«ЛИТОЛОГО-ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ПОНТ-МЭОТИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО БОРТА ЗАПАДНО-КУБАНСКОГО ПРОГИБА ...»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ГРОЗНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.Д. МИЛЛИОНЩИКОВА
На правах рукописи
АЙДАМИРОВА ЗИНА ГЕЛАНИЕВНА
ЛИТОЛОГО-ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ
НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ПОНТ-МЭОТИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
СЕВЕРНОГО БОРТА ЗАПАДНО-КУБАНСКОГО ПРОГИБА
Специальность: 25.00.12 – Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторожденийДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
Научный руководитель доктор географических наук, доцент Заурбеков Шарпутди Шамсутдинович Грозный –
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………............... Глава 1. История исследований неогеновых отложений ЗападноКубанского прогиба 1.1 История геолого-геофизической изученности и основные результаты поисково-разведочных работ на нефть и газ.. 1.2 Состояние литолого-палеогеографической изученности отложений и задачи исследований …………………………….. Глава 2. Краткая характеристика геологического строения ЗападноКубанского прогиба 2.1 Литолого-стратиграфическая характеристика ……………….. 2.2 Тектоника ………………………………………………………… 2.3 Нефтегазоносность ………………………………………............. 2.4 История геологического и геодинамического развития Западно-Кубанского прогиба в миоценовое время ……............ Глава 3. Методика исследований ………………………………………….. Глава 4. Особенности строения и палеогеографические условия образования понтических и мэотических отложений северного борта Западно-Кубанского прогиба 4.1 Строение и вещественный состав понтических и мэотических отложений по данным исследования керна……………………. 4.2 Палеогеографические условия осадконакопления …………… 4.3 О возможности использования палеогеографических условий образования понт-мэотических отложений для прогноза поднятий в чокракских отложениях...…………………………. Глава 5. Характер распространения и коллекторские свойства понтических и мэотических продуктивных горизонтов северного борта Западно-Кубанского прогиба 5.1 Характеристика емкостно-фильтрационных параметров продуктивных отложений ………………………………………. 5.2 Морфологические и структурные особенности природных резервуаров ……………………...………………………………… Глава 6. Оценка перспектив поисков залежей УВ в понтических и мэотических отложениях и прогнозирование перспективных зон в чокракском комплексе 6.1 Оценка перспектив поисков залежей УВ в понтических и мэотических отложениях ………………………….…….……… 6.2 Прогнозирование перспективных зон в чокракском комплексе северного борта Западно-Кубанского прогиба ………………. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………….………………………….……….. ЛИТЕРАТУРА …………………………………………………….…………. ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………….………….……………ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации обусловлена тем, что неглубокозалегающие понт-мэотические отложения до конца 90-х годов являлись стабильным поисковым объектом, на котором велись геологогеофизические работы, обеспечивающие приросты запасов газа в Краснодарском крае, используемого, в основном, для местных нужд. Начиная с 1998 года, в связи с вовлечением в геологоразведочный процесс более глубокозалегающих чокракских отложений со сложным строением и сложными горно-геологическими условиями (АВПД), а так же исчерпанием фонда выявленных относительно крупных понт-мэотических структур, их роль стала стремительно сокращаться. В настоящее время, на территории ЗападноКубанского прогиба (ЗКП), наблюдается сокращение добычи за счет уменьшения разведанных запасов газа из неглубокозалегающих понтмэотических отложений. В ряде случаев, для пополнения ресурсов углеводородов существует необходимость возобновления геологогеофизических работ на данные отложения.В период изучения геологического строения северного борта ЗКП было установлено, что на ряде участков были получены новые факты, не всегда укладывающиеся в принятую геологическую модель по характеру распределения осадков, их генезису и составу. Обобщение и комплексный анализ геолого-геофизических материалов по таким участкам может изменить сложившиеся представления об условиях формирования, и характере распределения пород-коллекторов в понт-мэотических отложениях.
Необходимость изучения этих отложений обусловлена еще и тем, что, в настоящее время здесь ведутся достаточно интенсивные поисково-разведочные работы на более погруженные чокракские отложения, характеризующиеся сложной тектоникой, характер строения которых нередко отражается в особенностях состава и строения верхних структурных этажей. Все это дает возможность комплексировать и дополнять информацию о строении этой части территории прогиба и согласовывать последовательность опоискования разных горизонтов.
Цель работы. Выявление и оценка перспективных объектов на нефть и газ в понт-мэотических отложениях северного борта ЗКП на основе использования результатов седиментологического анализа, с учетом литофациальных и палеогеографических закономерностей их формирования.
Основные задачи
исследований 1. Уточнение характера распространения пород-коллекторов на основе комплекса геолого-геофизических данных и результатов лабораторных исследований кернового материала.
2. Прогнозирование палеоподнятий на основании седиментологического анализа и палеогеографических реконструкций.
3. Оценка взаимосвязи седиментологических параметров понтмэотических отложений с палеподнятиями в чокракских отложениях.
4. Оценка литолого-петрографических критериев формирования ловушек в понт-мэотических отложениях Научная новизна работы формирования и закономерности распространения понт-мэотических отложений.
2. Уточнены литолого-петрографические, фильтрационно-емкостные параметры пород-коллекторов понт-мэотических отложений.
понтических песчаных тел и поднятий в чокракских отложениях на основе изучения палеодинамических условий и палеотектонических реконструкций.
4. Дана прогнозная оценка и взаимосвязь зон развития коллекторов и ловушек понт-мэотических и чокракских отложений Объект исследования диссертационной работы.
Объектом исследования в работе являются понт-мэотические отложения северного борта ЗКП.
Предложенные схемы палеогеографической зональности позволят ориентировать геофизические работы на возможности обнаружение ловушек углеводородов в пределах территорий, которым в последние годы мало литологических параметров со значениями параметров коллекторских свойств и характере их распространения повысилась достоверность прогнозирования емкостно-фильтрационных свойств пород. Взаимосвязь между условиями образования понтических песчаных тел с наличием поднятий в нижележащих караган-чокракских отложениях дает возможность комплексировать и согласовывать последовательность опоискования разных горизонтов неогена.
Полученные результаты могут быть использованы при перспективном планировании ГРР на территории Западного Предкавказья и при оценке прогнозных ресурсов углеводородов.
Разработки автора используются в учебном процессе при изучении дисциплин литолого-петрографического направления в Грозненском государственном техническом университете им. акад. М.Д. Миллионщикова.
Основные защищаемые положения мэотических отложений и закономерности распространения пород-коллекторов в пределах северного борта ЗКП.
положительными структурами чокракских отложений.
3. Рекомендации по выявлению новых перспективных участков и объектов в понт-меотических отложениях западной части ПрибрежноНовотитаровской зоны для поисков нефти и газа.
Апробация и публикация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации были представлены на научно-практических конференциях и совещаниях: XXXVIII научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, Ставрополь, 2009; XIII научнотехническая конференция «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону», Ставрополь, 2009; «Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 10-летию со дня основания КНИИРАН ЧР», Грозный, 2011;
«Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа», Грозный, 2011;
«Всероссийская научно-практическая конференция «Современные проблемы геологии, геофизики и геоэкологии Северного Кавказа», Грозный, 2012.
По теме диссертации опубликованы 13 научных работ, в том числе 3 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.
Фактический материал. В данной работе использовались материалы, полученные по более чем 300 пробуренным параметрическим, поисковым и разведочным скважинам, вскрывшим понт-мэотические отложения северного борта ЗКП. Всего в работе было рассмотрено около 4300 анализов керна и более 300 люминесцентно-битуминологических и химикобитуминологических, обработаны и проанализированы 705 описаний шлифов, материалы разных лет, а также опубликованные материалы по геологической изученности понтических и мэотических отложений.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и 2 приложений, изложенных на 157 страницах текста, и литературы включает 75 наименований.
консультациями и практической помощью докторов геолого-минералогических наук Б.Г. Вобликова, В.А. Гридина; кандидатов геолого-минералогических наук П.В. Бигуна, В.М. Андреева, Е.А. Мельникова, Т.Н. Пинчук, И.Г.
Сазонова, З.В. Стерленко, Е.Ю. Тумановой и других сотрудников научных и производственных организаций. Всем им автор выражает глубокую благодарность.
Автор признателен всем сотрудникам кафедры геология нефти и газа СКФУ за помощь и поддержку в период подготовки диссертации.
ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ НЕОГЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
ЗАПАДНО-КУБАНСКОГО ПРОГИБА
1.1 ИСТОРИЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ ИЗУЧЕННОСТИ И
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКОВО-РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ НА
НЕФТЬ И ГАЗ
нефтегазодобычи, который имеет более чем 130-летнию историю. Первые скважины «были заложены А.Н. Новосельцевым (1864 г.) у г. Анапы на Тамани и в долине р. Кудако на южном борту Западно-Кубанского прогиба (ЗКП)» [73], из которых был получен первый приток нефти. В последующие годы, ЗКП эпизодически изучался такими исследователями, как Ф.Г. Кошкуль (1879 г.), А.П. Карпинский (1883 г.), Н. И. Андрусов (1886 г.), А.М. Коншин (1892 г.) и др., которые, по существу, являются основоположниками нефтяной геологии Северного Кавказа. Стратиграфическая схема расчленения неогеновых отложений, предложенная Н. И. Андрусовым, сохранила свою актуальность до нашего времени.В 1906-1915 гг. К.И. Богданович совместно с С.И. Чарноцким, К.А. Прокоповичем и др. начал планомерное изучение Северного Кавказа, благодаря которому впервые были описаны особенности геологического строения Северо-Западного Кавказа, по результатам которых была составлена карта нефтеносной области Кубани. Значительный вклад в исследование Северного Кавказа и Предкавказья внес М.И. Губкин (1909-1912 гг.).
Впервые им было установлено «наличие промышленных скоплений нефти, связанных с погребенным рельефом, приуроченных к выклинивающимся песчаным горизонтам «рукавообразных залежей» [73].
В 1920-1930 гг. были организованы первые геологические службы в Краснодарском крае. Начало развития нефтяной промышленности края привело к увеличению объемов геологоразведочных работ (ГРР) проводимых А.В. Ульяновым, Н.Б. Вассоевичем, М.М. Чарыгиным, К.А. Прокоповым и другими учеными. Их исследования покрыли всю полосу палеоген-неогеновых отложений от реки Пшеха до реки Тамани. Полученные данные позволили уточнить геологическое строение и стратиграфические схемы Западного Предкавказья.
В последующие годы (1931-1941 гг.) активно проводимые детальные геологические съемки позволили расширить ГРР, в результате которых были открыты такие месторождения, как Кутаисское, Асфальтовая Гора, Кура-Цеце, Хадыжское, Абузы, Широкая балка, Кабардинское и др. Большой успех был достигнут благодаря комплексу геофизических исследований скважин проведенных Д.И. Дьяконым, К.И. Улитиным, А.З. Бедчером, а позднее И.И. Соловьевым и другими. В 1936 году благодаря исследованиям, проведенным в приделах ЗКП группой геологов и геофизиков во главе с Г.А. Хельквистом, было установлено, «что каждая нефтяная залежь имеет заливообразную форму, а все вместе они образуют цепочку вдоль южной линии выклинивания песков майкопа» [73]. В 1940-1941 гг. из колонковых скважин чокрака были получены притоки нефти на южном борту ЗКП (площади Зыбза, Карская и Кипячая). Все исследования этого периода касались только предгорной части складок и моноклинали северного склона.
