Содержание к диссертации
Введение
Современное состояние изученности геологического строения прикаспийской впадины ...
Геологическое строение прикаспийской впадины 19
Тектоническое строение фундамента 19
Особенности строения структурных планов подсолевых отложений 23
Распределение мощностей подсолевого палеозойского комплекса 29
Прямые геологические данные о вулканических процессах 31
Геодинамические и седиментационные этапы формирования прикаспийской впадины в палеозое
Этапы формирования Прикаспийской впадины 34
Особенности обстановок осадконакопления Прикаспийской впадины в позднем палеозое 41
Условия формирования палеозойских карбонатных платформ прикаспийской впадины 59
4.1 Условия формирования палеозойских карбонатных платформ 59
4.2 Сравнительная характеристика палеозойских карбонатных платформ Прикаспийской впадины
Закономерности размещения природных резервуаров в палеозойском комплексе прикаспийской впадины
5.1 Основные факторы, определяющие формирование и сохранение 98
ловушек углеводородов
5.2. Характеристика зон нефтегазонакопления Прикаспийской впадины 102
Оценка перспектив нефтегазоносности подсолевого палеозойского комплекса прикаспийской впадины
6.1 Оценка перспектив нефтегазоносности подсолевого палеозойского комплекса
6.2 Прогнозная оценка ресурсов углеводородного потенциала палеозойского комплекса Прикаспийской впадины Заключение и основные выводы
Основные опубликованные работы по теме диссертации
Литература
- Современное состояние изученности геологического строения прикаспийской впадины
- Особенности строения структурных планов подсолевых отложений
- Особенности обстановок осадконакопления Прикаспийской впадины в позднем палеозое
- Сравнительная характеристика палеозойских карбонатных платформ Прикаспийской впадины
Введение к работе
Актуальность проблемы. Прикаспийская впадина является одной из важнейших нефтегазоносных провинций мира с уникальным геологическим строением и богатейшим нефтегазоносным потенциалом. Доказанный вертикальный диапазон нефтегазоносности охватывает отложения от среднего девона до неогена включительно. Основная доля разведанных запасов и прогнозных ресурсов углеводородного сырья связана с позднепалеозоиским (докунгурским) комплексом и, главным образом, с карбонатными породами девонского и каменноугольного возраста. Природные резервуары характеризуются не только специфическим площадным развитием, сложными сочетаниями типов коллекторов и емкостно-фильтрационных параметров, но и дифференцированными особенностями нефтегазоносности в пределах локальных ловушек и в крупных зонах развития карбонатных комплексов. Указанные особенности до сих пор вызывают повышенный интерес к этим частям палеозойского разреза на суше и в акваториальной части Казахстанского сектора Каспийского моря. С крупными карбонатными массивами связываются и основные перспективы поисков новых крупных месторождений, которые будут определять уровень добычи в ближайшие десятилетия.
Открытие крупного Кашаганского месторождения и ряда перспективных структур в северной части акватории Каспия, доказывающие распространение на акваторию карбонатных массивов подсолевой палеозойской толщи делают данный регион весьма перспективным на поиски новых типов природных резервуаров. В связи с этим оценка перспектив нефтегазоносности, прогнозная оценка палеозойского комплекса представляет большой научный и практический интерес.
В рамках исследований проведен анализ строения, условий заложения и развития карбонатных массивов в юго-восточной части Прикаспийской впадины и современных концепций седиментологии и тектоники. Познание условий формирования, строения и особенностей размещения карбонатных природных резервуаров позволит достоверно прогнозировать перспективы открытия новых месторождений нефти и газа. С этих позиций проведенные исследования являются актуальными.
Цели и задачи исследований
Целью настоящей работы является выявление закономерностей строения, условий формирования природных резервуаров в палеозойском комплексе и оценка перспектив нефтегазоносности исследуемого региона. Для достижения этой цели решались следующие задачи:
проанализировать и обобщить имеющиеся геолого-геофизические материалы с единых методологических позиций, увязать полученные новые сейсмические материалы исследуемой территории с существующими данными для создания единой геологической модели исследуемого региона;
провести палеогеографические реконструкции основных этапов развития палеозойского осадочного бассейна;
разработать тектоно-седиментационную модель строения Прикаспийской впадины;
провести типизацию разрезов карбонатных платформ в пределах бортовых зон Прикаспийской впадины, с целью выявления влияния этапов седиментации и блоковой структуры фундамента;
определить основные факторы, определяющие формирование и сохранение природных резервуаров;
выявить особенности строения и закономерности размещения природных резервуаров в палеозойском комплексе Прикаспийской впадины;
провести оценку перспектив нефтегазоносности палеозойского комплекса Прикаспийской впадины.
Научная новизна
Проведены палеогеографические реконструкции и составлены литолого-палеогеографические карты основных этапов развития позднепалеозойского осадочного бассейна, которые отражают особенности формирования седиментационных комплексов Прикаспийской впадины.
