НАЗАД

Верхнепротерозойские отложения Пачелмского авлакогена мощностью 1-4 км представлены нормальными осадочными породами, преимущественно терригенного ряда, среди которых различаются как нефтематеринские свиты, так и коллекторы.

В пределах авлакогена можно выделить следующие структурно-фациальные зоны: Каверинскую - в северо-западной части авлакогена, Пачелмскую, Саратовскую и Пугачевскую - в юго-восточной, различающиеся по составу и мощностям одновозрастных отложений (рис. 1).

В основании осадочного чехла Пачелмского авлакогена залегает комплекс красноцветных песчаников (1620-1820 м), стратиграфически соответствующий татищевской свите нижнего рифея, ртищевской свите среднего рифея, цнинской свите верхнего рифея (Постникова И.Е., 1977).

Отложения татищевской свиты R₁tat (инкашская R₂in + тырницкая R₂tr) (здесь и далее в скобках — некоторое соответствие “Сопоставлению стратиграфических схем рифейских отложений”, ЦРГЦ, 1996) широко распространены и детально охарактеризованы керном в юго-восточной части авлакогена, где их мощность достигает 740 м (рис. 2). В пределах Каверинской зоны они вскрыты только в краевой части в скважине Зубова-Поляна и имеют незначительную мощность. Отложения татищевской свиты развиты предположительно на всей территории авлакогена, равно как и вышележащие отложения ртищевской и цнинской свит. Литологически комплекс представлен красноцветными кварцитовидными и кварц-полевошпатовыми песчаниками, имеющими в пределах Каверинской зоны более тонкозернистый состав и лучшую отсортированность. В верхней части комплекса, в большем объеме в Каверинской зоне, породы имеют серый цвет, песчаники периодически переходят в алевролиты и содержат прослои карбонатов и черных аргиллитов. Серые алевролиты цнинской свиты из скважины Сердобская характеризуются пониженным содержанием С_орг (0,06 %) при концентрации ХБА 0,003 %, битумоидный коэффициент b = 5 %.

В ртищевской R₂rt(R₃rt) и цнинской R₃zn свитах имеются слабосцементированные разности песчаников, обладающие эффективной пористостью до 12-20 %.

Отложения иргизской свиты верхнего рифея R₃irg (50-205 м) связаны с подстилающими породами постепенным переходом и распространены повсеместно в пределах рассматриваемой структуры. Литологически свита выражена кварц-полевошпат-глауконитовыми песчаниками с прослоями алевролитов и аргиллитов, включающих пленки обугленного ОВ и зерна пирита. На основании литологических особенностей пород свиты можно заключить, что в северо-западной части авлакогена отложения свиты накапливались в условиях мелководного опресненного моря, а в юго-восточной части — мелководного полузамкнутого засолоненного бассейна.

Венчающая разрез рифея пересыпкинская свита R₃per (белынская R₃bn) (50-95 м) широко развита в пределах авлакогена. Ее мощность возрастает в юго-восточном направлении до 200 м. На подстилающих отложениях свита залегает согласно, представлена переслаиванием серых доломитов, аргиллитов и песчаников, причем в северо-западной части отмечено преобладание терригенных, а в юго-восточной — карбонатных разностей. Доломиты содержат строматолиты и микрофитолиты.

Накопление осадков происходило в мелководном бассейне, который в юго-восточной зоне характеризовался повышенной соленостью и господством восстановительных обстановок, а в северо-западной — опресненностью и окислительным режимом. По данным И.Е.Баланюк (1974) содержание С_орг в доломитах пересыпкинской свиты юго-восточной части прогиба составляет 0,1 %, ХБА — около 0,01 %, значения битумоидного коэффициента возрастают от 5 до 20 %. Такие концентрации С_орг являются предельными для отнесения карбонатов к нефтематеринским отложениям, но, учитывая повышенную битуминозность и тот факт, что аналитически определен остаточный органический углерод, с определенной долей условности отложения свиты можно отнести к нефтепроизводившим с невысоким нефтематеринским потенциалом.