Более интенсивно изучение полосы выходов палеоген-неогеновых отложений Северо-Западного Кавказа, восточной части Кубани и северного склона Кавказа началось в 1945-1958 гг. Вся территория была покрыта детальной геологосъемкой, проведенной ГПК с целью поиска нефти и газа.
Благодаря развитию, «в послевоенный период, геофизических методов разведки были открыты крупные газонефтяные месторождения Калужское и Ново-Дмитриевское (сейсмическая разведка). Наряду с поисковыми работами в предгорной полосе складок продолжались исследования в пределах Кубанской низменности». [72] В 1949 г. Н.Г. Романюк, при исследовании территории ЗКП методом сейсморазведки, обнаружил Анастасиевское поднятие, а в следующем году В.И. Прийма обнаружил Троицкое поднятие (юго-западнее станицы Троицкой).
В 1955-1956 гг., благодаря дополнительным «сейсморазведочным работам и глубокого бурения было установлено, что Анастасиевская и Троицкая площади являются частями единого самого крупного на Кубани АнастасиевскоТроицкого нефтегазового месторождения с тремя газовыми, двумя газонефтяными и тремя нефтяными горизонтами» [72]. После ввода в эксплуатацию Анастасиевско-Троицкого месторождения добыча нефти и газа в крае значительно возросла.
В период с 1949 г. по 1980 г. началось планомерное изучение геологического строения ЗКП методом сейсморазведки. В основном, в этот период изучались миоценовые отложения. Практически вся территория «была покрыта поисковой сетью сейсмических профилей MOB, за исключением зоны Приазовских плавней» [72] в виду их труднодоступности. В пределах погруженной части и северного борта ЗКП, в отложениях мэотиса были выявлены газовые месторождения, связанные со складками уплотнения (Славянская, Фрунзенская и Красноармейская). В восточной части ЗКП были выявлены Новомышастовская и Новотитаровская структуры связанные с чокракскими отложениями. В западной части Петровское осложнение (чокрак), согласно данным сейсморазведки, охарактеризовано как субширотная антиклинальная складка.
В 1981-1988 гг. сейсмические исследования методом ОГТ, а также опытно-методические работы по применению двухволновой сейсмики, выявили небольшие по размерам и амплитуде складки уплотнения в понт-мэотических отложениях и, во многих случаях, позволили прогнозировать характер их насыщения. В этот период на площади около 2000 км2 было выявлено складки уплотнения, из них 58 - в понте и 6 - в IV горизонте мэотиса.
В настоящее время, практически, вся исследуемая площадь покрыта сетью сейсмических профилей ОГТ, но, несмотря на это «степень изученности различных тектонических элементов и их участков крайне различна». [73] «В пределах северного борта ЗКП и в зоне его сочленения с погруженной частью, наиболее изученными являются участки: Прибрежный, СладковскоМорозовский, Чебургольско-Андреевский» и Новотитаровский.
Прибрежный участок включает в себя Прибрежную, Северо-Прибрежную, Восточно-Прибрежную и Песчаную площади, который расположен в зоне Приазовских плавней. В пределах данного участка «отработана детализационная сеть сейсмических профилей с расстоянием от 0,5-0,6 до 0,2км и пробурено 20 скважин различного назначения, вскрывших, полностью или частично чокракские отложения. На Прибрежной и Песчаной площадях выполнена сейсморазведка 3D» [72]. На этих площадях, кроме данных о газоносности чокракских отложений, были получены и данные о характере изменений в понт-мэотических песчаных горизонтах.
Таким образом, благодаря ГРР, проводимых в центральной и восточной частях ЗКП, были изучены плиоцен-миоценовые отложения. «Было пробурено более 300 структурных скважин» [72] глубиной от 700 до1500 м, которые вскрыли понт-мэотические отложения. По материалам ГРР опубликованы работы В.А. Гросгейма [14, 15], В.Н. Буряка [8] и др. исследователей. Опираясь на высказывания выше перечисленных исследователей, установлено, что в период первого этапа изучения миоценовых отложений практически весь северный борт ЗКП и погруженная часть «были покрыты поисковой сетью сейсмических профилей MOB с расстоянием 1-4 км»[72].
В последние 15-20 лет сейсмические исследования МОГТ, в пределах северного борта ЗКП, были направлены в основном на изучение миоценовых отложений. Средняя плотность наблюдений составляла 1,6 пог. км/км 2. В западной части северного борта ЗКП, с которой связаны перспективы газоносности как понт-мэотических, так и чокракских отложений, плотность наблюдений достигает на отдельных участках 4-5 пог. км/км2, в других частях прогиба плотность профилей ниже.
В настоящее время неогеновые отложения ЗКП характеризуются максимальной разбуренностью (около 24 м/км2) и разведанностью (90 км2/скв.).
Достаточно высоки эти показатели и на ТС – 4,5 м/км2 и 314 км2/скв. Однако эти осредненные цифры не в полной мере отражают состояние изученности неогенового нефтегазоносного комплекса ЗКП. Так, западные части этих районов (Приазовские плавни), по причине заболоченности местности, остаются слабоизученными.
Несмотря на то, что изученность понт-мэотических отложений заметно выше, чем караган-чокракских, необходимо провести дополнительные ГРР на нефть и газ, охватывающие большую часть рассматриваемой территории. Так, например, в 1994 г., благодаря дополнительным ГРР на ПрибрежноНовотитатровском участке, были установлены газовые месторождения на площадях Северо-Целинная, Северо-Чебургольская и Южно-Гривенская приуроченные к понтическим отложениям, а также установлены новые залежи газа на Красноармейской, Песчаной и Мечетской площадях. Отрицательные результаты были получены при бурении на Староджерелиевской и на западном поднятии Северо-Целинной площадях. Интересно отметить, что прирост запасов на данной территории были получены только за счет установленных залежей Красноармейского, Петровского, Сев. Чебургольского, СевероГривенского и др. месторождений. В 1995 г. большой прирост УВ получен за счет чокракских отложений, а в период 1996-1998 гг. за счет залежей в понтических и мэотических отложениях. Начиная с 1999 г., понт-мэотические отложения теряют свое значение, все приросты запасов получают за счет более погруженных горизонтов неогена, т.е. чокрака.
Таким образом, в настоящее время изученность северного борта ЗКП сейсморазведочными работами позволила, с высокой степенью достоверности, выявить практически все локальные структуры в разрезе понт-мэотических отложений. Однако, имеется ряд выявленных структур, освоение которых могут быть рентабельными по настоящее время, при условии дополнительного изучения сейсморазведкой (Западно-Сладковская, Южно-Андреевская, Восточно-Черноерковская 1, Северо-Мостовянская и др.). Освоение структур, с запасами менее 100 млн. м3 газа не рентабельно и включение их в программу территориально будут совпадать с перспективными объектами по более глубоким горизонтам, или если они находятся в пределах развитой инфраструктуры по добыче УВ.
1.2 Состояние литолого-палеогеографической изученности отложений и Все научно-исследовательские работы, проводимые на Кубане, долгое время были связаны с центральными институтами: ВНИГРИ, ВНИИ, МНИ и др. В 1953 г. был открыт Краснодарский филиал ВНИИ, который позже был преобразован в ВНИПИтермнефть, а затем РосНИПИтермнефть. Большая часть работ КФ ВНИИ были изданы в 1959-1976 годах в различных областях:
стратиграфия и палеонтология - «А.К. Богданович, Н.Н. Борисенко, В.Н.
Буряк, З.А. Антонова, К.О. Ростовцев, В.Л. Егоян, Б.М. Никифоров и др.;
Р.Г. Дмитриева, П.С. Жабрева и др.; гидрогеология - В.С. Котов, В.Н. Матвиенко и др.; определение перспектив нефтегазоносности - И.П.
Жабрев, Г.М. Аладатов, А.А. Шиманский, А.И. Дьяконов, Н.Е. Митин и др.;
тектоника - И.А. Воскресенский, Ф.К. Байдов» [73], А.Н. Шарданов, М.П. Пекло и др.
После открытия Анастасиевско-Троицкого месторождения (50-60 гг.) началось изучение палеогеографической обстановки в миоценовое и плиоценовое время. Согласно данным минералогического исследования того продуктивных горизонтов, на большей части ЗКП, имеют платформенное происхождение. Влияние Кавказской суши, как источника терригенного материала, сказывалось только в пределах южной части прогиба. Более детально условия осадконакопления этого периода рассмотрены в работах В.Н. Буряка. По данным этих исследований было установлено, что понтические и мэотические отложения в ЗКП отлагались в условиях морского бассейна [8].
К северу и востоку, в пределах северных районов края и Восточной Кубани, морские осадки понта и мэотиса сменяются прибрежно-морскими, субконтинентальными и континентальными осадками [8].
В разные годы изучение палеогеографической обстановки ЗКП в миоценплиоценовое время проводились В.А. Гроссгеймом [15], Н.И. Одинцовым [43], В.Г. Вершовским, Т.Н. Пинчук [10, 12, 73] и др. исследователями. В результате проведения сейсмических исследований методом ОГТ в пределах северного борта, были получены интересные данные, согласно которым, в мэотических отложениях отмечалось клиноформенное строение с наклоном с севера на юг.
Как отмечалось ранее в работах Н.И. Одинцова (1990 г.), направление наклона клиноформ соответствует направлению сноса терригенного материала, а перепад высот между верхней и нижней частями клиноформ (между ундоформой и фондоформой), с учетом современного регионального наклона отложений, соответствует перепаду глубин между кромкой шельфа и подножьем склона морского дна на время формирования клиноформ.
Разработка приемов и определение этих параметров по сейсмографическому анализу в пределах ЗКП была проведена отделом СевКавНИПИгаз в 1989 году [59]. По этим данным было установлено, что в мэотическое время здесь существовало три основных области осадконакопления: относительно глубоководная, шельфовая (в пределах Тимашевской ступени) и склоновая (северный борт ЗКП) [42]. В начале понта условия осадконакопления, в пределах ЗКП, резко изменились. Глубина бассейна в глубоководной части бассейна значительно уменьшилась за счет накопления (с учетом погружения дна) песчано-глинистой толщи мэотиса. Следовательно, средний угол наклона дна бассейна в зоне перехода от шельфа к относительно глубоководной части, в начале понта, не превышал 1°, поэтому осадконакопление в понтическое время могло происходить практически в пределах всего бассейна. [43, 60, 65] Лабораториями литолого-петрографических исследований «СевКавНИПИгаз» и НТЦ ООО «Газпром добыча Краснодар» проводилось исследование гранулометрического состава песчано-алевритовых пород понтмэотического и чокракского возрастов, которые достаточно подробно описаны в ряде отчетов о НИР составленных В.Г. Вершовским, П.В Бигуном, Т.Б. Микериной, А.А. Ярошенко, О.В Скрипнюк и т.д.
В последние годы исследования ЗКП были направлены, в основном, на изучение караган-чокракских отложений. Последняя крупная обобщающая научная работа, посвященная, в том числе, и понт-мэотическим отложениям, была выполнена Т.Н. Пинчук в 2000 г. [73], где подробно рассмотрены условия формирования отложений, их геохимическая и палеонтологическая характеристика. Позже, в отчете НТЦ ООО «Газпром добыча Краснодар»
(С.Л. Прошляковым, 2003 г.) были обобщены данные понт-мэотических отложений с целью оценки перспектив поисков залежей УВ.
На взгляд автора, дальнейшее изучение вещественного состава пород, их минералогических и литологических особенностей, позволило бы уточнить представления об условиях образования и источниках сноса обломочного материала понт-мэотических отложений.