Обоснованы области формирования источников сноса и минеральный состав сносимого терригенного материала. Доказано существование близких источников сноса (в позднепалеозойское время) с Урала и Северного Устюрта (возвышенные денудационные равнины) с развитыми корами выветривания. Сносимый во впадину обломочный материал по составу обломков и парагенезу глинистых минералов существенно отличается в пределах бассейна. Это позволило выделить на Южно-Эмбинском поднятии конусы выноса - Шолькаринский, Тортайский, Восточно-Табынайский и Арман-Аиршагыльский, а вдоль восточного борта -Остансук-Джурунский, Коздысай-Акжарский и Восточно-Жанажольский.
Проведена типизация разрезов карбонатных платформ в пределах бортовых зон Прикаспийской впадины, которая позволила выявить связь условий осадконакопления и блоковой структуры фундамента;
Обосновано наличие единой карбонатной платформы на юге Прикаспийской впадины, сформированной в позднем девоне и охватывающей значительную площадь. На ней сформированы выявленные крупные карбонатные постройки - Тенгиз, Королевское, Кашаган, Южная и Астраханское.
Обосновано выделение карбонатных построек позднедевонско-раннепермского нефтегазоносного комплекса как новых и перспективных объектов нефтепоисковых работ в Прикаспии (Айранколь и Алтынкулак - на Гурьевско-Кульсаринском своде, Кобланды и Тамды на Кобланды-Тамдинском вале, Бестау в Эмбинско-Актюбинской зоне дислокаций).
Выявлены принципиальные различия в строении природных резервуаров. В предлагаемой классификационной схеме отражены: условия осадконакопления, возраст, тип залежи, изменчивость состава пород, постседиментационных процессов, типы и классы коллекторов. Установлены закономерности пространственного распространения природных резервуаров.
Проведена оценка перспектив нефтегазоносности Прикаспийской впадины на основе нефтегазогеологического районирования и выделены районы и зоны, различные по степени нефтегазоперспективности.
Практическое значение работы и реализация результатов исследований
Систематизированный геолого-геофизический материал, полученный по результатам новых геологоразведочных работ за период 1991-2008 годы по месторождениям Прикаспия, используется в новом проекте «Комплексная оценка перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов Республики Казахстан» в рамках государственного геологического изучения недр 2009-2011 гг.».
Полученные новые данные геологоразведочных работ, проведенных в последние годы в пределах Прикаспия, учтены в составленных автором проектах разведки и позволили рекомендовать постановку глубокого бурения на поисково-разведочных объектах. На юго-востоке
на Жубантам-Жусалысайской группе структур, на востоке в пределах разведочного блока Жаркамыс Восточный I, на площадях Бозоба, Тускум, Байганин, Киндысай, Жагабулак. На севере
разведочный блок Аксай, а также на Карачаганак-Кобландинском выступе.
На основе новых геолого-геофизических данных проведена оценка перспектив нефтегазоносности Прикаспийской впадины, автором составлена схема перспектив нефтегазоносности подсолевого палеозойского комплекса Прикаспийской впадины.
Проведенная оценка ресурсов углеводородного сырья служит основой прогноза развития минерально-сырьевого комплекса Республики Казахстан и моделирования состояния минерально-сырьевой базы.
1. Различная продолжительность этапов седиментации и блоковая структура фундамента
предопределили пространственное размещение карбонатных платформ в Прикаспийской впадине.
Наиболее интенсивное карбонатонакопление протекало на юге Прикаспия в пределах Тенгиз-
Кашаганской платформы, где за счет расширения площади карбонатонакопления в позднем
девоне образовалась единая Астраханско-Жылыойская карбонатная платформа, которая занимает
всю современную акваторию Северного Каспия и прилегающие к ней прибрежные участки.
В восточной и юго-восточной частях Прикаспийской впадины за счет сближения Урала и Северо-Устюртского блока, области карбонатонакопления резко сократились, и образовалась узкая полоса карбонатных платформ - Темирская, Жанажольская и Южно-Эмбинская.
На севере Прикаспийской впадины карбонатонакопление продолжалось наиболее длительный период, что обеспечило создание мощной Карачаганакской платформы с широким стратиграфическим диапазоном отложений.
Выявлены новые нефтеперспективные структуры: на севере и северо-востоке - Кобланды, Бестау, Тамды; на юге и юго-востоке - Буиыргын, Кокмай, Мынтобе, Новобогатинское, Сорочинка, Айранколь, Алтыкулак.
-
Принципиальные различия в строении природных резервуаров обусловлены сложным и неодназначным воздействием тектоно-седиментационных процессов, что проявилось в различном литологическом составе, генезисе продуктивных толщ, изменчивости типов и свойств коллекторов. Это отражено в предложенной схеме сравнительных характеристик месторождений. Интенсивное карбонатонакопление проходило в различных временных отрезках палеозоя с образованием рифовых и шельфовых толщ, с наличием длительных региональных перерывов, что способствовало развитию процесса выщелачивания.
