Вопрос 34. Роль рифтогенеза в истории тектонического развития и нефтегазообразования Западно-Сибирской плиты.

Рифтогенез отмечен с самых ранних стадий геологической истории Земли, однако в отдельные эпохи, такие как триас и поздний кайнозой, этот процесс проявлялся особенно интенсивно. Многими исследователями подчеркивалось связь нефтегазоносности рифтогенных осадочных бассейнов с рифтовыми структурами преимущественно мезозойского и кайнозойского возраста. Это хорошо иллюстрируется на примере таких бассейнов, как Североморский, Сирт, Бохайвань, Сунляо и другие с высокой концентрацией запасов нефти и газа. В нашей стране мезозойские (триасовые) рифтовые структуры установлены в основании Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, тогда как другие крупные нефтегазоносные провинции, такие как Тимано-Печорская, Волго-Уральская, Днепрово-Донецкая, приурочены к платформенным впадинам, подстилаемым палеозойскими и более древними рифтами.

В мезозое процесс раздробления и растяжения земной коры был глобальным, охватывая Мексиканский залив, юго-восток Африки, Индию, арктические районы, Западную Сибирь и др, В континентальной коре Западно-Сибирской плиты развита палеорифтовая система триасового возраста с присущими ей геофизическими, глубинными, термальными, структурными и геологическими признаками, причем часть рифтов, вероятно, унаследована от более древних. В других регионах Сибири в триасовое время процесс растяжения земной коры отмечался вспышкой вулканизма (Тунгусская синеклиза, Таймырский полуостров). Система рифтов Западной Сибири состоит из двух основных ветвей: меридиональной Колтогорско-Уренгойской (протяженность до 1800 км при ширине до 80-100 км) и северо-западной Худотейско-Ямальской. В гравитационном и магнитном полях рифтовым зонам отвечают положительные аномалии, а в их основании, при отсутствии геосинклинально-складчатого комплекса, отмечаются интрузивные породы основного состава на глубине 3-5 км. Рифты перекрыты надрифтовыми платформенными отложениями юрского возраста. Развитие рифтов в пределах Западно-Сибирской плиты доказывается повышением температуры на глубине 1 км на 3-4 °С относительно окружающих пород в южной части этого региона. Колтогорско-Уренгойский рифт подтвержден данными глубокого бурения скважин, вскрывших в основании песчано-глинистой толщи триаса базальты и габбродиабазы.

В триасовом периоде рифтогенный геодинамический режим, сложившийся в Западной Сибири, преобладал во многих регионах Арктики и Северной Атлантики, где по мнению В.С.Суркова и др. (1991), вызвал прогибание крупных зон земной коры. Несмотря на отмирание периферийных триасовых рифтовых систем этот режим продолжал прогрессировать в течение мезозоя и кайнозоя, что привело к образованию крупных бассейнов и мегабассейнов, характеризующихся большой мощностью осадочных отложений. В Арктике-Северо-Атлантическом сегменте различаются рифтогенные бассейны следующих типов: внутриконтинентальные (Западно-Сибирский, Парижский, Святого Лаврентия), окраинных морей (Северное, Норвежское, Карское, Баренцево, Баффина и др.), а также пассивных окраин континентов.

В пределах Южно-Карской синеклизы прослеживаются продолжения субмеридиональных рифтов п-ва Ямал. расходящихся веерообразно в северном направлении. Наиболее крупный восточный рифт начинается в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции и трассируется через Уренгой, Тазовскую и Гыданскую губы. Его протяженность в Карском море достигает 1200 км при ширине 150-200 км и 4-километровой мощности триасовых пород. Общая протяженность рифта 2000-2500 км. С рифтогенезом связаны крупнейшие газовые месторождения Русановское и Ленинградское. Вдоль центральной части Таймырской депрессии протягивается рифт северо-восточного простирания длиной 200 км при ширине до 160 км, выполненный терригенными триасовыми толщами мощностью до 3 км. Далее к востоку протяженный рифт известен в устье р.Лена, значительная часть его находится в море Лаптевых.

