УДК 553 98 (262.5 + 262.8 ) |
© Л.И.Лебедев, 1994 |
ВЛИЯНИЕ ТЕКТОНИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ ВНУТРЕННИХ МОРЕЙ
Л.И.
Лебедев (ИГиРГИ)Существенный источник восполнения ресурсов углеводородов южных районов Российской Федерации и прилегающих территорий - впадины внутренних морей: Каспийского, Черного и Азовского, оценка нефтегазового потенциала которых представляется весьма актуальной. Для повышения ее достоверности необходимо знать закономерности размещения залежей углеводородов и роль отдельных факторов, в первую очередь тектонического, в их формировании.
Впадины внутренних морей претерпели сложное геологическое развитие, которое согласно современным представлениям определялось взаимодействием крупных литосферных плит - Евроазиатской и Африкано-Аравийской и океанической плиты Тетис. В пределах впадин внутренних морей и их обрамления указанные плиты состоят из отдельных блоков или микроплит: Восточно-Черноморской, Южно-Каспийской, Западно-Иранской, Малокавказской и др.
В рассматриваемом регионе Евроазиатская плита представлена Скифско-Туранской платформой, ограниченной Терско-Каспийским и Индоло-Кубанским краевыми прогибами. Она имеет континентальный тип строения земной коры.
Южную границу Евроазиатской плиты в пределах Крымско-Кавказско-Копетдагского региона большинство исследователей проводят по серии крупных разломов земной коры, протягивающихся в субширотном направлении от Кубадаг-Большебалханских дислокаций на востоке до мегантиклинория Горного Крыма на западе через Каспийское море, Большой Кавказ, Гагро-Джавскую зону, северо-западный борт Туапсинского прогиба.
По сути дела, эта граница представляет собой зону палеосубдукции, по которой горизонтальные подвижки продолжаются и в настоящее время. Указанная граница не имеет единообразного выражения на всем своем протяжении. Существенное влияние на характер ее выраженности оказывают крупные поперечные прогибы, прослеживающиеся на отдельных участках. По крайней мере, можно назвать три наиболее крупных зоны поперечного прогибания - Каспийскую, Азовскую и Северо-Черноморскую. Особенность взаимодействия этих зон с зоной субдукции заключается в том, что последняя в узлах пересечения теряет свою четкую выраженность.
Наибольший интерес в нефтегазоносном отношении представляет Южно-Каспийская впадина, в основе которой лежит одноименная микроплита.
Южная и западная границы Южно-Каспийской микроплиты характеризуются повышенной сейсмичностью и молодым неоген-четвертичным вулканизмом. Несмотря на то, что в целом для региона Каспийского моря присуще рассеянное распределенеие в плане очагов сейсмичности, типичное для зон столкновения континентальных плит, здесь намечаются отдельные зоны повышенной сейсмичности, которые можно увязать с границами плит. Таковыми являются Эльбрусско-Талышская зона, по которой Южно-Каспийская микроплита граничит с Малокавказской и Западно-Иранской микроплитами. К зоне повышенной сейсмичности относится и северная граница Южно-Каспийской микроплиты.
Вместе с тем центральная зона последней характеризуется невысокой плотностью землетрясений. По имеющимся данным на северном краю Южно-Каспийской микроплиты в пределах Апшеронского полуострова и Апшеронского порога большинство землетрясений, отличающихся относительно неглубоким залеганием, находится либо в осадочной толще, либо на границе осадочной толщи и
фундамента. К северу от Апшеронского порога в средней части Каспийского моря, а также на восточном Кавказе фиксируются глубокофокусные землетрясения с глубинами очагов до 100 -200 км, что свидетельствует о погружении фокальной плоскости на север и существовании зоны пододвигания литосферных плит и соответственно - субдукции. В зоне пододвигания Южно-Каспийской плиты под Евроазитскую в новейшее время не наблюдается вулканизма. По мнению отдельных исследователей, это можно объяснить невысокой скоростью пододвигания плит и относительно небольшими размерами их перемещения.История Каспийского моря и Азовско-Черноморского бассейна с точки зрения тектоники плит характеризуется постепенным закрытием Тетиса, на фоне которого выделяются отдельные эпохи растяжения и сжатия.
Наиболее вероятно, на наш взгляд, предположение о том, что Южно-Каспийский бассейн возник не в поздней юре, как это предполагается Л.П.