-
Обоснованы области формирования источников сноса и минеральный состав сносимого терригенного материала. Доказано существование близких источников сноса (в позднепалеозойское время) с Урала и Северного Устюрта с развитыми корами выветривания. Сносимый во впадину обломочный материал по составу обломков и парагенезу глинистых минералов существенно различается. Это позволило выделить в пределах Южно-Эмбинского поднятия конусы выноса - Шолькаринский, Тортайский, Восточно-Табынайский и Арман-Аиршагыльский, а вдоль восточного борта - Остансук-Джурунский, Коздысай-Акжарский и В осточно-Жанажол ьский.
4. Оценка нефтегазоносности палеозойских отложений, разработанная на основе
нефтегазогеологического районирования, позволила выделить области и зоны, различные по
степени перспективности. Приоритет направления поисков нефти и газа связан с карбонатными
комплексами позднедевонско-раннепермского возраста.
Апробация работы
Материалы исследований изложены в отчетах ИГН им.К.Сатпаева НАЛ РК за 1985г., КазНТУ им.Каныша Сатпаева и АО "Атыраунефтегазгеология", 1988 и 1991, «Эмбамунайгаз» 1999-2002 гг., 2003 г. ЦТИ «Казмунайгаз». Основные научные положения диссертации докладывались на различных Республиканских, Всесоюзных и Международных конференциях и симпозиумах (Москва, Баку, Львов, Алматы и др.), в которых автор принимал участие: Республиканская конференция молодых ученых и специалистов по проблемам геологии и геофизики (Баку, 1988), Всесоюзная конференция молодых ученых и специалистов «Методологические принципы прогноза поисков и разведки нефти и газа» (Москва, 1990), Международный симпозиум, посвященный 100-летию К.И. Сатпаева (Алматы, 1999), Республиканская конференция «Научно-технологическое обеспечение изучения недр Казахстана» (Кокшетау, 2000), Международная конференция «Проблемы и перспективы нефтегазовой отрасли Казахстана» (Алматы КазНТУ, 2001). Международная конференция «Геология регионов Каспийского и Аральского морей» (Алматы, 2004). Международная конференция, посвященная 70-летию КазНТУ им.К.И.Сатпаева (Алматы 2004), Международная научно-практическая конференция
«Проблемы и перспективы развития нефтяной промышленности Казахстана» (Алматы - 2005), Международная конференция «Проблемы нефтегазоносности Прикаспия» (Москва, 2007), Международная конференция и выставка «Нефть и газ юга России, Черного, Азовского и Каспийского морей-2009» (г.Геленджик, 2009). Опубликовано более 40 работ в журналах: «Геология нефти и газа», «Газовая промышленность», «Вестник» и «Известия» АН Республики Казахстан, «Вестник» КазНТУ им.К.И.Сатпаева, в монографии "Тектоно-седиментационная модель строения и оценка нефтегазоносности палеозойского комплекса юго-востока Прикаспийской синеклизы", изданной в 2003 г. в г.Москве.
Использованные материалы
В основу данной диссертации положен фактический материал, собранный лично автором в процессе работы в научно-исследовательской лаборатории Казахского национального технического университета за период с 1987 по 2007 годы. Отобрано и проанализировано свыше 1500 образцов кернового материала по территории Прикаспийской впадины.
Анализы образцов пород проводились в научно-исследовательской лаборатории ВНИГНИ (г.Москва), КазНТУ им.К.И. Сатпаева, Центральной лаборатории АО «Южказгеология». В работе использованы геолого-геофизические материалы АО «Атыраунефтегазгеология», треста «Саратовнефтегеофизика», Атырауской геофизической экспедиции, КазНИГРИ (г.Атырау), а также институтов России ВНИГНИ, ВНИГРИ, ИГиРГИ и РГУ им. Губкина.
Использовались фондовая и опубликованная литература по геологии и нефтегазоносности, тектоники плит, литолого-фациальным и петрофизическим исследованиям пород-коллекторов и покрышек подсолевого комплекса рассматриваемого региона: Г.Е.-А. Айзенштадта, Л.З.Ахметшиной, К.И.Багринцевой, М.Д.Белонина, З.Е.Булекбаева, Ю.К.Бурлина, Б.А.Быкадорова, Ю.А.Воложа, Э.С.Воцалевского, В.П.Гаврилова, Р.Г.Гарецкого, Н.Б.Гибшман, И.Б.Дальяна, А.И.Димакова, А.Н.Дмитриевского, Г.Ж.Жолтаева, А.К.Замаренова, Л.П.Зоненшайна, В.Д.Ильина, Т.Д.Ивановой, С.М.Камалова, О.А.Карцевой, К.А.Клещева, В.Н.Кривоноса, Б.М.Куандыкова, Н.Е.Куантаева, Л.Н.Кузьмина, Н.Я.Кунина, В.В.Липатовой, М.И.Лоджевской, С.П.Максимова, О.Н.Марченко, В.С.Мильничука, Л.И.Натапова, Н.В.Неволина, В.П.Николенко, О.С.Обрядчикова, С.М.Оздоева, Н.С.Окновой, А.И.Петрова, В.М.Пилифосова, А.Пронина, Б.К.Прошлякова, Р.Б.Сапожникова, Б.А.Соловьева, М.И.Тарханова, О.С.Туркова, В.Е.Хаина, В.С.Шеина, А.Е.Шлезингера, Д.А.Шлыгина, Н.К.Фортунатовой, А.Л.Яншина.
