Учение о нефти

Фиг. 86-.. Схематическая карта распространения соляных куполов в штатах Техас, Луизиана и берега Мексиканского залива с обозначением располо­ жения соляных куполов

Big Hill Matagorda, Bhn — Brenham, BHt — Bryan Heights, BI — Belle Isle, BR — Blue Ridge, Bu — Bisteneau, CB — Cote Blanche, CC — Cedar Creek, Ch — Chapeno, DH — Davis Hill, DM — Damon Mound, E — Edgerly, F — Falfurrias; Ft — Fannet, G — Grand Saline, GA — Goldonna, Ge — Goose Creek, Ha — Hackberry, He — Humble, HGE — газовое месторождение Gas Field; HI — High Island, HM — Hoskins Mound, Hu — Hull,

Dayton, N1 — New Iberia, О — Orange, Od — Orchard, P — Palangana, Pe — Palestine,

(продолжение подписи-см. н а 242)61

16 И. М. Губкин

зации, возникающих при выпадении солей из раствора. Согласно этой теории, выпадающие атмосферные воды проникают в песча­ ные пласты свит, выходящих на дневную поверхность в области, расположенной непосредственно к северу от Береговой равнины, и по ним спускаются в глубокие зоны, лежащие под этой равни­ ной. По мере опускания вниз растет температура вод и растворяю­ щая их способность, поэтому по пути они обогащаются растворен­ ными в них солями, в особенности хлорйстым натрием (NaCl). Попадая в область сбросовых нарушений, они встречают трещины и в силу гидростатического давления начинают подниматься по ним кверху. При этом, по данным П. Харриса, температура их начинает падать приблизительно на1° С на каждые 30 м подъема. Растворы делаются насыщенными, и соли из них начинают выпа­ дать, а вместе с этим происходит и кристаллизация солей. По дан­ ным Харриса, сила кристаллизации по своей величине того же приблизительно порядка, что и сила их сопротивления раздавли­ ванию. Учитывая данные своих опытов, он пришел к заключению, что силы кристаллизации, возникающие при образовании соляных масс, способны приподнять свиту несцементированных глин и песков послетретичного возраста мощностью в 1000 м и даже больше и образовать над соляной массой куполовидный изгиб пластов. Эта теория получила довольно широкое распростране­ ние и была признана многими, но в связи с новой теорией пласти­ чных интрузий она встретила многочисленные возражения. Из них самым главным является то, что соляные массы имеют огромные размеры: в поперечнике — до 2V2 км и глубиной свыше 2 км. Для выпадения таких количеств соли из циркулирующих соленых вод потребовался бы очень длинный период времени. Фактов, подтверждающих это последнее обстоятельство, не имеется. Второе возражение состоит в том, что действие сил, приписывае­ мых процессам кристаллизации солей, не проверено и не дока­ зано в больших масштабах, как это требуется для безоговорочного признания теории.

Тогда родилась третья теория — теория пластических интру­ зий, которая и является наиболее признанной.

И. Лис для конкретной иллюстрации пластичности соли и ее способности течь под давлением приводит некоторые купола Передней Азии, где соль, испытывая давление вышележащих толщ, мощностью до 750 м , измеряемое величиной около 170 кг/см2, вытекает в своде купола, образуя нечто вроде соляного глетчера. В Эльзасе отмечено пластичное состояние соли при давлении в 150 кг/см2. На фиг. 88 представлен гипотетический разрез одного из районов развития соляных куполов Передней

Азии — Джебэл-Уздум.

В условиях Эмбенского района на массу соли давит толща осадочных отложений от верхней перми до кайнозоя, мощность которых измеряется цифрами порядка 1700—2300 м, что соот­ ветствует давлению 225—370 кг/см2.

16* 243

По отношению к немецким соляным куполам это объяснение не возбуждает никакого сомнения; в отношении румынских складок с ядрами соли внутри оно уже встречает ряд затруднений и является совершенно неприменимым к соляным куполам Бе­ реговой равнины Соединенных Штатов, так как в данном случае нужно предположить, что соль выжата из каких-то древних пла­ стов, потому что в третичное время в мезозое не было условий, которые могли бы привести к образованию соли, как это наблю-

Фиг. 88. Гипотетическое сечение Джебэл-Уздум. Длина разреза около 45 км. Вертикальный масштаб в 5 раз больше горизонтального (по Гар­ рисону)

а — гора Рас-Заувейра; Ь — соляной купол Джебэл-Уздум; с — Мертвое море; d — РасХанзире; J — докембрийские отложения; г — кембрий; з — сеномай; 4 — нубийский песчаник; 5 — уздумская серия; в — сенон

далось, например, в пермский период. Поэтому не мудрено, что теория пластического движения соли так трудно прививается среди американских геологов, которые считают наиболее вероят­ ной «циркуляционную» теорию П. Харриса, а некоторые продол­ жают придерживаться «вулканической» теории Хагера*. В тео­ рию П. Харриса Э. Нортоном внесена такая поправка: он счи­ тает, что отложение солей из поднимавшихся по сбросовым тре­ щинам растворов происходило на дневной поверхности в виде огромных масс травертина и известковых осадков. Позднее, при опускании, они были перекрыты песчано-глинистыми отложе­ ниями, которые при уплотнении осели над твердым ядром и об­ разовали куполовидную структуру, в которой потом собралась нефть.

