4. Изученность
На территории провинции с 1930 г. выполнен большой комплекс геолого-геофизических исследований, включающий региональные и детальные геофизические исследования, геолого-поисковые и поисково-разведочные работы.
Вся территория провинции покрыта геологической съемкой различного масштаба, сейсморазведочными, гравиметрическими, магнитометрическими и электрометрическими исследованиям. На первых этапах изучения провинции выполнен большой объем неглубокого структурного бурения. Глубокими скважинами вскрыт разрез осадочного чехла от кайнозоя до рифейско-вендских отложений включительно. Большим количеством скважин вскрыты породы кристаллического фундамента. Наиболее полно фундамент изучен бурением в центральных и юго-западных районах провинции. Параметрические скважины на Туймазинском и Ромашкинском месторождениях прошли по нему около 2 км. Максимальная глубина вскрытия фундамента в скважине Новоелховской-20009 составила 4077 м (забой 5881 м) ( ). С 1930 г. и до 2009 г. пробурены 532 опорные и параметрические скважины и 30943 поисково-разведочных скважин общим метражом 64823188 п.метров и большое количество эксплуатационных скважин.
В целом Волго-Уральская провинция изучена неравномерно. Наиболее изучены земли Татарстана, Башкортостана, Самарской области, правобережных частей Саратовской и Волгоградской областей, западных районов Оренбургской области. Слабее изучены западные, северные и юго-восточные районы провинции. Неравномерная изученность характерна и для разреза. Наиболее изучены пермские, каменноугольные и средне-верхнедевонские отложения. Слабо изучены нижнедевонские и более древние силурийско-ордовикские и рифей-вендские отложения.
Наиболее глубокие скважины пробурены на Южно-Татарском своде (Новоелховская – 5881 м), в Бузулукской впадине (Ташлинская – 5452 м), на Соль-Илецком своде (Ордовикские – 7000 м).
5. Тектоника
Тектоническое строение Волго-Уральской НГП изучено до настоящего времени неравномерно. Более полное представление имеется о структуре тех участков, где выявлены месторождения. В целом лучше исследована структура мезозойских, пермских и каменноугольных отложений, слабее девонских и более древних толщ. По различным маркирующим горизонтам наблюдается довольно значительное несовпадение структурных планов, в разрезе развиты региональные перерывы и несогласия. Вместе с этим для Волго-Уральской НГП характерны и определенные черты унаследованности в развитии, особенно крупных тектонических элементов и линейных дислокаций, связанных с протяженными разломами.
В разрезе Волго-Уральской НГП многими исследователями выделяется различное количество структурных ярусов или этажей. Понятие «структурный этаж» объединяет толщу пород различного стратиграфического объема, связанную единством геологической истории и структурных планов. По строению структурных этажей устанавливается вертикальная перестройка структурных форм или же унаследованность их развития ( ). Г.А.Габриэлянц (1991) выделяет в качестве самостоятельных этажей кристаллический фундамент, вендский, ордовикско-нижнедевонский, среднедевонско-триасовый и мезозойско-кайнозойский. Л.В.Каламкаров ( ) выделяет кристаллический фундамент, рифейско-нижневендский промежуточный этаж. А.Г.Шашель для районов Самарского Поволжья выделяет фундамент, среднедевонско-нижнефранский и среднефранско-артинский этажи ( ). Р.Х.Муслимов с соавторами для центральных районов провинции выделяет 6 структурных этажей: кристаллический фундамент, рифейско-вендский, эйфельско-среднефранский, верхнефранско-тульский, окско-нижнепермский и верхнепермский ( ).
С.П.Максимов с соавторами в разрезе Волго-Уральской провинции выделяет 7 этажей: фундамент, рифейско-вендский, эйфельско-франский, фаменско-турнейский, каменноугольно-нижнепермский и мезозойско-кайнозойский ( ).
Кристаллический фундамент архейско-раннепротерозойского возраста как самостоятельный этаж выделяется всеми исследователями. По мнению многих ученых он оказал решающее влияние на формирование структурного плана всего осадочного чехла. Тектонический стиль фундамента определяет его дизъюнктивная блоковая структура. Предполагается, что дифференцированные тектонические движения передаются в осадочную толщу через фундамент в форме пликативных структур.