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ГЕОЛОГИЧЕСКОМ СТРОЕНИЕ ЗАПАДНОКУБАНСКОГО ПРОГИБА
2.1 Литолого-стратиграфическая характеристика Западно-Кубанский прогиб сформировался в качестве краевого прогиба, в геологическом строении ЗКП принимает участие два крупных структурных метаморфизованные домезозойские породы и мезозойско-кайнозойский осадочный чехол.дислоцированными палеозойскими породами и пермским комплексом орогенных гранитов. Переходный комплекс образуют триасовые отложения, сложенные темно-серыми, известковистыми, трещиноватыми аргиллитами, чередующимися с плотными, серыми, известковистыми алевролитами, песчаниками, реже мергелями, на которых согласно залегают породы осадочного чехла - от юрского до современного возраста. Выходы допалеозойских, палеозойских и мезозойских отложений на поверхность расположены южнее – на Кавказе и его склонах (рис. 2.1); на территории прогиба они перекрыты мощной толщей кайнозоя. [25, 30, 31, 36, 40, 54] На территории ЗКП осадочный чехол, залегающий на переходном комплексе, начинается, в частности, со средней юры, залегающей на складчатом основании бассейна, а в структурно-приподнятых участках, с различных горизонтов мела, который включают в себя полный разрез палеогена, неогена и антропогена. Породы залегают наклонно в южном направлении с увеличением мощности в осевой части передового прогиба (по данным ГИС), так как в осевой части фундамент не вскрыт.
Рисунок 2.1 – Фрагмент обзорной геологической карты Кавказа Общая мощность осадочного чехла в наиболее погруженных частях передового прогиба более 10-12 км. [67] Юрские отложения ЗКП представлены всеми отделами, которые имеют преимущественно глинистый состав. В нижней части разреза верхней юры отлагаются слоистые, пелитоморфные известняки с прослоями доломитов и мергелей. Отложения залегает трансгрессивно на разных горизонтах юры и палеозоя. Мощность здесь колеблется от 55 до 400 м. Верхний кимеридж- и титон часто залегает с несогласием на нижнем-, среднем келловее, оксфорде и более древних горизонтах, мощность достигает 400-800 м. Горизонт представлен чередованием конгломератов, гравилитов, песчаников, алевролитов, иногда с гнездами и линзами доломитов и ангидритов.
Меловые отложения. В пределах ЗКП мощность нижнемеловых отложений достигает 2000 м, уменьшаясь в северном направлении до 800 м, в пределах ТС. Верхний мел распространен повсеместно, однако в срединной части ЗКП отсутствует (Хадыженская зона). В северной подзоне ЗКП верхний мел (200 м) представлен известняково-мергельными образованиями кампанамаастрихта. Севернее ЗКП, в Тимашевской зоне, разрезы верхнего мела более полные и имеют мощность до 400-500 м. Здесь верхний мел залегает согласно на осадках бурханской свиты и представлен известняками, мергелями с прослоями известковых аргиллитов.
Палеогеновые отложения Западного Предкавказья расчленяются на местные стратиграфические подразделения. В зависимости от особенностей разрезов выделяется несколько литофациальных зон с теми или иными особенностями. Эоценовые отложения повсеместно перекрываются мощной толщей майкопской серии (олигоцен - нижний миоцен). Максимальная мощность ее зафиксирована в западной части ЗКП (3- 3,5 км). [8, 36,75] Неогеновые отложения. Нижняя часть миоцена представлена тортонским ярусом, в составе которого входит тарханский, чокракский, караганский и конкский горизонты. Верхняя часть миоцена представлена частично конкским, сарматским и мэотическим горизонтами. Плиоцен представлен понтическим, киммерийским, кульяницким и акчагыльским горизонтами.
Стратиграфическая характеристика неогена ЗКП в данной работе приведена по материалам бурения и геолого-геофизических исследований проведенных многочисленными исследователями. В 2002 году бюро Межведомственного стратиграфического комитета постановило принять, в качестве унифицированной, новую региональную стратиграфическую схему комплекса неогеновых отложений юга России, составленную коллективом авторов: Л.А. Невесской, Е.И. Коваленко, Е.В. Белуженко, Т.Н. Пинчук и др. в 2002 г. (рис. 2.2.).
Согласно данным, изложенным в ранее опубликованных работах А.З. Бедчер [3], И.К. Байрак [2], В.П. Колесниченко [26, 27, 28] и др., отложения мэотиса на южном борту ЗКП представлены органогенными известняками, залегающими трансгрессивно на подстилающих отложениях сармата(не более 50 м). Подошвенная часть разреза сложена в основном прослоями из известняков и песчаников. В северном направлении известняки замещаются алевролитистыми, известковистыми, серыми глинами (до 100- м) с прослоями тонких пропластков алевритов. На северных крыльях складок (Кудако-Киевская площадь) и местами на периклиналях появляются пачки песков IV горизонта, которые увеличиваются в северном направлении от 10 м до 60 м. Пески IV и VIII горизонтов наиболее выражены в подошвенной и кровельной части разреза, где в кровле отмечены пачки глин (15-20 м) серых, слабо известковистых, с тонкими налетами карбонатно-алевритистого материала («мэотический репер»). В пределах площади Зыбза мэотис сложен глинами с прослоями алевролитов, конгломератов из галек, меловых и палеогеновых пород. К северу они выклиниваются, максимальная толщина составляет 215 м.
К востоку нижняя часть мэотиса «представлена песчанистыми глинами, в которых встречаются глыбы ноздреватых мшанковых известняков с фауной моллюсков» [73].
Рисунок 2.2 - Фрагмент стратиграфической схемы отложений неогена северной подзоны Западно-Кубанского прогиба В верхней части мэотиса отмечено чередование глин, песков, песчаников и известняков-ракушечников с конгериями, общая толщина которых составляет 200-250 м.
В долине реки Пшехе мэотис представлен «ржаво-желтыми песками и прослоями глин с линзами мелкого гравия с пресноводными моллюсками» [73].
В междуречье Абин-Ахтырь-Иль в кровле мэотис трансгрессивно перекрыт образованиями понта, который залегает с размывом на мэотисе вплоть до мела.
Мэотис здесь подразделен на две части: нижняя - в подошве конгломерат, перекрывающийся глинами с подчиненными прослоями песчаников и известняков с фауной моллюсков (40-50 м); верхняя - где преобладают мелкозернистые, кварцевые пески с конгериями, толщиной 80 м. В центральной части ЗКП мэотис, в наиболее погруженной части прогиба, представлен песчано-глинистыми отложениями (до 600 м). На Анастасиевско-Троицкой площади мэотис представлен песчаниками, сгруппированными в коллекторские пачки, которые в промысловой номенклатуре подразделяются на IV, V, VI, VII, VIII горизонты являющимися нефтегазоносными. Толщины пачек колеблются от нескольких метров до 120 м. В основном мэотис сложен пачками уплотненных песков и песчаников с пропластками глин, реже рыхлыми, светлосерыми, кварцевыми алевролитами и мергелями.
Отложения мэотиса перекрываются отложениями понта, которые, в свою очередь, подразделяется на три части: нижняя и верхняя сложена в основном глинами, а средняя - песчано-алевритовыми породами. На АнастасиевскоТроицкой площади нижняя часть понта (120-150 м) представлена серыми, известковистыми глинами с «раковинами моллюсков, в подошвенной части отмечены пропластки алеврита и доломитизированных мергелей» [73].
Верхняя часть понта сложена однообразной толщей серых, известковистых, местами песчанистых глин (до 200 м). Средняя часть (II и III продуктивные горизонты) сложена светло-серыми, мелкозернистыми, кварцевыми песками и рыхлыми, неизвестковистыми алевролитами. Общая мощность понта составляет от 300 м до 500 м.
В пределах Северо-Крымской площади понт подразделяется на две части:
верхняя часть представлена однообразной толщей серых, известковистых глин, а нижняя часть - пачками песчано-алевритовых пород, толщиной от 5-15 до 30м, развитых на погружении северных крыльев складок. В нижней пачке понта максимальные толщины II и III горизонтов равны 50 и 70 м. Общая мощность горизонта достигает 400 м, в сводовой части сокращается до 120м с одновременным уменьшением количества и толщины песчаных прослоев. В подошве прослеживаются пачки черных, неизвестковистых глин, хорошо выраженных на стандартном каротаже («понтический репер»).
особенностям делятся на две части: верхнюю и нижнюю. Верхняя часть сложена толщей глин и относится к босфорскому подьярусу. «Глины в основном серые, неслоистые, известковистые, песчанистые, местами переполненные обломками раковин Paradacna ablchi R.Hoerm. и массовым скоплением тонкостенных остракод родов Candona, Ponlonella и др. Нижняя часть, соответствующая Новороссийскому подьяpycу, сложена в основном песчано-алевритовыми породами мощностью более 280 м. Пески светло-серые, кварцевые, рыхлые, мелко- и среднезернистые, неизвестковистые» [73].
Характерной особенностью песчано-алевритовых горизонтов (II и III горизонты) является их резкая изменчивость. Толщина горизонтов на расстоянии 1-2 км может изменяться от 100-150 м до 10-20 м, вплоть до полного выклинивания. Местами оба горизонта сливаются в единую пачку толщиной до 460 м, на других участках мощность значительно уменьшается, песчаные горизонты частично или полностью замещаются неизвестковистыми глинами. Граница между верхней и нижней частями понта, проходит по кровле горизонта. Достаточно четко граница выделяется в разрезах на всей территории, где она сменяет неизвестковистые глины на пески горизонта, а на участках выклинивания (замещения) песков горизонта наблюдается смена известковистых глин на неизвестковистые, благодаря чему кровля II горизонта является региональным отражающим сейсмическим горизонтом (А). Ниже понт сложен пачкой темных, неизвестковистых, чешуйчатых, тонкоотмученных «майкоповидных» глин, мощность которых составляет от 15-20 м в прогибе, до нескольких метров на ТС («понтический репер»). Общая мощность падает с севера на юг, от 620 до 400 метров.
Верхняя часть неогена представлена отложениями киммерийского, акчагыльского, куяльницкого и апшеронского ярусов.
«Киммерийский ярус имеет мощность от 50 до 200 м, увеличиваясь до м в западной части территории. Представлен он чередованием известковых и неизвестковых глин с пачками и прослоями песков. Куяльницкий ярус (мощностью до 450 м) состоит из чередования глин и песков» (рис. 2.3). [73] Таким образом, согласно исследованиям, проведенным за последние годы, понт-мэотические отложения на северном борту ЗКП характеризуются изменчивостью, обусловленной сложной историей геологического развития региона в сочетании с особенностями палеогеографии и структурнотектонического положения, что является предметом исследования настоящей работы, результаты которых представлены в следующих разделах.
История изучения тектоники Краснодарского края насчитывает многих исследователей, таких как: М.В. Муратов, С.Т. Коротков, В.Е. Хаин, М.Р. Пустыльников, А.Н. Шарданов, И.П. Жабрев, В.И. Корнеев, Н.А. Крылов, А.И. Летавин и др. - изучали равнинную часть края; И.М. Губкин, Л.А. Варданянц, Г.Д. Ажгирей, В.Е. Хаин, Е.Е. Милановский, В.И. Славин, В.И. Дьяконов, Е.В. Хаин и др. - изучали тектонику Северо-Западного Кавказа и Тамани; Ю.В. Шиманов, А.А. Терехов, Я.П. Маловицкий, А.С. Горшков, Л.Б. Мейснер, В.В. Соловьев, Е.И. Хахалев и др., а также Ф.П. Борков, Рисунок 2.3 – Сводный литолого-стратиграфический разрез северного борта ЗКП (построила Айдамирова З.Г. по материалам СевКавНИПИгаз ) Э.М. Головачев, В.В. Щербаков и др. - проводили тектонические исследования в прилегающих акваториях Черного и Азовского морей.