Автор выражает глубокую признательность за постоянную помощь и ценные советы в подготовке диссертации научному консультанту - доктору геолого-минералогических наук, профессору К.И.Багринцевой.
Успешному выполнению работы способствовало творческое содружество с докторами
геолого-минералогических наук: Г.Ж.Жолтаевым, К.А. Клещевым, В.С.Шеиным, Ю.А.Воложем, М.И.Лоджевской, Х.Х.Парагульговым, А.И.Петровым. Всем перечисленным ученым автор выражает признательность.
Современное состояние изученности геологического строения прикаспийской впадины
На тектоническую природу Прикаспия существуют несколько точек зрения. Л.П.Зоненшайн и др. считают, что Прикаспийская впадина образована в девонский цикл рифтогенеза на Русской платформе одновременно с Днепровско-Донецким рифтом (пассивный, отмерший). Образование впадины, как замкнутого бассейна, завершилось в предкунгурское время, когда Устюртский массив столкнулся с подковобразным выступом Восточно-Европейской платформы и изолировал его от океана.
Согласно исследованиям Зоненшайна и др. вплоть до раннего кембрия на восточной границе Восточно-Европейской платформы существовал Доуральский палеоокеан, пассивную окраину которого маркируют мощные осадочные толщи рифея-венда Западного склона Урала. На возможный откол части Восточно-Европейской платформы и заложение этого океана в рифей-вендское время указывают щелочные вулканиты и кислые эффузивы Уралтау. В среднем и позднем кембрии происходят кратковременные события столкновения Восточно-Европейского континента с островными дугами и микроконтинентами, приведшие к интенсивной складчатости в аккрекционных комплесах и наращиванию континента за счет их присоединения. В конце кембрия рассматриваемая окраина континента представляла собой складчатое сооружение, которое перед ордовиком было пенепленизировано.
Ранний ордовик на Урале характеризуется континентальным рифтогенезом, сопровождаемым накоплением грубообломочного материала и щелочно-базальтовым магматизмом. Основным событием этого периода является откол Мугоджарского микроконтинента и начало раскрытия Уральского палеоокеана. В среднем - позднем ордовике и начале раннего силура продолжается раскрытие Уральского палеоокеана и одновременное сокращение Доуральского (палеоАзиатского) океана, кора которого поглощается под Казахстанским континентом. Пассивную окраину Восточно-Европейского континента этого времени слагают кремнистые и кремнисто-глинистые сланцы и толеитовые базальты.
В раннем силуре (в конце ландоверийского века) на окраине Восточно-Европейского континента возникают первые островные дуги на океанической коре и пассивная окраина превращается в активную. Образование Сакмарской дуги в этот период сопровождается формированием подушечных лав базальтов и известково-щелочным вулканизмом. Ранний девон знаменуется столкновением Сакмарской дуги с приблизившимся Уралтауским микроконтинентом и обдукцией с образованием надвигов до 50 км. В конце раннего - начале среднего девона развивается новая Ирендыкская дуга, которая, сталкиваясь с Уралтауским микроконтинентом, приводит к континентальной обдукции на этот континент и Сакмарскую зону.
В позднем эйфеле-раннем живете, режим сжатия кратковременно сменяется режимом растяжения и возникает окраинное море под погружающейся Ирендыкской дугой, где формируются глубоководные кремнистые осадки, сопровождаемые базальтовым вулканизмом и новообразованием океанической коры.
В позднем живете-фране начинает функционировать новая Магнитогорская вулканическая дуга. Столкновение южной части дуги с Мугоджарским микроконтинентом привело к погружению последнего под дугу, метаморфизму, образованию гранито-гтнейсовых куполов и горных сооружений в Мугоджарском антиклинории. Этот процесс продолжался в фамен-турнейское и ранневизейское время и привел к формированию мощных граувакковых комплексов зилаирской серии в области между Магнитогорской зоной субдукции и краем Восточно-Европейской платформы за счет разрушения горных сооружений.