Структура поверхности фундамента наиболее изучена по данным бурения в центральных и юго-западных районах, на востоке, северо-востоке и юге в основном по материалам сейсморазведки. Общий структурный план поверхности фундамента характеризуется резким перепадом абсолютных отметок. На Северо- и Южно-Татарском сводах – 1,5-2,0 км, рядом в Серноводско-Абдулинском авлакогене, Бирской седловине более 5,0 км, в Бузулукской впадине более 5,0 км, в Оренбургско-Башкирском Приуралье – 10-12 км.
Наиболее обширная область приподнятого положения фундамента выделяется в центральной и северо-западной частях провинции, наиболее погруженная на северо-востоке (Камско-Бельский авлакоген) и востоке на границе с Предуральским прогибом ( ).
На структурных картах по поверхности фундамента, составленных в разные годы, выделяется различное количество, а порою и под разными названиями, положительных и отрицательных структур 1 порядка.
Ниже дается характеристика структуры поверхности фундамента по «структурно-тектонической схеме кристаллического фундамента Волго-Урал ьской нефтегазоносной провинции», составленной Шаргородским И.Е., Либерманом В.Б., Казаковым Э.Р. и др. с учетом материалов, опубликованных в учебниках по нефтегазоносным провинциям СССР и др.
На западе провинции выделяется Казанско-Кажимский авлакоген, который разделяет две крупные приподнятые глыбы фундамента: Токмовскую и Татарскую. Авлакоген вытянут в меридиональном направлении на 800 км при ширине 50-80 км. Западная и восточная границы проводятся по линейным уступам фундамента. Структура фундамента в его пределах характеризуется блоковым строением, многочисленными разломами, имеющими различное простирание. В северной наиболее погруженной части выделяются ряд субмеридиональных грабенов (Яранский, Советский и др.), южнее на восточном борту авлакогена выделяется крупный Уржумский выступ, на юге – ряд приподнятых гряд, образующих Свияжский блок.
Восточнее Казанско-Кажимского авлакогена с севера на юг выделяются Пойнинский и Климковский выступы (на месте Коми-Пермяцкого свода), на месте Северо-Татарского свода выделяются Немской выступ, Ковалинский и Камский блоки, последние разделены грабеном. Фундамент Северо-Татарского свода характеризуется значительной расчлененностью рельефа, наличием значительного количества нарушений, вдоль которых часто расположены асимметричные гряды (на Камском блоке).
Южнее на месте Южно-Татарского свода выделяется Акташско-Новоелховский блок, Черемшано-Уратьминский блок, крупный Альметьевский выступ, на юго-востоке Фоминско-Кандызский выступ, отделенный от Альметьевского выступа Бавлинским грабеном. В целом по поверхности фундамента Южно-Татарский свод представляет крупный массив, ограниченный со всех сторон разломами, с северо-востока и юга – авлакогенами. Границы свода по фундаменту очерчены изогипсами -1700-1900 м. Блоки фундамента на Южно-Татарском своде имеют форму субмеридионального простирания и отделяются друг от друга неглубокими прогибами. Южная часть Альметьевского выступа осложнена грабенами (Байтуганский и др.).
В южной части провинции в фундаменте преобладающее простирание крупных элементов широтное.
Южнее Южно-Татарского свода выделяется система впадин и прогибов, образующих Мелекесскую впадину и Серноводско-Абдулинский авлакоген. Мелекесская впадина четко фиксируется в рельефе фундамента большими глубинами по сравнению с Северо-, Южно-Татарским, Жигулевским и Токмовским сводами. Центральная наиболее погруженная часть впадины в структуре фундамента представлена Алькеевско-Пичкасским грабеном, имеющим северо-западное простирание. На юге впадина смыкается с глубоким Ставропольским прогибом (элементом Серноводско-Абдулинского авлакогена). Широкий восточный борт впадины имеет резко выраженное ступенчатое строение фундамента. На крайнем юго-западе восточного борта выделяется небольшой по размеру Аканский блок. На западном борту расположен небольшой Бугровский приподнятый блок.
Серноводско-Абдулинский авлакоген с севера и юга ограничен разломами, состоит из ряда депрессий (Ставропольская, Серноводская, Абдулинская) и погружается с запада на восток, где глубина фундамента по данным сейсморазведки достигает 6 и более км. По современным представлениям авлакоген продолжается на восток до Предуральского прогиба.
