Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Абилхасимов Х. Б.,
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ
На тектоническую природу Прикаспия существуют несколько точек зрения. Л.П. Зоненшайн и др. считают, что Прикаспийская впадина образована в девонский цикл рифтогенеза на Русской платформе одновременно с Днепровско-Донецким рифтом (пассивный, отмерший). Образование впадины, как замкнутого бассейна, завершилось в предкунгурское время, когда Устюртский массив столкнулся с подковобразным выступом Восточно-Европейской платформы и изолировал его от океана.
Согласно исследованиям Зоненшайна и др. вплоть до раннего кембрия на восточной границе Восточно-Европейской платформы существовал Доуральский палеоокеан, пассивную окраину которого маркируют мощные осадочные толщи рифея-венда Западного склона Урала. На возможный откол части Восточно-Европейской платформы и заложение этого океана в рифей-вендское время указывают щелочные вулканиты и кислые эффузивы Уралтау. В среднем и позднем кембрии происходят кратковременные события столкновения Восточно-Европейского континента с островными дугами и микроконтинентами, приведшие к интенсивной складчатости в аккрекционных комплесах и наращиванию континента за счет их присоединения. В конце кембрия рассматриваемая окраина континента представляла собой складчатое сооружение, которое перед ордовиком было пенепленизировано.
Ранний ордовик на Урале характеризуется континентальным рифтогенезом, сопровождаемым накоплением грубообломочного материала и щелочно-базальтовым магматизмом. Основным событием этого периода является откол Мугоджарского микроконтинента и начало раскрытия Уральского палеоокеана. В среднем – позднем ордовике и начале раннего силура продолжается раскрытие Уральского палеоокеана и одновременное сокращение Доуральского (палеоАзиатского) океана, кора которого поглощается под Казахстанским континентом. Пассивную окраину Восточно-Европейского континента этого времени слагают кремнистые и кремнисто-глинистые сланцы и толеитовые базальты.
В раннем силуре (в конце ландоверийского века) на окраине Восточно-Европейского континента возникают первые островные дуги на океанической коре, и пассивная окраина превращается в активную. Образование Сакмарской дуги в этот период сопровождается формированием подушечных лав базальтов и известково-щелочным вулканизмом. Ранний девон знаменуется столкновением Сакмарской дуги с приблизившимся Уралтауским микроконтинентом и обдукцией с образованием надвигов до 50 км. В конце раннего – начале среднего девона развивается новая Ирендыкская дуга, которая, сталкиваясь с Уралтауским микроконтинентом, приводит к континентальной обдукции на этот континент и Сакмарскую зону.
В позднем эйфеле-раннем живете, режим сжатия кратковременно сменяется режимом растяжения и возникает окраинное море под погружающейся Ирендыкской дугой, где формируются глубоководные кремнистые осадки, сопровождаемые базальтовым вулканизмом и новообразованием океанической коры.
В позднем живете-фране начинает функционировать новая Магнитогорская вулканическая дуга. Столкновение южной части дуги с Мугоджарским микроконтинентом привело к погружению последнего под дугу, метаморфизму, образованию гранито-ггнейсовых куполов и горных сооружений в Мугоджарском антиклинории. Этот процесс продолжался в фамен-турнейское и ранневизейское время и привел к формированию мощных граувакковых комплексов зилаирской серии в области между Магнитогорской зоной субдукции и краем Восточно-Европейской платформы за счет разрушения горных сооружений.
В позднем девоне началось закрытие океанических пространств на востоке (в современной системе координат) Восточно-Европейской платформы (палеоАзиатского и Уральского океанов) за счет поглощения океанической коры в зонах субдукции. Возникшая в раннем карбоне Валерьяновская дуга восточного склона Урала ускорила этот процесс, и к концу среднего карбона этот процесс был полностью завершен – началось столкновение континентов (и микроконтинентов). В зону субдукции подошел Мугоджарский микроконтинент, что привело в позднем карбоне-ранней перми к развитию складчатости во внутренних зонах Урала, интенсивному росту гранитогнейсовых куполов и образованию горно-складчатых систем. На месте бывшего глубоководного желоба развивается краевой бассейн (прогиб), выполненный молассовыми отложениями. Дальнейшее сжатие в течение перми и раннего триаса, обусловленное сближением Сибирского и Казахстанского континентов с Восточно-Европейским привело к образованию шарьяжей и надвигов на западном склоне Урала.