Пбрейдем к нашей Урало-Эмбенской области развития «соля­ ной тектоники». Геофизические работы, произведенные за по­ следнее время в этом районе, показали нам, что внутри много­ численных куполов здесь также залегают соляные массы. Нали­ чие этих соляных масс подтверждено буровыми работами на Доссоре, в Новобогатинске, Пекине, Кейке-Басе и в других местах, причем данные бурения показывают, что соляные массы лежат среди пермских отложений, следовательно, нам не нужно созда­ вать сложных теорий об их происхождении. В большинстве место­ рождений над солью залегают юрские и другие более молодые

* В настоящее время эти теории не пользуются распространением.

244

мезозойские отложения, которые имеют чрезвычайно любопытное тектоническое строение, обусловленное наличием в центре струк­ туры на некоторой глубине штоков соли.

Урало-Эмбенские месторождения представляют сравнительно небольшие купола, по-разному ориентированные, но с преобла­ данием меридионального или близкого к нему направления длин­ ной оси купола (Доссор). Купола нарушены чрезвычайно сложной системой дизъюнктивных дислокаций в виде сети трещин, в рас­ положении которых по отношению к куполу наблюдается из­ вестная закономерность.

Если ядро штока выходит на поверхность, вызванная подня­ тием его система дислокаций типа взбросов располагается или концентрически, охватывая ядро, или расходясь от него в виде радиальных разломов.

Если ядро штока не достигает поверхности, картина дизъюнк­ тивных дислокаций получается более дифференцированная. В этом случае выделяются главные взбросы с очень большой ам­ плитудой порядка 1000—1500 м. По ним поднимающаяся часть, лежащая непосредственно над штоком, отделяется от окружаю­ щей поверхности. Простирание этих взбросов различно: на сво­ дах оно совпадает с простиранием пород, на крыльях оно или вы­ держивает прямолинейный характер, или охватывает дугообразно поднятый участок. Таких главных взбросов на отдельных купо­ лах имеется по два—три. Между ними-то и располагаются ха­ рактерные для эмбенских куполов грабены, генетически пред­ ставляющие собою отставшие в своем восходящем движении участки. Далее на погребенных куполах развита сеть радиальных трещин, по которым участки поднятых крыльев бывают смещены друг относительно друга, причем амплитуда их быстро умень­ шается по мере продвижения от сводовой части к крыльям.

Помимо таких крупных, имеется обычно сеть мелких трещи­ нок, в ориентации которых нет видимой закономерности. Нако­ нец, изредка появляются взбросы, параллельные главным, раз­ бивающие купол на узкие полосы.

Остановимся более детально на строении купола Доссор, который интересен, с одной стороны, по своей чрезвычайно услож­ ненной тектонике, с другой, — как один из нефтеносных районов в Эмбенской области (фиг. 89, 90).

Обширное доссорское поднятие разделено двумя грабенами, протягивающимися один в меридиональном, другой в широтном направлениях, на части, в свою очередь пересеченные сложной системой сбросов. Эти грабены сложены с поверхности белым ме­ лом. Их, как мы уже сказали, приходится рассматривать как полосы, задержавшиеся в своем вертикальном движении при

образовании всего поднятия в целом.

В южной половине поднятия разделенные меридиональным грабеном располагаются западный доссорский купол и восточный доссорский полукупол.

245

Гас - Худу*

Р-

Фиг. 89. Геологическая карта Доссорского нефтяного месторождения

А — западный купол; В — восточный купол; м е л о в а я с и с т е м а : 1 — сенон— турон; г — сеноман+альб; з — алт; 4 — неоком; 5 — юра; 6 — сбросы

Восточный полукупол вытянут в меридиональном направлении. В сводовой его части залегают среднеюрские отложения: в вер­ шине купола — почти горизонтально, на крыльях — под углом

Западный, ориентированный в широтном направлениии ку­ пол более приближается к правильной форме, с погружением слагающих его сводовую часть пластов по всем направле-

246

ниям под углом 5—8°. С севера, востока и юга он срезан сбросами.

