всего с разной степенью глинизации последних и изменением их толщины.
Эти два фактора в первую очередь связаны с условиями седиментации верхних продуктивных песчаных пластов.
Исследованиями скважинного материала было установлено, что вдоль сводовой части Каракульского вала толщина верхних продуктивных пластов изменяется незначительно. В то же время отмечаются участки с низкопоровым коллектором продуктивных пластов (скв. 61-Бешкульская). Возможно, что природа снижения пористости вскрытых отложений связана с уплотнением тер-ригенных пород в процессе формирования зоны ДД.
В целом глинизация продуктивных пластов увеличивается в северном направлении, за пределами Каракульского вала.
В южном направлении выявлены участки, где нижнебайосские отложения практически полностью отсутствуют (скв. 70-Бешкульская, Марсынские и др.).
Базальная песчанистая пачка (репер Ш) характеризуется резкими колебаниями толщины. Отмечается резкое сокращение толщины до полного выклинивания в южном направлении и более плавное сокращение в западном направлении.
В пределах территории, изученной методикой высокого разрешения, толщина нижнебай-осских отложений колеблется от 40 до 80 м.
При этом отмечается, что толщина отложений в пределах Бешкульской, Восточно-Бешкульской, Северной структур практически не меняется и достигает максимальных значений -80 м. Постоянной она остаётся и в пределах разделяющего структуры прогиба.
Эти данные показывают, что накопление нижнебайосских отложений происходило в условиях более погруженного, относительно южных областей, рельефа Каракульского вала.
Таким образом, отмечается инверсионный характер структур, приуроченных к Каракульскому валу, наличие зоны ДД в мезо-кайнозойских отложениях в пределах северной периферии вала.
Особенности геологического строения рассматриваемой территории свидетельствуют о дополнительных механизмах, принимавших участие в формировании ловушек УВ в её пределах.
На основе геолого-геофизических материалов восстановим условия формирования Каракульского вала и сопряжённых с ним ловушек УВ в толще мезо-кайнозойских отложений.
Формирование рассматриваемой территории неразрывно связано с пострифтовыми процессами Донбасс-Туаркырской рифтовой системы среднедевонского заложения [4-10], т. к. в артинское время палеозой вала Карпинского был уже смят в складки и размыву подвергались отложения всех горизонтов карбона. Дальнейшее развитие рифта по модели Б. Вернике привело на первой стадии к инверсии и формированию кряжа Карпинского в нижнепермское время, а также предгорного прогиба, расположенного вдоль северной границы сформированного орогена.
Под действием надвига кряжа Карпинского на южное обрамление Прикаспийской впадины граничные с орогеном толщи осадочного чехла (терригенные отложения верхнекаменноугольного, возможно и девонско-каменноугольного возраста) были смяты в складки, «вдавлены» в толщу сакмаро-артинских отложений и сформировали крупные поднятия (Смушковский, Краснохудукский, Камызякский валы) «вдвиго-надвиговой» структуры. Севернее пластины сакмаро-артинских отложений также были смяты в складки и сформировали, параллельно зоне «вдвиго-надвигов», зону надвигов - Каракульский вал. Сформированные валы, сложенные разновозрастными отложениями, располагаются примерно на расстоянии 15 км субпараллельно
друг другу. В конце артинского - начале кунгурского веков между двумя крупными орогенети-ческими поднятиями в более спокойной тектонической обстановке толща была заполнена продуктами разрушения как кряжа Карпинского, так и молодыми орогенетическими поднятиями. Продукты разрушения Каракульского вала способствовали формированию галопелитовой формации нижней пачки иреньского горизонта кунгурского возраста. Каракульский вал являлся южной границей кунгурского солеродного бассейна. Вероятно, в нижнекунгурское время вдоль северной периферии Каракульского вала отложились ангидритовые пачки.
Вторая половина кунгурского века характеризовалась активизацией внутриплитных напряжений, вызванных формированием правостороннего сдвига, выделенного на стыке Скифской, Туранской плит и юга Прикаспийской впадины [10].
Под действием этих напряжений произошло перемещение отдельных пластин Каракульского вала друг относительно друга, в результате чего сформировалось стратиграфическое несогласие в пределах Каракульского вала и были смяты в складку ангидритовые отложения кунгурского возраста. Такое развитие событий подтверждается наличием складчатости в нижней толще иреньского горизонта, представленного галопелитовой формацией [11].
Амплитуда горизонтальных перемещений была незначительной и составляла первые сотни метров - судя по размерам сформированных складок.
К началу верхнепермского времени в пределах рассматриваемой территории был сформирован достаточно расчленённый рельеф.