В позднем девоне началось закрытие океанических пространств на востоке (в современной системе координат) Восточно-Европейской платформы (палеоАзиатского и Уральского океанов) за счет поглощения океанической коры в зонах субдукции. Возникшая в раннем карбоне Валерьяновская дуга восточного склона Урала ускорила этот процесс, и к концу среднего карбона этот процесс был полностью завершен - началось столкновение континентов (и микроконтинентов). В зону субдукции подошел Мугоджарскин микроконтинент, что привело в позднем карбоне-ранней перми к развитию складчатости во внутренних зонах Урала, интенсивному росту гранито-гнейсовых куполов и образованию горно-складчатых систем. На месте бывшего глубоководного желоба развивается краевой бассейн (прогиб), выполненный молассовыми отложениями. Дальнейшее сжатие в течение Перми и раннего триаса, обусловленное сближением Сибирского и Казахстанского континентов с Восточно-Европейским привело к образованию шарьяжей и надвигов на западном склоне Урала.
Таким образом, континентальная кора Уральского складчатого пояса была сформирована вероятнее всего перед гжельским веком позднего карбона. Однако и в более поздний период продолжалось шарьирование континентальных масс из внутренних областей на западный склон Урала. Последний, возможно, наиболее интенсивный этап шарьирования был завершен в раннем триасе, который привел к образованию аллохтонов в области передового прогиба и сформировал современную структуру области сочленения Западного Урала с Прикаспийской впадиной. Несмотря на значительную удаленность Уральского складчатого пояса, и северного Каспия, события на восточной границе Восточно-Европейского континента, несомненно, влияли на формирование структуры палеозойских комплексов и юга Прикаспийской впадины.
Особенности строения структурных планов подсолевых отложений
Подсолевые палеозойские отложения развиты в пределах Прикаспийской впадины повсеместно; их состав и мощности до конца не выяснены, так как имеющиеся в пределах впадины скважины вскрыли в основном отложения перми и карбона, единичные - девона. Пробуренные глубокие скважины в пределах внутренней бортовой зоны вскрыли отложения силура или ордовика 4848 м (Краснокутская №11, 14) и верхнего протерозоя (условно рифея) на глубине 4902 м (Южно-Ершовская №3), отложения девона в ней встречены на глубине 4630 м. Разломы, выступы и блоки фундамента оказали существенное влияние на формирование палеозойского структурного плана. Суммарная мощность в наиболее погруженных частях впадины составляет 6000 м -7000 м. Отложения неоднородны по своему составу и непостоянны по мощности, как в вертикальном, так и в горизонтальном разрезе, что вызывает образование многочисленных отражающих и преломляющих площадок, иногда объединяющихся в протяжные горизонты. Наиболее выдержанными и распространенными являются отражающие горизонты Пз (П з; Ппз), ПгЩ г; ПД2) и n,(A,,S).
Наибольшей глубиной залегания характеризуется отражающий горизонт Пз, не имеющий твердой стратиграфической привязки, т.к. отложения, поверхность которых отвечает этому горизонту, не вскрыты ни одной скважиной. Условно принимается, что отражающий горизонт Пз в одних районах соответствует кровле доверхнедевонских или верхнедевонских карбонатных отложений, в других - кровле терригенных отложений в низах верхнего девона и прослеживается пока лишь в наиболее приподнятых и изученных частях впадины. Он характеризуется хорошей динамической выразительностью и 2-3 фазной записью. Наблюдаются небольшие перерывы в корреляции.
Отложения, заключенные между поверхностью фундамента и отражающим горизонтом Пз относятся к нижнему структурному этажу и представлены отложениями от рифейского до верхнедевонского возраста включительно. Характер изменения мощности нижнего палеозойского комплекса удается проследить лишь на части впадины, там, где имеются уверенные данные о горизонте Пз.
Наблюдается значительная дифференциация мощности нижнего палеозоя. В северном и южном направлениях происходит сокращение мощности доверхнедевонско-раннекаменноугольной толщи. Значительные мощности, в отдельных случаях до 4500 м, сохраняются в пределах Южно-Эмбинского прогиба, в его западной части. Здесь возможно развиты отложения рифея и девона, возможно, присутствуют кембрий и силур. Вероятно западный блок прогиба, как и сам прогиб, испытывали в нижнепалеозойское время тенденцию к постоянному погружению, что подтверждается палеопостроениями. Севернее, в Тенгизском блоке, мощности доверхнедевонского комплекса значительно сокращаются и достигают 1900 м; этот блок испытывал многократные подъемы, благодаря чему, по крайней мере, толща осадков порядка 2000 м была размыта, переотложена в более опущенные блоки, возможно даже в тот же Южно-Эмбинский. Далее к северу мощности отложений сначала возрастают до 3000 м, затем снова уменьшаются в районе Чапаевского поднятия до 800 м. На востоке мощности уменьшаются до 500 м. Вероятно восходящие движения имели здесь превалирующее значение, результатом чего и явилось выпадение из разреза отдельных мощных толщ додевонского возраста и образование палеопрогибов и палеоподнятий, дальнейшее развитие которых, происходило в зависимости от блокового строения фундамента. В нижнепалезойское время Остансукский прогиб протягивался вглубь впадины, к западу от него выделялась зона поднятий, которая протягивалась к нижнему течению Урала и сливалась с Астраханским сводом, отделяясь от последнего узким Заволжским прогибом. В центре существовала Хобдинская впадина, мощности нижнего палеозоя в которой достигали 2000 м. Большие мощности (до 4000 м) отмечались в районе Новоалексеевской впадины. Таким образом, неравномерное прогибание блоков фундамента в течение нижнего палеозоя в доверхнедевонско-раннекаменноугольное время способствовало образованию серии дислокаций, которые прослеживаются от фундамента и имеют разную ориентировку и простирание. Судя по положению фундамента в этот период, отдельные блоки настолько относительно приподняты, что накапливающиеся осадки испытывали постоянный размыв, величина которого в отдельные промежутки времени превалировала над величиной отложения осадков. Важно отметить, что и их размыв происходил, дифференцировано по площади, результатом чего явилось усложнение структуры нижнего палеозоя. В нижнепалеозойское время на месте Каратонского поднятия существовал Каратонский палеопрогиб, небольшие поднятия существовали к северу и югу от него. Тенгизское поднятие в это время существовало на фоне моноклинального погружения к югу. На месте современного Южного свода в отложениях палеозоя по поверхности фундамента выделялся Южный прогиб. Таким образом, разнонаправленные подвижки блоков фундамента обусловили к концу доверхнедевонского-раннекаменноугольного времени развитие палеоподнятий и палеопрогибов, которые и в дальнейшем развивались в зависимости от блокового строения фундамента.
