Литолого-фациальные особенности седиментации доюрских отложений на юго-востоке Прикаспия

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СЕДИМЕНТАЦИИ ДОЮРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ЮГО-ВОСТОКЕ ПРИКАСПИЯ

Х.Б.Абилхасимов

Детальные геофизические и литолого-стратиграфические исследования, проведенные на юго-востоке Прикаспийской синеклизы в последние два с лишним десятилетия, подтвердили высокую перспективность данного региона.

По результатам морских сейсмических работ с учетом ранее известных данных специалисты компании "Казахстанкаспийшельф" выделяют Жалыойское поднятие — зону развития карбонатных тел, размеры которой составляют около 170х60 км. Она выделена как крупнейшая тек-тоноседиментационная структура в верхнедевон-серпуховских и баш-кирско-ассельских отложениях. Сюда же входят Тенгизская структура и Приморский вал. Новые сейсмические материалы позволили определить границы развития карбонатных тел и в акваториальной части Прикаспийской впадины. Выделены крупные Кашаганская и Кайранская структуры [3]. Кровля подсолевых карбонатов находится на глубине 3800-4000 м, имеется соленосная покрышка. Толщина карбонатных пород по данным сейсмических работ составляет 1500-2500 м.

В данной статье излагаются результаты изучения особенностей осадконакопления в позднем палеозое на юго-востоке Прикаспийской синеклизы. Стратиграфическая разбивка палеозойских отложений принята по данным Н.Б.Гиб-шман и М.С.Станичниковой.

В строении доюрских отложений Прикаспия выделяют три лито-лого-стратиграфических комплекса, соответствующих определенным этапам их геологического развития: среднефранско-нижневизейский, верхневизейско-сакмарский, артин-ский (рис. 1).

Установлено четыре типа разреза: тенгиз-кашаганский, южно-эмбинский, уртатау-сарыбулакский и биикжальский (рис. 2).

На всей территории юго-востока Прикаспийского бассейна, за исключением Кашаган-Тенгизской зоны, в среднефранско-раннетур-нейский период накапливались тер-ригенные осадки, представленные темно-серыми аргиллитами, гравелитами, мелкогалечными конгломератами, с гальками окремненного и ожелезненного пеплового туфа, порфирита и андезита, с прослоями глинистых известняков. В пределах Кашаган-Тенгизской зоны Жалыой-ского поднятия в более спокойной морской обстановке на палеовоз-вышенностях Прикаспийского бассейна происходило формирование атоллоподобных поднятий, ставших впоследствии цоколем для рифовых построек типа Тенгиз, Королевское, Каратон и Кашаган.

Тенгиз-кашаганский тип разреза установлен в вышеназванных структурах. Тенгизское месторождение приурочено к высокоамплитудной нижне-среднекаменноуголь-ной органогенной постройке, распо-

ложенной на верхнедевонском карбонатном цоколе. По кровле подсо-левых отложений она имеет размеры 23х17 км, амплитуда поднятий — 1000 м [1]. Вся толща представлена верхнедевонскими, нижне-, средне-каменноугольными карбонатами и артинскими глинисто-карбонатными породами общей мощностью до 3500 м. Нижнюю часть карбонатного разреза (мощность около 2000 м) слагают шельфовые слоистые известняки верхнего девона, не полностью вскрытые бурением, образующие пологое основание в пределах Тен-гизской и Королевской структур. Нижне-среднекаменноугольные карбонатные породы формируют ярко выраженную органогенную постройку мощностью до 1500 м в сводовой части. Верхняя часть карбонатной толщи (35-100 м) представлена нижнебашкирскими известняками, на которых с резким стратиграфическим несогласием залегают маломощные (от 10 до 100 м) терригенно-карбонатные образования артинского яруса нижней перми. Продуктивная толща месторождения Тенгиз (3900-5000 м) выполнена органогенными биоморф-ными известняками, с остатками водорослей, органогенно-детритовы-ми, сгустковыми нижнебашкирского и серпуховского ярусов. Характерной особенностью продуктивных отложений является присутствие черного ОВ, заполняющего первичные пустоты.