В верхнепермское время под действием экзогенных сил сформировался пологий северный склон Каракульского вала.
В пределах южного склона Каракульского вала верхнепермскими отложениями были заполнены наиболее погруженные участки рельефа (например, район скв. 12-Джакуевская и др.). Наиболее приподнятая часть территории была снивелирована.
Позднетриасовая фаза сжатия - эпоха индосинийской складчатости [12] - на юге связана с коллизией Киммерии (Иран и его западное продолжение - блоки Южной Армении и Кишехира) с Понтийско-Закавказской окраиной [8], а на востоке - с орогенией в пределах Мугоджар и Южного Урала.
В результате активизации сил сжатия территория кряжа Карпинского и Астраханского свода испытала подъём, что привело к размыву триасовых отложений в пределах юга Прикаспийской впадины [4]. Активизация тангенциальных сил сжатия проявилась в формировании мелкой складчатости верхнепермских отложений, появлении структур типа «щитов черепахи» (такие структуры могут формироваться именно при наличии тангенциальных напряжений - сил бокового сжатия [13]).
К началу нижнебайосского времени территория Каракульского вала была в значительной степени снивелирована. В то же время сохранился общий тренд - региональный наклон поверхности от наиболее приподнятой части - кряжа Карпинского в направлении к Астраханскому своду. В целом существовали прибрежно-морские условия осадконакопления, формируя вдоль приподнятой части Каракульского вала полосу вольно-прибойной зоны, области развития речных долин.
В результате был сформирована базальная пачка нижнего байосса и, позднее, в условиях более выровненного рельефа - верхние продуктивные пласты.
Такие условия седиментации позволяют объяснить постоянство толщины верхних пластов в пределах Каракульского вала и более резкую изменчивость толщины базальной пачки.
Отметим, что наибольшей толщины нижнебайосские отложения достигают вдоль северной периферии Каракульской зоны надвигов. На юг, в направлении к кряжу Карпинского (скв. Марсынские, Полдневские и др.), толщина отложений сокращается от первых десятков метров до ноля. На севере (скв. Пионерские, 30-Астраханская, Разночиновские и др.) толщина базальной пачки не превышает 20-30 м), закономерно уменьшаясь в северном направлении.
Такие условия осадконакопления однозначно указывают на источник сноса с юга (кряж Карпинского). Наибольшей толщины отложения достигают именно в части сброса основного терригенного материала - в прибрежно-морской зоне Каракульского вала.
Таким образом, можно предполагать, что более приподнятая часть Каракульского орогена была расположена южнее его современного положения.
Кайнозойская история развития внутриплитных напряжений в пределах рассматриваемого региона связана прежде всего с активностью Альпийского пояса. Общий характер проявления активности в пределах пояса определился причленением к Аравийской плите Евро-Азиатской [9]. Отражением этих напряжений представляется появление зон дизъюнктивных дислокаций, охватывающих мезо-кайнозойские отложения (иногда и четвертичные) в пределах Промыслово-Цубукской зоны, восточной части кряжа Карпинского, полуострова Бузачи, Северного Каспия [14].
В пределах Каракульского вала эти напряжения способствовали перемещению вдоль более пластичной ангидритовой толщи отдельных пластин Каракульской зоны надвигов.
Под действием напряжений, направленных под углом порядка 30-45°, произошёл раскол и дробление мезо-кайнозойской толщи. Сдвиговые деформации привели к появлению локальных поднятий надпалеозойского осадочного чехла.
В результате таких перемещения сформировалась зона дизъюнктивных дислокаций, ряд инверсионных структур (Бешкульская, Геофизическая и др.). Пластины, слагающие сводовую часть Каракульского вала, были раздроблены и испытали перемещение по границе скольжения. Величину горизонтальных смещений пластин можно оценить по расстоянию между вершинами Бешкульской и Северо-Бешкульской структур. Она составляет около 1 км.
При этом были сформированы многочисленные поднятия и грабены, характеризующие зону ДД в вышележащих отложениях.
Вследствие низкой пластичности наибольшему деформированию были подвергнуты верхнемеловые отложения, где проявление дислокационных напряжений наиболее велико.
При формировании дислоцированной зоны вдоль тектонических смещений, вследствие диссипативного разогрева пород, могли формироваться плотные, непроницаемые и полупроницаемые флюидоупоры.
Отличительной особенностью в строении Бешкульской и Восточно-Бешкульской инверсионных структур является их приуроченность к зонам отсутствия тектонических нарушений. Возможно благодаря низкой проницаемости нарушений, трассируемых в пределах северного ограничения структур, ловушка смогла сохранить УВ в верхних песчаных пластах.
