image

Территория Нефтегаз № 11 2016

Геология

01.11.2016 10:00 Оценка перспектив нефтегазоносности отложений верхнего палеозоя Северного Устюрта на основе биостратиграфического анализа
На основе биостратиграфического метода проведен сравнительный анализ отложений верхнего палеозоя Северного Устюрта. Установлены фациальные обстановки формирования верхнепалеозойского комплекса. Оценены перспективы нефтегазоносности фаменского и ассельского карбонатных комплексов на территории Северного Устюрта. Важным результатом исследований является то, что на территории Северного Устюрта на надежной палеонтологической основе доказано присутствие пород фаменского яруса верхнего девона (глубина залегания – 3888 м, ранее – возраст С1–С2) и отложений ассельского яруса нижней перми (глубина залегания – 3796 м, раннее – возраст С2–С3). Породы фаменского яруса продуктивны на месторождении Тенгиз (глубина залежи – 5200 м) и Карачаганак (глубина залежи – 5500 м), а ассельского – на месторождении Карачаганак. Предполагаемые аналогии карбонатных фаций Северного Устюрта и регионов, использованных для сравнительного анализа, получили реальное подтверждение. Таким образом, выявлен один из косвенных признаков, указывающих на возможные перспективы нефтегазоносности фаменского и ассельского карбонатного комплекса на территории Северного Устюрта на глубинах, доступных современным техническим условиям бурения. Также немаловажным результатом исследований можно считать тот факт, что сравнительный анализ конкретных разрезов, изученных биостратиграфическим методом, выявил аналогии биостратиграфии и обстановок осадконакопления удаленных территорий и ощутимые расхождения строения разрезов соседних территорий. Положительным результатом использования метода сравнительного анализа является факт, позволяющий считать, что осадконакопление в геологическом интервале от фаменского до ассельского века включительно на территории Северного Устюрта и всей Туранской плиты протекало на шельфе Палеотетиса.
Ключевые слова: Северный Устюрт, стратиграфия, фации, осадконакопление, палеонтологические исследования, биостратиграфический метод, перспективы нефтегазоносности.
Ссылка для цитирования: Маслов В.В., Горюнова Л.Ф., Гибшман Н.Б. Оценка перспектив нефтегазоносности отложений верхнего палеозоя Северного Устюрта на основе биостратиграфического анализа // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 11. С. 57–63.
Открыть PDF


В публикациях последних лет, посвященных исследованиям Северного Устюрта, палеозойский возраст пород определен без достаточного использования биостратиграфического метода. Поэтому возраст отложений, как правило, называется без указания состава ископаемых организмов. Этот пробел в исследованиях палеозоя Северного Устюрта можно восполнить посредством применения метода сравнительного анализа и использовать в качестве эталона для сравнения конкретные разрезы соседних и удаленных территорий, которые были лучше изучены биостратиграфическим методом. Интерполяция данных на территорию Северного Устюрта позволит оценить реальность информации о возрасте пород, который датирован по литологии или сейсмостратиграфии.

Материалами для исследования стали керн скважин, пробуренных на территории Северного Устюрта, изученный авторами по прозрачным шлифам биостратиграфическим методом, и анализ литературных данных по отложениям верхнего палеозоя Евразии.

Методами исследования явились биостратиграфическое описание конкретных разрезов и сравнительный анализ отложений палеозоя пограничных удаленных регионов с целью определения недостающего фактического материала для предпринятого исследования:

1) состава фаций (литология, ископаемые организмы);

2) черт сходства и различия фаций разрезов, использованных для сравнительного анализа;

3) наличия или отсутствия общих маркеров возраста в составе ископаемых организмов.

Основанием для применения биостратиграфического метода послужил факт отсутствия положительных результатов на территории Северного Устюрта при опробовании скважин более чем на 40 структурах, сложенных, как предполагалось, породами палеозоя. Причина отрицательного результата может быть связана с тем, что породы действительно не продуктивны либо продуктивны, но палеозойский возраст, определенный литологическим и сейсмостратиграфическим методом, не соответствует реальному возрасту, и поэтому скважины не достигли глубины залегания пород верхнего палеозоя.