Рис. 1. СХЕМАТИЧЕСКИЕ ЛИТОЛОГО-ФАЦИАЛЬНЫЕ КАРТЫ СРЕДНЕФРАНСКО-НИЖНЕВИЗЕЙСКИХ (А), ВЕРХНЕВИЗЕЙСКО-САКМАРСКИХ (Б) И АРТИНСКИХ (В) ОТЛОЖЕНИЙ ЮГО-ВОСТОКА ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ

1 - песчаники; 2 - алевриты; 3 - глины; известняки: 4 - глинистые, 5 - обломочные, 6- органогенные; 7-подводно-русловые отложения; 8-границы современного отсутствия отложений; 9 - направление сноса терригенного материала; лито-лого-фациальные зоны: I- мелководно-морские, II- шельф

Другая особенность разреза Тенгиза — наличие трех толщ различной фациальной принадлежности: нижняя — глинисто-кремнисто-карбонатная пачка, которая сформировалась до начала роста рифовой постройки и является ее основанием; средняя — окско-серпуховская толща непосредственно рифового комплекса; верхняя — башкирская, отложение которой происходило в условиях прекращения роста рифа и одновременного размыва в приподнятых участках.

Южно-эмбинский тип разреза вскрыт на Южно-Эмбинском поднятии на площадях Торесай, Тортай, Южно-Молодежная, Сары-кум, Южно-Эмбинская, Жанасу. Характерный комплекс литотипов — песчаниково-аргиллитовый, реже песчано-алевритовый и гравелит-аргиллитовый. Здесь чаще встречаются текстуры чередования слоев различного гранулометрического состава, отмечается слоистость волнистая, симметричная и несимметричная, часто косослоистая, присутствует морская фауна и имеется небольшое содержание растительного детрита. Мощность слоев не превышает нескольких сантиметров. Минеральный состав обломочных пород представлен чаще всего кварцем, полевыми шпатами, кварцитами, иногда отмечаются обломки жильного кварца, доломитизированных известняков. Цемент глинистый, иногда глинисто-карбонатный.

Анализ кернового материала из нижнекаменноугольных отложений позволяет объединить вышеперечисленные площади в единую ли-толого-фациальную зону, где выделяются фациальные обстановки, соответствующие переходной от приливно-отливной полосы к прибрежному мелководью, а также конусов выноса (Жолтаев Г.Ж., Абил-хасимов Х.Б., 1991).

FORMATION AND LOCATION OF OIL AND GAS POOLS

Рис. 2. ТИПЫ РАЗРЕЗОВ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИИ ЮГО-ВОСТОКА ПРИКАСПИИСКОИ ВПАДИНЫ

св

44

ТЕНГИЗ-КАШАГАНСКИИ ТИП ТЕНГИЗ

24 7 8

ЮЗ

3900

4000

4100

4200

4300

4400 H, M

С С с ç__ --- с

с ^Csïi™. rVr гЧй c

- р^—Г 1 1 11111 ' 1111 rVï=

^ТП 1 1 1 1 1 iCibl

1 ' ! ' ! ' 1 1 ! 'лМ, U-VTY 1 ' 1 ¡¡LA л

1111111111111 ; 11 iV 4 1

1 11111111 iL^ М 1 1 1 1 w

-W" 1 1 1 1 1 1 1 ^

D3fm 1 1 1 1 1 1 1 1 1

ЮЖНО-ЭМБИНСКИИ ТИП

РАВНИННАЯ МОЛОДЕЖНАЯ Ю. МОЛОДЕЖНАЯ СЗ Г-8 Г-4 П-1 П-1

0

-2000 -3000 -4000

-5000 H, m

С. МЫНУАЛМАС Юв П-1

4-

K J

БИИКЖАЛЬСКИИ ТИП

СЗ

-2000 -3000

Ïi П2

-5000 H, m

УРТАТАУ-САРЫБУЛАКСКИИ ТИП

ШОЛЬКАРА УРТАТАУ-САРЫБУЛАК Г-8 Г-9 Г-8 Г-2

-6-ЬЛ—А-

БИИКЖАЛ СГ-2

Л—

С

0

ЖАНАСУ Г-11

Юв -2000 -ж-

c c c

с c 1 ... .*....•

-3000

-4000

-5000

-6000 H, M

УЛЬКЕНТОБЕ Ю-З

П-2

—а-

КУМШЕТЫ

П-6

—kr

K J

1 - соленосные отложения; 2 - грубообломочные породы. Остальные усл. обозначения см. на рис. 1

