Т.В. ВОЛХОНИНА (ГЕОН), А.В. ЛОБУСЕВ, Ю.Б. СИЛАНТЬЕВ (ГАНГ)

В настоящее время внимание исследователей привлекают слабоизученные в нефтегазопоисковом отношении регионы Российской Федерации. К одному из них относится расположенная в северной части Русской платформы Мезенская синеклиза. Перспективы нефтегазоносности этого региона, несмотря на 50-летний период (Н.Д. Калинин и др., 1938) проведения поисково-разведочных работ, остаются невыясненными. В значительной мере это обусловлено небольшим объемом проведенных геолого-геофизических исследований, в частности плотность бурения в Мезенской синеклизе составляет 0,2– 0,3 м/км², или 2500–5000 км²/скв. Большинство публикаций посвящено либо общим вопросам нефтегазоносности докембрийских осадочных бассейнов (И.Н. Капустин и др., 1987; В.С. Сурков, 1989; Ю.М. Эринчек и др., 1991 и др.), либо “частным” критериям нефтегазоносности (Б.А. Соколов, 1972; А.А. Клевцова, 1976; В.Г. Герцен, 1991; Л.3. Аминов и др., 1991 и др.).

В данной статье оценка перспективности Мезенской синеклизы основана на комплексировании результатов геолого-геофизических исследований с акцентом на особенностях тектонической и термодинамической эволюции описываемого региона Качественное комплексирование рассмотрено как один из вариантов “бассейнового” анализа(О.В. Клейн, 1987) и включает в себя интегрированное моделирование геодинамической, седиментационной, тепловой и других составляющих нефтегазогенерационно-аккумулирующей системы (Г.Ж. Демайсон и др., 1989), определяющих структуру отложения осадочного покрова и зрелость его литологических напластований. В структурно-тектоническом плане Мезенский осадочный бассейн расположен между Балтийским щитом и складчатыми сооружениями тиманид. В южной части Мезенская синеклиза через районы Сухонской и Вычегодской седловин соединяется с осадочными бассейнами Московской синеклизы и Волжско-Камской антеклизы (рис. 1, а). Естественные геофизические поля характеризуются развитием диагональной системы трендов (Н.В. Неволин и др., 1980), в значительной мере совпадающих с простиранием речной сети. Очевидно, это свидетельствует о их тектонодинамической связи с системой глубинных разломов фундамента, время от времени испытавших реактивизацию и определяющих в итоге современную дренажную сеть. В.А. Дедеев показал, что разломы северо-западного простирания могут ограничивать зоны различной временной консолидации фундамента [2]. Разломы северо-восточного простирания имеют трансформный, а, следовательно, и вторичный характер по отношению к предыдущим.

В осадочном чехле Мезенского бассейна в первом приближении выделяются два структурно-тектонических этапа: позднепротерозойский (рифей-вендский) и фанерозойский (преимущественно последевонский), разделенные значительным перерывом осадконакопления (530–325 млн. лет). По данным бурения и сейсмических исследований ложе нижнего этажа – поверхность фундамента – погружается в восточном направлении от первых сотен метров до 4 тыс. м и более (см. рис. 1, а). На фоне этого погружения выделяется система линейных впадин, простирающихся в северо-западном направлении. Впадины разделены крупными горстообразными поднятиями. Поднятия и впадины пересекаются системой поперечных сдвиговых нарушений северо-восточного простирания.

Структурный план подошвы верхнего структурно-тектонического этажа характеризуется также моноклинальным погружением в северо-восточном направлении от 0 до 2 тыс. м и более (см. рис. 1, б). По сравнению с подошвой нижнего структурно-тектонического этажа структурный план фанерозойского менее дифференцирован. Выделяемые структурные ундуляции в значительной мере имеют унаследованный характер. В зонах сочленения с Московской синеклизой и тиманидами (Пешская впадина) отмечается увеличение стратиграфического интервала верхнего структурно-тектонического этажа за счет включения девонских и более древних образований.