Южнее Серноводско-Абдулинского авлакогена некоторые исследователи ( ) выделяют Жигулевско-Оренбургский свод, протягивающийся с запада на восток на 550 км. Системой разломов он разделяется на Жигулевско-Пугачевский и Оренбургский приподнятые блоки. Жигулевско-Пугачевский блок имеет полигональную форму и состоит из отдельных выступов: Жигулевского и Балаковского ( ). Жигулевский выступ имеет более крутой северный и более пологий южный склоны. Наиболее приподнятая часть фундамента находится в контуре Самарской Луки и имеет отметки меньше -1,5 км. Южнее выделяется Балаковский выступ, ориентированный субширотно. Он имеет неправильную форму в плане и две вершины, в пределах которых поверхность фундамента поднята до отметок выше -2,0 км.
По материалам В.П.Шебалдина и С.В.Яцкевича ( ) южнее Жигулевского блока фундамента выделяется более погруженный Иргизский блок (абсолютные отметки -2,4 -3,0 км). Этот блок ограничивает на севере Клинцовский приподнятый блок, где поверхность фундамента погружается с запада на восток от -2,0 -2,8 км. Выделяющиеся западнее и северо-западнее Пугачевский, Марьевский и Хвалынский блоки, на которых кристаллический фундамент перекрыт рифейскими отложениями, В.П.Шебалдин и С.В.Яцкевич считают элементами Пачелмско-Саратовского авлакогена в структуре фундамента (додевонского этажа).
Оренбургский блок более погружен по сравнению с Жигулевским и имеет форму структурной террасы или гряды, погружающиеся ступенчато с запада на восток, в пределах которой выделялись Узюковский, Орлянский, Пилюгинский и Ивановский выступы ( ). По современной схеме фундамента здесь выделяется Оренбургский структурный выступ, осложненный на востоке Пилюгинско-Ивановским выступом.
Юго-восточнее Пилюгинско-Ивановского выступа на фоне погружения фундамента с севера на юг выделяются несколько выступов, которые некоторые исследователи( ) предлагают объединить в юго-восточный краевой блок Жигулевско-Оренбургского свода. Это Шарлыкский, Колгано-Каргалинский (Сергиевский), Архангельский выступы, разделенные грабенами.
Южнее на фоне погружения фундамента в сторону Прикаспийской впадины выделяется Соль-Илецкий выступ (блок), ограниченный на севере Урало-Сакмарским грабеном.
На северо-востоке Волго-Уральской НГП выделяется обширный Камско-Бельский авлакоген, который простирается от Коми-Пермяцкого свода в юго-восточном направлении вплоть до Предуральского прогиба, в этом направлении регионально погружается и поверхность фундамента. В пределах авлакогена выделяются отдельные прогибы (грабены) и выступы (Кленовский, Ножовский, Андреевский, Москудьинский, Арланский и др.).
К северо-востоку от Камско-Бельского авлакогена на фоне относительно погруженного положения фундамента (глубины порядка 5 км) выделяется ряд выступов. Наиболее крупные из них Пермский и Красноуфимский.
В юго-западной части провинции выделяется Пачелмско-Саратовский авлакоген, который включает ряд прогибов (грабенов) (Ртищевско-Баландинский, Уметовско-Линевский, Марксовский, Ивановский и др.) и выступов (Аткарский, Степновский, Терсинский, Карамышский, Дубовский и др.).
На крайнем юго-западе провинции выделяется восточный склон Воронежской антеклизы, включающий ряд выступов, погружающихся на восток.
Крайним южным элементом фундамента является Бузулукская впадина, в пределах которой по поверхности фундамента на фоне его погружения в южном направлении от Оренбургского выступа и к востоку, юго-востоку от Клинцовского блока выделяется ряд ступеней, разбитых на блоки (выступы). Такими выступами являются Западно-Бузулукский, Богдановский, Камелик-Чаганский и др. ( ). Для Бузулукской впадины характерны также парные разломы, формирующие грабенообразные прогибы, имеющие северо-восточное, северо-западное и субширотное простирания. Особенно характерны такие структуры для западного борта впадины ( ).
Структура осадочного чехла по разным этажам имеет сходные черты и существенные различия по сравнению с региональной структурой фундамента. В осадочном чехле отмечается значительное выполаживание структур, связанное с компенсацией прогибов (авлакогенов) мощными толщами рифей-вендского возраста. Снизу вверх по разрезу затухают многие разрывные нарушения, однако следы тектонических подвижек по ним проявляются в структурных планах осадочного чехла в форме линейных дислокаций, крутых флексур.