Согласно работам выше перечисленных и других геологов были построены тектонические схемы и карты Западного Предкавказья.
Структурно-тектоническая карта Западного Предкавказья масштаба 1:200000, составленная М.P. Пустильниковым, В.И Корнеевым, В.Л. Крипиневичем в 1960-l967 гг., и тектоническая карта Краснодарского края, созданная группой краснодарских геологов в 1974 году под редакцией А.И. Дьяконова и В.И. Корнеева актуальны по нынешние годы.
Основой для построений этих карт является, «широко распространенная в период создания карт, точка зрения о процессе вертикальных тектонических постгеосинклинальным горно-складчатым сооружением, а ЗКП - наложенным передовым или краевым прогибом, образовавшимся на стыке платформы и складчатой системы [30,31].
Новая геотектоническая теория о модели земной коры Краснодарского края позволила общественности всего мира пересмотреть теорию тектоники литосферных плит. Именно с этих позиций И.А. Воскресенским и др., в первой половине 90-х годов, было достаточно подробно изучено тектоническое строение территории края. Однако, составленная ими тектоническая карта Краснодарского края, на геодинамической основе, в наибольшей степени отражает современные представления об истории формирования и геодинамике региона (рис. 2.4). [47, 55,56] По мнению большинства исследователей, Предкавказье представляет собой молодую Скифскую плиту эпигерцинского образования, фундамент которой сложен «метаморфизованными породами докембрия и палеозоя, первично миогеосинклинального типа, перекрытого верхне-палеозойскотриасовыми осадками переходного типа и мощным платформенным чехлом мезозоя и кайнозоя» [73]. В тектоническом плане район исследования приурочен к северной части ЗКП, который заложен на границе эоценового и олигоценового времени, как восточная часть Индоло-Кубанского прогиба.
Рисунок 2.4 – Фрагмент карты современных движений земной коры Западного По данным грави- и магниторазведки северная граница ЗКП соединяется с ТС Новотитаровским разломом. ТС представляет собой пологую зону размерами 19015 км, где глубина залегания фундамента колеблется от 3000 м на севере до 600010000 м на юге. [11, 26, 31, 44] В отложениях кайнозойского комплекса наблюдается сокращение толщин (Новотитаровский разлом), «литологостратиграфическое выклинивание, а также смена литофаций отдельных подразделений, фиксирующих переход платформенного склона прогиба к ТС»
[69]. Южнее Новотитаровского разлома количество разрывных нарушений резко уменьшается, а в юго-западном направлении развиты высокоамплитудные брахиантиклинальные складки, иногда осложненные разрывными нарушениями.
В юго-восточном направлении Новотитаровский разлом, дугообразно изгибаясь, соединяется с Адыгейским поперечным поднятием, который «был вовлечено в погружение в миоцене, следовательно, по неогеновому структурному этажу эти элементы обособлены слабо» [73].
Южная граница ЗКП проходит в районе Ахтырского разлома, который представляет собой систему «высокоамплитудных взбросо-надвигов, севернее которых происходит резкое увеличение толщины олигоцен-плиоценовых отложений» [69]. Южнее Ахтырского разлома прогиб граничит с синклинорием Большого Кавказа.
На западе располагается поперечный Керченско-Таманский прогиб, который наложился на погребенные мезозойские комплексы Северо-Западного Кавказа. «Керченско-Таманский прогиб сложен отложениями майкопа и неогена, для которых «характерен глинистый диапиризм майкопских отложений, связанный с грязевыми вулканами» [72].
ЗКП включает в себя несколько крупных структурных элементов: на севере - Славянско-Рязанская впадина, на юге - Адагумо-Афипская впадина, в центральной части, между ними, расположена Анастасиевско-Троицкая антиклинальная диапировая зона (рис. 2.5).
депрессионную зону (3240 км) с глубиной залегания фундамента более м и погружением кровли майкопа до 3300 м в западной части» [20]. На современном этапе Славянский выступ испытывает вертикальные движения, скорость которых составляет 1 мм/год. В тектоническом плане Славянский выступ «оконтуривается по размытой поверхности домайкопских отложений изогипсами от – 3500-4000 м на севере до – 5500-6000 м на юге» [71].
Темрюкская и Славянская синклинали находятся в зоне вертикальных движений отрицательного знака. В наиболее погруженной части прогиба установлены интенсивные пликативно-дизъюнктивные дислокации в нефтегазоносносных миоцен-плиоценовых отложениях, где мэотические песчаные горизонты характеризуются отсутствием замкнутых форм.
«Анастасиевско-Троицкая антиклинальная зона состоит из цепочки погребенных складок ( Анастасиевско-Троицкая, Марьинская, Мингрельская и др.)» [73] линейного и брахиформного крипто- и диапирового типа.
Рисунок 2.5 – Схема тектонического районирования Западного Предкавказья (по А.И. Летавину, 1987) Кубанской СГ-12000, отложения представлены комплексом неогеновых осадков мощностью 3970 м (подошва не вскрыта).
В пределах северного борта ЗКП осадочный чехол подразделяют на три структурных этажа: нижний – «сложен породами юрского возраста, средний породами мела, палеоцена и эоцена, и верхний - осадками от олигоцена до антропогена включительно» [74]. «Нижний и средний структурные этажи разделены предмеловым перерывом в осадконакоплении, в результате которого меловые отложения, с угловым несогласием, залегают на юрских. Отложения среднего этажа слабо дислоцированы и залегают, в основном, моноклинально, погружаясь в юго-западном направлении». [74] Средний и верхний структурные этажи разделены ингрессивным несогласием, которое образовалось в олигоценовое время. В этот период, в пределах северного борта ЗКП, под воздействием мутьевых (турбидитных) потоков, образовалась система подводных каньонов (соответствующего тогда материковому склону морского дна), в которых осадки майкопа несогласно ложились на размытые породы эоцена и палеоцена.
преимущественно в виде небольших бескорневых складок [33] уплотнения (некомпенсированного осадконакопления), развитых в кровле II, III, IV песчаных горизонтов понта и мэотиса» [74]. Караган-чокракские отложения имеют наиболее сложное геологическое строение, в отличие от понтмэотических отложений.
(Н.И. Одинцов, Н.И. Колесниченко [58], П.В. Бигун, С.Л. Прошляков, и др.) выделяется региональная Прибрежно-Новотитаровская зона дислокаций, внутри которой выделена линзовидно-дугообразная Прибрежно-Кировская подзона интенсивного площадного развития высокоамплитудных ротационных сбросов.
В отложениях Прибрежно-Кировской подзоны установлена поперечная и продольная зональность в караган-чокракских отложениях, где поперечная зональность сходна с блоково-сбросовыми зонами дислокаций (до 250 м), с максимальными амплитудами смещения, а продольная связана с медианным сечением дугообразной структуры. По данным сейсморазведки 3D было установлено поисковое значение небольших поперечных сбросов и флексур, осложняющих строение основных тектонических блоков, большая часть из которых образуют малоамплитудные грабенообразные структуры проседания, маркирующие приосевые зоны крупных, длительно развивающихся транспортирующих (распределительных) каналов с резервуарными песчаниками. Максимальная плотность структур приурочена к зонам дизъюнктивных дислокаций. Дизъюнктивные отложения охватывают конкакараганские и, частично, сарматские отложения. [11] Так как складки в отложениях мэотиса формировались в стадию уплотнения, они характеризуются относительно простым геологическим строением. Антиклинальные структуры, как правило, малоамплитудные, небольшие по размерам и в сейсмической записи характеризуются АТЗ. На Славянской структуре, в районе северного крыла складки, эффективная мощность IV горизонта падает в северном направлении снизу вверх.
Формирование понтических складок протекало в субширотных зонах II и III горизонта (до 350 м), которые связаны с резким изменением песчаности осадков во всех направлениях. Эти зоны наиболее благоприятны для образования складок уплотнения (в центральной части методом ОГТ выявлено 32 складки уплотнения размерами от сотен метров до нескольких километров).
В восточной и центральной частях в основном развиты складки уплотнения III песчаного горизонта (скв. 5 Оросительная). горизонт представлен относительно выдержанной пачкой песков, толщина которых не превышает 10м. Основным фактором образования складок уплотнения является резкая изменчивость эффективной толщины III горизонта, поэтому они отмечаются в кровле III горизонта, а во II горизонте складки образовались вследствие их облекания. В западной части (пл. Прибрежная) толщина II песчаного горизонта значительно увеличивается до 100-120 м, поэтому образование складок уплотнения связано с изменением толщин II горизонта и влиянием изменения песчанистости III горизонта.
Суммарные эффективные толщины II и III горизонтов в пределах отдельных складок изменяются в широких значениях: от 82-35 – Гарбузовской площади, до 219-69 – Прибрежной площади. Установлено, что II и III горизонты в среднем понте объединяются, образуя единую песчаную пачку мощностью до 280 м (скв. 1 Ачуевская). Благодаря резкой изменчивости песчаности, эта зона также благоприятна для образования складок уплотнения.
В настоящее время в восточной части методом ОГТ установлено складок уплотнения, а в западной части – Береговая складка расположена в акватории Азовского моря. Центральная часть недостаточно изучена методом ОГТ, следовательно, здесь не исключена вероятность наличия складок уплотнения. Это подтверждается многочисленными исследованиями, проведенными ранее, и данными полученными ГИС в верхней части «IIa»
горизонта на Мостовянской площади (скв. К-57 Приморско-Петровская), где вскрытая залежь, очевидно, связана со складками уплотнения.
Таким образом, отложения понта и мэотиса в исследуемой зоне слабо деформированы и залегают, в основном, моноклинально, погружаясь в южном и юго-западном направлениях «от -850 м на севере до -1350 м на юге» [71] (по отражающему горизонту АII в кровле песчаников понта), осложняясь на локальных участках малоамплитудными (15-20 м), небольших размеров, часто имеющих сложную морфологию, поднятиями, часть из которых связана со складками уплотнения в терригенных отложениях. Одна из таких зон развития, такого типа складок, приурочена к структурному выступу, расположенному в пределах Северо-Гривенско-Чебургольского участка и к юго-западу от него. По генетическим данным поднятия сформировались в зонах развития баровых и дельтовых песков за счет эффекта большего уплотнения глин по сравнению с песками.
Территория Западно-Кубанского прогиба входит в состав крупной Северо-Кавказско-Мангышлакской нефтегазоносной провинции. ЗКП включает в себя три нефтегазоносных района (НГР): южный борт, центральная часть и северный борт, характеризующиеся относительно равными масштабами нефтегазонакопления. Основными нефтегазоносными комплексами в этих районах являются: триасовый, юрский, меловой, палеогеновый и неогеновый. В последние десятилетия на исследуемой территории ведутся более интенсивные ГРР на неглубокозалегающие неогеновые отложения, в связи с тем, что работы, проводимые ранее на глубокозалегающие горизонты оказалась недостаточно эффективными.
