ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 4, с. 341-365
УДК 551
НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ В ПАЛЕОМОРЯХ ПАЛЕОЗОЯ. СООБЩЕНИЕ 1. НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ ЯПЕТУСА И ПАНТАЛАССЫ
© 2013 г. А. И. Конюхов
Геологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова 119991 Москва, Ленинские горы, МГУ; E-mail: konyuhov@geol.msu.ru Поступила в редакцию 20.02.2013 г.
Хотя крупные морские водоемы, определявшие облик нашей планеты в палеозойскую эру, впоследствии перестали существовать (были ли они океанами — вопрос дискуссионный), осадочные бассейны, которые сформировались на окраинах материков в это время, играют ведущую роль в качестве кладовых разнообразных полезных ископаемых, в том числе руд, солей, фосфоритов, угля, бокситов и строительных материалов. Многие из этих бассейнов являются нефтегазоносными. Самые древние из них были приурочены к окраинам палеоморей, возникших на рубеже протерозоя и палеозоя, а именно Япетуса и Панталассы, другие сформировались позднее после раскрытия Центрально-азиатского, Уральского и Рейского (Палеотетис) глубоководных морских водоемов. Изучение особенностей строения осадочного чехла этих бассейнов, состава слагающих их пород и образуемых ими нефтегазоносных систем показывает, что мир в палеозое был поделен на две части: Гондвану — огромный материк, большая часть которого располагалась в высоких широтах южного полушария, и другие, менее крупные континенты, находившиеся недалеко от экватора. Это обстоятельство во многом предопределило состав и характер постседиментационных трансформаций природных резервуаров, а также возраст и пространственное размещение важнейших нефтегазома-теринских толщ. Большинство палеозойских нефтегазоносных бассейнов образуют своеобразные пояса, что обусловлено их приуроченностью к окраинам материков в палеоморях этого времени.
DOI: 10.7868/S0024497X13040046
НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ ЯПЕТУСА
Одни из древнейших поясов нефтегазонакоп-ления начали формироваться на рубеже докембрия и фанерозоя после распада суперматерика Родиния вокруг морского бассейна Япетус на окраинах трех крупнейших материков того времени: Гондваны, Лаврентии и Балтики. Однако во второй половине ордовика его площадь стала уменьшаться. Это было вызвано, с одной стороны, выдвижением островных вулканических дуг, с другой — последовательным отделением от Гондваны крупных континентальных блоков: Авалонии, Арморики, Перуники и Иберики, которые стали перемещаться в сторону Балтики и Лаврентии. В конце ордовика, когда растяжение сменилось сжатием, большая часть Япетуса перестала существовать, а фрагменты коры этого океана были "выдавлены" на окраину Балтики. Свидетельством этого являются нижнепалеозойские офиолиты, которые обнажаются на островах у атлантического побережья Норвегии [The making ..., 2007].
В течение кембрия и большей части ордовика морские воды покрывали огромные площади в пределах Северо-Американского кратона, от Ка-
нады и Гренландии до Оклахомы и Техаса. С этим временем связано заложение нескольких осадочных, а впоследствии и нефтегазоносных бассейнов, среди которых выделяются Центрально-Ап-палачский, Мичиганский и Иллинойский. На юге к ним примыкают Пермский и Западный Внутренний, а на западе Уиллистонский и Западно-Канадский бассейны (рис. 1). Впрочем, два последних омывались водами другого морского водоема — Панталассы. Во всех перечисленных бассейнах нижняя часть осадочного чехла сложена породами раннепалеозойского возраста. Благодаря теплому климату и отсутствию крупных областей сноса терригенного материала на окраинах Лаврентии в это время накапливались преимущественно карбонатные осадки — доломиты и известняки.
Мощность кембрийских и ордовикских отложений, вскрытых скважинами в Центрально-Ап-палачском бассейне (северо-восток США и канадская провинция Онтарио), увеличивается в восточном направлении, с 500 м в районе свода Финдлей в штате Огайо до 2600 м вблизи фронтальной зоны Аллегени в штате Западная Вирджиния. В кембрийской части разреза (свита Ро-ум и серия Конасога) они включают пласты и
Рис. 1. Нефтегазоносные бассейны Северной Америки, по [Высоцкий и др., 1990]
1—4 складчатости: 1 — докембрийской, 2 — палеозойской, 3 — мезозойской (невадийской и ларамийской), 4 — кайнозойской; 5, 6 — области ларамийского эпиплатформенного орогенеза: 5 — на герцинском основании, 6 — на докем-брийском основании;
7 — нефтегазоносные и потенциально нефтегазоносные бассейны (НГБ).
НГБ: 1 — Мексиканского залива, 2 — Арктические (Северо-Аляскинский, Маккензи Бофорта, Свердруп), 3 — Восточно-Канадский, 4 — Мичиганский, 5 — Иллинойский, 6 — Центрально-Аппалачский, 7 — Пермский, 8 — Западный Внутренний, 9 — Западно-Канадский, 10 — Уиллистонский, 11 — Кук Инлет, 12 — Калифорнийские (Вентура, Санта Мария, Лос Анжелес), 13 — Грейт Вэлли, 14 — Винд Ривер, 15 — Крейзи-Булл-Маунтиз, 16 — Биг Хорн, 17 — Новошотландский, 18 — Денвер, 19 — Балтимор-Блейк.
