CC BY
1091
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ КРАЕВЫХ ПРОГИБОВ. ОБЩИЕ ЧЕРТЫ И ОТЛИЧИЯ
В.Н. Данилов (филиал ООО «Газпром ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз»)
Изучение геологии краевых прогибов (КП) имеет давнюю историю. Термин «краевой прогиб» был введен в научную литературу Н.С. Шатским в 1946 г., хотя впервые краевые прогибы были описаны им вместе с А.Д. Архангельским еще в 1933 г. [1]. Первая обобщающая работа по краевым прогибам была опубликована в 1959 г. Ю.М. Пущаровским [2], в которой были приведены их основные признаки:
• характерная форма (сильно вытянутые и узкие синклинальные прогибы, протягивающиеся на сотни и тысячи километров);
• асимметричное строение (крутое крыло, примыкающее к складчатой зоне и пологое - к платформе);
• состав отложений (в значительной мере это терригенные толщи, иногда угленосные или соленосные, меньше распространены мергели, еще реже - известняки, а вулканогенные породы отсутствуют или почти отсутствуют. Толщины отложений максимальны во внутренних частях прогибов с быстрым сокращением к внешним зонам);
• характер тектонических нарушений (более сложные и резкие дислокации распространены в той части краевых прогибов, которые примыкают к складчатой области. На крыльях, примыкающих к платформе, дислокации слабые и редкие, платформенного типа).
В дальнейшем Ю.М. Пущаровский посвятил еще ряд своих работ краевым прогибам, которые дополнили проведенные ранее исследования.
В последующие годы, по мере проведения геолого-геофизических и буровых работ на территориях прогибов, в первую очередь Предуральского, Предкавказского и Предкарпатского, менялись представления о геологическом строении и нефтегазоносности краевых прогибов.
Следующими обобщающими трудами по краевым прогибам стали сборники под редакцией М.И. Варенцова и Е.А. Еременко [3, 4], в которых четко прослеживается эволюция взглядов по мере роста как геологической изученности регионов, так и трансформации теоретических позиций. После этих публикаций большое внимание стало уделяться изучению погребенных под орогенными формациями платформенным толщам, появились первые попытки увязать геологию краевых прогибов с теорией тектоники плит.
Также геологическое строение Предуральского прогиба (преимущественно южной части) с акцентом на надвигово-шарьяжную тектонику рассмотрено в работах М.А. Камалетдинова, Ю.В. Казанцева и др. [5, 6, 7]; В.А. Дедеева, В.Н. Пучкова, А.И. Елисеева, В.В. Юдина и др. - северной части [8, 9, 10, 11, 12]. Вопросам нефтегазоносности глубокопогруженных горизонтов Предуральского прогиба посвящена работа Л.Г. Кирюхина и др. [13].
Перспективы поисков залежей нефти и газа в Предкавказском и Предкарпатском прогибах были рассмотрены в монографии «Нефтегазоносность больших глубин» в 1980 г. [14].
Из работ середины 1970-х - начала 1980-х гг., посвященных изучению краевых прогибов Сибирской платформы (Предверхоянского и Предпатомского), следует отметить ранние труды геологических институтов СНИИГГиМС [15, 18], ВНИГРИ [16, 17], а также публикации А.Э. Конторо-вича, В. С. Суркова и А. А. Трофимука и др.
Следующим обобщающим трудом по краевым прогибам явилась работа И.К. Королюк и других авторов [19], где впервые геологическое строение и структурное положение краевых прогибов описаны с позиций приуроченности их к системам складчатых поясов.
Из более поздних работ можно выделить исследования А.Г. Берзина [20], В.С. Шеина [21],
Н.А. Бондаренко [22]. А.Г. Берзин рассмотрел геологию и нефтегазоносность Вилюйской синекли-зы и прилегающей части Предверхоянского прогиба с позиций геосинклинальной теории и учения Б.А. Соколова об осадочно-породных бассейнах [20].
В 2006 г. В.С. Шеиным была выпущена работа, посвященная геодинамическим моделям строения платформ и их горно-складчатых обрамлений, однако краевые прогибы в ней отдельно не рассмотрены [21]. Работа Н.А. Бондаренко (2009 г.) описывает пограничные структуры платформ
Черноморско-Каспийского региона, но и в ней геология краевых прогибов (Предкавказского) изложена крайне скупо [22].