Основными региональными структурами в осадочном чехле остаются обширные своды, разделенные впадинами или прогибами, на юге, юго-западе и востоке выделяются моноклинали. Местоположение крупных структур в осадочном чехле в основном не меняется, но иногда меняется положение границ их. Отдельные выступы и прогибы фундамента в структуре осадочного чехла не отражаются и становятся погребенными, вместе с тем появляются структуры, не имеющие прямых аналогов в рельефе поверхности фундамента (система Камско-Кинельских прогибов и др).
Структура рифейско-вендского этажа изучена слабо, что в основном связано с его неповсеместным развитием (рифейско-вендские отложения развиты в основном в наиболее погруженных структурах фундамента и реже в краевых частях сводов). Структурная значимость рифейско-вендского этажа выражается в невелировке глубоких авлакогенов и грабенов. В целом структура этого этажа характеризуется грабеновым строением, большим числом дизъюнктивных нарушений, а сами отложения повышенным магматизмом.
Вышележащий комплекс терригенного девона (эйфельско-франский, по другим данным эйфельско-среднефранский) дислоцирован в основном согласно с морфологией подстилающего ложа (архей-верхнепротерозойского). Региональный структурный план этого этажа значительно выполаживается, но сохраняет черты сходства со структурой поверхности фундамента, но есть и отличия. В юго-западной части провинции на месте Пачелмско-Саратовского авлакогена формируется Рязано-Саратовский прогиб, состоящий из положительных (Аткарская, Карамышская зоны поднятий, Саратовские дислокации, Степновский сложный вал, Кудиновско-Романовский свод, Приволжский вал), отрицательных (Воскресенская, Уметовско-Линевская и др.впадины) структур и моноклиналей (ступеней) (Арчедино-Дорожкинская, Терсинская, Каменско-Ровенская, Прибортовая).
К северо-востоку от Рязано-Саратовского прогиба выделяется Пугачевский свод, осложненный Терешкинской, Балаковской, Марьевской, Клинцовской вершинами и Милорадовским прогибом. По мнению Л.В.Каламкарова ( ) Пугачевский свод (Балаковская вершина Жигулевско-Пугачевского свода) перекрывает рифейскую Балаково-Пугачевскую структурную террасу.
Севернее выделяется Жигулевский свод, отделенный от Пугачевского Неверкинской депрессией и Иргизским прогибом и осложненный валами (Жигулевско-Криволукский, Покровский и др.).
Восточнее Жигулевского и Пугачевского сводов выделяется Бузулукская впадина, которая значительно увеличивается в размерах по сравнению с впадиной по кровле фундамента. На севере она ограничена Южно-Татарским сводом, на востоке Восточно-Оренбургским валообразным поднятием и Соль-Илецким сводом (выступом), на северо-западе Сокской седловиной. В составе Бузулукской впадины выделяется северный борт, осложненный зонами поднятий (Малокинельской); юго-западный борт (Жигулевско-Самаркинская зона поднятий, Борская депрессия, Кулешовско-Бобровско-Покровская зона поднятий. На южном погружении выделяются Иргизско-Рубежинский прогиб, Камелик-Росташинская зона поднятий, Загорско-Лебяжинская зона поднятий и Перелюбско-Рубежинско-Уральский прогиб.
Восточнее Бузулукской впадины расположены Восточно-Оренбургское валообразное поднятие (ВОВП), Салмышская впадина и Соль-Илецкий свод, ограниченный на севере Павловской седловиной.
К северу от Жигулевского свода выделяется Мелекесская впадина, южная ее часть представлена Ставропольской депрессией.
В центральной части провинции выделяются Северо-Татарский свод, осложненный Немским выступом (вершиной), Кукморским выступом (вершиной), Прикамской вершиной и Южно-Татарский свод, осложненный Ромашкинским куполовидным поднятием, валами (Акташско-Новоелховский, Бавлинско-Туймазинский, валы Сокско-Шешминских дислокаций, Большекинельский и др.), валообразными зонами поднятий, моноклиналями и прогибами.
К юго-востоку от Южно-Татарского свода выделяется Башкирская моноклиналь, некоторые исследователи относят ее к юго-восточному склону Южно-Татарского свода ( ).В северо-восточной части провинции на месте Камско-Бельского авлакогена с северо-запада на юго-восток выделяются Верхнекамская впадина, Бирская седловина и Благовещенская впадины, осложненные валами, зонами поднятий.
К северо-востоку от Верхнекамской впадины и Бирской седловины расположены Башкирский, Пермский своды и Бымско-Кунгурская впадина.
