К оглавлению журнала

© В.С. Сурков, 1998

РИФТОГЕНЕЗ И НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ СИБИРИ

В.С. Сурков (СНИИГГиМС)

Лено-Тунгусский рифей-палеозойский бассейн

Анализ глобальных геологических событий показал, что основные черты современной структуры земной коры Лено-Тунгусского бассейна были заложены в рифее в связи с проявлением глобальных рифтогенных процессов и расколом суперконтинента Палеопангея I.

Так, палеотектонические реконструкции Урала и Сибири, выполненные в последние годы, указывают на существование в рифее и палеозое структурной триады: Восточно-Европейский кратон – Урало-Монгольский подвижный пояс – Сибирский кратон [2]. Геодинамическая обстановка в этой триаде была гомологичной современным пассивным окраинам атлантического типа.

В рифейское время в пределах Сибирского сегмента Урало-Монгольского подвижного пояса размещались огромные макроконтиненты и разделяющие их рифтогенные морские бассейны, в которых проявился спрединг с формированием океанической коры в трогах красно-морского типа. Рифтогенно-спрединговые бассейны, заполненные мощными рифейскими отложениями, были развиты по окраинам Сибирского и Восточно-Европейского кратонов, а на самих кратонах в результате континентального рифто-генеза образовались внутрикратонные осадочные бассейны.

Неметаморфизованные осадочные породы рифея и венда развиты практически на всех древних платформах [1]. В Лено-Тунгусском бассейне они представлены двумя типами – окраинно-кратонным и внутрикратонным (Сурков B.C., Гришин М.П., 1997).

Окраинно-кратонные бассейны в своем развитии тесно связаны с сопряженными рифтогенно-спре-динговыми бассейнами подвижного пояса (Сурков B.C., Коробейников В.П., Крылов С.В. и др., 1996).

Внутрикратонные бассейны подразделяются на авлакогенные (обусловленные рифейским континентальным рифтогенезом) и катаплатформенные депрессии и впадины.

Рифейские отложения долгое время считались малоперспективными для поисков УВ. Это объяснялось недостаточной биологической продуктивностью древних биосфер, неблагоприятными условиями сохранения скоплений УВ в таких древних осадочных комплексах. Данное положение было опровергнуто открытием крупных залежей нефти и газа в рифейских отложениях Лено-Тунгусского и других бассейнов древних платформ [1].

А.В. Сидоров, А.А. Трофимук, А.Э. Конторович и др. показали, что развитие органической жизни в рифее и венде привело к накоплению в осадках огромных масс бактериально-планктонного ОВ, обладающего очень высоким нефтегенерационным потенциалом.

Главные зоны нефтегазообразования в рифее, по-видимому, формировались на пассивных окраинах палеоконтинентов, характеризующихся наибольшей мощностью осадочных пород и биологической продуктивностью. На зрелой (коллизионной) стадии развития рифтогенно-спрединговых бассейнов процессы сжатия приводили к становлению покровно-складчатых систем, разрушению первичных залежей нефти и газа и их миграции из зон сжатия в стабильные положительные структуры кратона, где и формировались зоны нефтегазонакопления. Примерами такого типа залежей являются Юрубчено-Тохомская зона нефтегазонакопления на Байкитской антеклизе и залежи нефти и газа в пределах Непско-Ботуобинской антеклизы. Юрубчено-Тохомская зона сформировалась главным образом благодаря миграции УВ из Ангаро-Тунгусской зоны Енисейского кряжа – фрагмента рифейской пассивной окраины. В этой зоне выделяются шунтарская, красногорская и ушаковская свиты, в которых, по данным А.Э. Конторовича и А.И. Ларичева, концентрация ОВ превышает 3-5 % (Сурков B.C., Коробейников В.П., Крылов С.В. и ДР., 1996).

Залежи нефти и газа Непско-Ботуобинской антеклизы сформировались в основном вследствие миграции УВ из Байкало-Патомской зоны – фрагмента рифейской пассивной окраины.

Анализ показывает, что нефтегазообразование достаточно интенсивно протекало и в менее богатых ОВ карбонатных формациях рифея. Спектр палеогеографических обстановок накопления нефтематеринских пород в рифее был достаточно широким. Это пассивные окраины палеоконтинента, окраинно-кратонные бассейны, бассейны внутренних и поперечных авлакогенов, бассейны катаплатформенных впадин и депрессий.

В рифейских седиментационных бассейнах созревание ОВ и интенсивная генерация нефти и газа происходили на меньших глубинах и значительно интенсивнее, чем в фанерозойских бассейнах, последнее связано с более мощным тепловым потоком на ранних этапах развития Земли.