Таким образом, несмотря на то, что геология и нефтегазоносность краевых прогибов с самого начала их изучения довольно широко представлена в опубликованных трудах многих исследователей, остаются нерешенными такие вопросы, как:
1) систематика краевых прогибов с позиций современной геодинамики (в понятие «современная геодинамика» в данном случае вкладываются наработанные за последние два десятилетия теории плит, плюмов, мантийных конвективных течений и пр.);
2) районирование краевых прогибов;
3) влияние разломной тектоники платформенных областей на строение краевых прогибов;
4) разработка флюидодинамических моделей формирования месторождений углеводородов в краевых прогибах.
Естественно, в одной ограниченной по объему работе не охватить в полной мере все нерешенные вопросы, поэтому ниже будут рассмотрены только отдельные примеры.
Систематика (классификация) краевых прогибов. По мере изучения краевых прогибов разными авторами предлагались различные классификации, основные из которых приведены ниже:
1) по возрасту смежных платформ (одни примыкают к древним платформам; другие - к молодым) - Ю.М. Пущаровский (1959, 1969);
2) по возрасту смежных складчатых зон (герциниды, альпиды и пр.) - Г.А. Кузнецов (1966), М.И. Варенцов (197S);
3) по формационному признаку - И.К. Королюк (19S0), И.К. Королюк, Н.А. Крылов и др. (19S3):
- со сложными формационными рядами;
- с молассовым выполнением;
- существенной ролью угленосных отложений.
Как уже отмечалось выше, в работе [19] геология краевых прогибов рассмотрена с позиции приуроченности их к системам складчатых поясов, но в ней не дана сравнительная характеристика в зависимости от возраста этих поясов и геодинамического развития.
Как известно, онтогенез углеводородов контролируется совокупностью взаимосвязанных геологических факторов: тектонических, литологических, термобарических, геохимических, гидрогеологических и других, имеющих неповторимый и необратимый характер, связанный с эволюцией Земли. Поступательное развитие систем подвижных поясов показывает все увеличивающиеся площади, которые в период своего конвергентного и дивергентного этапов развития характеризуются мощнейшими объемами флюидодегазации [23]. Сложности систематики краевых прогибов обозначились уже в 1954 г., когда В.В. Белоусов назвал внешнюю зону впадины, образовавшейся на геосинклинальной стадии, краевым прогибом, а впадину, формирующуюся на орогенной стадии, наложенную на платформу, - передовым прогибом. Следовательно, понятие краевого прогиба отражает, с одной стороны, фиксизм (компенсационное прогибание), а с другой - мобилизм (зона конвергенции).
Районирование краевых прогибов. В настоящее время при районировании краевых прогибов в продольном направлении особых трудностей не возникает. Как правило, прогиб расчленяется на систему впадин и разделяющих их поперечных поднятий. Затруднение вызывает систематика поперечных поднятий и поперечная зональность краевых прогибов. В начале в краевых прогибах выделяли только внутреннюю и внешнюю зоны [24]. Затем некоторые исследователи [3] стали выделять также и центральную зону. Однако даже в пределах одного краевого прогиба может быть двух- и трехзональное поперечное деление. Во многом оно зависит от формационного наполнения прогиба и его тектонической архитектуры. В качестве примера проведем аналогию между северной частью Предуральского краевого прогиба (Косью-Роговская впадина) и зоной Акиткано-Непского надвиго-вого пояса Предбайкало-Патомского краевого прогиба.
На рис. 1 и 2 представлена тектоническая схема северной части Предуральского краевого прогиба и геологический разрез через эту зону. Здесь четко выделяется внутренняя зона прогиба в составе Прилемвинской складчато-покровной зоны, практически не затронутая структурными деформациями центральная зона и внешняя зона, образованная системой встречных надвигов (или поддви-гов/вдвигов по К.О. Соборнову [25]).
На рис. 3, 4 представлена структура Предбайкало-Патомского надвигового пояса и структура осадочного чехла Акиткано-Непского сектора (по А.В. Сметанину [26]). На приведенных рисунках также хорошо просматривается трехзональное строение: внутренняя Киренгская зона интенсивного надвигообразования и складчатости; центральная Марковско-Ичерская зона (промежуточная) и внешняя Непская зона чешуйчатых вееров.
Тождественность зональности в данном случае объясняется наличием в разрезе ордовикских (Косью-Роговская впадина) и кембрийских галогенных образований, по которым происходило перемещение громадных масс осадочного чехла без значительных структурных деформаций в центральной части, отвечающей в палеоплане территории перикратонного опускания платформы. Это явление перемещения впервые отметил В.В. Юдин [11]).