В крайней северной части провинции на фоне регионального подъема кровли терригенного девона на север выделяется на современных схемах обширный слабо контрастный Камский свод, отделенный от Пермского свода Висимской впадиной.
Специфической особенностью формирования структурного плана фаменско-турнейского этажа и нижней части визейского яруса является значительная роль седиментационных процессов. Большинство структур первого порядка, описанных ниже, сохраняется в плане дислокаций этого этажа. Но на этом фоне четко оформляется система Камско-Кинельских прогибов (12 прогибов). Эти прогибы прослеживаются на 900 км от Пермского Прикамья через Бымско-Кунгурскую, Верхнекамскую, Благовещенскую впадины, Бирскую седловину, Северо- и Южно-Татарские своды, Мелекесскую и Бузулукскую впадины до западных районов Оренбургской области. В фаменское, турнейское и ранневизейское время для осевых зон этих прогибов характерно некомпенсированное (глубоководное) осадконакопление, а для краевых – формирование биогермных (рифогенных) толщ. Это обусловило возникновение несоответствия структурных планов франских, фаменских и вышележащих отложений. Сформированные органогенные постройки контролировали формирование структур в вышележащих отложених (структур облекания). В конце ранневизейского времени эти прогибы были заполнены преимущественно терригенными отложениями и сложный рельеф поверхности турнейских отложений был выровнен. При этом максимальные мощности нижневизейских отложений оказались в осевых, центральных частях прогибов, а минимальные – в краевых, над биогермами фаменско-турнейского возраста.
Региональные структурные планы вышележащих пород карбона и нижней перми имеют много общего со структурой поверхности терригенного девона. Изменения проиходят лишь в сторону их осложнений. Так, в северной части Казанско-Кажимского прогиба формируется линейно вытянутая система Вятских дислокаций (валов).
Довольно значительные изменения произошли в структуре верхнепермских и мезозойско-кайнозойских отложений. В центре провинции формируется обширная зона поднятий (Волго-Камский свод), на северо-востоке обширная Верхне-Камская впадина, на юге – Бузулукская впадина, а на месте Рязано-Саратовского прогиба и соседних структур формируется обширная Ульяновско-Саратовская мезозойская синеклиза ( ).
Таким образом, для тектоники Волго-Уральской НГП характерно: большое разнообразие форм и размеров структур фундамента и осадочного чехла – это своды, впадины, прогибы, грабенообразные прогибы, авлакогены. Среди структур более низких порядков различают валы, структурные (тектонические) зоны и осложняющие их локальные поднятия.
К специфическим структурным элементам относятся авлакогены. В их основании находятся грабены, выполненные рифейскими грубыми породами, ирогда с интрузиями основных пород. Над грабенами формируются более пологие прогибы, заполненные вендскими или средне-верхнедевонскими терригенными породами увеличенной мощности, вышележащие отложения часто смяты в складки.
Среди других структур обособляются зоны линейных дислокаций, отличающихся от типичных платформенных структур высокой степенью дислоцированности и линейной вытянутостью. Образованы они протяженными сбросами, приразломными валами, прогибами и располагаются вдоль склонов сводов и связаны с подвижками по глубинным разломам.
Под сводами понимаются обширные поднятия размером 300-400 х 100-200 км. Они могут быть осложнены вершинами, в основании которых лежат блоки фундамента, валами, зонами поднятий.
Впадины – это крупные отрицательные структуры, различающиеся по генезису, истории развития, морфологии. Прогибами называются протяженные отрицательные структуры линейной формы. К особому типу прогибов относятся внутриформационные депрессионные прогибы.
К структурам второго порядка относятся валы, зоны поднятий. Валами называются удлиненные положительные структуры (до 100 км). Чаще всего они являются приразломными. В отличие от приразломных валов, валы сводов и сопряженных впадин часто не имеют четких очертаний, иногда их называют прерывистыми валами.
В последние годы в различных районах Волго-Уральской НГП выявлены грабенообразные прогибы, которые проявляются от рифейско-вендских до пашийско-тиманских отложений и быстро выполаживаются в более молодых породах за счет компенсации тиманско-саргаевскими отложениями увеличенной мощности.
Локальные поднятия представлены замкнутыми положительными структурами, имеющими форму брахиантиклиналей или изометричных куполов, размеры, как правило, не превышают первых десятков км, амплитуда изменяется от нескольких метров до многих десятков метров. По генезису локальные структуры разнообразны (тектонические, седиментационные, гравитационной природы и др.).