По плановому сближению осей горстообразных валов в районе Вашско-Мезенского междуречья (см. рис. 1, а), за счет которых нарушается субпараллельность рифтов, можно судить о значительной роли трансформных сдвигов в формировании погребенной рифтовой системы. Вероятно, с трансформными подвижками поперечных (“клавишных”) блоков связано образование Сухоно-Вычегодской субсистемы рифтов, объединивших Мезенскую и Московскую рифтовые субсистемы с вовлечением их в единую Мезенско-Каспийскую рифтогенную систему [3].

Изменение амплитуды сдвиговых нарушений в северо-западном направлении свидетельствует о динамичном характере взаимоотношения “клавишей”. Последний, очевидно, обусловлен особенностями развития сегментированной структуры “Тиманской” дивергентной окраины, которая в байкальское время трансформировалась в зону коллизии с “Печорскими” континентальными блоками. В дальнейшем вдоль трансформных нарушений происходила реактивизация подвижек, приуроченных по времени к основным фазам тектогенеза [2, 3]. Анализ темпов прогибания и интервалов воздымания указывает на дифференцированный характер восприятия возникающих полей напряжений на конкретный участок поперечно-продольной системы блоков Мезенской синеклизы (рис. 2).

Таким образом, Мезенская синеклиза испытала в своем развитии влияние двух разнонаправленных процессов: дезинтеграции и интеграции. В позднепротерозойское время намечаются два этапа рифтогенеза, разделенных периодом стабилизации (начало позднего рифея) [1]. Зоны первоначального (раннерифейского) рифтогенеза, приведшего к расколу древнего Фенно-Сарматского кратона, приурочены к зонам сдвигового сочленения ранне- и позднеархейских террейнов: Мезенско-Сафоновской, Пинего-Котласской и Онежско-Кандалакшской [2]. В конце рифея часть из них в результате тангенциальных напряжений трансформировалась в шовные зоны – Плесецкий сегмент Онежско-Кандалакшского грабена (А.А. Константиновский, 1977). Прерывистость рифтогенеза отмечается и в фанерозое. Об этом свидетельствуют зоны резкого увеличения темпов прогибания – скоростей осадконакопления (см. рис. 2).

Фанерозойский мегацикл включает силур-девонский, каменноугольно-раннепермский, верхнепермский и мезокайнозойский макроциклы, отвечающие синеклизной стадии развития Мезенского бассейна (Л.Г. Каретников, 1991). Структура отложения этих макроциклов однородна, так как происходила в условиях формировавшейся “жесткой” плиты. Реактивизация тектонических движений в пределах плиты имела локализованный характер. Об этом свидетельствуют “временные” несовпадения прогибания и воздымания (см. рис. 2) в районах Мезенской и Чаунской губ, вызвавшие пространственную миграцию депоцентров палеозой-мезозойского осадконакопления [4].

Таким образом, Мезенский осадочный бассейн в периоды своего развития испытал трансформацию из элемента перикратонного опускания Восточно-Европейской платформы во внутрикратонную структуру. Можно выделить следующие этапы развития: 1) дорифейскую консолидацию архейских кратонов Фенно-Сарматского щита (более 1000 млн лет); 2) фрагментацию внешних частей Балтийского щита в результате нескольких фаз рифейского рифтогенеза (600–1000 млн. лет), разделенных фазами стабилизации и коллизии “жестких” субплит;3) окончательную вендскую стабилизацию платформенного режима, слабо нарушенную байкальским тектогенезом (600–500 млн. лет); 4) плитный режим развития региона (500–0 млн. лет), на фоне которого происходила реактивизация полей напряжений, совпадающая с фазами каледонского, герцинского и альпийского тектогенеза; последние обусловили окончательное формирование регматической решетки разломов (Д.И. Гарбар, О.В. Трофимов, 1990).