Таким образом, континентальная кора Уральского складчатого пояса была сформирована вероятнее всего перед гжельским веком позднего карбона. Однако и в более поздний период продолжалось шарьирование континентальных масс из внутренних областей на западный склон Урала. Последний, возможно, наиболее интенсивный этап шарьирования был завершен в раннем триасе, который привел к образованию аллохтонов в области передового прогиба и сформировал современную структуру области сочленения Западного Урала с Прикаспийской впадиной. Несмотря на значительную удаленность Уральского складчатого пояса, и северного Каспия, события на восточной границе Восточно-Европейского континента, несомненно, влияли на формирование структуры палеозойских комплексов и юга Прикаспийской впадины.
Относительно тектонической природы Южно-Эмбинского поднятия существует несколько точек зрения. Одни исследователи рассматривали его как герцинское складчатое сооружение, погребенное под мезокайнозойским складчатым чехлом (А.Л. Архангельский, 1937; П.Я. Авров, 1957; Р.И. Грачев, 1959; О.Д. Коцюба, 1964; Р.Г. Гарецкий, А.Е.Шлезингер, 1960,1961; А.Л. Яншин, 1961 и др.). Другие считали расположенным в пределах краевого прогиба (А.Л. Яншин, 1959; М.П. Казаков, 1958; Н.В. Неволин, 1958,1961, 1965; М.С. Арабаджи, Ю.М. Васильев, В.С. Мильничук, М.М. Чарыгин, 1965, 1968; М.Ю. Лапкин, Е.В. Мовшович, 1978 и др.). Третьи, относили к категории платформенных структур Н.А. Калинин, 1954, 1963; М.В. Муратов, 1955; Э.Э. Фотиади, 1956, 1957; Н.А. Кудрявцев, 1956; Н.В. Неволин, 1956; Г.Е.-А. Айзенштадт и др., 1955, 1958, 1978; В.С. Днепров, 1962; Н.Я. Кунин. Р.Б. Сапожников, 1965, 1969 и др. Исходя из разных представлений на тектоническую природу Южно-Эмбинского палеозойского поднятия, исследователями по-разному оценивались перспективы его нефтегазоносности.
Н.В. Неволин и другие, принимая во внимание значительную дислоцированность и уплотненность нижнекаменноугольных и девонских отложений в центральной части Южно-Эмбинского поднятия, относили эту территорию к разряду бесперспективных в нефтегазоносном отношении. Иного мнения о перспективах нефтегазоносности района придерживались Г.Е.-А. Айзенштадт и др., считающие, что общегеологические предпосылки позволяют рассчитывать на открытие залежей углеводородов, как на склонах, так и в центральной части Южно-Эмбинского поднятия.
Со второй половины 60-х годов подсолевые отложения Прикаспийской впадины начинают интенсивно изучаться геолого-геофизическими работами. За последние 30 лет в районе проведены значительные объемы геофизических исследований и пробурен ряд глубоких скважин, вскрывших породы докунгурского палеозоя. Полученные новые данные интерпретируются исследователями с разных точек зрения.
Сторонники тектонической концепции объясняют сокращение мощностей отдельных стратиграфических подразделений среднего-верхнего палеозоя к внутренним частям синеклизы существованием континентальных перерывов в осадконакоплении и размывом отложений.
В.А. Бененсоном, Н.Я. Куниным и др., в 1978 году в юго-восточной части Прикаспийской впадины выделялись длительно существовавшие Шукатское (Биикжальское), Утыбайское и инверсионные Южно-Эмбинское и Приморское палеоподнятия, в пределах которых, по их мнению, план распределения мощностей подсолевых палеозойских отложений контролировался, в основном, тектоническими факторами. Региональные перерывы в осадконакоплении считались приуроченными к границам раннего и среднего карбона, позднего карбона и ранней перми. Ю.И. Иванов и др., отмечая выпадение из разрезов подсолевого палеозоя юго-восточной части Прикаспийской впадины ряда стратиграфических подразделений и присутствие грубообломочных пород, высказали предположение, что рассматриваемая территория в палеозое не только прогибалась, но и испытывала интенсивные, хотя и кратковременные инверсионные восходящие движения, приведшие к крупным размывам и перерывам в осадконакоплении. Наиболее крупный размыв предполагался ими на границе каменноугольного и пермского периодов. Строение подсолевых отложений, по их мнению, имеет блоковый характер.