В сводовых частях приподнятых крыльев соль обнаружена на глубине 400—500 м , бурение же на грабене на глубине свыше 1000 ж соли не обнаружило. Нефть залегает в юрских отложениях, а также в пермо-триасе над солью.

Для эмбенских куполов, вообще говоря, можно отметить как характерный факт последовательного уменьшения угла падения

Фиг. 90. Поперечный разрез Доссорского месторождения нефти

пластов при переходе от нижних к верхним, имеющий известное значение для генетических предположений.

Довольно крутое в юрских слоях падение при подъеме по. стра­ тиграфическому разрезу постепенно понижается и в верхнем мелу сходит совершенно на нет. Аналогичное явление выполаживания пластов при приближении к верхнему мелу и затухания складчатости в сеноне наблюдается в куполе Доссор и ряде дру­ гих. На основании этого наблюдения высказывается предположе­ ние, что рост соляных куполов, начавшийся в юрское время, продолжался вплоть до палеогена. Рост этот шел, очевидно, очень последовательно, без скачков и медленно, о чем свидетельствует постепенное смягчение углов падения. Тем не менее, этот рост не был равномерным на протяжении всего мезозоя: он то уско­ рялся, то замедлялся. Неравномерность роста может быть объяс­ нена местными размывами (юрская эрозия) и вызванными ими разницами в избыточном давлении на соляной шток, о котором мы будем говорить ниже.

Обзор строения доссорского купола и попутно некоторых дру­ гих привел нас к тому же вопросу о генезисе соляных куполов, которого мы коснулись уже раз на примере куполов Северной Америки. Вернемся к нему еще раз на примере наших собствен­ ных, несколько отличных по структуре куполов.

247

«Соляцая тектоника» Эмбенской области, точнее ее южной, темирско-гурьевской, полосы исследована еще слабо, но резуль­ таты сделанных здесь наблюдений дали уже нашим исследова­ телям основание для некоторых предварительных и дискуссионных выводов о генезисе соляных куполов.

Так, ими устанавливается, что осадочная толща, слагающая рассматриваемую полосу, довольно отчетливо подразделяется на три стратиграфических комплекса: нижний, представленный* отложениями нижнепермского возраста; средний — гидрохими­ ческий (соль, гипс), представленный осадками кунгурского воз­ раста; и верхний, представленный отложениями верхнеперм­ ского возраста, мезозоя и кайнозоя.

Таким образом, мягкие осадки среднего комплекса зажаты между жесткими отложенйями нижнего и среднего комплексов.

Вся рассматриваемая толща испытала на себе ряд орогенических движений, начавшихся, по-видимому, на границе перм­ ского и юрского времени и прослеживаемых до акчагыла. Эти дви­ жения происходили в несколько фаз. Возможная последователь­ ность их интерпретируется, примерно, следующим образом.

В интервале времени между пермью и юрой происходило об­ разование мелких складок, охвативших и соль *. В этот период вышележащая толща, представленная верхнепермскими отложе­ ниями, имела уже мощность порядка 1000 м, вполне достаточную для приведения массы соли в пластичное, текучее состояние. Затем наблюдалась юрская эрозия, которая смыла вершины скла­ док, частично обнажив соляную массу, подвергшуюся благодаря этому местному выщелачиванию. Этот размыв сводовых частей пермских складок вызвал нарушение равновесия и дал толчок восходящему движению солевых масс из глубин к сводам анти­ клиналей и концентрации в этих последних соли с образованием штоков, способных приподнимать над собою и даже прорывать вышележащие осадочные толщи. По мере поднятия соляного штока все более и более возрастает разность в мощности крою­ щих пород непосредственно над штоками и в промежутках между ними. Вследствие этого в междукупольных пространствах на­ растало избыточное давление, которое содействовало выжиманию соли вверх **.

Заканчивая этим обзор куполов закрытого типа, перейдем к менее распространенному другому их типу.

Открытые, или «проткнутые», соляные купола. Эту структур­ ную форму рассматривают как крайнюю фазу развития соляных

*Предположение о наличии складок последующими исследованиями не подтвердилось.

** Даваемое И. М. Губкиным объяснение причины роста соляных куполов несравненно более правильное, чем приведенные выше точки зрения аме­ риканских геологов. Нужно только отметить, что рост куполов начался еще в доюрское время.

248

куполов. Классическим местом развития этой структурной формы является Румыния, где соленосные массы достигают земной по­ верхности. При своем движении кверху они настолько дислоци­ ровали прилегающие к ним' пласты, что в одних случаях эти пласты оказались поставленными на голову или даже опрокину­ тыми, в других — выжатыми (фиг. 91) \ Первоначально такие структуры были описаны Мразеком, который дал им наиме­ нование «диапировых» складок, или «складок с ядром проты­ кания».