Нефтегазоносность северного борта ЗКП связана с отложениями чокрака, понта и мэотиса (рис. 2.6). «Выявленные залежи приурочены к песчаным горизонтам, которые по номенклатуре Анастасиевско-Троицкого месторождения, представлены сверху вниз: I киммерийский (азовский горизонт), II и III - понтический, IV, IVa, V, VI, VIa, VII и VIII - мэотический, XVII и XVIII – чокракский» [71]. К чокракским отложениям приурочены, в основном, нефтяные и газоконденсатные месторождения, к понт-мэотическим газовые.
Газоносность понт-мэотических отложений северного борта ЗКП была установлена еще в 50-60-х годах. Восточнее Прибрежного участка были выявлены более двух десятков месторождений газа, приуроченных к бескорневым складкам уплотнения, широко развитым в рассматриваемом районе и залегающим на глубине от 1000 и более метров, во II, III горизонтах понта и в IV горизонте мэотиса. Данные эти были подтверждены материалами бурения, согласно которым залежи газа (более 90%) приурочены к складкам уплотнения и, как правило, в сейсмической записи характеризуются наличием АТЗ. [9] Наиболее крупные месторождения в пределах северного борта ЗКП Рисунок 2.6 – Схематическая карта размещения месторождений и лицензионного участка «Газпром добыча Краснодар» с границами тектонических элементов (по С.Л. Прошлякову, 2000) в III горизонте понта (Мостовянское, Мечетское) и в IV горизонте мэотиса (Славянское, Фрунзенское, Красноармейское и Западно-Красноармейское), расположенные в пределах Славянского выступа. Все залежи мэотиса относятся к массивному типу. Ловушки пластовые, сводовые, на отдельных участках литологически ограниченные, с относительно простым геологическим строением. [35] Газ, отобранный из понт-мэотических отложений на исследуемой территории, «сухой» с содержанием метана 98-99,8% (по объему), тяжелых УВ менее 1%, углекислого газа 0,08-0,1%. Плотность газа по воздуху 0,685-0,693.
Коллектора характеризуются пористостью 30-36%, проницаемостью до мД. Дебиты газа составляют 10-60 тыс. м3/сут.
Водоносные комплексы в основном связаны с песками II и III горизонтов понта (Красноармейская, Фрунзенская, Гривенская, Элитная и др. площади), где дебит составляет 50-100 м3/сут. При опробовании горизонтов было установлено, что пластовые воды хлоркальциевого типа с минерализацией 447мг-экв/л (II горизонт), гидрокарбонатно-натриевого типа до 538 мг-экв/л. В мэотисе водоносность значительно меньше, минерализация пластовых вод хлоркальциевого типа 1796 мг-экв/л, с повышенным содержанием йода – 20- мг/л, брома – до 100 мг/л и бора. В скважине 26 Гривенской площади (II горизонт) в интервале 997-1010 м при температуре 420С пластовое давление составляет 102 кгс/см2, а в скважине 3 Мечетской площади (III горизонт) в интервале 1310-1313 м пластовое давление 151 кгс/см2 (650С). Пластовые воды в этих скважинах не были установлены. [56, 59] Таким образом, практически все залежи понта и большая часть залежей мэотиса северного борта ЗКП характеризуются в сейсмической записи аномалиями типа «яркое пятно», связаны с газонасыщением песчаников.
Залежи мэотиса приурочены к структурным и литологическим ловушкам.
Также следует отметить, что пластовые давления практически равны гидростатическим (Кан =1,02-1,05). Воды понтических отложений близки к водам мэотических отложений, наблюдается незначительное понижение минерализации, вплоть до опреснения.
2.4 История геодинамического и геологического развития Западно-Кубанского прогиба в миоцен-плиоценовое время ЗКП в тектоническом и геодинамическом отношении приурочен к переходной зоне от типично, и (или) близких к ним, платформенных условий к горно-складчатому сооружению Большого Кавказа [30, 31].
«Проблемы генезиса, истории геодинамического развития, а также новейшей и современной тектонодинамики прогиба, на сегодняшний день, не имеют однозначного решения. По этим вопросам существуют различные точки зрения, разрабатываются разные, порой взаимоисключающие, модели. Одной из основных причин такого положения является то, что земная кора Западного Предкавказья и Северо-Западного Кавказа отличается исключительной сложностью и разнообразием геологического строения.
Проблеме тектонического строения Кавказского сектора Альпийского складчатого пояса и сопредельных территорий посвящено огромное количество работ, и это, учитывая сложность строения и многообразие развитых здесь структурно-вещественных комплексов, в полной мере оправдано. Однако до настоящего времени, как уже отмечалось, разрабатываются различные модели тектонического строения и формирования альпийской структуры региона». [68] На протяжении последних лет исследователи принимают за основу геодинамическую модель, основанную «на положениях концепции неомобилизма, согласно которой первопричиной образования Кавказского синтаксиса явился северо-восточный дрейф Афро-Аравии с последовавшей затем коллизией с южной окраиной Восточно-Европейского кратона. В связи с этим, строение Большого Кавказа рассматривается как покровно-надвиговое.
Основа модели, согласно которой «Большой Кавказ представляет собой систему пакетов и пластин, разделенных региональными надвиговыми системами, местами переходящими в покровы и надвинутыми в основном с севера на юг, были разработаны в 20-30-х годах В.П. Ренгартеном, К.И. Богдановичем, Л.А. Варданянцем, Н.Б. Вассоевичем, А.П. Герасимовым, Б.М. Келлером, Н.С. Шатским, И.О. Бродом и др.
Л.М. Расцветаевым, С.И. Дотдуевым, М.Л. Коппом, В.Г. Казьминым, районирование региона, обоснованы основные этапы и стадии сближения и столкновения плит и формирования современной структуры Большого Кавказа.
Важными результатами явились определение кинематических характеристик транскавказских разломов и вывод о широком распространении сдвиговых определенной самостоятельности и асинхронности развития отдельных зон и блоков Большого Кавказа». [68] Наиболее обоснованной является «структурногеологическая модель Кавказского региона, разработанная Л.М. Расцетаевым и др., в которой Большой Кавказ рассматривается как сложное парагенетическое сочетание диагонально-сдвиговых и линейно-надвиговых структурных элементов, сформированных под воздействием единого субмеридионального стресса. В ней, на основании геолого-кинематического анализа общего структурного рисунка Большого Кавказа, выделяются Западно-, Центрально-, и Восточно-Кавказская зоны концентрации правосдвиговых деформаций, диагонально сочленяющиеся с линейными системами взбросов, надвигов и зон сплющивания («содвигов»)». [68] По данным полученным Г.И. Барановым «в доверхнепалеозойской структуре Большого Кавказа выделяются блоки и микроплиты, сложенные глубоко метаморфизованными протерозойскими структурно-вещественными комплексами (Центрально-Кавказская, Предкавказская, Бечасынская, погребенная Восточно-Кавказская микроплиты). Они обрамлены пакетами герцинских тектонических покровов, в составе которых преобладают нижне- и среднепалеозойские островодужные вулканогенно-осадочные комплексы, офиолиты и др». [68] Характеризуя интересующий нас этап развития отметим, что с «рубежа эоцена и олигоцена, примерно 36 млн. лет назад, началась средняя или «мягкая» стадия коллизии. Скорость конвергенции плит была невелика (1,5см/год), и в течение олигоцена - среднего миоцена наблюдается, пожалуй, самый значительный минимум скорости широтного дрейфа Афро-Аравии относительно Евразии (доли см/год). Это время экспансии майкопского моря (олигоцен - ранний миоцен), захватившего не только все Предкавказье, но и территорию Большого Кавказа, Закавказский микроконтинент (северную часть) и частично Малый Кавказ. В это время почти полностью, за малым исключением, прекращается вулканизм в Кавказском пересечении, что свидетельствует об отсутствии генерации, как первичных магматических очагов, так и необходимых путей вывода магмы на поверхность. Иными словами, коллаж из различных структурных элементов еще продолжал формироваться в обстановке сжатия, в то время как Аравийская плита, составлявшая все еще единое целое с Африканской, очень медленно двигалась в северном направлении». [68] Резкое изменение ситуации произошло 11-10 млн. лет назад в «позднем миоцене, связанное с началом отделения от прежде единой Африканской плиты Аравийской, и ее ускоренным продвижением к северу, одновременно с некоторым поворотом против часовой стрелки, что обеспечило ее максимальное выдвижение как раз на «острие» Аравийского клина. Этот процесс происходил в условиях увеличения скорости конвергенции плит до см/год. По данным Н.В. Короновского, за 11-10 млн. лет Аравийская плита продвинулась к северу на 350-300 км, что вызвало изгиб прежде широтных Периаравийских и Малокавказских структурных зон.
В позднем миоцене - раннем плиоцене полюс вращения Аравии сместился в Ливию, где он находится до сих пор. Главное давление Аравийской плиты пришлось в это время на Эльбрус. Тогда же начинает выгибаться дуга Восточного Понта - Малого Кавказа, вовлекшая в движение к северу Грузинскую глыбу. Это движение привело к раздавливанию флиша Большого Кавказа, и с этого времени Скифская платформа включается в коллизионную систему. В позднеплиоцен-четвертичное время место максимального давления Аравийской плиты переместилось из района Эльбруса к западу, в район восточного понта. Произошло выдвигание к востоку Малого Кавказа, а на западе продолжалось латеральное выжимание Анатолийского блока». [68] В позднем миоцене, складчато-горные сооружения Большого и Малого Кавказа, начали формироваться в своем современном виде, и одновременно проявился мощный вулканизм, распространявшийся с юга на север. «В это же время интенсивно прогибались Черноморская и Южно-Каспийская впадины.
Это обстоятельство, по-видимому, сыграло решающую роль в сосредоточении наиболее сильного давления с юга в сравнительно узкой меридиональной зоне, находящейся на «острие» Аравийского клина.
Продвижение к северу Аравийского клина ознаменовало собой позднюю («жесткую») стадию коллизии, так как в это время все массивы с корой континентального типа и разделявшие их подвижные зоны уже были спаяны в единое целое, испытав складчатость, надвиго-, и покровообразование. Повидимому, в эту стадию, земная кора приобрела современную реологическую расслоенность с двумя зонами относительно пониженной вязкости в низах гранитно-метаморфического и гранулито-базитового слоев.
Олигоцен-голоценовый период сжатия, охватывающий две стадии коллизии, отличался наиболее интенсивно протекавшими тектоническими движениями, охватившими огромные пространства на обеих плитах и сильно изменившими первоначальное расположение мезозойских фациальных зон. В это время возникло складчато-покровное сооружение Большого Кавказа, осадочный чехол, мальм-эоценовых внутренних фациальных зон, был шарьирован на мелководные зоны и превращен в покровные комплексы, а их основание почти целиком перекрылось Скифской плитой. В конце периода в шарьирование были вовлечены и осадки межгорных и предгорных прогибов.
Обширные, приподнятые в мезозое, участки испытали погружение и превратились в прогибы. В пределах горного сооружения произошло скучивание материала, в него вошли в виде литосферных пластин краевые части Скифской и Закавказской плит, субстрат и осадочный чехол флишевого прогиба. Погружение же ранее приподнятых участков континентальных плит было реакцией земной коры и верхней мантии на сильно изменившуюся ситуацию.