В.М. Познером и М.Г. Аристарховым выдвинуто предположение о развитии вдоль восточного и южного бортов Прикаспийской впадины, крупных прогибов и обрамляющих их зон поднятий. В верхнедевонско-каменноугольных отложениях севернее Биикжальской зоны выделялся Шубаркудукский прогиб, развивавшийся в условиях некомпенсированного осадконакоплением прогибания. На северном и южном бортах этого прогиба предполагался карбонатный тип разреза подсолевых отложений. Выделенный южнее конседиментационный Биикжальский прогиб заполнен мощной терригенной толщей, сходной, по их мнению, с граувакковой формацией, заполняющий расположенный восточнее Жанажольский прогиб. Согласно этим представлениям залегающие выше отложения нижнего-верхнего карбона в осевой части Биикжальского прогиба представлены фациями некомпенсированного осадконакопления, а на его бортах – мелководными карбонатными толщами значительной мощности. По данным Г.С. Шуркина наиболее перспективной для поисков нефти и газа является зона сочленения терригенного и карбонатного типов разреза подсолевого полеозоя.
Н.Н. Форш высказал предположение о наличии широкой эрозионной террасы, которая протягивается вдоль восточного и южного бортов Прикаспийской впадины и трансгрессивно перекрывается верхнеартинскими терригенными отложениями. Перспективы нефтегазоносности связывались им с зоной Биикжальского выступа фундамента, где предполагался карбонатный разрез каменноугольных отложений. Главным объектом нефтепоисковых работ считались Каратонская зона поднятий и северный склон Южно-Эмбинского поднятия. Близких взглядов на строение и нефтегазоносность подсолевых палеозойских отложений изучаемого района придерживаются У.А. Акчулаков, С.У. Утегалиев, К.М. Таскинбаев, А.А. Аккулов и др. Наиболее перспективные в отношении нефтегазонакопления, по мнению этих авторов, являются, унаследовано развивавшиеся в течение всего докунгурского палеозоя внутренние окраинные поднятия – Шукатское и другие.
А.Б. Чепелюгин и Г.А. Шереметьева связывают перспективы для поисков нефти и газа с биогермами и биостромами в пределах карбонатного шельфа и с терригенными толщами заполнения краевых частей некомпенсированной палеовпадины, где предполагаются как литологические, так комбинированные ловушки.
М.М. Грачевский, проводя сравнительный анализ строения Приморского и Астраханского сводов, предположил существование здесь единого палеогеоморфологического элемента – Северо-Каспийского мегаатолла, зародившегося не позднее позднего девона. С севера и востока мегаатолл, ограничен внутренней глубоководной зоной Прикаспийской аккумуляционно-топографической впадины, а в районе Южно-Эмбинского авлакогена девонско-турнейская толща заполнения образует седиментационную террасу, которая контролирует положение северного барьерно-рифового края визейско-московского карбонатного шельфа, надстроенного рифами верхнего карбона – нижней перми.
Особенности строения юго-восточной части Прикаспийской впадины объяснялись и с позиции глубоководного некомпенсированного осадконакоплением прогибания.
И.Б. Дальян, Р.Б. Сапожников, В.Г. Чистяков и А.Е. Шлезингер, опираясь на результаты региональных работ КМПВ и данные глубокого бурения на площадях Тортай, Биикжал и др., высказали мысль о том, что карбонатные толщи карбона – нижней перми юго-восточного борта Прикаспийской впадины вглубь замещаются маломощными депрессионными фациями некомпенсированного осадконакоплением прогибания. Южно-Эмбинское поднятие представляли, как узкую изолированную моногеосинклиналь.
Л.Г. Кирюхиным, И.Н. Капустиным и др. бортовой карбонатный уступ рассматривался как структура, образование которой связанно с формированием континентального склона глубоководной котловины, располагавшейся на территории центральной части Прикаспийской впадины. По их мнению, до девонского времени тектоническое развитие впадины существенно не отличалось от развития прилегающих к ней районов Восточно-Европейской платформы. В позднем палеозое и раннем карбоне на юго-востоке впадины происходило накопление в эпиконтинентальных бассейнах преимущественно терригенных серий. С начала позднего визе осадконакопление, в большей части территории происходило в глубоководных условиях. По окраинам глубоководной котловины этого времени накапливались шельфовые карбонатные толщи. Основные перспективы нефтегазоносности связывались с полеошельфами и примыкающими к ним участкам континентальных склонов.