Зонненшайном, Ле Пишоном и другими учеными, а значительно раньше. Скорее всего, еще в ранней юре Южный Каспий являлся частью более крупного океанического бассейна, унаследованного с позднетриасового времени и входившего в состав Тетиса. Это доказывается наличием морских раннеюрских пород по обрамлению Южного Каспия и имеющимися данными по вулканизму. Вулканогенные и магматические породы в разрезах верхнего триаса и нижней юры Малого и Большого Кавказа свидетельствуют о проявлениях известково-щелочного вулканизма в это время, что позволяет делать вывод о существовании здесь островных дугТаким образом, Южно - Каспийская впадина уже в раннеюрское время была частью междугового бассейна. Для этого бассейна в позднем триасе, ранней и средней юре были характерны усилия растяжения. Эти усилия нашли отражение в районах восточной части Среднего Каспия, где был сформирован Мангышлакский авлакоген. Кажется вполне вероятным допущение того, что в ранней и средней юре по северному обрамлению Южного Каспия и Черного моря существовала островная дуга, вытянутая от Западного Копетдага через весь большой Кавказ к Крыму. Между указанной островной дугой и континентальным блоком к северу существовал краевой эпиконтинентальный бассейн, реликтами которого в настоящее время являются средняя часть Каспийского моря и Азовское море.
Фаза растяжения сменилась фазой сжатия в конце средней - начале поздней юры, в результате которой возникли зоны поднятий в районе юго-восточного Кавказа, восточного Дагестана, она же вызвала складчатые движения в районе Мангышлакского авлакогена. Все это было проявлением киммерийской фазы складчатости. В раннем мелу (неоком) после предшествующей киммерийской эпохи кратковременного сжатия дальнейшее развитие получили растягивающие усилия. Считается, что в это время размеры Южно-Каспийского бассейна существенно увеличились. К северу от северной границы Южно-Каспийской впадины в пределах морской части Скифско-Туранской плиты и Северного Каспия, видимо, должны были существовать сжимающие усилия. В позднем мелу в результате коллизии Аравийского выступа с Малокавказской островной дугой начинается общее сжатие.
К северу от островной дуги Малый Кавказ-Талыш в южной части Южно-Каспийского бассейна, охватывающего в это время и современную Куринскую депрессию, могли развиваться и растягивающие усилия. В конце мела - начале палеогена интенсивность процессов сжатия в западной части Южно-Каспийского бассейна несколько ослабла, поскольку в это время на Кавказе проявления вулканической деятельности не значительны. Однако в эоцене фиксируется резкое усиление процессов вулканизма в районе Талыша, что свидетельствует о возобновлении процессов
сжатия. Вместе с вулканизмом в конце эоцена на Большом и Малом Кавказе происходят интенсивные складчатые деформации, аналогичные процессы протекают на востоке Южного Каспия, что подтверждает наличие общего регионального сжатия. В результате этих процессов в олигоцене и неогене произошло полное перекрытие западной части Южно-Каспийского бассейна. Горизонтальные усилия трансформировались в вертикальные движения, в результате которых образовались горные сооружения на месте Большого Кавказа и началось интенсивное погружение современной Южно-Каспийской впадины. Южно-Каспийская впадина прекратила свое существование как междуговой бассейн и превратилась в межгорный молассовый прогиб.Таким образом, изложенное свидетельствует о сложном пути развития региона, к которому приурочены впадины внутренних морей. В течение большей части своей мезозойско-кайнозойской истории впадины Южного Каспия и Черного моря являлись междуговыми бассейнами, а Средний Каспий, Азовское море и северо-западная часть Черного моря представляли собой краевые (маргинальные) бассейны. Между этими бассейнами протягивалась Крымско-Кавказская островная дуга, с которой была связана зона палеосубдукции. Последняя в современном плане выражена системой крупных надвигов. Большое влияние на формирование современного облика впадин внутренних морей, особенно в новейшее время, оказывали зоны крупных поперечных прогибов. По сути дела, в той или иной степени внутренние моря связаны с этими прогибами.