Сравнение современных структурных планов по поверхности фундамента и горизонту Пз позволяет сделать заключение о резко дифференцированном плане последнего и значительном их несоответствии на отдельных участках, что вызвано разницей развития в течение геологического времени.
На фоне моноклинального погружения поверхности отражающего горизонта Пз отмечаются крупные и мелкие положительные и отрицательные структуры различных форм и размеров, а также различного рода осложнения в виде флексур и структурных носов. Для структур характерны крупные размеры и сравнительно пологие крылья.
Поверхность горизонта Пз погружается к центру впадины до 14000 м от 4700-5000 м на севере, 7000-8000 м на юге и востоке.
Во внутренней бортовой зоне в районе Миргородки и Елтая они имеют индексы Пз и Пз , протягиваясь далее к югу, примерно до района Сартсай (горизонт Пз) и до района Хобдинской скважины П-1 (горизонт Пз ). Затем горизонт Пз1. Вновь прослеживается в районе Майкудука на небольшом расстоянии быстро затухая. Эти горизонты отражают строение нижнепалеозойской толщи и характеризуют терригенно-карбонатные и терригенные отложения девонского, а возможно и более раннего возраста. В толще каменноугольных отложений выделяются отражающие горизонты Пг: П г Пг
Особенности обстановок осадконакопления Прикаспийской впадины в позднем палеозое
Выяснению основных этапов формирования Прикаспийской впадины посвящены многочисленные работы М.П.Антипова, А.Я. Бродского, Ю.К.Бурлина, В.А.Быкадорова, Э.С.Воцалевского, Ю.А.Воложа, В.П. Гаврилова, Р.Г.Гарецкого, Н.Б.Гибшман, И.Б.Дальяна, А.И.Димакова Дмитриевского А.Н., Жолтаева Г.Ж., А.К.Замаренова, Л.П.Зоненшайна, В.Д.Ильина, Т.Д.Ивановой, С.М.Камалова, О.А.Карцевой, К.А.Клещева, В.Н.Кривоноса, Б.М.Куандыкова, Н.Е.Куантаева, Л.Н.Кузьмина, Н.Я.Кунина, Ю.А.Леонова, Е.А.Леоновой, В.В.Липатовой, М.И.Лоджевской, С.П.Максимова, О.Н.Марченко, В.С.Мильничука, Л.И.Натапова, Н.В.Неволина, В.П.Николенко, О.С.Обрядчикова, С.М.Оздоева, Н.С.Окновой, А.И.Петрова, В.М.Пилифосова, А.Пронина, Б.К.Прошлякова, А.Н.Рудневым, Р.Б.Сапожникова, Б.А.Соловьева, М.И.Тарханова, О.С.Туркова, В.Е.Хаина, В.С.Шеина, А.Е.Шлезингера, Д.А.Шлыгина, Н.К.Фортунатовой, АЛ.Яншина.
Позднепалеозойская модель геологического строения и развития Прикаспийской впадины изучена значительно полнее на базе новых данных глубокого бурения и высокоинформативной сейсморазведки. Выполненные К.А.Клещевым, В.С.Шеиным (2006) палеогеодинамические реконструкции для позднего палеозоя позволяют прогнозировать литологический состав сформировавшихся пород по аналогии с другими районами Восточно-Европейского континента. Выделенные плитотектонические структуры сформировались в три главных цикла геодинамической эволюции: рифейско-кембрийский, ордовикский и среднедевонско-кайнозойский. В каждом из отмеченных циклов эволюции формировались разные плитотектонические структуры и соответствующие им литофации.