Такие же взгляды на строение и перспективы нефтегазоносности подсолевых палеозойских отложений южной части Прикаспийской впадины были высказаны в 1980 году А.Л. Яншиным и др.
В связи с изложенными представлениями неоднозначно определяется юго-восточная граница Восточно-Европейской платформы.
А.Д. Архангельским, Р.И. Грачевым, М.П. Казаковым, Н.С. Шатским и др. эта граница проводится по северо-западному крылу Южно-Эмбинского поднятия.
Согласно Р.Г. Гарецкому, Л.Г. Кирюхину, О.Д. Коцюба, А.Е. Шлезингеру, А.Л. Яншину граница Русской платформы проходит по Южно-Эмбинскому тектоническому шву. Г.Е.-А. Айзенштадт, В.С.Днепров и др., считающие Южно-Эмбинское поднятие платформенной структурой, проводят границу вдоль юго-восточного склона по Северо-Устюртскому разлому. По этому вопросу существуют и другие точки зрения.
В литературе существует несколько тектонических схем строения Прикаспия, которые можно объединить в две большие группы по теоретической концепции. Первая группа тектонических карт основана на концепции геосинклиналей фиксистского толка (А.Л. Яншин, А.А. Абдулин, Н.В. Неволин, Р.Г. Гарецкий, Л.Г. Кирюхин и др.).
Вторая группа тектонических карт составлена с позиции тектоники плит (Л.П. Зоненшайн, Л.Н. Кузьмин, Л.М. Натапов, В.С. Шеин, В.М. Пилифосов, Э.С. Воцалевский, А.М. Акрамходжаев). С выделением нескольких микроконтинентов, разделенных в палеозое палеоокенами. Зоны дислокаций палеозоя между древними микроконтинентами узкие и вытянуты на большие расстояния. Они не отличаются активным магматизмом, сильной дислоцированностью пород, и устанавливаемые зоны надвигов по морфологии скорее напоминают инверсионные структуры, чем шарьяжные пластины. По их построениям Северо-Устюртская, Каракумская микроплиты в девоне и карбоне отделялись от Восточно-Европейской плиты океаном шириной 4000–5000 км; они полагают, что сочленение Прикаспия с Северным Устюртом произошло по зоне субдукции, происшедшей в визе при закрытии океана.
К.А. Клещев, В.С.Шеин, А.И. Петров, С.Ю. Банковский, Т.Д. Иванова провели детальные палеогеодинамические реконструкции плит юго-восточной части Восточно-Европейского континента в позднепалеозойское время с составлением фациально-палеогеографических карт. Согласно этому исследованию в позднем девоне – раннем карбоне произошло раскрытие Центрально-Прикаспийского рифта с образованием глубокого залива Уральского палеоокеана, на периферии которого формировались пассивные окраины. В их пределах накапливались мощные толщи карбонатно-терригенных образований, а в зоне рифта – глубоководные кремнисто-глинистые породы с базальтами и редкими включениями карбонатных пород. Прикаспийский бассейн состоит из нескольких генетически различных суббассейнов, имеющих собственные очаги генерации и аккумуляции. Наиболее важными из них являются суббассейны:
- пассивных континентальных палеоокраин, не раздробленных столкновениемплит (Карачаганакский, Приуральский, Биикжальский);
- пассивных континентальных палеоокраин, края, которых осложненыстолкновением плит и преобразованы в зоны надвигов (Актюбинско-Зилаирский, Южно-Эмбинский, Каракульский);
- трансформных континентальных палеоокраин (Аралсорский, Кзылджарский);
- межконтинентальных рифтов (Центрально-Прикаспийский).
Расшифровка геологического строения и оценка перспектив нефтегазоносности предложена с использованием теории многоярусной тектоники плит, где перемещение плит происходит не только по астеносфере, но и по другим поверхностям, оболочкам литосферы.