В качестве исходного материала использовались:

• петрографические шлифы множества скважин Палеотетиса (Прикаспийская впадина – восточная часть, Южный Урал) и Балтии (Астраханский свод), изученные биостратиграфическим методом Н.Б. Гибшман, за 1971–2011 гг.;

• опубликованные материалы по биостратиграфии и палеонтологии для территорий, которые в позднем палеозое были расположены на шельфе Палеотетиса, – Евразийский биогеографический пояс (восточная половина Прикаспийской впадины, кряж Карпинского, горный массив Эльбурс, Северный Иран, хребет Каратау, п-ов Бузачи, Устюрт, Мангышлак, Дарваз, Центральный и Южный Тянь-Шань, Ферганская долина, Центральный Таджикистан и Таримский бассейн (Северный Китай);

• опубликованные материалы по биостратиграфии и палеонтологии для территорий, которые в палеозое были расположены на шельфе Балтии – Русская платформа и западная половина Прикаспийской впадины (Астраханский свод, Среднерусская плита).

Сравнительный анализ и последующая интерполяция биостратиграфии разрезов, пограничных и удаленных территорий используется в качестве метода при прогнозировании строения отложений верхнего палеозоя Северного Устюрта. Основанием для его использования послужил тот факт, что отложения от позднего девона до ранней перми включительно на территории Северного Устюрта с использованием биостратиграфического метода изучались недостаточно. На приграничных и удаленных территориях, расположенных к западу и востоку от Северного Устюрта, породы от фаменского до ассельского яруса включительно изучены детально по обнажениям и буровым скважинам с использованием биостратиграфического метода. Именно поэтому в качестве аппарата для сравнительного анализа отобраны конкретные наиболее стратиграфически полные разрезы – типовые для каждого из названных выше регионов. В процессе анализа фаций особое внимание было уделено составу ископаемых организмов (бентос и планктон), отражающих степень сообщения или изоляции бассейнов, в которых протекало осадконакопление разрезов, выбранных для анализа.

Для детального биостратиграфического описания были использованы наиболее информативные скважины или обнажения в стратиграфическом интервале от фаменского яруса верхнего девона до триаса включительно. Данные по биостратиграфии использованы для следующих разрезов: скв. Тенгиз 22 [11, 12], скв. Северный Каражанбас П-1, Жатыбай-25, Южный Жатыбай-4, Северо-Бузачинская П-1 [3], Эльбурс [9], Мангышлак – Бузачи – Устюрт [3, 5], Ферганская долина [4], Таримский бассейн, разрез Вуши [10, 13, 14].

Для удобства описания и последующей корреляции все названные территории –
смежные и удаленные – сгруппированы по географическому принципу на «западные» и «восточные», т. е. расположенные, соответственно, на западе и на востоке относительно Северного Устюрта и блоков Туранской плиты (рис. 1).
К числу регионов, расположенных к западу от Северного Устюрта, относятся Прикаспийская впадина, кряж Карпинского, горный массив Эльбурс, Северный Иран. К числу «восточных» регионов относятся Каратау, Срединный и Южный Тянь-Шань, Ферганская долина, Центральный Таджикистан и Таримский бассейн, Северный Китай. Собственно на территории Туранской плиты расположены Дарваз, Мангышлак, Бузачи и Устюрт.

Принимается концепция, согласно которой территория исследования в палеозое располагалась на мелководных шельфах Балтии или Палеотетиса.

До настоящего времени информация о биостратиграфии отложений палео-
зоя Северного Устюрта была крайне ограниченна. Имеются публикации [5], в которых фораминиферы только упоминаются, но списки фауны и названия конкретных разрезов отсутствуют либо отсутствуют результаты биостратиграфических исследований. К тому же в [5] представление о строении палеозоя опирается на результаты сейсмостратиграфических исследований.

Бльшая часть рассмотренных разрезов палеозоя отражает фации, характерные для обстановок осадконакопления субтропического тепловодного шельфа Палеотетиса. Подтверждением возможности отнесения разрезов фаменского, визейского, серпуховского и ассельского интервалов осадконакопления позднего палеозоя служит состав ископаемых организмов, аналогичный таковым Среднего и Южного Урала.
В визейско-серпуховском – биогермного массива Шартым и Большой Кизил. Известно, что в позднем палеозое все эти територии находились на шельфе тепловодного Уральского океана – часть Палеотетиса. В это же время ископаемые организмы западных разрезов были аналогичны таковым обстановок шельфа Балтии [8]. Граница распространения типовых разрезов Балтии и Палеотетиса предположительно проходила примерно параллельно меридиональному, а далее –
субширотному течению р. Урал [11, 12].