Ю

J

J

В отложениях разрезов площади Тортай отмечаются осадки, сформированные как в зонах со спокойной седиментацией, так и в зонах развития суспензионных потоков (турбидитного характера), подводно-русловых, несущих с собой грубообломочный материал конусов выноса.

Характеризуя зону со спокойной седиментацией, можно отметить равномерность, правильность и выдержанность слоевых единиц, однородное, реже — двучленное строение слоев. Растительные остатки не типичны, хотя и встречаются, особенно в переходной от побережья зоне. В переходной зоне наблюдается слоистость мелкой ряби, флазерная, а также линзо-

видная. Нередко в маломощных прослоях и линзах тонкозернистых осадков встречаются следы жизнедеятельности илоедов (фукоиды) (скв. П-1 Аккудук, интервал 4984-4991 м). В образцах керна этой же площади отмечаются текстуры оползания, характерные для очень крутых отмелей в промоинах приливно-отливных полос. Аналогичные текстуры обнаружены в скв. Г-1 Восточный Арман. Сопоставление минерального состава разрезов площади Тортай и прилегающих к ней площадей (Аккудук, Равнинная, Южно-Молодежная и др.) с разрезами площадей Арман, Восточный Арман, Сазтобе позволило выявить в последних присутствие большого количества пирокла-

стики в обломках, привнесенных палеорусловыми и суспензионными (турбидитными) потоками.

Верхневизейско-верхнекамен-ноугольный комплекс в разрезах скв. Г-3 Торесай, Г-9 и Г-13 Юж-но-Эмбинские имеет мощность 1150 м в интервале 3450-2300 м. Серые алевритистые известняки верхнего визе мощностью 64 м граничат в основании с аргиллитами, содержащими ассоциацию спор и пыльцы среднего визе. Выше по разрезу встречены темноцветные глинистые известняки нижнего подьяруса серпуховского яруса мощностью 36 м. Верхний подьярус представлен темноцветными известняками, мусорными с многочисленными остатками спикул губок,

переходящими выше по разрезу в известняки серые шламовые с остатками водорослей, форамини-фер, которые сменяют известняки органогенно-детритовые водорос-лево-фораминиферовые [2].

Выше по разрезу присутствуют известняки черные глинистые с прослоями и включениями аргиллитов, с единичными раковинами микроскопических фораминифер, конгломераты мелкогалечные с песчано-глинистым цементом и конгломера-тобрекчия, состоящая из разноразмерной и разноокатанной гальки и гравия аргиллитов черных, песчаников, сцементированных песчано-глинистым некарбонатным цементом, общей мощностью 230 м.

Отложения нижнего подъяру-са московского яруса (интервал 2362-2367, 2826-2830 м) представлены известняками черными плотными глинистыми с прослоями тонкозернистых алевролитов. Они сменяются известняками пе-строокрашенными брекчирован-ными мощностью 330 м. Выше по разрезу присутствуют известняки красно-бурые хрупкие, брекчиро-ванные, со следами поверхностного выветривания, с налетами красно-бурой глины. Мощность толщи — 320 м.

Дополняет информацию о строении карбонатного комплекса этой зоны разрез скв. Г-12 Тортай, где карбонатные отложения залегают в интервале 3350-2188 м, стратиграфический диапазон которых представлен верхневизейским подъ-ярусом, серпуховским, башкирским и московским ярусами. Отложения московского яруса перекрыты породами юры с резким стратиграфическим несогласием.