Лучшими фильтрационно-емкостными свойствами обладают мезенские отложения венда (средняя пористость 13,5 %). С увеличением возраста протерозойских отложений происходит ухудшение емкостных параметров: для котлинских, “гдовских”, редкинских и верхнерифейских образований осредненные значения пористости составляют соответственно 10,5; 7,0; 6,5; 6,0 % (Л.Г. Каретников, 1991). По данным В.А. Дедеева и других исследователей, выделяется четыре гидрогеологических этажа: рифейский, вендский, палеозойский (раннепермский) и послекунгурский [4]. Для первых трех типична повышенная газонасыщенность, в том числе углеводородными газами (до 30–50 % метана). По совокупности гидрогеологических параметров в нефтегазоносном отношении наиболее перспективен рифейский комплекс; благоприятными условиями отличаются вендский и дораннепермский (в восточной части региона) гидрогеологические этажи.

Величина среднего геотермического градиента в пределах Мезенского бассейна составляет 1,38°/100 м (±0,57 °С/100 м). Аномально высокое значение градиента установлено в скв. Усть-Няфта-1-4,35 °С/100 м (интервал 2–3 км). Район Усть-Няфта приурочен к пересечению двух “молодых” (герцинский и альпийской) фанерозойских регматических решеток, т. е. к зоне современного ослабления консолидированной коры. Увеличение значений геотермических градиентов отмечается в северо-восточном направлении от 0,7 до 2,57 °С/100 м.

Рифейский комплекс реализовал большую часть своего нефтегазогенерационного потенциала по сравнению с вендскими и более молодыми отложениями (таблица). Наблюдается диссонанс между двух-четырехкратным различием величин плотности УВ-генерационного потенциала и совпадением порядка глубин залегания рифейских и вендских отложений. Очевидно, такое различие должно определяться особенностями прогрева этих отложений.

Для районов скважин Нижняя Пеша и Усть-Няфта составлены модели прогрева отложений (см. рис. 2). Мезенская синеклиза характеризуется длительностью развития, многоэтапностью, в том числе многократностью проявления диструктивных процессов и пространственно-временной миграцией осей прогибания и воздымания. Очевидно, это должно сказаться на динамике теплового поля. Л.А. Назаркин., М.Л. Борденавье и другие исследователи привели следующие значения теплового потока (мВ/м²) для определенных этапов геологического развития: раскол, рифтогенез 140–120; начало фрагментации 90–80; стабилизация (плитный режим) 50–40. Увеличение темпов прогибания корреспондируется с фазами ослабления земной коры рифтогенезом, расколом и реактивизацией погребенных шовных структур, т. е. увеличения теплового потока. Интервалы “размывов” приурочены к периодам ослабления поля тектонических напряжений и минимизации параметров теплового поля. Небольшие значения темпов прогибания связаны с начальными стадиями интенсификации тектонических подвижек. Величины теплового потока легко трансформируются в значения геотермических градиентов (Ю.Б. Силантьев и др., 1981). По значениям последних можно проследить динамику изменения глубин геоизотерм 50 и 80 °С, приблизительно совпадающих с границами зон катагенеза МК-1,2 и являющихся границами соответственно нефте- и газопроизводивших отложений (Б.А. Соколов, 1980).

Модели прогрева отложений площадей Нижняя Пеша и Усть-Няфта свидетельствуют о наличии нескольких фаз усиления тепловой напряженности в интервале 800–0 млн. лет. Несовпадения этих фаз, наблюдаемые при сопоставлении моделей, вероятно, обусловлены различной восприимчивостью тектонических напряжений гетерогенной текстурой погребенной клавишно-блоковой системы Мезенской синеклизы.

Из сопоставления моделей прогрева видно, что довендские отложения накапливались в наиболее благоприятных условиях для нефтеобразования почти одновременно (около 700 млн. лет). Однако в Усть-Няфте этот период продолжался не 100 млн. лет, как в Нижней Пеше, а 200 млн. лет (700– 500 млн. лет), причем в этом временном интервале прогнозируются два импульса возрастания теплового потока. В последующий период (500–300 млн. лет) более динамичный характер теплового поля отмечается в Нижне-Пешском районе: здесь впервые вендские отложения накапливались в благоприятных для генерации жидкий УВ условиях. Последний временной интервал (300–0 млн. лет) характеризуется сходством моделей прогрева рассматриваемых районов: усилением теплового потока в диапазоне 300–200 млн. лет. В Нижней Пеше в это время в фазу нефтеобразования отлагались силурийско-каменноугольные образования. В районе Усть-Няфта в эту фазу (со значительным опозданием) были погружены отложения верхнего рифея и венда. Следовательно, за исключением интервала 700–500 млн. лет отмечается тенденция запаздывания вступления в главную фазу нефтегазообразования более западных районов Мезенской синеклизы, что объясняется их более интракратонным расположением. Это определило одновременное отложение в главную фазу нефтеобразования фанерозойских образований Нижне-Пешского и вендских образований Усть-Няфтинского районов.