Влияние рифтогенеза на нефтегазообразование и нефтегазонакопление неоднократно рассматривалось многими исследователями на примере промышленно-нефтегазоносных рифтогенных бассейнов различных регионов мира. Обобщение результатов этих исследований показывает, что одним из наиболее важных факторов является накопление в рифтовых бассейнах за относительно короткий срок (5-12 млн лет) осадков большой мощности, представленных в нижней части терригенновулканическими породами; выше обычно накапливаются мощные соленосные и морские терригенные отложения, а иногда и карбонатные. Внутренние горсты и обрамления ("плечи") рифта служат источником обломочного материала. Мощные глинистые толщи с высоким содержанием органического вещества, формирующиеся в рифтовых грабенах в условиях ограниченной циркуляции вод, образуют высококачественные нефтегазоматеринские породы (как морского, так и озерного происхождения). Ускоренной реализации их потенциала способствует прогрев осадков в условиях высокого теплового потока под воздействием мантийного диапира в основании рифтовых структур. В силу этого именно рифтовые грабены и надрифтовые палеовпадины могли служить очагами нефти и газа во многих крупных сложнопостроенных рифтогенных бассейнах. Еще одной важной особенностью рифтовых бассейнов является тесное переслаивание нефтегазоматеринских пород и пород-коллекторов, обусловливающее миграцию углеводородов с минимальными потерями. Важными путями миграции служат также разломы. Во многих рифтогенных бассейнах можно различить три структурных этажа [3]: нижний - дорифтовый (дограбеновый), средний - рифтовый (грабеновый) и верхний (послерифтовый), значительно превышающий площадь рифта. Поверхности несогласия, разделяющие структурные этажи, нередко являются дополнительными путями миграции углеводородов. Залежи углеводородов в каждом структурном этаже характеризуются в целом большим разнообразием типов и широким стратиграфическим диапазоном. Нефтегазоносность того или иного этажа зависит от истории геологического развития региона. Так, в хорошо изученном Суэцком грабен-рифте сохранились дограбеновые продуктивные отложения палеозоя, тогда как в близлежащей впадине Сирт (Ливия) формированию кайнозойского грабен-рифта предшествовало воздымание в меловое время, приведшее к разрыву и, как следствие, к отсутствию в центральной части структуры нефтегазоносных нубийских песчаников.

Анализ строения, эволюции и нефтегазоносности рассмотренных рифтогенных осадочных бассейнов позволяет сделать ряд выводов.

1. Крупные месторождения нефти и газа, открытые в осадочных бассейнах, связанных с рифтами главным образом мезозойско-кайнозойского возраста, свидетельствуют о высокой перспективности таких рифтогенных бассейнов.

2. Формирование рифтовых структур в условиях растяжения континентальной коры, сопровождавшегося утонением, прогревом, повышением проницаемости на фоне контрастных блоковых движений по глубинным разломам, вулканической и гидротермальной деятельности, а также большой скорости осадконакопления, создавало исключительно благоприятные предпосылки для процессов нефтегазообразования и нефтегазонакопления, рассматриваемых с позиций как биогенной, так и абиогенной гипотез.

3. Даже в тех случаях, когда в погребенных рифтах (например, в большинстве древних) промышленные скопления не выявлены, несомненно влияние этих структур на концентрацию углеводородов в вышележащих надрифтовых отложениях как за счет структурообразования, связанного с периодической реактивизацией разломов рифтового этапа (или инверсий палеорифтов), так и подтоком углеводородов из рифтового комплекса.

4. Установленная для многих древних рифтов неоднократная (вплоть до новейшего времени) регенерация или реактивизация глубинных разломов, а для некоторых и современная сейсмичность, играют важную роль в процессах подтока углеводородов как за счет дегазации верхней мантии и коры, так и дополнительной генерации углеводородов не только в осадочных отложениях, но и в уже метаморфизованных породах под влиянием глубинных флюидов и сейсмотектонических воздействий.