Континентальный период разделяется на два этапа - олигоценсреднесарматский и верхнесармат-голоценовый, различающиеся характером осадконакопления. Первый начинается с отложения мелководной, монотонной, фаунистически слабо охарактеризованной майкопской серии, глинистых осадков олигоцен-нижнемиоценового возраста, существенно накапливавшихся как на территории, вошедшей в состав Большого Кавказа, так и далеко за ее пределами». [68] Майкопская серия, связанная с эоценовыми отложениями, постепенными переходами, «свидетельствует об отсутствии на территории горного сооружения сколько-нибудь значительных участков суши, служивших источниками обломочного материала. В это время могли существовать лишь изолированные острова, последовательно разраставшиеся в средне- и верхнемиоценовое время, с чем была связана фациальная изменчивость осадков этого времени. На этом этапе произошли замыкание флишевого прогиба и сплошная континентализации земной коры. Как указывалось выше, к концу этапа пришли в соприкосновение (столкновение) участки Скифской и Закавказской плит, несущие мощный гранито-метаморфический слой, и началась, собственно, орогенная стадия, сопровождавшаяся горообразованием со всеми присущими этому явлению геологическими процессами. В начале осадконакопления на северную и южную зоны, сама горная область подвергается денудации и становится основным поставщиком обломочного материала в краевые и межгорные прогибы» [68].
Таким образом, в мезозойско-кайнозойской «геологической истории Большого Кавказа выделяются два периода растяжения и два периода сжатия»
[68]. Как самостоятельная зона ЗКП сформировался в позднем миоцене и развивался в течение всего неогена и антропогена, сохраняя тенденцию к опусканию и в современную эпоху. По мнению большинства исследователей (Н.М. Галактионов, В.В. Гайдук, М.В. Губарев, Т.Н. Пинчук, С.Л. Прошляков, В.П. Колесниченко и др.), в период раннего миоцена исследуемая территория была покрыта водами морского бассейна Восточного Паратетиса (рис. 2.7). В этот период отмечались частые колебания гидрогеологического режима, бассейн, периодически соединяясь со Средиземноморьем, менял свой химический состав и соответственно менялась фауна. [23, 28] Рисунок 2.7 – Палеогеографическая схема миоцена В понт-мэотическое время, на исследуемой территории, установлены характерные «движения по зонам разломов Кавказского и сопряженных с ними субперпендикулярных направлений» [73], близость границ морских бассейнов и литофаций, наличие морской карбонатной формации гумидных равнин, незначительная скоростью осадконакопления (1,4 см за 1000 лет). В зависимости «от изменения фаций под воздействием эвстатических колебаний уровня моря, с позиции изменения биостратиграфических признаков» [73], менялись и условия осадконакопления, их пространственная локализация в пределах исследуемой территории.
Понтический и мэотический бассейны испытывали несколько трансгрессивно-регрессивных этапов. По данным полученным при изучение керна многочисленных глубоких скважин, а также сверхглубокой Кубанской СГ-12000 было установлено, что в раннем мэотисе ЗКП и его северный борт представлял собой погруженную часть залива, а ТС в этот период являлась шельфовой частью с эрозионным дном, покрытым песчано-глинистыми образованиями. Неровную поверхность дна верхнесарматского бассейна трансгрессивно покрывали мэотические осадки. Осадконакопление сопровождалось трансгрессией всего бассейна, связанной с тектонической перестройкой и климатическими изменениями.
В мэотическое время протекало четыре этапа осадконакопления.
Первый этап связан с позднесарматской регрессией. В этот период бассейн испытывал относительный покой. В обмеленном «бассейне нормальной солености на мелководных участках росли биогермы» [73] мембранопоровых построек. Широкое развитие получили «представители морской фауны, формировались полосы прибрежно-морских песков» [73]. На ТС интенсивно накапливались пески, размывая кровлю верхнесарматских отложений, сопровождающегося переотложением как осадочного материала, так и фаунистических остатков.
Второй этап трансгрессивный. В этот период бассейн испытывал относительно быстрые изменения фаций и активный размыв подстилающих пород. Данный факт подтверждается переотложенной фауной встречаемой в керне не только сарматских отложений, но и майкопских и эоценовых отложений. В большей части бассейна развивается морская фауна. Произошло проникновение вод на ранее открытые участки суши, «началось формирование песчаных пластов, расположенных хаотично по территории бассейна» [73].
Смещение трансгрессии на север привело к углублению моря на территории ЗКП и ТС. Смещение фаций привело к разрушению незаполненных подводных палеоврезов, заполняя их песчаным материалом и глинами. Поверх крупнозернистых песков отлагались мелкозернистые песчаники и алевролиты, накапливались растительные и ископаемые осадки, приносимые с размываемой суши. Пески отлагались по линии наибольших течений, по спускающемуся шельфу ТС, они заполняли депрессионные участки и формировали бары (по линии циркулярных течений).
погруженных частях бассейна отлагались глинистые осадки с диатомитами, а в мелководных – песчано-глинистые осадки с богатой фауной моллюсков и фораминифер. Основным представителем фауны являются «эндемики, в прибрежных районах отмечается появление остракод, а в погруженной части бассейна отмечен переход от морской к эвригалинной фауне» [73].
Четвертый этап – регрессивный, сопровождался постепенным уменьшением границ бассейна, что значительно повлияло на изменение фаций.
Процесс гибели морской фауны и появление солоноватолюбивой протекал одновременно, почти по всей территории отмечалось формирование мощных пластов песчаников.
При отборе керна из нескольких скважин исследуемой территории в песках IV горизонта были найдены ископаемые насекомые, которые подтверждает регрессивный этап на рубеже понта и мэотиса.
В понтический период «бассейн уже полностью имел пониженную соленость и фауну каспийского типа с преобладанием остракод и низким содержанием фораминифер в погруженных частях бассейна» [73] (рис. 2.8). В отличие от мэотического времени в понтическое время осадконакопление протекало в три этапа.
Первый этап ознаменовался трансгрессией. После мэотической регрессии, в понте бассейн охватил достаточно большее территориальное пространство и с размывом лег на более древние образования, на что указывает 1 – места находок понтической фауны, 2 – распространение эвапоритов, Рисунок 2.8 – Палеогеографическая схема верхнего миоцена переотложенная фауна по бортам ЗКП. В погруженной части бассейна протекал процесс формирования мощных пачек песчано-алевритовых образований.
Второй этап протекал в более стабильных условиях. В связи с климатическими условиями осадконакопление в бассейне протекало не так интенсивно. При постепенном снижении уровня моря отлагались глины и песчано-алевролитовые пачки.
Третий этап – трансгрессивный, послеледниковый, ознаменовался тем, что «бассейн соединился с Каспием, имел одинаковую фауну и благоприятные условия для распространения массового количества биоцензов моллюсков и остракод» [73]. В этот период накапливались глинистые и глинистоалевритовые осадки.
Регрессивный этап продолжался до конца неогена. В связи с преобладанием восходящих движений в области Большого Кавказа и постепенным втягиванием в поднятие прилегающих к нему с севера предгорных впадин, происходило прогрессивное уменьшение границ бассейна, и, как следствие, движения по отступлению фаций, приведшее к гибели морской фауны и появлению солоноватолюбивой, отмечалось формирование мощных пластов песчаников.
В киммерийский этап осадконакопление протекает относительно медленно – 1,5 см за 1000 лет. В этот период характерна активизация «движений по зонам разломов Кавказского направления, приведшим к незначительным морским трансгрессиям, наличию морской обломочной формации с железосодержащими минералами и континентальной красноцветной формации довольно влажных равнин» [73].
Таким образом, согласно истории развития ЗКП, в неогене, «весь характер формирования фаций осадков, их толщину, продуктивность и перспективы нефтегазоносности» литолого-стратиграфических комплексов, определил период прогрессивного сокращения площадей морских бассейнов и, как следствие, расширение областей континентальной денудации за счет поднятия прилегающих территорий.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Понт-мэотические отложения северного борта ЗКП и ТС изучались в течение достаточно длительного периода. Научно-исследовательские работы велись по ряду вопросов, связанных с геологическим строением и оценкой условий осадконакопления. Недостаточное внимание было уделено прогнозу осадконакопления с «установлением источников сноса, необходимо выявить зоны максимального накопления песчано-алевролитового материала» [71].Автор считает необходимым провести обобщение и комплексный анализ геолого-геофизического материала с целью уточнения сложившегося представления об условиях формирования и характера распространения песчано-алевролитового материала в понтических и мэотических горизонтах.
включающее литологическую характеристику, определение структурных и «ритмичности, трещиноватости, наличия прожилков, конкреций и др.» [62] Кроме того, исследования включали в себя изучение пород в прозрачных шлифах с определением минерального состава, особенностей структуры и текстуры, наличия органических остатков. Особое внимание уделялось изучению минеральных новообразований возникших в диагенезе и эпигенезе.
Эти работы проводились с помощью микроскопа ПОЛАМ-Л211.
По результатам гранулометрического анализа строились кумулятивные определенным процентным содержанием, определялись значения медианного размера (Md) и коэффициента отсортированности по Траску [48].
Рисунок 3.1 – Кумулятивные кривые гранулометрического состава Также определялся средний размер зерен, мера отсортированности и значения асимметрии и эксцесса.
(5) Для градации значения асимметрии использовалась следующая шкала (по Р. Фолку, 1968 г.):
1. Сильная асимметрия в сторону мелких фракций от 1 до 0,3.
2. Асимметрия в сторону мелких фракций 0,3 до 0,1.
3. Симметричное распределение 0,1 до (– 0,1).
4. Асимметрия в сторону крупных фракций (– 0,1) до (– 0,3).
5. Сильная асимметрия в сторону крупных фракций (– 0,3) до (–1).
Значений эксцесса [62] обозначаются буквами: A, B, C, D, E, F, где соответственно:
A – < 0,67 - очень пологовершинное распределение.
B – 0,67–0,9 - пологовершинное.
C – 0,9–1,11 - средне-пологовершинное.
D – 1,11–1,5 - крутовершинное.
E – 1,5–3 - очень крутовершинное.
F – > 3 - чрезвычайно крутовершинное распределение.
В процессе работы всего было обработано и проанализировано гранулометрических анализов пород мэотиса и 165 гранулометрических анализов пород понтических отложений.
«При изучении коллекторских свойств пород определялась открытая пористость методом насыщения жидкостью, абсолютная газопроницаемость, остаточная водонасыщенность» [71] методом центрифугирования [18]. Для минералогических исследований иммерсионным методом использовалась тяжелая алевритовая фракция (0,01-0,1мм), полученная делением в микроскопом. «При изучении органического вещества определялось содержание органического углерода в породах методом сухого сожжения в токе кислорода, содержание и качественный состав рассеянных битумоидов методом холодной экстракции хлороформом и смесью спирта и бензола (1: 2)»
[71].
Проводимая интерпретация гранулометрических параметров основана на параллельном изучении современных и древних осадков и на лабораторном моделировании процессов осадконакопления. В последние годы подобная работа была выполнена во ВНИГРИ и приведена в ряде публикаций.
Приводилась генетическая интерпретация осадков в зависимости от значений эксцесса и асимметрии. [16, 27, 48, 49] определенную информацию об условиях осадконакопления. Так максимальный размер зерен или появление наиболее крупнозернистых фракций несет информацию о рельефе дна бассейнов осадконакопления и при определенных условиях может служить индикатором тектонических движений. Сумма же устанавливать береговые линии или прибрежную мелководную зону крупных бассейнов, а также позицию островных конседиментационных поднятий.