Еще одна проблема возникает в случае наличия структур тройного сочленения. Так, например, при рассмотрении строения Вилюйской синеклизы и Предверхоянского краевого прогиба в пределах Лено-Тунгусской провинции А.Г. Берзин [20] выделяет структуру тройного сочленения, две ветви которой развились в геосинклинальную систему, а третья дала начало Вилюйской синеклизе (рис. 5, 6). Однако современные границы Предверхоянского краевого прогиба «секут» Линденскую и Лунгхинскую впадины, что не совсем корректно. Очевидно, что границы в данном случае необходимо пересмотреть.
гхэ
гхо
Поднятие Чернышева
Тальбейский блок
■ Хоседаюский вал
Адзьвинсхая депрессия
Кочмесская ступень
Косью-Роговская впадина
Абезьская депрессия
Уральская складчато-надвиговая область
„ Прилемвинссая складчато- Лемвинекое поперечное опускание
11-Упъ-Лемвинская „„™,иим
ан=65 5 и покровная зона
Рис. 2. Поперечный геологический разрез через северную часть Предуральского краевого прогиба по линии М
ПРОБЛЕМЫ РЕСУРСНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ РОССИИ ДО 2030 Г.
Рис. 3. Структура Предбайкало-Патомского надвигового пояса (по А.В.Сметанину, 2000 г.): 1 - горный фронт,
2 - прифронтальная зона, 3 - промежуточная зона, 4 - передовая зона надвигового сектора, 5 - фронтальные ограничения платформенных надвиговых секторов с завершенным (а) и незавершенным (б) циклом развития, 6 - прогнозируемая возможная граница надвигового пояса, 7 - боковые ограничения надвиговых секторов, 8 - контуры структур фундамента Сибирской платформы, 9 - месторождения нефти и газа: 1 - Атовское, 2 - Братское, 3 - Ковыктинское, 4 - Марковское,
5 - Ярахтинское, 6 - Дулисминское, 7 - Пилюдинское, 8 - Даниловское, 9 - Верхнечонское, 10 - Нижнехамакинское,
11 - Кюельское, 12 - Среднеботуобинское, 13 - Хотого-Мурбайское, 14 - Маччобинское, 15 - Иктехское,
16 - Верхневилючанское, 17 - Вилюйско-Джербинское, 18 - Березовское, 19 - Кэдэргинское; А1-А3 - зоны Предбайкальского надвигового сектора: А1 - Божеханская, А2 - Верхоленская, А3 - Жигаловская; В-В2 - зоны Предпатомского надвигового сектора: В - Березовская, В1 - Приленская, В2 - Ботуобинская; І-ІУ - боковые ограничения: I - Приангарское, II - БайкалоУсть-Кутское, III - Ичеро-Чайское, IV - Уринское; а - Коыктинская зона разрушения осадочного чехла. Структуры фундамента: НБА - Непско-Ботуобинская антеклиза, НС - Непский свод; МВ - Мирнинский выступ, ПП - Предпатомский прогиб, НДВ - Нюйско-
Джербинская впадина, БВ - Березовская впадина
8
Рис. 4. Структура осадочного чехла Акиткано-Непского сектора (по А.В. Сметанину, 2000 г.): 1 - песчаники, алевролиты, глинистые сланцы, 2 - полимиктовые песчаники, 3 - песчаники, доломиты, известняки, ангидриты, 4 - каменная соль, доломиты, известняки, 5 - доломиты, известняки, 6 - красноцветные алевролиты, мергели, аргиллиты и песчаники, 7 - карбонатные брекчии в зонах гипергенеза, 8 - разломы: а - в фундаменте, б - предполагаемые в осадочном чехле
В качестве примера структуры тройного сочленения также может служить зона контакта Печо-ро-Колвинского авлакогена и Предуральского краевого прогиба в Тимано-Печорской провинции, ко -торая также испытала в среднедевонское время континентальный рифтинг (рис. 7, 8). В данном случае юго-восточные периклинали Печоро-Кожвинского и Колвинского мегавалов, испытавшие в процессе орогенеза значительное погружение, отнесены к Предуральскому краевому прогибу, как и расположенная между этими участками Большесынинская впадина, граница которой с расположенной к северо-западу Денисовской впадиной проведена по резкому изменению градиента наклона предо-рогенной структурной поверхности, в данном случае кровли карбонатов Р1 - С.
Влияние разломной тектоники платформенных областей на строение краевых прогибов. Особенности строения краевых прогибов - разделение их на отдельные впадины поперечными поднятиями - отмечалось многими авторами с самого начала их изучения. С другой стороны, существует множество глубинных разломов, которые не формируют поперечных разделяющих структур, но, тем не менее, в значительной степени влияют на геологию внутренних зон краевых прогибов и, соответственно, на характер нефтегазоносности.