Вторая группа тектонистов (Л.И. Лобковский, В.Е. Хаин, В.Г. Трифонов, Г.Ж. Жолтаев, S.H. Kirbi, A.K. Kronenberg, G. Ranalli, D.C. Murphy) принимают двухъярусный вариант проявления тектоники плит, что позволяет успешно преодолевать трудности при анализе геологических процессов регионального масштаба, внутриплитных движений и деформаций. Г.Ж. Жолтаев (1998, 2004, 2005) считает, что в нынешних границах Прикаспийской синеклизы (впадины) в докунгурское время существовало несколько самостоятельных осадочных бассейнов, различавшихся по динамике погружения и интенсивности прогрева пород в девоне, карбоне и ранней перми. В зависимости от геодинамических условий каждый прошел характерный для него эволюционный путь развития. Он выделил три осадочных бассейна: на востоке – пассивной континентальной окраины, на западе – внутриконтинентальный платформенный, на юге – Южно-Прикаспийский осадочный бассейн, приуроченный к континентальному поперечному Южно-Эмбинскому рифту девонского возраста. Разделяющие эти три бассейна Гурьевское и Кенжалинское поднятия временами служили областями сноса осадков и не препятствовали непрерывному сообщению бассейнов между собой.
Г.Ж. Жолтаев показывает, что структурная эволюция Южно-Эмбинского поднятия, восточного борта Прикаспия и Урала связана с открытием и закрытием Уральского палеоокеана в среднем-позднем палеозое. В результате процессов рифтообразования и непродолжительного спрединга. Уральский палеоокеан в позднедевонско-каменноугольное время сократился, а палеоокеанические отложения были деформированы позднепалеозойской коллизией этих плит.
Автору импонирует геодинамическая модель геологического строения Прикаспийской впадины, предложенная коллективом авторов под руководством В.П. Гаврилова (2009). В геодинамическом сценарии формирования, Прикаспийская впадина интерпретируется как окраинное море позднепалеозойского возраста, отдаленное от океана Тетис системой островных дуг. Наибольшая степень нефтегазонасыщения характерна для подсолевых отложений бортовых зон впадины. Гигантские месторождения нефти и газа приурочены к рифовым массивам, расположенным над погребенными вулканическими дугами (Тенгиз, Кашаган, Астраханское и др.).
В такой модели рифы, как органогенные постройки палеозойского этапа эволюции, являются одной из составных частей карбонатной платформы. Модель палеозойской карбонатной платформы успешно использовалась для интерпретации карбонатных толщ Восточного Казахстана – кембрийско-ордовикских Малого Каратау и Северо-Западного Прибалхашья и девонско-каменноугольных Большого Каратау.
Первые литолого-фациальные исследования разреза подсолевого комплекса Прикаспийской впадины были выполнены Б.К. Прошляковым и Ю.М. Васильевым (1957, 1962), Г.Е.-А. Айзенштадтом и др. (1957, 1961), Р.И. Грачевым (1959), Р.Г. Гарецким и др., (1961, 1963), А.Л. Яншиным и др. (1961), В.С. Днепровым (1962), А.К. Замареновым (1962, 1965, 1970). В работах этих исследователей на базе скудного материала рассматривались лишь отдельные стороны условий формирования карбонатных отложений. Всеми отмечаются мелководно-шельфовый и пребрежно-морской характер карбонатных образований.
Одни исследователи (Д.М. Федоров и др., 1977, 1979; А.Е. Шлезингер, А.Л. Яншин, 1984; Ю.А. Волож и др., 1989; Л.Г. Кирюхин и др., 1979) пришли к выводу, что подсолевые отложения всей внутренней части Прикаспийской впадины формировались в глубоководном бассейне океанического типа в условиях некомпенсированного прогибания. Другие (В.С. Днепров и др., 1974; В.М. Алешин и др., 1982) опираясь на тот же фактический материал, полагают, что палеозойские отложения на всей территории впадины сформировались в условиях эпиконтинентального мелководно-морского бассейна или допускают существование осадконакопления, связанного с некомпенсированным прогибанием, только в пермский период.
В последние десятилетия, для интерпретации палеозойского этапа карбонатонакопления используется модель так называемой «карбонатной платформы», которая в отличие от моделей карбонатных рифов и атоллов, характеризуется последовательно сменяемыми фациальными поясами: от мелководья переходной приливной равнины, внутренней шельфовой лагуны, внутриморской песчаной отмели окраины, через карбонатный склон и рифовые комплексы в сравнительно глубоководную бассейновую впадину (депрессию). В международной геологической практике такие образования, получили название как изолированные карбонатные подводно-морские горы и наиболее близким по смыслу в русскоязычной геологии, является термин «карбонатный массив».