Анализ установленной нефтегазоносности впадин внутренних морей показывает неравномерность концентрации скоплений углеводородов и неоднородность по фазовому состоянию. Наиболее высокими концентрациями углеводородов отличается южная часть Каспийского моря, на втором месте стоит северо-западный шельф Черного моря, наименьшими ресурсами обладает Азовское море. Если для Каспия присущи все виды углеводородов - нефть, газ и газоконденсат,
то для Черного и Азовского морей основной тип углеводородов - это газ с относительно небольшим количеством конденсата. Таким образом, в плане для внутренних морей восточной зоны Тетиса характерна нефтегазоносность, а для западной зоны преимущественно газоносность.В стратиграфическом отношении залежи углеводородов связаны в основном с кайнозойскими, главным образом неогеновыми отложениями -
среднеплиоценовыми на Каспийском море и палеоген-неогеновыми на Черном и Азовском морях.В пределах Южно-Каспийской впадины, включая и ее сухопутную часть, основная нефтегазоносность проявлена в среднеплиоценовой продуктивной толще, в море все залежи углеводородов локализуются в этих отложениях. Если рассматривать тектоническую приуроченность залежей углеводородов, то видно, что в море наиболее крупные месторождения нефти и газа тяготеют к южной антикликальной линии Апшероно-Прибалханской антикликальной зоны
(рис.1). На суше Азербайджана наиболее значительная концентрация начальных ресурсов сосредоточена на Апшеронском полуострове. В целом зона наиболее крупных нефтегазовых скоплений на суше и в море формирует субширотную полосу, которая пространственно приурочена к зоне палеосубдукции. Из семи месторождений Азербайджана с начальными разведанными запасами нефти более 100 млн. т шесть месторождений связаны с этой зоной. За пределами всей Апшеронской нефтегазоносной зоны крупными скоплениями углеводородов характеризуется лишь северная (Сангачальская) антиклинальная линия Бакинского архипелага. К югу от этой линии промышленные притоки получены лишь в одной скважине на поднятии Гарасу, несмотря на значительный (более 40 скв.) объем бурения.Неравномерное распределение нефтегазоносности по простиранию зоны палеосубдукции и, в частности, отсутствие значительных скоплений углеводородов в районе к западу от Апшеронского полуострова, на наш взгляд, обусловлено наложением на зону палеосубдукции поперечного Каспийского прогиба и связанным с ним активным прогибанием данного региона в кайнозое. Это привело к формированию в пределах Апшеронского полуострова и прилегающих к нему с юга и востока морских районах зоны погружения и накопления нефтегазоносной среднеплиоценовой продуктивной толщи.
Одной из особенностей структуры Каспийского моря к югу от Апшеронского полуострова является наличие крупного прогиба изометричных очертаний, который хорошо отражается в гравитационном поле и по данным ГСЗ. Это так называемый Южно-Жилинский прогиб. Этот прогиб сформировался в зоне палеосубдукции, к которой приурочены месторождения углеводородов Апшеронского полуострова, Бакинского архипелага и Апшеронского порога. Видимо, в пределах данного прогиба могли существовать
благоприятные условия для созревания исходного органического вещества, служившего источником формирования скоплений углеводородов.Анализ связи залежей углеводородов с типом локальных поднятий показал, что выявленные месторождения в пределах Апшероно-Прибалханской зоны поднятий контролируются определенным
типом ловушек. Установлено, что все крупные месторождения нефти и газа Апшероно-Прибалханской зоны связаны с поднятиями, которые активно росли в позднем плиоцене и антропогене. Эти поднятия тяготеют к южной антикликальной линии и содержат значительные ресурсы углеводородов. Опоискованные поднятия северной антиклинальной зоны менее перспективны в нефтегазоносном отношении, здесь не установлено существенных скоплений углеводородов. Особенностью их развития является то, что в отличие от поднятий южной антиклинальной зоны в антропогене они практически не росли.Северо-западный шельф Черного моря классифицируется как газоносный район. Залежи газа и газоконденсата обнаружены в отложениях верхнего мела, палеоцен-эоцена, Майкопа и неогена. Все эти месторождения связаны с крупной отрицательной структурой северо-западного шельфа -
Каркинитским прогибом, имеющим рифтогенную природу.В структурном отношении ловушки представляют собой брахиантиклинальные поднятия, осложненные продольными и поперечными разрывными нарушениями. Амплитуда их составляет первые сотни метров, складки вытянуты согласно с простиранием борта прогиба.
По характеру выраженности в разрезе локальные поднятия можно разделить на два типа: "сквозные" - наблюдаемые по всему разрезу мезозойско-кайнозойских отложений, и погребенные - отмечаемые лишь в части горизонтов разреза.
Анализ показал, что в большинстве случаев газоносные поднятия являются "сквозными", т.е. фиксируются во всех горизонтах осадочного чехла от отложений нижнего мела до неогена включительно, все они осложнены разрывными нарушениями, которые в верхних горизонтах могут переходить во флексурообразные изгибы.
Отрицательные результаты анализа поднятий свидетельствуют о том, что это в основном погребенные, не "сквозные" поднятия, в большинстве своем не обнаруженные не только по Майкопу, но и по нижележащим отложениям.