Геометрия фаменского, визейского, серпуховского шельфа Палеотетиса имела форму карбонатного рампа (фаменский век) и карбонатной платформы (визейский – серпуховский век). В средней части карбонатной платформы в тепловодных бассейнах низких и средних широт формировались постройки органогенного происхождения. Комплекс фаций обстановок типичных рифов, аналогичный Южноуральским рифам Шиханы-Шахтау, как давно известно по исследованиям Д.М. Раузер-Черноусовой, формировался на раннепермском этапе осадконакопления, в то время как на визейско-серпуховском господствовали обстановки водорослевых биогермов [12]. На раннемезозойском – триасовом периоде осадконакопления фации и обстановки осадконакопления кардинально изменились. Состав фаций приобрел преимущественно терригенный состав, остатки фоссилий были представлены преимущественно формами, толерантными к условиям средних и, реже, высоких широт бореального Арктического бассейна. Фации, характерные для Тетиса, мигрировали далеко на юг. Область их распространения наблюдалась южнее Северного Ирана. Характер простирания фациальных поясов изменился также кардинально и приобрел субширотное направление, параллельное современному положению экватора и его северному и южному полюсам.

Описания фаций и обстановок осадконакопления с некоторой долей условности дают основания для прогноза характера фаций и обстановок осадконакопления Северного Устюрта в интервале позднего палеозоя. Результаты прогноза показаны на схематических/концептуальных картах, демонстрирующих простирание фациальных поясов и обстановки осадконакопления Палео-
тетиса и Балтии на отрезке геологического времени от фаменского до ассельского века позднего палеозоя. При прогнозировании использован принцип интеграции данных биостратиграфии и фаций. В зависимости от состава фаций простирание поясов, демонстрирующих обстановки осадконакопления каждого конкретного интервала геологического времени, определяется на основе использования концепции карбонатного шельфа.

Простирание фациальных поясов каждого из рассмотренных этапов осадконакопления является результатом интерполяции фаций хорошо изученных территорий, выбранных для сравнительного анализа, на территорию Северного Устюрта и всей Туранской плиты в целом. Реальность построений во многом зависит от бурения на новых площадях на территории Северного Устюрта и последующего детального биостратиграфического и палеонтологического изучения кернов новых скважин. Однако проведенные впервые на территории Восточного Устюрта детальные биостратиграфические и палеонтологические исследования кернов показали присутствие отложений ассельского яруса пермской скв. Караадуан П-1 и девонской системы скв. Тамарлы П-1, палеозоя [6, 7].

 

Фаменский век

На территории исследования в широком региональном плане выделены три фациальных пояса, отражающих обстановки прибрежного шельфа (I), края шельфа (II) и внешнего (III) относительно глубоководного шельфа (рис. 2).

Прибрежный шельф I, переходящий в замкнутую лагуну, обособлен на основе преобладания однородных фаций доломитовых и доломито-известняковых илов, включающих терригенный материал средне-мелко-алевритовой размерности. Состав ископаемых организмов представлен преимущественно сферическими формами (Archaesphaera sp., Calcishpaera sp. и др.), являющихся основным компонентом фаций. Нечасто встречаются зеленые водоросли –
Dasycladaceae в виде разрозненных фрагментов, а также фрагменты скелета брахиопод, остракоды и пелециподы. Фации широко развиты на территории Балтии.

Край шельфа II (внутренний, центральный край, внешний) субтропического бассейна выделен на основе разно-
образия фаций, отраженных в органогенных водорослевых известняках и вторичных доломитах с различными текстурами: пелспаритах (пелоидных грейнстоунах), водорослевых пакстоунах, грейнстоунах и водорослевых боундстоунах со следами прижизненного захоронения (строматопоры Тамарлы П-1). Привнос терригенного материала не наблюдается. Многочисленные зеленые водоросли Dasycladaceae –
Palaeobereselleaceae и локально строматопоры являются породообразующим компонентом. Формируются водорослево-иловые холмы и водорослевые маты, а по склонам – разрушенные водорослевые маты. Морская цементация находит отражение в развитии радиально-фибрового цемента, подпирающего фрагменты водорослей и пелоидов. Помимо водорослей часто встречаются представители стеногалинной биоты – криноидеи, ехино-
идеи и мшанки. Фораминиферы группы Eoendothyra-Quasiendothyra (Тенгиз 22) и разнообразная ассоциация однокамерных фораминифер – паратурамминиды – важный компонент ископаемых организмов при корреляции удаленных территорий.