Породы секретаркинской свиты нижнего венда V₁sek (R₃sk) (50-90 м) представляют собой трансгрессивную часть нижневендских отложений и распространены в пределах Пачелмской и Пугачевской зон. Свита сложена преимущественно красноцветными глинистыми известняками, аргиллитами, мелкозернистыми песчаниками с подчиненным количеством доломитов. В основании свиты залегают пестроцветные крупнозернистые песчаники. Значение карбонатной составляющей разреза в пределах Пугачевской зоны возрастает. Отложения секретаркинской свиты формировались при господстве окислительных условий, эпизодически замещавшихся слабовосстановительными.

На породах секретаркинской свиты согласно залегает веденяпинская свита V₁ved (R₃vd) (150-190 м), распространенная в пределах тех же подзон, что и подстилающие отложения. Свита в нижней части сложена пестроцветными крупнозернистыми полимиктовыми песчаниками (70 м) с глинисто-слюдистым цементом, выше которых — переслаивание глинистых известняков, аргиллитов, алевролитов, песчаников с окраской от зелено-серого до черного. Осадконакопление отложений свиты происходило в мелководном морском бассейне, северо-западная часть которого характеризовалась нормальной соленостью, в то время как юго-восточная — повышенной. В пределах всего бассейна господствовали восстановительные условия.

Концентрации органического углерода в разрезе секретаркинской свиты изменяются весьма значительно: от 0,004 до 1,52 % на породу. Содержание С_орг достигает 1,52 % в доломитах и глинистых доломитах, ХБА — до 0,6 % на породу. Степень битуминизации ОВ варьирует от 6,5 до 47,0 %, что указывает на присутствие разных типов битумоидов. Образцы пород веденяпинской свиты анализировались по методу Rock-Eval. Генетический потенциал по данным пиролиза (S₁+S₂) достигает 0,64 г УВ/кг породы в доломитах. Максимальные значения водородного индекса HI, определяющего потенциал исходного ОВ, составляют 289 мг УВ/г С_орг, т.е. потенциал ОВ — средний. Значения OPI, являющиеся показателем степени реализации нефтематери некого потенциала ОВ, изменяются в широких пределах — от 0,2 до 0,7, что свидетельствует о резко различной степени реализации потенциала. Значения T_mах — показателя уровня зрелости — варьируют от 419 до 435 °С. Модальные значения этого показателя — 435 °С — соответствуют верхней части зоны мезокатагенеза и не коррелируются с современными глубинами залегания пород.

Впервые для изучаемого региона было проведено исследование УВ-состава ОВ венда (рис. 3). Особое внимание уделялось исследованию биомаркеров — соединений, несущих информацию как об исходном источнике ОВ, так и условиях его накопления и преобразования. Состав биомаркеров исследовался современными методами капиллярной газожидкостной хроматографии (алкановые УВ) и компьютеризированной хроматомассспектрометрии (полициклические УВ). По результатам хроматографического анализа ОВ веденяпинской свиты не отличается значительным содержанием нормальных и изопреноидных алканов. Практически во всех исследованных образцах высок нафтеновый фон: значения Рh/N изменяются от 0,35 до 1,03, концентрация н-алканов вряд ли превышает 10 %. Максимум распределения н-алканов отмечается в области С₁₇-С₁₉ и менее выражен в области высокомолекулярных алка-нов — С₂₇.

Такое распределение н-алканов позволяет считать одним из источников исходного ОВ донные водоросли, являющиеся предшественниками высших растений. Повышенные концентрации С₂₇ рассматриваются также как показатель распреснения вод. Отношение Рr/Рh < 1, что, вероятно, обусловлено ведущей ролью в исходном ОВ микрофитопланктона. Преобладание фитана указывает также на восстановительную обстановку осадконакопления. Коэффициент К_i , служащий показателем зрелости ОВ, изменяется от 0,21 до 0,85, что свидетельствует о значительных вариациях уровней преобразованности при небольших колебаниях современных глубин залегания. В ОВ веденяпинской свиты скважины Воронская присутствует 12,13-монометилзамещенный алкан состава С₂₇, являющийся характерным биомаркером для докембрийских нефтей и РОВ Сибирской платформы и отмечающийся только в отложениях верхнего рифея Московского грабена (Баженова О.К., Арефьев О.А., Соколов Б.А., 1994). Исследование полициклических биомаркеров показало практически равномерное концентрационное распределение стеранов С₂₇:С₂₈:C₂₉, с некоторым преобладанием последнего, сходное с таковым для большинства исследованных образцов Московской синеклизы, но отличное от распределения стеранов древней нефти Восточной Сибири. Гопановые УВ преобладают над стерановыми, что характерно для морской обстановки осадконакопления, а также и в целом для докембрийского ОВ. Терпановые показатели ОВ практически ничем не отличаются от таковых нефтей фанерозоя.