Рис. 5. Структурная схема Лено-Вилюйского бассейна (по А.Г. Берзину, 2002, с изменениями). Предверхоянский краевой прогиб. Выступы: Ю - Юндюлюнский, Кт - Китчанский, Тк - Тукуланский. Впадины: Сп - Собопольская, Лн - Линденская, Лх - Лунгхинская, Кл - Келинская, Тм - Томпонская. Вилюйская синеклиза. Мегавалы: Хп - Хапчагайский, Мл - Малыкай-Логлорский. Впадины: С - Сыагдинская, Ыг - Ыгыатинская, Км - Кемпендяйская. Поднятия: Сн - Сунтарское
Мапыкай-
Логлорский
• • • • 1 2 //// 3 4 III
+ + + 7 V V V 8 9 / 10 1
Рис. 6. Схематический геологический разрез по линии А-Б (по А.Г. Берзину, 2002, с изменениями): 1 - меловые и верхнеюрские, 2 - средне- и нижнеюрские, 3 - триасовые и пермские, 4 - каменноугольные и девонские, 5 - нижнепалеозойские и вендские,
6 - верхнерифейские, 7 - «гранитный» слой, 8 - «базальтовый» слой, 9 - мантия, 10 - разломы, 11 - скважины
Рис. 7. Структурная схема Тимано-Печорского бассейна.
Предуральский краевой прогиб (1). Впадины: КВ - Коротоихинская, КРВ - Косью-Роговская, БВ - Большесынинская,
ВП - Верхнепечорская. Поднятия: ВПП - Воркутское, ПЧ - Чернышева, СПП - Среднепечорское. Печоро-Колвинский авлакоген (2). ДВ - Денисовская впадина, КМ - Колвинский мегавал, ПКМ - Печоро-Кожвинский мегавал, ШЮВ - Шапкина-Юрьяхинский вал
Рис. 8. Схематический геологический разрез по линии А-Б (фрагмент сейсмопрофиля РС-15, ТП НИЦ, 2000 г.)
Печоро-Кожвинский
мегавал
Лебединский
вал
1-Ср.Шапкино 10-Ср.Шапкино
Шапкина-Юрьяхинский Тибейвисская Лайский
вал депрессия вдп
47-Пашшорская 52-Командиршорская 12-К 21-С.К. 1-С. Команд иршорская
Кол винский мегавал
Верхнелайская
депрессия
1-Колва 11-Харьяга 26-В.Х.
гчэ
-VI
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ 2010 Г.
Разработка флюидодинамических моделей формирования месторождений углеводородов в краевых прогибах. Из краткого обзора имеющейся литературы по геологии и нефтегазоносности краевых прогибов следует, что этот вопрос наименее разработан. Между тем фазовая зональность распределения углеводородов в краевых прогибах имеет важнейшее значение для оценки нефтегазоносного потенциала и планирования направлений геолого-разведочных работ.
К примеру, для Предкарпатского краевого прогиба характерна преимущественная нефтеносность внутренней зоны и газоносность внешней, для Предуральского краевого прогиба можно наблюдать обратную картину; для Предпатомского - смешанное фазовое состояние углеводородных систем.
Термобарические условия залегания залежей углеводородов в краевых прогибах также имеют свои закономерности. Для бассейнов Восточной Сибири характерны преимущественно аномально низкие пластовые давления и низкие температуры; для герцинид Предуральского краевого прогиба - близкие к нормальным значениям, а для Предкавказского - уже аномально высокие пластовые давления и высокие температуры. Все это требует своего объяснения.
Таким образом, учитывая, что территории отдельных впадин краевых прогибов вполне сопоставимы с нефтегазоносными бассейнами других типов, а, как правило, это бывшие территории пассивных окраин палеоконтинентов, решение поставленных задач позволит освоить имеющийся углеводородный потенциал краевых прогибов.
Список литературы
1. Архангельский А.Д. Схема тектоники СССР / А.Д. Архангельский, Н.С. Шатский // Бюлл. Моск. общ. испыт. природы, отд. геол. - 1933. - Ч. II. - Вып. 4.
2. Пущаровский Ю.М. Краевые прогибы, их тектоническое строение и развитие / Ю.М. Пуща-ровский // Тр. Геол. ин-та аН СССР. - 1959. - Вып. 28. - 154 с.
3. Проблемы тектоники и нефтегазоносности краевых прогибов / под ред. М.И. Варенцова. - М.: Недра, 1973. - 231 с.