Породы формируют узкие фациальные пояса вдоль края шельфа, включая его внутреннюю и внешнюю периферию. Особенно яркие самостоятельные карбонатные рампы с высокой степенью карбонатного накопления наблюдались в процессе наших исследований керна и прозрачных шлифов скважин месторождений Карачаганак и Тенгиз. Аналогичное разнообразие фаций карбонатного рампа описано по обнажениям Южного Тянь-Шаня, хорошо известно на Южном и Среднем Урале и на территории Центрального Таджикистана.

Биостратиграфические исследования керна скв. Тамарлы П-1 подтвердили реальность предложенного прогноза. На фациальном поясе среднего шельфа (II) появилась новая контрольная точка, расположенная на территории Северного Устюрта.

Внешний шельф III, переходящий в открытый бассейн, выделен на основе развития тонкозернистых окремненных известняков с прослоями черных аргиллитов, а также по присутствию пелагической биоты (конодонтов и аммоноидей). Бентосные организмы присутствуют в аллохтоне либо представлены сферическими формами, толерантными к любой среде обитания. Породы формируют многокилометровые фациальные пояса в пределах открытого морского шельфа и нижней части склона. В конкретных разрезах они описаны по разрезам Северного Ирана. Далеко за пределами Северного Устюрта аналогичные фации и обстановки осадконакопления описаны Чегодаевым и Мамедовым в Предкавказье и Закавказье.

Визейский – башкирский век

На схематической карте выделено два фациальных пояса (рис. 3): прибрежный мелководный шельф (I) с обстановками осадконакопления, характерными для Балтии, и край шельфа (внутренний, центральный, внешний) субтропического бассейна, отражающего обстановки осадконакопления Палеотетиса (II).
В глобальном плане внутри фациального пояса (II) располагаются карбонатные платформы локального простирания: Тенгизская, Срединно-Тяньшанская, Таримская. Эти карбонатные платформы в раннем – среднем карбоне располагались вблизи или на окраинах различных материков, омываемых водами Палеотетиса. Именно поэтому каждая карбонатная платформа характеризовалась присущим только ей набором фаций. Подтверждением может служить разнообразие фаций и обстановок осадконакопления раннего среднего карбона Срединного Тянь-Шаня (Машатский, Аккулукский, Каржантаусский и Палтаусский типы разрезов) или отличного от них разреза Виши, который в раннем карбоне формировался вблизи Казахстанского материка (?).

Прибрежный мелководный шельф I,
переходящий в замкнутую лагуну, обособлен на основе преобладания монотонных фаций доломитовых и доломитистых известняковых илов, включающих терригенный материал средне-мелко-алевритовой размерности. Состав ископаемых организмов представлен фораминиферами, брахио-
подами, остракодами и водорослями однообразного состава. Контрольная точка – скв. Астраханская 1 – отражает фации, типичные для широких фациальных поясов Балтии.

Край шельфа II – фациальные пояса карбонатного субтропического шельфа Палеотетиса. Для состава фаций характерно большое разнообразие ископаемых организмов, ограниченное поступление терригенного материала и значительные толщины отложений. Контрольные точки относительно Северного Устюрта располагаются как на западе (Смушковская 2, Тингутинская 14), так и на востоке (Тенгиз, Каратау, Срединный Тянь-Шань, Виши, Северный Китай). Однако на территории Северного Устюрта фации, аналогичные таковым регионов, использованных для сравнительного анализа, не обнаружены. Обратим внимание на практически центральное положение Северного Устюрта относительно регионов, использованных для сравнительного анализа. Этот показатель является положительным аргументом при прогнозировании миграции субтропической биоты на территорию Северного Устюрта, а следовательно, формирования фаций, отражающих обстановки субтропического шельфа. Дальнейшее бурение и новые данные, полученные в результате биостратиграфических исследований, подтвердят или опровергнут наши прогнозы.