Учитывая результаты детального анализа разреза, следует подчеркнуть, что веденяпинская свита — наиболее вероятная нефтематеринская свита для всего комплекса докембрийских отложений Пачелмского авлакогена. Песчаники веденяпинской свиты заслуживают внимания как коллекторы. По данным А.А.Ханина пористость этих отложений изменяется от 2 до 18 %, убывая вверх по разрезу и на юго-восток авлакогена. Проницаемость — (1-6)*10^-3 мкм².

Отложения воронскои свиты V₁vor(R₃vr) (175-360 м) сохранены только в пределах Пачелмской и юго-восточной части Каверинской зон, на остальной территории, очевидно, размыты. В Каверинской зоне они залегают несогласно на отложениях иргизской свиты верхнего рифея. Свита представлена преимущественно красноцветными микроклин-кварцевыми песчаниками хорошей сортировки. В средней части свиты в подчиненном количестве присутствуют сероцветные отложения: аргиллиты, алевриты, глинистые известняки и доломиты. В целом карбонатность убывает вверх по разрезу. Осадки накапливались в условиях опресненного морского бассейна при активной динамике вод в окислительной обстановке, эпизодически сменявшейся слабовосстановительной, на что указывают литологические особенности данных пород: отсутствие глауконита и фосфатов, значительное количество оксидов железа, а также некоторые текстурные и структурные характеристики.

Воронская свита заслуживает особого внимания, так как с ее красноцветными песчаниками связаны очень яркие нефте- и газопроявления, полученные в скв. 1, 2, 3 ^бис и 10 Воронские. Описание этих нефтепроявлений дано в отчетах И.Г.Лоджевского и Пензанефтегазразведки.

Из материалов, основанных на исследованиях А.А.Ханина, вытекает, что песчаники воронскои свиты следует рассматривать как основные коллекторы в докембрийском разрезе Пачелмского авлакогена. Верхняя часть свиты — до глубины 1100 м — характеризуется проницаемостью от 0,117 до 4,120 мкм² , пористостью 12-21 %, эффективной пористостью (по методу П.П.Авдусина) 8-16 %. По классификации П.П.Авдусина коллекторы относятся главным образом к классам С, Д и отчасти к классу Б. Нижняя часть свиты обладает значительно худшими коллекторскими свойствами: проницаемость 0,001-0,057 мкм² , пористость 8-17 %, эффективная пористость 5 %. Однако в ней есть отдельные прослои с хорошими коллекторскими свойствами — класса Б: проницаемость до 0,955 мкм², пористость 27 %, эффективная пористость 19 %. В скв. 1 Воронская на глубине 961-1032 м встречены породы с проницаемостью от 0,001 до 0,700 мкм² и пористостью от 4 до 18 % — в зависимости от содержания и типа цемента.

Коллекторские свойства песчаников воронской свиты были также изучены на Красноозерской площади в скв. 2, 3, 4. В верхней части свиты проницаемость достигает 1,400 мкм² , пористость — 22 %. В нижней части проницаемость измеряется сотыми микрометра, а пористость не превышает 16 %. На Веденяпинской площади в скв. 3 в интервале 1130-1200 м проницаемость пород 0,518 мкм , пористость 17 %. Ниже проницаемость не более 0,009 мкм , а пористость не превышает 16 %. В Пересыпкино коллекторские свойства пород свиты определяются пористостью 20 %.

Концентрации ХБА в песчаниках воронской свиты достигают 3,4 %, С_орг - 1,6 %.