Наряду со значительными масштабами разрушений скоплений нефти в докембрийских бассейнах и ее высоким катагенезом во многих случаях имелись весьма благоприятные условия для сохранения залежей нефти и газа на протяжении многих сотен миллионов лет. Ярким примером являются месторождения в рифейских и вендских отложениях Лено-Тунгусского бассейна, которые сохранились благодаря их перекрытию кембрийскими солями большой мощности.

Несмотря на некоторые отличия, состав УВ верхнепротерозойских и фанерозойских нефтей достаточно близок, что указывает на биохимическое единство жизни, по крайней мере, с позднего протерозоя.

Проведенные в последние годы исследования показывают, что рифейские отложения Лено-Тунгусского бассейна обладают большим генерационным потенциалом. В основном залежи УВ в вендских и нижнекембрийских резервуарах являются миграционными из рифейских отложений.

Западно-Сибирский мезо-кайнозойский бассейн

Данные глубинных сейсмических зондирований, сейсморазведки MOB и МПВ, магнито- и гравиметрии, а также результаты глубокого бурения указывают на то, что в раннем – среднем триасе территории Западно-Сибирского и Енисей-Хатангского бассейнов пережили в целом этап континентального рифтогенеза.

Рифтогенная природа Западно-Сибирского бассейна подтверждается особенностями строения земной коры и верхней мантии, составом и ранне-среднетриасовым возрастом пород, вскрытых глубокими скважинами. По данным глубинных сейсмических зондирований и их переинтерпретации по двухмерной сейсмической томографии в центральной части Западно-Сибирского бассейна выделен литосферный блок аномального строения протяженностью 750 км (Сурков B.C., Смирнов Л.В., Жеро О.Г., 1987). Верхняя мантия в пределах блока характеризуется пониженными скоростями. Граничная скорость по поверхности Мохоровичича – 8,03 км/с , пластовая – 7,95 км/с. К западу и востоку за пределами блока скорости возрастают соответственно до 8,7 и 8,33 км/с. Толщина низкоскоростного слоя верхней мантии составляет ~70 км. Верхняя мантия глубже 120 км, имеет горизонтальную расслоенность с чередованием высоко- и низкоскоростных слоев. В подошве консолидированной коры над аномальной мантией расположен так называемый переходный от мантии к земной коре слой, разбитый на блоки, где пластовые скорости изменяются от 6,90 до 7,25 км/с. Слой имеет форму "подушки" и достигает толщины 16 км.

Выявленная неоднородность литосферы в центральной части Западно-Сибирского бассейна может быть объяснена удовлетворительно только с позиции механизма деструкции земной коры и верхней мантии, происходящей под воздействием интенсивных эндогенных процессов. Процессы деструкции континентальной коры связываются, как известно, с активностью нижнемантийного диапиризма и повышенным динамизмом мантийных магм. На деструктивной стадии, охватывающей обширные территории, под воздействием мантийных очагов в консолидированной коре образуются линейные системы разломов растяжения – рифты. Заполнение этих зон растяжения основными и ультраосновными породами ведет к активной переработке континентальной коры, уменьшению ее мощности, нарушению изостатического равновесия с погружением значительных территорий и образованием осадочных рифтогенных бассейнов.

Западно-Сибирский и Ени-сей-Хатангский бассейны, испытавшие континентальный рифтогенез, отличаются уменьшенной мощностью земной коры, а рифтовые зоны в рельефе фундамента фиксируются в виде глубоких линейных грабеновых впадин. Зоны грабен-рифтов заполнены на всю мощность консолидированной коры магматическими образованиями основного и ультраосновного составов и характеризуются повышенными скоростями сейсмических волн, а в гравитационном и магнитном полях – положительными линейными аномалиями.

Рифтовые системы Западно-Сибирского и Енисей-Хатангского бассейнов входят в состав Арктико-Североатлантической рифтовой метасистемы и являются ее крайней восточной ветвью (Сурков B.C., Смирнов Л.В., 1984).

Как известно, в конце палеозоя в пределах единого суперконтинента, охватывающего Евразию и Америку, сформировались складчатые системы с новообразованной континентальной корой.

Начавшийся в самом конце палеозоя – начале мезозоя новый тектонический этап и распад суперконтинента Палеопангея II вызвали обширную деструкцию земной коры, приведшую к образованию в мезозойскую эру ряда континентальных рифтовых систем, над которыми были сформированы осадочные мезо-кайнозойские бассейны: Североморский, Норвежский, Баренцевский, Карский, Святого Лаврентия, Баффинова моря, Парижский, Западно-Сибирский и др.