Структурные элементы 1—Ш — области эпиплатформенного орогенеза: I — хр. Брукса, II — горы Франклин и Маккензи, III — Восточные Скалистые горы; ГУ—У — своды, поднятия, платформы: IV — свод Блэк Хиллс, V — выступ Льяно, VI — антеклиза Озарк; УН—Х — герцинская складчатость: VII — Аппалачская, VIII — Уошито, IX — Маратон, X — Уачита.
пачки глин, алевролитов и песчаников. На крупнейшем в регионе по запасам нефти месторождении Лима — Индиана, расположенном в сводовой части свода Финдлей, коллекторами служат в основном карбонатные породы, второстепенную роль играют песчаники. Региональным экраном для залежей УВ являются глины верхнего ордовика, мощность которых меняется от 330 до 500 м.
На западе бассейна в штате Огайо в кембрийской части разреза преобладают песчаники кварцевого и полевошпатово-кварцевого состава. Цемент образован доломитом. Вокруг одних зерен видны каемки обрастания, другие несут следы коррозии. Пористость песчаников колеблется от 12 до 19% (средняя — 15%), а средняя проницаемость составляет 64 мД. Мощность песчаных горизонтов невелика. Так, толщина верхнекембрийского песчаного коллектора Крайсик не превышает 7 м. Экраном для залежей нефти в структурных и стратиграфических ловушках служат доломиты свиты Коппер Ридж (мощность — 12 м). На месторождении Сауз Кэнаан Пул основная добыча нефти ведется из песчаных пластов, локально развитых в доломитах Коппер Ридж. Это хорошо сортированные песчаники, сложенные монокристаллическими зернами кварца с небольшой примесью полевых шпатов. Роль экрана для залежей играют глины и доломиты свиты Уэллс Крик среднего ордовика.
В кембрийских разрезах были описаны черные разности глин, способных генерировать УВ. Однако основные нефтематеринские комплексы, к которым относятся породы среднего ордовика, залегают над поверхностью регионального несогласия Нокс. Его возникновение сопровождалось частичным размывом ордовикских известняков и образованием карста, что во многом предопределило размещение запасов нефти и газа. Масштабная эрозия была вызвана подъемом территории в таконскую фазу тектогенеза.
Во второй половине среднего и в начале позднего ордовика площадь морских бассейнов на окраинах Лаврентии значительно увеличилась. Повсеместно доминировала аккумуляция глинистых и карбонатных осадков. Они также накапливались в протоарктической области Берингии и на востоке Гренландии. Как и в других частях Се-веро-Американского кратона, мощность пород среднего ордовика не превышает нескольких десятков м. Отложения свит Уэллс Крик представлены известняками, глинами и доломитами с редкими горизонтами песчаников, среди которых встречаются прослои черных глин. В восточных районах бассейна они переслаиваются с ангидритами. Содержание Сорг в них достигает 1.7%. Породы этой свиты служат экраном для залежей в ордовикских песчаниках Копер Ридж.
Наиболее высокими концентрациями Сорг в Центрально-Аппалачском бассейне характеризуются черные глины и известняки среднего, отча-
сти верхнего ордовика в составе свит Ютика и Энтес. Они залегают в нескольких десятках м выше поверхности регионального несогласия Нокс. При этом их мощность меняется от 250 до 840 м. Содержание Сорг в породах колеблется от 0.26 до 4.26% (в среднем 1.81%). В кембрийских глинах и глинистых известняках оно не превышает 0.84%. Согласно Р. Райдеру с соавторами [Ryder et al., 1998], большая часть УВ, сконцентрированных в нижнепалеозойском нефтегазоносном комплексе, была продуцирована черными глинами сред-неордовикского возраста.
Во второй половине ордовика Япетус стал закрываться, а его западная, лаврентийская окраина оказалась в зоне коллизии (рис. 2). Тектонические движения таконской фазы, приведшие к росту горных сооружений и формированию надвигов, сопровождались вулканизмом и образованием передовых прогибов вдоль континентальной окраины Лаврентии. Сюда из растущих горных сооружений в большом количестве выносился терригенный материал. Один из таких прогибов, возникший на востоке Центрально-Аппалачского бассейна, в раннем силуре стал заполняться обломочными осадками главным образом песчаного состава. На удалении от области сноса пески сменялись глинистыми отложениями. Лишь в отдаленных районах бассейна продолжали накапливаться карбонаты. По мере заполнения передового прогиба береговая линия выдвигалась в западном направлении. Одновременно расширялась зона аккумуляции песков, формировавшихся в аллювиальных, эстуарных, приливно-отливных и прибрежно-морских обстановках.
Интерес к изучению водонасыщенных песчаников в терригенной толще нижнего силура, развитых в шт. Пенсильвания (серия Медина) и шт. Западная Вирджиния (серия Клинтон), вырос после того, как в них были выявлены значительные запасы природного газа, около 30 млрд куб. футов. Газ концентрируется в наиболее погруженной части передового прогиба, где его добыча затруднена из-за отсутствия крупных ловушек и региональных экранов [Castle, Byrnes, 2005].
Вышележащий нефтегазоносный комплекс сложен дельтовыми осадками верхнего девона и нижнего карбона (нижний миссисипий). Они перекрываются разнообразными породами, среди которых ведущую роль играют карбонатные
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.