Разрез скв. Г-23 Тортай, пробуренной за кромкой карбонатного уступа, отличается широким развитием грубообломочных терриген-ных и обломочных пород, плохо отсортированных разностей, свиде-

тельствующих об их обвально-осыпном характере образования, связанном с интенсивными абразивными процессами.

По седиментационным характеристикам разрез данной скважины сопоставим с разрезами скважин Сазтобинской зоны поднятий.

Общий облик породы и хорошая сохранность фораминифер свидетельствуют о близости областей сноса, а отсутствие на раковинах посторонней породы говорит в пользу подводного либо неглубоко погруженного источника сноса.

Нефтегазоносность этой зоны связана со среднекаменноугольны-ми и нижне-средневизейскими отложениями. Пульсирующие притоки нефти отмечены на площадях Равнинная, Тортай и Торесай. Однако основные перспективы поисков нефти здесь следует связывать с подводными конусами выноса раннепермского возраста.

Уртатау-сарыбулакский тип разреза установлен на площадях Уртатау-Сарыбулак, Сарыкум, Саз-тобе Южное и Бекболат.

Отложения башкирского яруса в скв. Г-3 Уртатау-Сарыбулак представлены известняками серыми биогенными, водорослевыми. Вскрытая мощность — 70 м.

Разрез московского яруса выполнен известняками сероцветны-ми органогенными, органогенно-детритовыми, с примесями глинисто-алевритовых пород и хорошо окатанной гальки темноцветных терригенных пород мощностью 610 м.

В скв. Г-2 этой же площади присутствуют отложения мячков-ского горизонта. На границе с ас-сельским ярусом вскрыта толща, содержащая конгломераты, которая условно отнесена к верхнему карбону — нижней перми. Нижнепермские отложения представлены известняками светло-голубовато-серыми биогермными (тубифитовыми),

сочетающимися с голубовато-серыми органогенно-детритовыми известняками ассельского яруса мощностью 955 м.

Отложения ассельского яруса нижней перми с резким стратиграфическим несогласием перекрываются породами юры.

Отсутствие региональной кун-гурской покрышки в районе площади Уртатау-Сарыбулак делает ее бесперспективной. Однако в юго-западной части впадины на площади Сазтобе Южное были получены промышленные притоки нефти в среднекаменноугольных отложениях.

Биикжальский тип разреза установлен на площадях Биикжал, Улькентобе, Ушмола и Маткен, в которых турнейско-нижне-средне-визейские отложения представлены терригенными породами. Чаще встречаются песчаниково-аргилли-товый, аргиллитовый с прослоями песчаников и алевролитов, алевролит-песчаниковый комплексы лито-типов, с линзовидно-тонкосло-истой, флазерной, косой однонаправленной, чередующейся с горизонтальной, слоистостью. В составе обломков — кварц, плагиоклаз, полевые шпаты, вулканическое стекло раскристаллизованное, кремнистые разности, эффузивы кислого и среднего составов.

В скв. СГ-2 Биикжал в интервале 5261-5234 м, в нижней части карбонатной толщи, представленной доломитизированными известняками, обнаружены фораминифе-ры, свидетельствующие о ранне-серпуховском возрасте вмещающих отложений. Эти отложения залегают на породах среднего визе нижнего карбона (5309-5261 м) и перекрыты терригенными отложениями нижней перми (5234-4764 м).

Обобщая данные литологиче-ских исследований керна биикжаль-ского типа разреза, можно сделать вывод, что отложения данной зоны

сформировались в условиях со спокойным гидродинамическим режимом, отличающихся несколько большими глубинами морского бассейна. Единичные находки глубоководных форм планктона (радиолярий) свидетельствуют, скорее, об их при-вносе из более глубоких частей бассейна в результате штормовой или приливной деятельности.

Полученные притоки нефти из среднекаменноугольных отложений на площадях Улькентобе Юго-Западное, Ушмола и Биикжал говорят о возможных перспективах данной зоны. По всей видимости, основные залежи нефти следует искать в ловушках неструктурного типа, связанных с подводно-русловыми отложениями нижней перми.