Дальнейшее воздействие мантийной тепловой энергии на литосферу в кайнозойскую эру привело к спредингу литосферных плит и образованию срединно-океанических хребтов с корой океанического типа и как следствие формированию Атлантического и Северного Ледовитого океанов. Современные активные и палеорифтовые системы мезозойского и кайнозойского этапов существенным образом преобразовали структурный план северного сегмента Земли.

Рифтовые зоны этих систем, в том числе и развитые в фундаментах Западно-Сибирского и Енисей-Хатангского бассейнов, характеризуются специфическими геологическими, глубинными, геоморфологическими и геофизическими признаками. Для них типичны интенсивно-положительные гравитационные и магнитные поля, уменьшение мощности земной коры и скорости преломленных волн по поверхности Мохоровичича. Морфологически рифтовые зоны выражены долинами, впадинами, грабенами длиной до 1000 км и более при ширине от нескольких километров до 100 км.

Ярким примером такого типа структур является Колтогорско-Уренгойский грабен-рифт – стержневая структура Западно-Сибирской рифтовой системы. Он состоит из грабенообразных структур, смещенных относительно друг друга по разломам. Грабен-рифт рассекает фундамент Западно-Сибирского бассейна по центру с юга на север на протяжении более 1800 км при ширине 10-80 км и далее прослеживается в фундаменте бассейна Карского моря, где его продолжением является рифтовый желоб Святой Анны. Данные о составе и возрасте пород Колтогорско-Уренгойского грабен-рифта, полученные по результатам бурения Никольской, Игольской, Саймовской, Александровской, Тагринской и особенно Тюменской сверхглубокой (СГ-6) скважин, подтверждают высказанные выше представления. Тюменская скважина пробурена на севере Западно-Сибирского бассейна в центральной погруженной части Колтогорско-Уренгойского грабен-рифта в зоне интенсивных положительных гравитационной и магнитной аномалий. Она вскрыла наиболее полный и хорошо охарактеризованный керном разрез триасовой системы Западно-Сибирского бассейна (Сурков B.C., Казаков A.M., Девятов В.П. и др., 1997).

Устойчивое прогибание, начавшееся в триасе, привело к образованию Западно-Сибирского и Енисей-Хатангского осадочных бассейнов. Созданные рифтогенезом структурные элементы – грабен-рифты, межрифтовые поднятия – продолжали в мезо-кайнозойское время унаследованные движения. Как наиболее молодые тектонические элементы консолидированной коры они играли определяющую роль при формировании структур осадочного мезо-кайнозойского чехла. Над грабен-рифтами благодаря их прогибанию были сформированы Колтогорско-Уренгойский, Аганский, Усть-Тымский, Чузикский, Худосейский, Худуттейский, Ямальский и Енисей-Хатангский желоба. Над межрифтовыми региональными зонами поднятий были созданы крупные сводовые поднятия: Сургутское, Нижневартовское, Александровское и др. Рифтогенез предопределил формирование в Западно-Сибирском мегабассейне двух структурных нефтегазоносных этажей: нижне- и верхнеплитного.

Нижнеплитный комплекс охватывает преимущественно континентальные нижне-среднеюрские и средне-верхнетриасовые отложения. Верхнеплитный комплекс представлен морскими отложениями верхней юры, прибрежно-морскими и континентальными отложениями мела и палеогена.

Тектонические движения в пределах рифтовых зон и межрифтовых поднятий в Западно-Сибирском бассейне оказали наибольшее влияние на структуру и фациальный состав нижнеплитного комплекса. В пределах грабен-рифтов этот комплекс отложений характеризуется повышенной мощностью от 1 до 5 км, а на сводовых поднятиях толщина комплекса резко сокращается и не превышает 0,5 км. Зоны грабенов в раннем мезозое представляли собой зоны аккумуляции осадков. Здесь происходило накопление как песчаного материала, так и глинистых нефтематеринских пород. Межрифтовые зоны поднятий в это время были территориями денудации в основном озерно-болотных, алевролито-глинистых осадков с ограниченным количеством песчаного материала. В общем случае рифтовая система определяла осадконакопление, создавая литолого-фациальную неоднородность преимущественно континентальных триас-среднеюрских отложений, богатых как рассеянным, так и концентрированным гумусовым и сапропелево-гумусовым веществом.

Крупные осадочные бассейны с высокими потенциальными ресурсами УВ характеризуются скоростью осадконакопления 40-80 м/млн лет и значением геотермического градиента более 30-35 °С/км. Такую скорость седиментации и градиент 40 °С/км имеет Североморский осадочный бассейн в грабенах Викинг и Центральный. Скорость накопления осадочных толщ триас-среднеюрских отложений в желобах над рифтовыми зонами Западно-Сибирского бассейна составляет от 30 до 60 м/млн лет и более, а современный геотермический градиент достигает 40-60 °С/км (Сурков B.C., Казаков A.M., Девятов В.П. и др., 1997).