Концентрации С_орг в сероцветных карбонатно-глинистых отложениях средней части свиты составляют 1,6 %, ХБА до 0,7 % на породу при среднем 0,02 %. По данным пиролиза значения T_max — 414-441 °С, S₁ — 0,04-0,2, S₂ — 0,04-0,5, S₁+S₂ — 0,09-0,63, b — 0,11-32. В соответствии с этим данные отложения можно отнести к нефтематеринским, отметив, что в разрезе свиты они присутствуют в подчиненном количестве.

Красноозерская свита V₁kz (R₃kz) с размывом, но без углового несогласия залегает на воронской. Отложения свиты распространены в пределах тех же подзон, что и воронские, но на меньшей площади. Максимальных мощностей они достигают в Пачелмской зоне; литологически представлены зеленовато-черными аргиллитами, алевролитами и мелкозернистыми песчаниками с карбонатно-глинистым цементом, причем в аргиллитах отмечены пленки ОВ. Осадконакопление происходило в условиях полузамкнутого мелководного морского бассейна с восстановительным режимом.

С позиции оценки возможности формирования скоплений УВ в пределах рассматриваемой структуры отложения свиты заслуживают внимания как возможно нефтематеринские, а также как флюидоупор. По результатам люминесцентно-битуминологических исследований керна по скважинам Красноозерской и Воронской групп содержание ХБА — 0,0009-0,04 % при среднем 0,03 %. Концентрации С_орг до 0,8 %, значения коэффициента b 2-40 % свидетельствуют о перераспределении битуминозных компонентов. Кроме того, отложения красноозерской свиты интересны как флюидоупор, так как обладают наиболее низкой проницаемостью в разрезе докембрийских отложений Пачелмского авлакогена. Изначальная площадь распространения отложений красноозерской свиты, вероятно, была обширнее, но сократилась в результате размыва. Коллекторы воронской свиты в настоящее время надежно перекрыты непроницаемыми породами только в районе Морсово—Пересыпкино — Пачелма — Липяги.

Отложения соседской свиты V₁sos в центральной части Пачелмской подзоны распространены еще более локально, чем подстилающие, а в пределах Каверинской подзоны известна только нижняя часть свиты. Контакт с подстилающими отложениями не охарактеризован керном, свита перекрыта ряжской свитой среднего девона. Соседская свита сложена розовыми кварцевыми песчаниками хорошей сортировки. Осадконакопление происходило в узколокальном сильно опресненном бассейне при высокой тектонической активности и сильной эрозии областей сноса.

Торопецкая (11-102 м) и ярцевская (10-115 м) свиты составляют древлянскую серию, которая выполняет не только рифейские авлакогены, но и налегает на кристаллический фундамент за их пределами. Такое изменение структурного плана связано с перестройкой, начавшейся с середины раннего венда и четко проявившейся в конце него. Процесс происходил и выражался в выполаживании отрицательных структур, связанных с развитием авлакогенов, и слиянии их между собой, в постепенном облекании более молодыми образованиями кристаллического фундамента.

Отложения торопецкой свиты V₁tor (парцинская V₁pr) (здесь и далее в скобках — некоторое соответствие “Стратиграфической схеме вендских отложений Московской синеклизы”, РМСК, 1996) с размывом ложатся на породы подстилающих свит. В пределах авлакогена они развиты только в Каверинской зоне.

Ярцевская свита V₁jar (зубово-полянская V₁zp) резко трансгрессивно залегает на различных толщах континентальных ледниковых образований торопецкой свиты, а в скв. 30 Рязань — на отложениях каверинской свиты. Нижняя часть свиты сложена светло-серыми мелкозернистыми песчаниками с хорошо скатанной мелкой галькой, верхняя — пестро- цветными вулканогенно-осадочными породами. В карбонатных частях разреза встречены микрофитолиты.