Суть предлагаемой модели геологического строения Прикаспийской впадины (К.А.Клещев, В.С.Шеин, Б.А.Соловьев) заключается в том, что мощные толщи осадочного чехла образовались благодаря проявлению горизонтальных и вертикальных движений, приведших к формированию различных типов плитотектонических структур.
Наиболее обоснованными, по мнению автора, представляются сценарии формирования Прикаспийской впадины, предложенными В.П.Гавриловым, Е.АЛеоновой, А.Н.Рудневым, а также Ю.А.Воложа, В.А.Быкадорова, М.П.Антипова и Ю.А.Леонова. Обобщение новых геолого-геофизических данных, позволило обоим коллективам выявить особенности строения крупных структурных элементов мегавпадины, обосновать стратиграфическое положение опорного отражающего горизонта Пз - подошвы девонских отложений, выяснить природу Северо-Каспийского максимума силы тяжести и Южно-Эмбинского шва, доказать, что гигантские месторождения нефти приурочены к рифовым массивам, расположенным над погребенными вулканическими дугами. Повышенные температурные аномалии над ними поддерживаются процессами внутриконтинетальнои субдукции.
Автором составлен атлас текстур и структур, в котором подробно описаны результаты литолого-фациальных исследований. Дается описание шлифов, выполнены фотографии образцов керна и шлифов, на которых отражены текстуры и структуры пород различных фациальных зон, встречающихся по всему палеозойскому разрезу. Результаты этих исследований более подробно изложены в кандидатской диссертации и монографии (2003).
Проведенный автором, литолого-фациальный анализ подтверждает геодинамические построения, предлагаемые вышеуказанными исследователями, и доказывает, что Центрально-Прикаспийская депрессия на протяжении всей истории своего развития представляла собой наиболее погруженные части бассейна седиментации, где были сосредоточены глубоководные и наиболее удаленные от источников сноса фации осадков. В бортовых зонах развиты карбонатные платформы, рифовые массивы. Активное поступление обломочного материала обеспечивается мощными палеорусловыми системами, которые образуют клиноформы, обращенные вглубь впадины. Сложный, длительный и разнонаправленный процесс формирования осадочного комплекса Прикаспийской впадины отражен на составленных автором литолого-палеогеографическгіх схемах. На рис.3.2.1. — 3.2.6. отражены основные этапы формирования и палеогеографические обстановки осадконакопления Прикаспийской впадины в позднем палеозое. «В конце силура начинаются коллизионные процессы на северной периферии океана Тетис. С юга придвигается древний микроконтинет Северный Устюрт, в результате чего, на юге впадины возникает вулканическая островная дуга, которая отшнуровывает от океанического бассейна Прикаспийское окраинное море. Активный вулканизм андезитового состава, последующий размыв и переотложение эффузивных пород привели к накоплению граувакковой формации девонского возраста вдоль южной периферии Прикаспийской впадины» (Гаврилов В.П., 2009). Продолжавшееся сталкивание Северо-Устюртского микроконтинета привело к смятию граувакковой формации в аккреационный комплекс. Это видно на сейсмических профилях, проходящих через площади Тугаракчан, Мынсуалмас и Жанасу. В среднем девоне (позднеэйфельско-живетское время) на Восточно-Европейской платформе отмечается обширная трансгрессия, причем максимальное распространение она получила в живетское время, когда море покрыло большую часть ее территории. В позднем девоне-раннем карбоне процессы коллизии Казахстанского и Восточно-Европейского континетов сопровождалось формированием Уральского складчатого сооружения.
Позднедевонско-ранневизейский этап. В позднем девоне - раннем карбоне раскрытие Центрально-Прикаспийского рифта, сопровождалось образованием узкого глубокого пролива Уральского палеоокеана. В пределы впадины конусами выноса с Урала через Центрально-Прикаспийский рифт привносилось огромное количество терригенного материала, представленного осадочно-вулканогенными, кремнисто-глинистыми отложениями и базальтами. Накопление мощных терригенных толщ в области Южно-Эмбинского рифта вовлекло юго-восточную периферию Прикаспийского бассейна в устойчивое компенсированное прогибание.
Сравнительная характеристика палеозойских карбонатных платформ Прикаспийской впадины
Сложная история геологического развития бортовых зон впадины в палеозойское и докунгурское время обусловила развитие различных литолого-фациальных типов разрезов и формирование разнообразных структурно-тектонических элементов. Изучению литологии подсолевого разреза севера, востока и юго-востока Прикаспийской впадины в последние годы посвящены работы многих исследователей. В данной работе использованы материалы исследований Л.З.Ахметшиной, Азербаева Н.А., К.И.Багринцевой, Н.А.Бакирова, Р.Б.Бахтиярова, З.Е.Булекбаева, Ю.М.Васильева, Ю.А.Воложа, Э.С.Воцалевского, Н.Б.Гибшман, В .Д.Ильина, И.Б.Дальяна, А.К.Замаренова, Т.Д.Ивановой, С.М.Камалова, О.А.Карцевой, К.А.Клещева, Л.Г.Кирюхина, В.Н.Кривоноса, Б.М.Куандыкова, С.П.Макарова, Н.Г.Матлошинского, О.Н. Марченко, О.С.Обрядчикова, В.М.Пилифосова, Б.А.Соловьева, К.Суесинова, В.С.Шеина, Д.А. Шлыгина, Т.Шлыгиной, О.С.Туркова, М.И.Тарханова, Д.Л.Федорова и др.