В результате проведенного картирования установлено, что "сквозные" поднятия развиты в основном по обрамлению Каркинитского прогиба (
рис.2), а также частично на валу Губкина (поднятия Губкина и Зональное). Последние непосредственно продолжают полосы поднятий южного обрамления Каркинитского прогиба.Рассмотрение изложенных материалов свидетельствует, что наиболее перспективны в газоносном отношении на северо-западном шельфе "сквозные" поднятия, перспективы погребенных поднятий значительно ниже в силу того, что они не являются ловушками для залежей в майкопских отложениях.
Зависимость газоносности от характера поднятий может быть обусловлена рядом причин и иметь различное объяснение. Во-первых, "сквозные" структуры приурочены к разломным зонам, и, возможно, более точно можно говорить о связи продуктивности поднятий с разломными
зонами и влиянии разломных зон в силу различных причин (подток углеводородов с глубины, сейсмотектоническое воздействие на преобразование углеводородов и т. д.) на формирование залежей углеводородов. Во-вторых, не исключено, что рост складок стимулирует в той или иной степени формирование залежей углеводородов.Таким образом, в региональном плане основные выявленные скопления углеводородов в пределах внутренних морей связаны с зоной палеосубдукции, а точнее с наложением на эту зону поперечных прогибов. Это приводит к формированию глубоких впадин с благоприятными условиями созревания углеводородов. В пределах внутренних морей наблюдается достаточно четкая зависимость залежей углеводородов от характера локальных поднятий. В большинстве случаев нефтегазоносность приурочена к поднятиям, развивающимся и в новейшее время, которые могут быть отнесены к категории "сквозных" поднятий и выражены во всех горизонтах осадочного чехла. Обычно эти поднятия тяготеют к разломным зонам и на отдельных участках (Южный Каспий) имеют диапировую природу.
The depressions of interior seas - Caspian, Black and Azov ones - are the essential source of hydrocarbon resources restoration at southern regions of Russian federation and neighboring territories. Hydrocarbon potential valuation of these regions is rather actual. During the most part of the Cenozoic-Mezozoic history the depressions of Southern Caspian and Black sea were inter-arc bassins, and Middle Caspian, Azov sea and northwestern part of Black sea were marginal bassins. Crimean-Caucassaus island arc, which was connected with the zone of paleosubduction, extended between them. The paleosubduction zone is expressed in a modern structural pattern as a system of large thrusts. The zones of large transverse troughs had the great influence at the modern appearance of interior seas depressions. Analysis of proved oil and gas content at the studing area showed unevenness of hydrocarbon pools concentration and heterogeneity of their fase state. The southern part of Caspian sea is marked by the highest concentrations of hydrocarbons, the north-western part of Black sea shelf is at the second place. Azov sea has the lowest hydrocarbon resources. All types of hydrocarbons - oil, gas and condensate - are characteristic for Caspian sea. Gas and small quantity of condensate are the main types of hydrocarbons for Black and Azov seas. Thus, oil content is characteristic for the eastern zone of Tethis, and gas content - for the western one. Stratigraphically hydrocarbon pools are connected with the Cenozoic, mainly the Neogenian deposits - the Middle Pliocenian ones at Caspian sea and the Paleogenian-Neogenian ones at Black and Azov seas. Thus, the main proved hydrocarbons pools at interior seas are connected with paleosubduction zone, precisely - with the zones of transverse troughs. These zones are favorable for formation of deep depressions, where propitious conditions are formed for hydrocarbon maturation. Distinct correlation between hydrocarbon pools and local uplifts character is marked at the zones of interior seas. Oil content is characteristic for uplifts, which were active at modern time and which can be traced through all the horizonts of sedimentary cover. Usually, these uplifts coinside with fault zones and at some areas (Southern Caspian) they have diaper nature.
Рис.1. Нефтегазоносность Южно-Каспийского бассейна:
1 - изопахиты среднеплиоценовой толщи, км, 2 - зоны выклинивания среднеплиоценовых пород; 3 - локальные поднятия; 4 - контуры прогиба по подошве осадочного чехла, 5 - зона палеосубдукции; 6 - границы Южно-Каспийского нефтегазоносного бассейна; 7 - нефтегазовые месторождения
Рис.2. Схема районирования северо-западной акватории Черного моря по характеру выраженности локальных поднятий:
1-5
- поднятия 1 - "сквозные" (миоценовые), 2 - эоценовые, 3 - палеоценовые, 4 - нижнемеловые, 5 - палеозойские; 6 -центральная зона Каркинитского прогиба; 7 - газовые месторождения; 8 - локальные поднятия; 9 - поднятия, на которых велось бурение: 10,11 - границы газоносных районов (10) и зон (11)