\ v Ч Х О п

V7

Фиг. 91. Разрез типичных нефтяных месторождений Румынии

Q — современные отложения; L ■— левантинский ярус; D — дакийский ярус; Р — понтический ярус; S — соленосная формация

Согласно его определению, «диапировой» является скла'дка, в которой ядро, состоящее из соленосных пород, проткнуло выше­ лежащие пласты. Породы ядра, сопровождающие соль, являются чрезвычайно перемятыми, само ядро изогнутым, причем одна сто­ рона, по обыкновению обращенная к югу, оказывается вогнутой, образуя линию изгиба, составляющую часть логарифмической спирали. Крылья складки возле ядра или поставлены на голову, или же запрокинуты, причем состав цластов на крыльях неоди­ наков. Некоторые свиты входят в состав другого крыла, или ха­ рактеризуются другой мощностью, или же являются совершенно выжатыми. ч

По мере удаления от ядра складки по крылу вкрест прости­ рания падение на крыльях становится все более пологим; то же наблюдается и при движении по оси складки в сторону ее погру­ жения.

Нефть в таких складках образует залежи главным образом на ее крыльях. Движением ядра протыкания нефтяная залежь часто бывает закупорена и предохранена, таким образом, от исто­ щения путем естественных истечения и дегазации.1

1 В отличие от соляных масс Германии, представляющих большие штокооб­ разные залежи сплошной соли, соленосная формация Румынии представ­ ляет свиту глинистых пластов, содержащую пропластки соли различной мощности. Возраст этой солеиосной формации определяется как нижне­ миоценовый, а соляные массы Германии связаны с породами пермского возраста.

249

Очень близко к этим структурным формам примыкают диапировы§ ©кладки северо-западной и юго-восточной оконечностей Кавказского хребта, которые играют громадную роль в строении всфтяиых месторождений1Бакинского района. Так как собственно к соляным залежам и соленосным свитам они никакого отношения во имеют, мы их и выделили в особую структурную группу.

Складки диапировоао строен и я, не связанные с солью. В чисто тектоническом отвошении эта структурная форма является почти тождественной с «диапнровыми складками» Мраэека, отличаясь от стих последних лишь тем, что ядро протыкания в них образо­ вав© во солью, а другими породами.

На структурные формы этого типа мне пришлось натолкнуться врв геологических исследованиях в северо-западной части Кав­ каза, в частности, между Анапой и Темрюком в 1911—1912 гг. В следующие 1913—1914 гг. аналогичные формы обнаружены была в жа противоположном погружении Кавказского хребта — жа Аишеронеком полуострове. В отличие от румынских, ядро про­ тыкании наших диапировых структур сложено глинами нижнетретичиего возраста, по преимуществу майкопской, отчасти коунской, альхвдагской, сумгантской и другими свитами.

Некоторые такие структуры достигают у нас крупных разме­ ров.

Самой замечательной в этом отношении является складка Б а- л а х а ж О ' С а б у ж ч ж н о - Р а м а н и н с к о й п л о щ а д и , шш Ле­ нинского района. Эта складка имеет ясно выраженный днапировый характер. Ядро протыкания, сложенное перемятыми глинами коунской свжш, облажено па горе Бог-Бога. Эта последняя предста­ вляет вместе с тем потухший грязевой вулкан, склоны которого некрыты прежними сопочными излияниями и обильными выхо­ дами нефти. Ядре протыкания поднялось снизу через все выше­ лежащие свиты и пришло в непосредственное соприкосновение с визами продуктивней толщи, которая его окружает. Таким Образом, при движении вверх оказались выжатыми и не вышли на двойную поверхность слои ионтического яруса, диатомовой, свйраалнеевой и майкопской свит. Центральная часть свода, примыкающая к ядру, сложена песчано-глинистыми отложениями нижвето отдела прсрукшвной толщи, которые замыкаются во­ круг ндра, образуй предолговатый купол. Бее более верхние торш онш как продуктивней толщи, так и вышележащих яру­ сов — акчашш&ското п апнеронското — образуют сравнительно полотую антиклинальную складку с осью почти широтного на­ правления, прослеживаемой от торы Бог-Бота на западе до сел. Раманы на востоке. Складка погружается в этом же шашграшгоотии, ж на своем крайнем восточном погружении у сел. Рамашм ©ш® слоявеле иевссянжкамп среднего апнперона, которые в замыкании осяевной складки не участвуют. Они с южного крыша складки» дугообразно ш ж ш свое простирание, перехеддаг на северное краше ж уходят дальше в северо-западром направлении, входи в состав

Ж