С целью изучения условий седиментации палеозойских отложений проведено детальное литолого-стратиграфическое изучение и корреляция разрезов ряда скважин, пробуренных в прибортовых зонах впадины, установлены основные их типы и подтипы. Изучены условия залегания нижнепермских отложений на подстилающих каменноугольных и перекрывающих кунгурских и мезозойских. Общая картина палеогеографии Прикаспия в палозое отражена на схематических литолого-палеогеографических картах, построенных по геолого-геофизическим материалам, а также на схеме сопоставления подсолевых отложений.
Исследуемая нами часть обрамления Прикаспийской впадины по подсолевым отложениям представлена карбонатными, терригенными, терригенно-карбонатными и карбонатно-терригенными типами разрезов. Стратиграфические расчленения карбонатных разрезов являются наиболее детальными и достоверными; они проводились по результатам микрофаунистических исследований с уточнением границ по литологии.
Карбонатный этап осадконакопления, начавшийся в девоне на большей части обрамления юга, юго-востока и севера Прикаспия, без резких фациальных изменений продолжался и в каменноугольном периоде. Это установлено по размерам скважин зоны Приморских поднятий на юге и на северном борту впадины. Общая мощность карбонатной формации в разрезах скважин площади Южная более 1660м. Она представлена толщей известняков, доломитов, реже мергелей от низов турнейского яруса нижнего карбона до размытой поверхности среднекаменноугольных карбонатов.
В бортовых зонах востока и юго-востока карбонатный этап осадконакопления был прерван с развитием уральских варисцид в позднем девоне. Здесь получили развитие платформенные горноприбрежные терригенные формации, которые заполнили по всей вероятности пограничные миогеосинклинальные троги и опущенные части платформы. Выделяемые в Прикаспийской впадине позднепалеозойские карбонатные платформы значительно различаются между собой по литологическому составу и стратиграфическому диапазону слагающих их отложений.
Развитие этих крупных карбонатных массивов в палеогеографическом отношении определялось их расположением в зоне сочленения структур юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы с Уральским палеоокеаном и Палео-Тетисом.
В позднем палеозое в пределах Прикаспийской впадины существовала благоприятная обстановка для накопления карбонатных толщ и формирования карбонатной платформы. Интенсивное карбонатонакопление происходило в широком временном диапазоне от позднего девона до ранней перми.
Проведена сравнительная характеристика карбонатных платформ Прикаспийской впадины. Сложная история геологического развития бортовых зон впадины в палеозойское время обусловила развитие различных литолого-фациальных типов разрезов и формирование разнообразных структурно-тектонических элементов. Типовые разрезы карбонатных платформ, составленные автором, показаны на рис.4.2.1.
Современные представления о строении осадочных комплексов подсолевого палеозоя в пределах северной бортовой зоны Прикаспийской впадины и ее обрамления свидетельствует о том, что их накопление происходило, в основном, в пределах довольно крупного, длительного существующего морского бассейна. Карбонатная платформа внешней северной бортовой части Прикаспийской впадины по одному из типичных для нее пересчений через Западно-Тепловский уступ имеет небольшой уклон в юго-восточном направлении, а кровля артинского карбонатного комплекса погружается в этом направлении от 2 км в районе структуры Приграничная до 3 км в области Зап. Тепловского бортового уступа. За бортовым уступом поверхность артинских отложений, представленных глубоководными карбонатно-глинистыми отложениями, залегает на глубинах свыше 4 км (площадь Ростошинская). В строении карбонатной платформы, как отмечалось, принимает участие шесть карбонатных карбонатно-терригенных и терригенных комплексов, расположенных на рифей-вендских или нижнедевонских отложениях.
Среднедевонские отложения представлены эйфельским и живетским ярусами. Эйфельский ярус в составе койвенского, бийского и клинцовско-мосоловского горизонтов сложен известняками и доломитами от органогенных строматопоровых до глинистых глубоководных мощностью до 200 м. Известняки перекрыты аргиллитами черняевского горизонта до 100 м. Живетский ярус в нижней части представлен глинисто-песчаной толщей (до 150 м) воробьевского горизонта, в средней - карбонатно-терригенной толщей такой же мощности ордатовского горизонта и в верхней - глинистой пачкой (10-50 м) муллинского горизонта. Нижняя часть франского яруса в составе пашийского и кьшовского горизонта, представленная песчано-глинистыми отложениями, составляет вместе с образованиями среднего девона единый эйфельско-раннефранский карбонатно-терригенный комплекс.