 

Ассельский век

Фациальное районирование в интервале геологического времени позднего карбона и ранней перми (ассельского века) изменилось значительно (рис. 4) в сравнении с предшествующими периодами осадконакопления позднего палеозоя. Это изменение выразилось в том, что состав фаций и обстановки осадконакопления в контрольных точках Балтии (Астраханская 1) и Палеотетиса (Тенгиз 22) продемонстрировал отсутствие ярких различий. Как было показано ранее, оба разреза характеризуют аргиллитовые фации с радиоляриями (Астраханская 1) или также аргилитовые фации, не содержащие остатков ископаемых организмов. Оба типа фаций отражают относительно глубоководные обстановки склона шельфа. В то же время фузулинидовые фации, характерные для мелководного шельфа Палеотетиса, обнаружены в скв. Карааудан П-1 (Восточный Устюрт), на Дарвазе и в Ферганской долине.

На основании этих данных на схематической карте выделено два фациальных пояса.

Заглубленная лагуна мелководного шельфа Балтии (Астраханская 1) или склон мелководного шельфа Палеотетис (Тенгиз 22) I выделены по развитию сложных терригенно-карбонатных фаций – аргиллитов-алевролитов с маломощными прослоями карбонатов, включающих шлам неопределимой биоты и массовые скопления радиолярий. Контрольные точки – скв. Астраханская 1
и Тенгиз 22.

Мелководный шельф II, вероятно, выражен в фациях, отражающих обстановки шельфа как Балтии, так и Палеотетиса. Подтверждением такого районирования служит развитие однотипных фузулинидовых комплексов широкого планетарного распространения. В данном конкретном случае контрольные точки расположены как в регионах, использованных для сравнительного анализа (Эльбурс, Дарваз, Ферганская долина), так и на территории Восточного Устюрта (скв. Караадуан П-1). Аналогичные фузулинидовые фации – на Южном и на Среднем Урале.

Известно, что рубеж поздней перми и триаса характеризовался общим падением уровня Мирового океана и широким развитием стратиграфических несогласий широкого регионального простирания. На рассматриваемой территории в позднепермское время, вероятно, существовало два различных фациальных пояса: западный (Калмыцко-Южно-Астраханский) – область денудации – и восточный (Мангышлак-Бузачинский) – область аккумуляции терригенных осадков. Область карбонатного осадконакопления в позднепермской истории региона располагалась далеко на юге за пределами Северного Ирана. Незначительный объем фактического материала по отложениям поздней перми не позволяет обозначить четкие стратиграфические границы триаса и поздней перми и выделить единый пермотриасовый комплекс отложений. Однако, как следует из описания разрезов, можно предположить, что триас в общих чертах наследовал преимущественно терригенное осадконакопление, аналогичное таковому поздней перми. Обобщение незначительного по объему фактического материала позволяет составить схематическую карту фаций и обстановок осадконакопления для всего триасового периода осадконакопления.

Выводы

1. Важный положительный результат исследований состоит в том, что на территории Северного Устюрта на надежной палеонтологической основе доказано присутствие пород фаменского яруса верхнего девона (глубина залегания – 3888 м, ранее – возраст С1–С2) и отложений ассельского яруса нижней перми (глубина залегания – 3796 м, ранее –
возраст С2–С3). Породы фаменского яруса продуктивны на месторождении Тенгиз (глубина залежи – 5200 м) и Карачаганак (глубина залежи – 5500 м), а ассельского – на месторождении Карачаганак. Таким образом, предполагаемые аналогии карбонатных фаций Северного Устюрта и регионов, использованных для сравнительного анализа, получили реальное подтверждение. Таким образом, был выявлен один из косвенных признаков, указывающих на возможные перспективы нефтегазоносности фаменского и ассельского карбонатного комплекса на территории Северного Устюрта на глубинах, доступных современным техническим условиям бурения.

2. Немаловажным результатом исследований можно считать тот факт, что сравнительный анализ конкретных разрезов, изученных биостратиграфическим методом, выявил аналогии биостратиграфии и обстановок осадконакопления удаленных территорий и ощутимые расхождения строения разрезов соседних территорий.

3. Положительным результатом использования метода сравнительного анализа является факт, позволяющий считать, что осадконакопление в геологическом интервале от фаменского до ассельского века включительно на территории Северного Устюрта и всей Туранской плиты протекало на шельфе Палеотетиса.



← Назад к списку


im - научные статьи.