Верхневендские отложения в Пачелмском авлакогене распространены только в Каверинской зоне и представлены валдайской серией, в которой снизу вверх выделяются редкинская, макарьевская и котлинская свиты. Мощность валдайской серии, наибольшая в центральных частях зоны, в среднем составляет 200-250 м. К бортам авлакогена серия постепенно выклинивается за счет срезания верхних частей. Не исключено, что серия распространялась на всей территории Пачелмского авлакогена, переходя на востоке в отложения верхнебавлинской серии Серноводско-Абдулинского прогиба. Валдайские отложения Пачелмского авлакогена посвитно сопоставляются с одноименными отложениями Московского грабена и Московской синеклизы, что подтверждается биостратиграфическими данными, наличием хорошо прослеживающихся литологических и промыслово-геофизических реперных горизонтов.

Редкинская свита V₂rd (гаврилов-ямская V₂gia + непейцинская V₂np) представлена чередованием сероцветных песчаников, от зелено-серых до черных, в средней части — бурых аргиллитов и алевролитов, в которых часты прослои, обогащенные пленками ОВ. Редкинская свита, по данным И.Е.Баланюк (1974), отличается повышенными значениями С_орг — 1,5-3,0 % при содержании ХБА от 0,0063 до 0,03 % и достаточно больших значениях b — 0,4-1,6 %. Часты выделения пирита и сидерита. В основании — сильно хлоритизированные песчаники с галькой, напоминающие переотложенную кору выветривания. По данным И.Е.Постниковой в средней части свиты присутствует пачка горючих сланцев мощностью 20 м, характеризующаяся высоким содержанием ОВ. По мнению В.И.Браташа и М.М.Толстихиной, породы относятся к сапропелевому типу и названы “вендским домаником” (Кирсанов В.В., 1968). Отложения редкинской свиты накапливались в субаквальных условиях эпиконтинентального морского бассейна, типичного для нового платформенного этапа развития. Осадконакопление протекало в нейтральных и восстановительных условиях, эпизодически сменявшихся окислительными обстановками, связанными с изменениями рН вследствие привноса в осадочный бассейн вулканогенного материала.

Макарьевская свита V₂mk (отсутствует) (до 57 м) включает преимущественно зеленовато-серые песчаные отложения, чередующиеся с подчиненными прослоями серых алевролитов и аргиллитов, реже гравелитов и конгломератов. Осадконакопление протекало так же, как и ранее, в условиях эпиконтинентального моря. Представляется, что накопление осадков псефитовой размерности в данном случае связано с подъемом в областях сноса и повышением интенсивности их разрушения.

Котлинская свита V₂k (любнинская V₂lb) представлена чередующимися аргиллитами, алевролитами и песчаниками. В разрезе свиты дважды появляются породы преимущественно зеленой и серой окраски и дважды — красной и пестрой окраски. Для пород характерны горизонтальная, пологоволнистая слоистость, оползневые текстуры, трещины усыхания. На плоскостях напластования серо-цветных аргиллитов отмечаются пленки ОВ. В аргиллитах присутствуют пирит, стяжения сидерита и единичные зерна глауконита. Накопление осадков происходило в условиях прибрежных мелководных частей эпиконтинентального морского бассейна при одновременной пенепленизации прилегающих областей суши и расширении трансгрессии.

По литолого-геофизическим данным и определениям коллекторских свойств по керну в верхневендских отложениях выделяют пласты-коллекторы: песчаники в основании редкинской свиты и песчаники макарьевской свиты. Открытая пористость, определенная по керну, изменяется от 0,2 до 28,0 %, а проницаемость — от 0,00001 до 0,931 мкм².

На основании данных, полученных современными методами органической геохимии, включавшими, помимо традиционных исследований, пиролиз, газожидкостную хроматографию и хроматомассспектрометрию, можно сделать заключение, что отложения верхнего протерозоя Пачелмского авлакогена содержат нефтематеринские толщи (иргизскую, пересыпкинскую, веденяпинскую, красноозерскую, редкинскую). Исходным было ОВ бентоса и планктона (синезеленые водоросли), накапливавшееся в морских условиях, преимущественно в восстановительной обстановке — наиболее благоприятной для формирования нефтегазоматеринских пород. Верхнедокембрийские породы обладают средним нефтяным и газовым потенциалом, который еще не полностью реализован, и находятся в главной зоне нефтеобразования (МК₁-МК₂).

Границы: 1 — авлакогена, 2 — распространения отложений верхнего докембрия, 3 — структурно-фациальных зон; 4 — геологический профиль