Изучение разрезов показало, что от позднего девона до кунгур-ского века ранней перми насчитывается несколько перерывов, отразившихся в стратиграфической структуре разрезов, а именно: предпермский, предмосковский и предсерпуховский.

Предпермский перерыв привел к повсеместному, почти полному размыву верхнекаменноугольных отложений и на значительном пространстве — среднекаменноугольных.

Предмосковский перерыв привел к размыву верхней части башкирского яруса, а на отдельных участках — и более глубоких горизонтов.

Менее явным является предсер-пуховский перерыв, выраженный более определенно во внутренней части бассейна (скв. СГ-2 Биикжал).

Приведенные данные позволяют проследить основные черты па-леогеологического развития юго-восточного склона Прикаспийской синеклизы начиная с позднего девона. Обстановки седиментации центральной части описываемой территории в Биикжальской зоне относительно глубоководные, в Тенгиз-Кашаганской, Южно-Эм-

бинской и Уртатау-Сарыбулакской зонах соответствуют мелководно-морскому бассейну.

Смена терригенного осадко-накопления на карбонатное (кар-бонатно-терригенное) на границе среднего — верхнего визе сопровождалась общим подъемом и размывом отложений. С начала позднего визе карбонатные постройки слагают изолированные участки на Южно-Эмбинском поднятии и вытянуты вдоль борта Прикаспийской синеклизы. Поступающий периодически терриген-ный материал сносится по сохранившимся подводно-русловым системам в пониженные участки па-леодна бассейна. Это обусловило возникновение участков с преимущественным накоплением карбонатных и карбонатно-терригенных осадков.

Характер распределения мощности отложений верхнего визе — башкирского яруса определен предмосковским размывом и свидетельствует о том, что устойчивое прогибание Южно-Эмбинского па-леопрогиба сопровождалось накоплением максимальных мощностей, тогда как прилегающая северо-западная зона отличалась значительно замедленными темпами погружения. Более отчетливо Южно-Эм-бинский прогиб и сопряженное с ним Тортайское поднятие проявляются на протяжении московского века. Различия тектонического режима, существовавшего на описываемой территории, выразились и в различных обстановках осадкона-копления и соответственно составе разрезов.

Региональный уклон юго-восточного склона синеклизы и интенсивное прогибание Южно-Эм-бинской зоны проявляются и на протяжении ассельского века. Накопление отложений происходило в обстановке достаточно расчлененного рельефа, образованного

в результате воздымания на границе каменноугольной и пермской эпох. В нижней части разреза широко развиты базальные слои, представленные конгломератами различного состава с известковым цементом. Во внутренней части си-неклизы достоверно установленные отложения ассельского яруса не встречены, что дает возможность говорить о ее нахождении в зоне размыва.

Конец сакмарского — начало артинского века соответствует региональной перестройке всего тектонического режима в пределах рассматриваемой территории. Инверсия в области максимальной мощности накопившихся каменноугольных и ассельско-сакмарских отложений привела к мощным восходящим движениям, сформировавшим на месте Южно-Эмбинского прогиба область с горным рельефом.

Характерным для этого этапа седиментации является формирование мощных конусов выноса, языки которых проникали во внутреннюю часть бассейна, образуя в разрезах грубообломочные прослои, а также межконусовые подводные аккумулятивные валы, преимущественно глинистого состава с подчиненными прослоями песчаников, реже гравелитов (Жолтаев Г.Ж., Абилхаси-мов Х.Б., Ажгалиев Д.К., 1992).

В юго-западной части зоны внешнего борта синеклизы в разрезах Арман-Сазтобинской зоны присутствуют пачки туфогенных гравелитов и конгломератов мощностью по 150-200 м, чередующиеся с пеп-ловыми туфами в основном андези-тового состава, а также с песча-но-алевритовыми и глинистыми осадками, также обогащенными пи-рокластическим материалом. Эта фациальная зона находилась в непосредственной близости к очагу активного вулканизма, сопровождавшего формирование Южно-Эм-бинского поднятия.