Отдельные инверсионные приподнятые блоки структур в пределах зоны ДД также могут сохранять небольшие залежи УВ при наличии непроницаемых флюидоупоров. Об этом свидетельствуют признаки УВ в пределах последних. В то же время увеличение количества и величины дизъюнктивных дислокаций при малых размерах отдельных нефтеперспективных блоков делают опоискование объектов в этой зоне менее перспективным.
В настоящее время современными методами сейсмической разведки изучена незначительная территория северной периферии Каракульского вала. Большая часть его территории, как к западу от Бешкульской, так и к востоку от Тинакской структур, остаётся неисследованной.
В свете предложенной геодинамической модели можно предполагать наличие ловушек УВ, приуроченных к антиклинальным малоамплитудным инверсионным структурам, аналогичным Бешкульскому и Восточно-Бешкульскому поднятиям, которые могут располагаться вдоль северной периферии Каракульского вала. По восстанию такие объекты могут быть экранированы субвертикальными флюидоупорами, связанными с развитием зоны дизъюнктивных дислокаций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тектоническая схема Астраханско-Калмыцкого Прикаспия [карта] / Н. И. Воронин, А. Я. Бродский,
С. В. Делия и др. / МПР РФ, Комитет природных ресурсов по Астраханской области. - Астрахань: ФГУ «АстТФГИ», 2001.
2. Мушин И. А., Корольков Ю. С., Чернов А. А. Выявление и картирование дизъюктивных дислокаций методами разведочной геофизики. - М.: Науч. мир, 2001. - 120 с.
3. Потапов О. А. Интерпретация данных сейсморазведки. - М.: Недра, 1990. - 448 с.
4. Авербух Б. М., Алиева С. А. Перспективы нефтегазоносности надсолевых (верхнепермско-мезозойских) образований Северного Каспия // Геология нефти и газа. - 1992. - № 9. - С. 9-14.
5. Астраханский карбонатный массив: Строение и нефтегазоносность / под ред. Ю. А. Волож, В. С. Парасына. - М.: Науч. мир, 2008. - 221 с.
6. Перспективы развития нефтегазопоисковых работ в надсолевом комплексе Прикаспийской впадины / Ю. А. Волож, Н. В. Милетенко, Н. Е. Куантаев, В. В. Липатов // Недра Поволжья и Прикаспия. -1997. - Вып. 14. - С. 7-11.
7. Строение кряжа Карпинского / Ю. А. Волож, М. П. Антипов, Ю. Г. Леонов и др. // Геотектоника. 1999. - № 1. - С. 28-43.
8. Казьмин В. Г., Тихонова Н. Ф. Раннемезозойские окраинные моря в Черноморско-Кавказском регионе: палеотектонические реконструкции / Г еотектоника. - 2006. - № 3. - С. 9-22.
9. Леонов Ю. Г. Тектоническая подвижность коры платформ на разных глубинных уровнях / Геотектоника. - 1997. - № 4. - С. 3-23.
10. Лобковский Л. И. , Никишин А. М., Хаин В. Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. -М.: Науч. мир, 2004. - 609 с.
11. Пыхалов В. В. Геодинамическая модель формирования земной коры и осадочного чехла Астраханского свода и её значение для оценки фильтрационно-емкостных свойств карбонатных отложений по данным геофизических методов. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. - 152 с.
12. Хаин В. Е. Реконструкция. Крупномасштабная цикличность, ее возможные причины и общая направленность тектонической истории Земли // Фундаментальные проблемы общей тектоники. - М.: Науч. мир, 2001. - С. 402-403.
13. РамбергХ. Сила тяжести и деформации в земной коре. - М.: Недра, 1985. - 399 с.
14. Попков В. И. Складчато-надвиговые дислокации. - М.: Науч. мир, 2001. - 136 с.
Статья поступила в редакцию 9.06.2009
FEATURES OF THE HYDROCARBON TRAPS’ CONSTRUCTION, CONFINED TO THE ANTICLINE INVERSION STRUCTURES OF THE KARAKUL'S ROLLER
V. V. Pykhalov
The seismic investigations proved the existence of the zone of the mezo-cainozoic sediment discontinuity within the northern circumference of the Karakul's roller. The conditions of the formation of these zones are justified with the post-rift processes and energization of the intraplate tension during the Alpine epoch of folding. Tectonic movements within the faulted zones can serve as a formation cap for the inversion structures, found within Karakul’s roller. The subsequent investigations of the Karakul's roller territory by the high-resoluted seismic exploration can be useful for the discovery of the new oil and gas fields.
Key words: seismic investigations, zone of discontinuity, Karakul's roller, post-rift processes, inversion structures.