4. Геологическое строение и нефтегазоносность краевых прогибов / под ред. Е.А. Еременко. -М.: Наука, 1980. - 233 с.
5. Камалетдинов М.А. Покровные структуры Урала / М.А. Камалетдинов. - М.: Наука, 1974. -230 с.
6. Казанцев Ю.В. Структурная геология Предуральского прогиба / Ю.В. Казанцев- М.: Наука,1984. - 183 с.
7. Камалетдинов М.А. Геология и перспективы нефтегазоносности Урала / М.А. Камалетдинов, Ю.В. Казанцев, Т.Т. Казанцева и др. - М.: Наука, 1988. - 239 с.
8. ДедеевВ.А. Особенности геотектонического развития Предуральского краевого прогиба / В.А. Дедеев, А.А. Султанаев // Геотектоника. - 1971. - № 3. - С. 47-56.
9. ПучковВ.Н. Батиальные комплексы пассивных окраин геосинклинальных областей / В.Н. Пучков . - М.: Наука, 1979. - 260 с.
10. Елисеев А.И. Формации зон ограничения северо-востока Европейской платформы / А.И. Елисеев- Л.: Наука,1978. - 204 с.
11. Юдин В.В. Варисциды Северного Урала / В.В. Юдин - Л.: Наука, 1983. - 174 с.
12. Юдин В.В. Орогенез севера Урала и Пай-Хоя / В.В. Юдин. - Екатеринбург: УИФ Наука. 1994.- 284 с.
13. Кирюхин Л.Г. Нефтегазоносность глубокопогруженных отложений Восточно-Европейской платформы / Л.Г. Кирюхин, И.Н. Капустин, М.И. Лоджевская и др. - М.: Недра, 1993. - 318 с.
14. Афанасьев Ю.Т. Нефтегазоносность больших глубин / Ю.Т. Афанасьев, Ю.С. Кувыкин, Н.Е. Оводов и др. - М.: Наука, 1980. - 119 с.
15. Конторович А.Э. Нефтегазоносные провинции и области Сибирской платформы / А.Э. Кон -торович, Н.В. Мельников, В.С. Старосельцев // Тр. СНИИГГИМС. - Новосибрск, 1975. - Вып. 222. -С. 4-21.
16. Лавров Г.Д. Об условиях формирования залежей нефти и газа в Вилюйской синеклизе и Приверхоянском прогибе / Г.Д. Лавров, В.В. Забалуев, Л.А. Грубов и др. // Тр. ВНИГРИ. - Л., 1976. -Вып. 385. - С. 6-20.
17. Геология и нефтегазоносность осадочных бассейнов Восточной Сибири / под ред. В.В. Заба-луева. - Л.: Недра, 1980. - 200 с.
1S. АнциферовА.С. Геология нефти и газа Сибирской платформы / А.С. Анциферов, В.Е. Бакин, И.П. Варламов и др. - М.: Недра, 19S1. - 552 с.
19. КоролюкИ.К. Структурные и формационные особенности краевых прогибов и их нефтегазоносность / И.К. Королюк, Н.А. Крылов, Н.Т. Куренков и др. - М.: Наука, 19S3. - 2GS с.
2G. Берзин А.Г. Структуры и нефтегазоносность Вилюйской синеклизы и прилегающей части Предверхоянского прогиба: автореф. дис. докт. геол.-минерал. наук / А.Г. Берзин. - М.: МГУ, 2GG2. - 42 с.
21. Шеин В. С. Геология и нефтегазоносность России / В.С. Шеин. - М.: ВНИГНИ, 2GG6. - 77б с.
22. Бондаренко Н.А. Пограничные структуры платформ Черноморско-Каспийского региона: автореф. дис. докт. геол.-минерал. наук / Н.А. Бондаренко. - Саратов, 2GG9. - 4G с.
23. Данилов В.Н. Седиментационные бассейны подвижных поясов / В.Н. Данилов, Ю.Б. Силантьев, Л.З. Аминов и др. - М.: Изд-во Академии горных наук, 2GG1. - 272 с.
24. Богданов А.А. Некоторые замечания о краевых прогибах / А.А. Богданов // Вестн. МГУ. -1955. - № S. - С. 3-1S. - (Геология).
25. Соборнов К.О. Гряда Чернышева - фронт вдвиговой пластины / К.О. Соборнов, Л.Ф. Пильник // Докл. АН СССР. - 1991. - Т. 317. - № 2. - С. 43G-434.
26. Сметанин А.В. Предбайкало-Патомский надвиговый пояс / А.В. Сметанин // Геология нефти и газа. - 2GGG. - № 1. - С. 14-2G.