Начавшееся в артинском веке формирование Южно-Эмбинского поднятия продолжалось и позднее, что привело к размыву артинских образований в его пределах.

Выводы

1. На протяжении средне-франско-раннетурнейского времени в пределах юго-восточной части Прикаспия существовал морской бассейн, в котором формировались карбонатные и карбонатно-терригенные отложения. В пределах Кашаган-Тенгизской зоны Жа-лыойского поднятия в спокойной морской обстановке на палеовоз-вышенностях Прикаспийского бассейна происходило формирование рифовых построек. Данная зона характеризуется тенгиз-кашаган-ским типом разреза с мощностью продуктивной толщи более 1500 м. С ней связаны самые крупные месторождения УВ в Прикаспийской впадине — Тенгиз, Кашаган, Королевское. Возможно открытие других и в акваториальной зоне Каспия.

2. Трансгрессия в поздневизей-ско-башкирское время привела к расширению бассейна на юг в сторону Северного Устюрта, накопле-

нию карбонатов на денудированной поверхности Южно-Эмбинского поднятия и образованию карбонатной платформы, протягивающейся на восток Прикаспия, где осадкона-копление шло в условиях привноса терригенного материала. В отличие от Кашаган-Тенгизской карбонатной платформы мощность карбо-натно-глинистого комплекса юж-но-эмбинского типа разреза не превышает 600 м.

3. В средне-позднекаменно-угольное время продолжалось накопление карбонатов в областях ранее сформированных карбонатных массивов, которые вглубь Прикаспийского бассейна сменялись относительно глубоководными карбонатно-глинистыми отложениями биикжальского типа разреза мощностью не более 120 м. Области распространения и объем карбонатообразования значительно сократились.

4. В ассель-сакмарское время карбонатонакопление сохранилось лишь в узкой полосе на площади Уртатау-Сарыбулак, область его развития протянулась на Жана-жол-Торткольскую зону восточного борта Прикаспия. Нижнепермские отложения представлены известняками светло-голубовато-серыми

биогермными, сочетающимися с голубовато-серыми органогенно-дет-ритовыми известняками, с сопутствующей фауной ассельского яруса мощностью 955 м.

5. В артинский век активизация тектонических движений на востоке и юго-востоке привела к обильному привносу грубообломочных пород, формировавших подводные конуса выноса, и к прекращению карбона-тонакопления на всей исследуемой территории.

Литература

1. Багринцева К.И. Условия формирования и свойства карбонатных коллекторов нефти и газа. — М.: РГГУ, 1999.

2. Геология и нефтегазонос-ность юго-востока Прикаспийской синеклизы / В.С.Мильничук, М.И.Тарханов, Н.Б.Гибшман и др. — Алма-Ата: Наука, 1988.

3. Куандыков Б.М. О геологических особенностях зоны сочленения Прикаспийской впадины и Скифско-Ту-ранской плиты по данным морской сейсморазведки: Тез. докл. науч.-техн. конф. "Проблемы освоения углеводородных ресурсов Прикаспия и Каспийского шельфа". — Атырау, 1998. — С. 31-32.

© Х.Б.Абилхасимов, 2003

The article presents the analysis of sedimentation conditions during Late Paleozoic in south-east of Pre-Caspi-an syneclise.

Three lithologo-stratigraphic complexes corresponding to the certain stages of their geological evolution — Middle Frasnian-Lower Visean, Upper Visean-Sakmarian, Arthian are distinguished.

Four section types are distinguished: Tengiz-Kashagan, South Emba, Urtatau-Sarybulak and Biikzhal.

Studying of sections demonstrated that from Late Devonian to Kungurian of Early Permian there are several intervals and discordances being reflected in stratigraphic structure of sections.

Data presented allowed to trace the main features of paleogeological evolution of the south-eastern slope of Pre-Caspian syneclise from Late Devonian. Sedimentation conditions of the central part of the territory described in Biikzhal zone are relatively deep-water, while in Tengiz-Kashagan, South Emba and Urtatau-Sarybulak zones correspond to the shallow-water marine basin.