Благодаря картированию размеров модальных фракций устанавливаются источники сноса и их относительная удаленность от изучаемого бассейна осадконакопления. Средний размер зерен и медиана являются показателями распределения в древних бассейнах относительных энергий живых сил среды седиментации. Изолинии величин среднего размера реставрируют в общих чертах простирание и падение палеосклонов. Безразмерный параметр асимметрии оценивает относительные энергетические уровни живых сил среды Гранулометрический состав осадков реагирует даже на небольшие изменения характеризует стабильность условий динамической переработки обломочного одномодальных песчаных распределений имеет большое значение при крупномасштабных палеогеографических исследованиях, особенно при изучении микрофаций песков прибрежно-морской полосы. В сочетании с другими параметрами она помогает получить представление о соотношениях процессов смешивания различных песков (совокупность песчаных зерен) и скорости динамической переработки, а также восстанавливать тектонические движения в древних бассейнах осадконакопления. К наиболее информативным параметрам для решения многих палеодинамических задач следует отнести средний размер зерен, асимметрию.
установления генезиса осадков. Впервые на это обратил внимание Л. Б. Рухин (1947) [47], который предложил генетическую диаграмму (рис. 3.2), основанную на парной корреляции первого и второго моментов полигона распределения среднего размера и коэффициента сортировки (стандартного отклонения), рассчитанных по количественным распределениям зерен.
Рисунок 3.2 – Динамическая диаграмма Л.Б. Рухина для песчано-алевролитовых пород мэотиса Красноармейской площади (построила Айдамирова З.Г. по Обычно результаты гранулометрических анализов выражаются в весовых процентах содержания отдельных фракций от общей массы навески. По осям срХгр и Sгр Л.Б. Рухин построил динамическую диаграмму, по которой им было выделено пять полей: I - поле песков, отложенных в неподвижной или ламинарной среде (центральные части озер и морей), II - поле песчаников, образованных в условиях волнений, III - поле песков, сформированных в условиях однонаправленного потока, IV - поле эоловых песков, V - поле недостоверности. Эти поля Л.Б. Рухин выделил эмпирически, проанализировав несколько сотен образцов из различных современных фациальных обстановок.
Позже попытки определять генезис песчаных пород по коэффициентам, характеризующим гранулометрические кривые распределения, предпринимались неоднократно.
Наибольшую известность получили диаграммы Р. Пассега (1957).
Согласно ее методики генетические диаграммы строятся по двум параметрам:
медиане (М) и первой процентиле (С), откладываемых в логарифмическом масштабе. Но для работы с диаграммой Р. Пассега требует значительного количества образцов из однотипных отложений.
В настоящее время наиболее лучшие результаты, как показывает опыт большинства исследователей, дает динамогенетическая диаграмма Г.Ф. Рожкова (1968) [48], основанная на парной корреляции третьего и четвертого моментов кривой распределения (асимметрия и эксцесс) (рис. 3.3).
Рисунок 3.3 – Динамогенетическая диаграмма Г.Ф. Рожкова для песчаноалевролитовых пород мэотиса Восточно-Роговской площади (построила Айдамирова З.Г. по материалам ОАО «СевКавНИПИгаз») Как было отмечено, эти параметры являются наиболее чувствительными к малейшим изменениям условий осадконакопления.
Данная эталонная диаграмма строится следующим образом: по оси абсцисс откладывают в масштабе значение асимметрии в пределах от -3 до 3, а по оси ординат - значение эксцессов в пределах от -2 до 8,5. Для установления генезиса конкретного осадка на диаграмму наносятся вычислительные значения асимметрии и эксцесса в виде точки-пробы. В зависимости от того, в какое поле диаграммы попадает точка, определяется фациальная принадлежность осадка.
Необходимо отметить, что определение фациальных и микрофациальных обстановок осадконакопления происходит опосредованно, через характер и энергию динамических сил среды седиментации. Наиболее четко на диаграмме распознаются следующие обстановки: застойные, речных течений, выхода волн на мелководье, наката волн и деятельности ветра.
Поля на данной диаграмме отражают следующие условия: I-застойных обстановок седиментации на дне водоемов различных глубин (морские фации), II гидромеханическое или физическое разрушение магматических пород, эрозию горных пород морского происхождения (континентальные фации областей сноса, коры выветривания), III - слабых преимущественно речных течений (континентальные речные фации), IV - интенсивных речных или вдоль береговых морских течений (континентальные речные или прибрежно-морские фации), для их отличия требуется дополнительная оценка коэффициентов вариации соответствующих рафинированных (очищенных от алевритовой примеси) гранулометрических распределений, т.е. анализ собственно песчаных распределений, V - выходов волн на мелководье, сильных вдоль береговых течений, накатов волн (прибрежно-морские фации, континентальная микрофация пляжей больших равнинных рек), VI - выходов волн на мелководье, сильных накатов волн - верхняя половина участка (микрофация береговых дюн), в целом фация побережья водоемов вблизи береговой черты, VII - эоловых переработок речных осадков - верхняя половина прямоугольника, континентальная фация пустынь (континентальные дюны), нижняя правая четверть прямоугольника - волновые процессы на мелководье, нейтральная полоса побережья (прибрежная морская фация), VIII - выходов волн на мелководье, мощных накатов - прибой, скорость динамической пересортировки превышает скорость привноса обломочного материала (прибрежная фация крупных водоемов).
При сопоставлении результатов гранулометрических исследований и каротажной характеристики (характером изменения кривых ГК и ПС) была дана диагностика типов осадков. Было проанализировано более 200 разрезов скважин. Выделены песчано-алевритовые аккумулятивные (баровые) образования, и трансгрессивные (русловые) образования, отличающиеся характером изменения зернистости осадков. В первом случае зернистость увеличивается вверх по разрезу, во втором – уменьшается. Баровые образования чаще формируются в условиях растущих поднятий, и могут служить показателем наличия палеоподнятий. Подобные палеоподнятия не всегда отражаются на картах изопахит и могут быть определены только по особенностям разреза.
Таким образом, проанализировав гранулометрический состав, геофизические данные и обобщив материалы лабораторных исследований по понт-мэотическим отложениям, были построены схематические карты палеодинамических условия осадконакопления, литолого-стратиграфические колонки, схематические палеогеографические карты, геологические разрезы и т.д. Проведена статистическая обработка результатов исследований с целью изучения условий формирования и закономерностей размещения коллекторов нефти и газа.
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
ОБРАЗОВАНИЯ ПОНТИЧЕСКИХ И МЭОТИЧЕСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
СЕВЕРНОГО БОРТА ЗАПАДНО-КУБАНСКОГО ПРОГИБА
4.1. Строение и вещественный состав понтических и мэотических отложений На основе изучения материалов бурения скважин и комплекса геологогеофизичех исследований Прибрежной, Мостовянской, Слободкинская и др.площадей приводится разрез понт-мэотических отложений.
Мэотические отложения, N2m В зависимости от тектонического положения разрезы мэотических отложений ЗКП имеют различное строение. В наиболее погруженных частях мощность отложений достигает 1200 м, сложен в основном серыми глинами, местами песчанистыми, с редкими прослоями алевролитов и мергелей. В центральной части толщу образуют глинистые породы с пачками песков и алевролитов (IV - VIII продуктивные горизонты) мощностью до 450 м. К югу замещаются прибрежно-морскими «образованиями со значительным количеством песков, конгломератов, мергелей и мшанковых известняков». [73] Песчаные горизонты мэотиса последовательно выклиниваются вверх по восстанию, от подошвы к кровле, наблюдается резкое изменение мощности песчано-алевритовых слоев вплоть до их полного выклинивания и преобладания глинистых пород в разрезе (до 100-150 м).
Несмотря на то, что неогеновые отложения северного борта ЗКП в свое время были достаточно хорошо изучены, автор ниже приводит более подробную литолого-петрографическую характеристику понт-мэотических отложений по данным микроскопического исследования керна из некоторых пробуренных скважин в связи с проведением поисково-разведочных работ на газ за последние десятилетия. Полученная информация дает возможность дополнить существующие представления о характере отложений и условиях их образования.
На северо-западе северного борта ЗКП, на площади Прибрежная (скв.
№№ 1, 2, 250), мэотис (мощность 380 м) «представлен переслаиванием серых неизвестковистых, слабоизвестковых глин и серых, мелко- и среднезернистых, неизвестковистых, с фауной фораминифер Ammonia ex gr. beccarii и моллюсков песчаников» [73]. В северном направлении мощность отложений значительно падает до 100 м, в восточном направлении до 180 м. В акватории Азовского моря (скв. № 253) мощность мэотиса составляет 515 м и представлен чередованием мощных (до 25 м) пластов песков и песчаников с глинами. В интервале 1753-1760 м скважины № 253 встречены глины светло-серые, с зеленоватым оттенком, с прослоями песчаников. Песчаники кварцевые, мелкозернистые, известковистые, серые со слабым зеленоватым оттенком, пористые, слабо сцементированные, массивные. Отличительной чертой данных отложений является присутствие терригенных (65%) и карбонатных обломков (12%) сцементированных глинистым веществом. Терригенные обломки представлены угловатыми зернами кварца (не более 0,13 мм) с единичными табличками кислых плагиоклазов и зерен желтовато-зеленого турмалина и циркона. Среди карбонатных обломков преобладают тонкостенные известковистые раковины размером 0,05-0,12 мм. Достаточно часто встречаются образования (0,13 мм) напоминающие оолиты, видны остатки раковин фораминифер и немногочисленные зерна глауконита. «Преобладают обломки пелеципод кардиум, реже гастроподы и створки острокод, фораминиферы представлены семействами Miliolidae, Elphidium, Rotalia и Nonion» [73]. Песчано-алевритовые породы представляют собой чередование рыхлых и плотных песчаников, алевролитов и алевритистых глин.
В северном направление (Береговая площадь) мощность мэотиса падает до 130 м (скв. № 290). Керн из интервала 1410–1425 м, представлен серыми, слабо известковистыми глинами, серыми до светло-серых мергелями, с прослоями (до 1-3 м) серых мелко-, крупнозернистых, слабо известковистых, слабо сцементированных песчаников.
На Северо-Гривенской площади мощность мэотиса 55 м. Керн отобранный из скважины № 9 (инт. 1345-1350 м) и скважины № 10 (инт. 1236м) представлен плотными, серыми и темно-серыми известковистыми (16,6%) и неизвестковистыми глинами, иногда с частыми прослойками светлосерых известковистых алевролитов и песков (до 15 м) (рис. 4.1) с прослоями серых детритовых известняков.
Образец 4259. Скважина № 9, интервал 1345- Образец 4262. Скважина № 10, интервал 1236м. Глина алевритистая 1240 м. Глина известковистая Рисунок 4.1 – Фотографии пород отобранных из отложений мэотиса В центральной части, на Мечетской площади, в зоне оползневых охарактеризованы керном поднятым из интервалов 1575-1590 м и 1690-1697 м скважины № 2. Здесь отмечается чередование мощных прослоев (от 1-2 м до м) светло-серых с зеленоватым оттенком мелкозернистых песков с различными по мощности прослоями серых и темно-серых плотных глин, в различной степени известковистых (1,9-17,2%), светло-серых мергелей и серых известковистых (14-17%) глин (рис. 4.2) с горизонтальными плоскостями напластования, по которым отмечаются тонкостенные раковины пелеципод.