5. Для рифтогенных бассейнов характерен очень широкий спектр разнообразных структурных и неструктурных ловушек, причем ведущую роль в рифтовом комплексе играют горстово-блоковые выступы, где нефтегазоносность наблюдается в породах фундамента. В вышележащих отложениях крупные зоны нефтегазонакопления могут быть приурочены к генетически связанными с подстилающим рифтом инверсионными надразломными валообразными структурами. Большой интерес представляют участки пересечения древних рифтов и ассоциированных разломов с разломами и структурами более поздней генерации.

6. В арктических регионах страны высокоперспективны рифтогенные бассейны, начавшие формирование в эпоху широкого развития процессов рифтогенеза в триасе (Баренцево и Карское моря). При их разведке следует учитывать все те особенности нефтегазогенерации и нефтегазонакопления, которые свойственны рифтогенным бассейнам с более изученной промышленной нефтегазоносностью.

НЕМНОГО РЕГ. ГЕОЛОГИИ

Основной причиной формирования на территории Западной Сибири крупного эпипалеозойского седиментационного бассейна является внутриконтинентальный рифтогенез. Мощность континентальной коры составляет 43-46 км. в западной части (продолжение Уральских структур), 39-43 км. у окраины Сибирской платформы, 36-37 км в центральной части. Таким образом наблюдается некоторое сокращение мощности от периферии к центральной части низменности, где по современным данным фиксируется достаточно типичная рифтогенная картина глубинного строения с утонением континентальной коры. Как правило палеорифты выражены впадинами глубиной до 2 км., которые ограничены сбросами. Они достаточно надежно устанавливаются по геофизическим данным. Им свойственны положительные гравитационные аномалии, соответствующие распространению в их пределах тяжелых базальтовых пород. С грабенами ассоциирует и повышение теплового потока по сравнению с его значениями за их пределами. Кроме того также характерны четкие магнитные аномалии, вытянутые вдоль грабеновых структур.

В основании Западно-Сибирской плиты прослеживается несколько крупных палеорифтовых систем. Это протяженные, вытянутые в субмеридиональном направлении структуры, наиболее выраженным из которых является Колтогорско-Уренгойский грабен, вытянутый практически через всю плиту, уходя в основание Южно-Карской впадины Карского моря. От него косо к северо-западу отходит Ямальский грабен. Оба грабена обычно объединяет в единую систему (Ямало-Пуровский авлакоген). Вдоль восточного края Западно-Сибирской низменности протягивается второй хорошо выраженный палеорифт - Худосеевский грабен. На крайнем юго-западе низменности вблизи стыка с Уралом прослеживается выходы на поверхность структур Челябинская система грабенов. Грабены выполнены толщами (туринская, челябинская серии и их аналоги), среди которых, с одной стороны, присутствуют контрастные вулканические серии (базальты близкие по составу океаническим толеитам и субщелочные риолиты), а с другой - конгломераты, образующие характерную грубообломочную континентальную грабеновую фацию.

Временем интенсивного грабенообразования является рубеж перми - триаса. Геохимические исследования вулканических серий выполняющих грабеновые структуры и плато за их пределами свидетельствуют о том, что толеитовые и субщелочные базальты раннего триаса являются полными геохимическими аналогами пород трапповой формации Сибирской платформы. На синхронность начального этапа излияния траппов Уренгойского и Норильского районов указывают палеомагнитные данные. Однако продолжительность траппового эпизода в истории этих двух провинций, вероятно, различны. Предполагается, что вулканическая деятельность в пределах Уренгойско-Колтогорского грабена Западно-Сибирской плиты имела место в течении более длительного периода времени, что, вероятно, связано с продолжительной генерацией здесь океанической коры.

Распространение мезо-кайнозойских отложений Западной Сибири, напрямую указывает на постепенное разростание этого бассейна с севера на юг.

Таким образом формированию осадочного бассейна Западной Сибири предшествовал этап пермо-триасового рифтогенеза. В ходе развития, постепенное погружение территории компенсировалось поступлением обломочного материала, так что ложе бассейна постоянно находилось вблизи уровня моря. Самыми древними породами осадочного чехла являются нижнеюрские отложения (тюменская свита и ее аналоги), выходящие на поверхность в краевых частях плиты. Они резко несогласно перекрывают разновозрастные, гетерогенные комплексы основания и переходный раннемезойский “авлакогенный“ этаж.