С позиций современной теории нефтегазообразования породы нижнеплитного комплекса имели все предпосылки для высокой генерации, эмиграции и накопления больших объемов УВ. Эти отложения формировались в условиях интенсивной остаточной тектонической активности, длительного, непрерывного прогибания на протяжении мезозоя и кайнозоя, повышенного теплового режима. Они характеризуются высокой концентрацией ОВ класса гумитов, сапропелитогумитов. Так как процесс триасового рифтогенеза затухал постепенно, его влияние проявилось в тектонике, литофациях и нефтегазоносности верхнеплитного комплекса. В пределах желобов отмечаются увеличение мощности нижних горизонтов меловых отложений и наличие песчаных фаций на их бортах; последнее подтверждается открытием неструктурных залежей на бортах Колтогорско-Уренгойского желоба.

Заключение

Формирование как рифейских, так и мезо-кайнозойских бассейнов, в том числе на территории Сибири, связано с глобальной деструкцией континентальной коры, ее расколом в пределах суперконтинентов Палеопангея I и II под воздействием мантийных суперплюмов.

В целом рифейские и мезо-кайнозойские бассейны являются производными рифтогенеза и рифтогенно-спрединговых процессов разных стадий и масштабов их проявления.

Рифейские зоны нефтегазообразования, как и мезо-кайнозойские, формировались главным образом в бассейнах рифтогенного типа и на пассивных окраинах палеоконтинентов.

На зрелой стадии развития рифейских бассейнов пассивных окраин и формирования на их месте покровно-складчатых систем происходила миграция УВ из зон сжатия в стабильные положительные структурные элементы Сибирского кратона, где и осуществлялось становление современных зон нефтегазонакопления. В целом для Лено-Тунгусского бассейна и, по-видимому, бассейнов других древних платформ характерны залежи нефти и газа миграционного типа, возникшие в результате горизонтальных перемещений структурных элементов покровно-складчатых систем, а также залежи нефти и газа, сформировавшиеся во внутренних бассейнах кратонов, в том числе рифтогенных.

Мезо-кайнозойские бассейны пассивных окраин пока не испытали значительных горизонтальных перемещений структурных элементов и сжатия. Поэтому для месторождений нефти и газа этих зон и мезозойских рифтогенных бассейнов внутренних и окраинных морей более характерна вертикальная миграция битумов. Однако гигантские газовые месторождения готерив-сеноманского комплекса севера Западно-Сибирского бассейна сформировались благодаря горизонтальной миграции УВ в связи со спредингом в Арктическом бассейне (Сурков B.C., Смирнов Л.В., 1994).

Литература

  1. Глобальные закономерности нефтегазоносности докембрия Земли / А.Э. Конторович, А.А. Трофимук, А.К. Башарин и др. //Геология и геофизика. - 1996. - Т. 37, № 8. - С.6-42.
  2. Atlas of Paleotectonic and Paleogeological-Landscape Maps of Hydrocarbon Provinces of Siberia Part 1. Lithosphere of Siberia and development in Neogaea / Ed. V.S. Syrkov. – Novosibirsk; SNIIGGiMS, Petroconsultants, 1995.

Abstract

Formation of Riphean and Meso-Cenozoic basins is associated with global destruction of continental crust, its splitting within the supercontinents Paleopangea I and II under mantle superplume effect. Wholly Riphean and Meso-Cenozoic basins are resulted from rifting and spreading processes of various stages and extent of their manifestation. Riphean oil-generating zones and Meso-Cenozoic ones have been mainly formed in basins of rifting type and on the passive margins of paleocontinents. At the mature stage of development of Riphean basins of passive margins and forming there the sheet-folded systems the hydrocarbon migration took place from the compression zone into the stable posiitive structural elements of Siberian craton where the present-day zones of oil and gas accumulation have been formed. Generally, Lena-Tungus basin and probably basins of other ancient platforms are characterized by oil and gas pools of migration type originated from horizontal displacements of structural elements of the sheet-folded systems as well as oil and gas pools being formed within the interior craton basins including rifting ones. Meso-Cenozoic basins of passive margins have not been still subjected to significant horizontal displacements of structural elements and a compression.Thus, oil and gas fields in these zones and Mesozoic rifting basins of interior and margin seas are characterized by vertical bitumen migration.
Сайт создан в системе uCoz