Образец 6503. Интервал 1575–1590 м. Глина Образец 6504. Интервал 1690–1697 м. Глина Рисунок 4.2 – Фотографии пород из отложений мэотиса скважины № Юго-восточнее, на Красноармейской площади, мэотис вскрыт частично (42-102 м) скважинами №№ 11, 23, 26. В скважине № 11 верхняя часть мэотиса (около 110 м) имеет глинистый состав, а в нижней части прослеживается чередование 1-5 м пластов алевролитов с глинами. Алевролиты кварцевые, мелко-, крупнозернистые с глинистым цементом (15-30%), серые до светлосерых, нередко со слабым зеленоватым оттенком, за счет редких зерен глауконита. Здесь отмечаются горизонтально-тонкослоистые текстуры за счет 0,5-1мм более глинистых прослоев, породы слабо сцементированы, слабо известковистые (3-7%), глины плотные, слабо известковистые (5-6%), слабо алевритестые (до 10-25%), серые до темно-серых. В скважине № 23 прослои песчаников и алевролитов в глинистых отложениях составляют 5-10 см. В интервалах 1568-1575 м, 1604-1610 м, 1635-1642 м, 1655-1660 м глины плотные серые до темно-серых, иногда с коричневатым оттенком, с горизонтальными плоскостями напластования, местами слабо известковистые и приурочены к глинистому прослою расположенному среди песков (рис. 4.3). Алевролиты кварцевые, крупнозернистые, нередко песчанистые (до 20%). Среди не окатанных (0-1) и слабо окатанных (2) обломков кварца в небольших количествах присутствуют плагиоклазы (2%), кислые эффузивы (5%), биотит (2) и мусковит (1%).
Образец 7160. Интервал 1568-1575 м. Глина Образец 7165. Интервал 1635-1642 м.
Рисунок 4.3 – Фотографии пород из отложений мэотиса, скважина № Цемент (45-50%) сложен тонкодисперсным глинистым веществом с небольшим (5%) количеством скоплений кальцита, единичными зернами глауконита и распыленной углистой органики. Глины с интервала 1635-1642 м, приуроченные к кровле песчаной пачки мэотиса, которые зеленовато-серые, известковистые (29%), песчанистые (до 15%). Песчаная примесь представлена слабо окатанными зернами кварца размером до 0,25 мм. Здесь же отмечают прослой (10 см) светло-серого, кварцевого, среднезернистого, плотного, известкового (30%) песчаника. Обломочная часть песчаника (65%) в различной степени окатанности (1-2-3) и представлена зернами размером до 0,5 мм. Кроме кварца присутствуют обломки пород с микрофельзитовой структурой. Цемент доломитизированный. Кристаллы доломита ромбовидные размером 0,03-0, мм. На отдельных участках цемент глинистый с тонкораспыленной углистой органикой. Залегающие над песчаной пачкой глины плотные, темно-серые, слабо известковистые, с горизонтальными линзовидными (до 5 мм) прослоями слабоизвестковистыми (6,4%), с единичными зернами глауконита глинами. В горизонтальными линзовидными (5 мм), темно-серыми прослоями глин.
Скважина № 26 (инт.: 1512-1518 м, 1518-1527 м) сложена плотными, серыми, слабо известковистыми (5%) глинами, с горизонтальными линзами светлосерого алевролита. Нижнюю часть слагают алевролиты такие же, как и в скважине № 11. Обломки сцементированы большим количеством глинистого материала (45%). Еще ниже мэотис сложен песчано-алевритовыми породами (по данным ГИС).
На Западно-Красноармейской площади (скв. №№ 1 и 2) мэотис представлен мощными пачками серых песков и алевролитов, разделенных прослоями серых плотных глин и аргиллитов (рис. 4.4). Пески серые, кварцевые, мелкозернистые с содержанием глинистой примеси около 18%, алевритовой - около 7%, среднезернистой песчаной не более 4%.
На Элитной площади мэотис (скв. №№ 2, 9, 10) представлен глинами с песчано-алевритовыми прослоями. Глины плотные, серые и темно-серые, слабо известковистые (5%) (скв. № 2) и неизвестковые, с тонкими горизонтальными алевритовыми прослоями. Песчаники в скважине № 2 кварцевые, мелкозернистые, алевритовые, светло-серые, рыхлые, массивные, на 90% сложены кварцевыми зернами размером от 0,01 мм до 0,36 мм, из них > 0,25 мм – 5%, 0,25-0,1 мм – 45%, 0,1-0,05 мм – 25%, 0,05-0,01мм – 15%. Обломки размером более 0,25 мм частично окатанные (2), менее 0,25 мм - неокатанные (0-1), слабо отсортированны. Мелкие зерна располагаются в промежутках между более крупными зернами. Цементом (10%) служит тонкодисперсное глинистое вещество (до 10%). Алевролиты скважины № 9 серые, зеленоватые, неизвестковистые, переслаиваются тонкими пластами глин известковистых и неизвестковистых.
На Петровской площади в структурной скважине № 4 песчаники кварцевые, серые с зеленоватым оттенком, мелкозернистые, известковистые (38%), слабо сцементированные, местами слабо карбонатные (7%), алевритестые. Мощность отложений составляет 90 м. Песчаники по структуре своей плотные, крепкие, массивные, местами (инт. 1480-1490 м) со значительным количеством мозаичного базально-кальцитового цемента.
Рисунок 4.4 – Литолого-стратиграфическая характеристика (построила Айдамирова З.Г. по материалам ОАО «СевКавНИПИгаз») На отдельных участках песчаники доломитизированы (2%), в интервале 1545м подстилаются серыми с зеленоватым оттенком алевритовыми глинами.
Понтические отложения, N2p По литологическим особенностям понтический ярус делится на две части:
верхний и нижний. Верхняя часть яруса сложена толщей глин и относится к босфорскому подьярусу. Глины преимущественно серые, неслоистые, известковистые, песчанистые, местами переполненные обломками раковин.
Нижняя часть соответствующая Новороссийскому подьяpycv, сложена преимущественно песчано-алевритовыми породами.
Отложения северного борта ЗКП представлены песками и алевролитами, светло-серыми, кварцевыми, рыхлыми, мелко- и среднезернистыми, неизвестковистыми. Характерной особенностью горизонтов является резкая их изменчивость. Толщина горизонтов на расстоянии 1-2 км может изменяться от 100-150 м до 10-20 м. Местами оба горизонта сливаются в единую пачку, мощностью до 280 м, а на других участках мощность значительно падает, и песчаные горизонты частично или полностью замещаются неизвестковистыми глинами. Граница между верхней и нижней частями понта, проходящая по кровле горизонта, является синхронной. Достаточно четко граница выделяется в разрезах на всей территории, где она сменяет неизвестковистые глины на пески горизонта, а на участках выклинивания (замещения) песков горизонта наблюдается смена известковистых глин на неизвестковистые.
Благодаря этому кровля горизонта является региональным отражающим сейсмическим горизонтом (А). Ниже понт, практически повсеместно, сложен пачкой темных, неизвестковистых, чешуйчатых, тонкоотмученных «майкоповидных» глин, мощность которых составляет от 15-20 м в прогибе, до нескольких метров на ТС (понтический репер). Общая мощность понта сокрощается с севера на юг от 620 до 400 метров.
На Гривенской площади в скважине № 31 верхняя часть понта представлена светло-серыми мергелями с отпечатками тонкостенных пелеципод, нижнюю же часть слагают светло-серые пески. Пески кварцевые, средне-, мелкозернистые. Содержание фракций: > 0,25 мм составляет 32,04 мм - 44,5-54,1%, 0,1-0,01 мм - 5,08-8,72%. В скважине № несцементированными и слабо сцементированными, мелкозернистыми, кварцевыми песками, максимальный размер которых составляет 0,48 мм, однако, резко преобладает фракция 0,1- 0,25 мм – 80%, при незначительном количестве более крупных обломков и алевритовых зерен (1%), содержание глинистой части небольшое (менее 10%). Обломки частично окатаны (1-2- мм), кроме кварца содержат в незначительных количествах кремний и полевые шпаты, в том числе микроклин. В скважине № 6 верхняя часть понта представлена песчано-алевритовой толщей, которая крупнозернистая, песчанистая, слабо сцементированными алевролитами с редкими мелкими (1 мм) углистыми остатками, также наблюдаются нечетко выраженные плоскости напластования под углом 400, за счет неравномерного распределения обломочного и глинистого вещества. Обломочная часть алевролитов представлена неокатанными, неотсортированными зернами, размером не более 0,2 мм, где цемент (20%) поровый, пелитовый, глинистый, с единичными зернами глауконита. Весьма своеобразные породы вскрыты в скважине № (инт. 1260-1270 м) (рис. 4.5). Это глинистые брекчии, сложенные обломками (более 1 мм) глинисто-сидеритового состава.
Образец 4172. Глинистая брекчия Образец 4172. Алевролиты с обломками глин Рисунок 4.5 – Фотографии пород из отложений понта, скважина № 7, интервал Кроме глинистых обломков встречаются зерна кварца (до 0,5 мм), иногда хорошо окатанные. Обломки плотно соприкасаются друг с другом, с незначительным количеством глинистого цемента. В скважине № 8 (из максимальным размером до 0,55 мм, также встречаются обломки глин, размером до 1 мм. Цемента (глауконит-гидрослюдистого) в породах мало, не более 5-10%. Кварцевые песчаники подняты из интервала 1032-1038 м скважины № 11 более крупно-, мелкозернистые, алевритистые. Обломочная часть песчаников неокатана и частично окатанная (1-2), с максимальным размером до 0,4 мм. Цемент глинистый (10%), с незначительным количеством глауконита. В скважине № 25 (инт. 1010-1018 м) песчаная часть понта представлена серыми до светло-серых, кварцевыми, мелкозернистыми песчаниками с полуокатанными (1-2) (рис. 4.6) обломками размером до 0,8 мм.
Образец 5084. Скважина № 25, интервал 1010-10018 м. Пески Рисунок 4.6 – Фотографии пород из отложений понта Гривенской площади Ниже по разрезу (инт. 1023-1031 м) встречены разнозернистые алевролиты и мелкозернистые песчаники (инт. 1031-1036 м), светло-серые с зеленоватым оттенком. В скважине № 34 отложения понта представлены светло-серыми мергелями (карбонатность 39-66%), которые вниз по разрезу, за счет прослаивания глин и алевролитов, сменяются мощными песками. Алевролиты светло-серые, иногда с зеленоватым оттенком, содержат заметное количество (до 30%) глинистой примеси и небольшое количество (4%) песчаных обломков.
Глины известковистые (17,7%), серые, слоистые (под углом 1000) за счет тонких (1-2 мм) прослоев алевролита. Среди карбонатов, помимо кальцита, содержится значительное количество сидерита. Пески мелкозернистые, кварцевые, алевритистые, светло-зеленовато-серые, с глауконитом с небольшим содержанием глинистой примеси (10%). В скважине № 40 мощные пачки хорошо отсортированных песков представлены мелкозернистыми, нередко алевритистыми кварцевыми разностями серой и светло-серой окраски со слабым зеленоватым оттенком, некоторые разности обогащены глинистой примесью (до 41%). Пески перекрываются светло-серыми мергелями и известковистыми глинами (карбонатность 21-24%), где в глинах отмечаются отпечатки раковин пелеципод с заметным рельефом. В скважине № 41 в составе понта пески образуют мощные горизонты и представлены мелко- и среднезернистыми разностями, серыми до светло-серых, с единичными зернами глауконита. Содержание фракции более 0,25 мм колеблется от 0 до 19%, содержание фракции 0,1-0,25 мм изменяется от 48% до 80% (рис. 4.7).
Рисунок 4.7 - Кумулятивные кривые гранулометрического состава пород понта Гривенской площади (построила Айдамирова З.Г. по материалам Количество алевритовой примеси составляет 5-32%, глинистой - 7-17%. Среди песков встречаются прослои слабо сцементированных глинистых алевролитов с глауконитом. Разделяющие пачки песков глины имеют серую окраску и незначительную известковистость (3%) (рис. 4.8).