Относительно высокие перспективы имеют рифей-вендские отложения Нижне-Пешской, Мезенской (Сафоновской) и Верхне-Пинежской впадин (см. рис. 2, б). Палеозойские образования перспективны лишь в Пешской впадине [4]. Основными нефтематеринскими толщами служат глинистые отложения рифея (няфтинская и сафоновская серии) и венда (редкинская свита и гдовские слои валдайской серии). Процессы генерации УВ, характеризуясь перерывами нефтегазообразования, происходили многофазно. Прогнозируются пять основных видов ловушек: 1 – традиционные (структурные); 2 – зоны выклинивания рифей-вендских отложений на склонах выступов; 3 – связанные с корой выветривания (предверхнепермское время); 4 – литологического выклинивания, или замещения; 5 – тектонически экранированные. По данным Л.Г. Каретникова, 57 % аккумулированных УВ приурочено к рифейским отложениям; в редкинских и гдовско-мезенских горизонтах сконцентрировано соответственно 37 и 6 %. Однако модели прогрева позволяют скорректировать эти соотношения в сторону преимущественной концентрации УВ в вендских отложениях.

Результаты моделирования могут служить базой для нефтегазогеологического районирования, основанного на геолого-генетических критериях нефтегазоносности.

1. Гецен В.Г. Геодинамическая реконструкция развития северо-востока европейской части СССР для позднепротерозойского этапа // Геотектоника, 1991,– № 5.– С. 26–37.
2. Дедеев В.А. Тектоническая карта докембрийского фундамента Русской платформы // Геотектоника, 1972.– № 3.– С. 27–36.
3. Ишутин В.В. Мезенско-Каспийская рифтогенная система и ее структурное положение в восточной части Русской плиты // Геотектоника, 1988 – № 5.– С. 34–46.
4. Прогноз нефтегазоносности Мезенского седиментационного бассейна / В.А. Дедеев, Б.А. Пименов, Л.3. Аминов и др.– Сыктывкар: КФ АН СССР, 1989.

Geological features of Mezen syneclise is described. On the basis poor geological and geophysacal information find two main structural and tectonical stages, that consistent with rifting and synclinal stages of development of the area. At the example of two localites considered correlation between dynamics, of crustal stresses and heat field. The model of thermodynamic development of the area and its relation with phases of hydrocarbons generation are proposed. Recommendations for follow – up petroleum exploration programs are presented.

1 – выступы протерозойского (а) и байкальского (б) фундамента (ВВП – Ветряного пояса, АВ – Архангельский, КВТ – Кулойский, ССВ – Сысольский); 2 – разломы; 3 – изогипсы (км) по поверхности фундамента; 4 – изогипсы (км) по поверхности докембрия; 5 – зона сокращенных мощностей фанерозойских отложений; 6 – осевые зоны горстов; 7 – границы зон, перспективных на нефть и газ (I – Предтиманская, II – Западно-Сафоновская, III – Пинежская); грабены 1 – Пешский, 2 – Мезенской губы, 3 – Лешуконский, 4 – Кепинский, 5 – Керецкий, 6 – Среднепинежский, 7 – Восточно-Сафоновский, 8 – Сафоновский, 9 – Череховский, 10 – Самодедский, 11 – Киземский, 12 – Котласский, 13 – Вачский, 14 – Лажский

1 – перерывы в седиментации; 2 – интервалы нефтеобразования в вендских (а) и ри-фейских (б) отложениях; 3 – интервалы газообразования; 4 – геоизотермы

Геолого-геохимическая характеристика отложений рифтового мега цикла