Выяснено, что для карбонатных массивов характерно увеличение мощности (толщины) отложений, по сравнению с их одновозрастным обрамлением, а узкая переходная зона, где отмечается изменение мощностей, получила название карбонатного уступа (склона). Сами карбонатные массивы почти нацело сложены разнофациальными известняками и доломитами, окрашенными преимущественно в светлые тона, с прослоями вулканогенно-терригенного и терригенного материала. Отложения, развитые по обрамлению карбонатных массивов с конденсированным (сравнительно маломощным) разрезом представлены темноцветным карбонатно-глинистым и карбонатно-терригенным, а в более удаленных частях бассейна – тонкослоистым глинисто-сланцевым и терригенным материалом.
В такой модели рифы, как органогенные постройки палеозойского этапа эволюции, являются одной из составных частей карбонатной платформы. Модель палеозойской карбонатной платформы успешно использовалась для интерпретации карбонатных толщ Восточного Казахстана – кембрийско-ордовикских Малого Каратау и Северо-Западного Прибалхашья и девонско-каменноугольных Большого Каратау.
Э.С. Воцалевский, В.М. Пилифосов и др. (2000) считали, что развитие этих карбонатных массивов в палеогеографическом отношении определялось их расположением в зоне сочленения структур юго-восточной окраины Восточно-Европейской платформы с Уральским палеоокеаном и Палео-Тетисом. При этом заложение Тенгиз-Кашаганской карбонатной платформы было связано с периодом раскрытия Уральского палеоокеана. Это обусловило более широкий стратиграфический диапазон и более значительные мощности карбонатных отложений. В противоположность этому, зарождение Южно-Эмбинской карбонатной платформы произошло в период закрытия Уральского палеоокеана и связано с относительно кратковременным процессом обмеления территории (период сжатия). Эти же причины обусловили и разную степень сохранности и морфологической выраженности рассматриваемых структур.
Литолого-фациальными исследованиями последних лет дополнялись и развивались в основном две точки зрения или близкие к ним взгляды на условия формирования подсолевых отложений. В целом ряде работ (Л.В. Власова, 1985; Г.П. Золотухина, Г.М. Яриков, 1977; М.И. Тарханов и др., 1985, 1988; К.М. Таскинбаев 1985; Г.Ж. Жолтаев, Х.Б. Абилхасимов 1988, 1991, 2003, 2007, 2010, Н.Г. Матлошинский, 2011) содержится детальное описание карбонатных и терригенных пород с выделением структурно-генетических типов. В.Н. Кривонос и др., (1986, 1991), а позднее А.П. Пронин, Т.Е. Меланченко предлагают свою классификацию структурно-генетических типов карбонатных пород разрезов подсолевого палеозоя юга Прикаспийской впадины.
А.К. Замаренов и др., (1986) отмечают, что поздневизейско-раннебашкирскому времени соответствует стадия трансгрессии нижне-среднекаменноугольного моря и возникновение благоприятных условий для активной мелководной карбонатной седиментации и формирования рифогенных фаций, как в области шельфа, так и на площадях внутривпадинных поднятий.
В связи с различными точками зрения на условия седиментации в бассейне отличаются взгляды исследователей и на формирование карбонатных отложений. Одни пытаются доказать широкое развитие процессов рифообразования на бортах впадины, на границе шельфа и глубоководной части бассейна, и седиментационную природу карбонатного уступа, установленного в этой зоне. Другие считают все карбонатные отложения слоисто-шельфовыми образованиями, накапливавшимися на всей территории впадины. Отсутствие кернового материала в разрезах скважин, пробуренных, в отдельных случаях, во внутренней прибортовой зоне Прикаспийской впадины они объясняют постседиментационными размывами, карбонатные уступы считают эрозионными или тектоническими образованиями.
Таким образом, в последние годы на геологическую модель Прикаспийской впадины стало существовать два диаметрально противоположных мнения: мелководный бассейн с компенсированным осадконакоплением и глубоководный бассейн с некомпенсированным осадконакоплением.
Глубоководная модель базируется преимущественно на сейсмических материалах. Сторонники глубоководной модели (Ю.А. Волож, Л.Г. Кирюхин, Н.Я. Кунин, О.С. Обрядчиков, В.М. Пилифосов, Э.С. Воцалевский, Н. Азербаев, С.К. Умиршин, Л.Е. Шлезингер и др.) считают, что сокращение толщины отложений от бортовых зон к центру синеклизы происходит в результате замещения мелководных шельфовых фаций маломощными депрессионными. Многокилометровая толща подсолевых пород, по их мнению, накопилась в рифее.
Сторонники компенсированной модели (Г.Е.-А. Айзенштадт, Э.К. Азнабаев, Н.А. Калинин, Я.Ш. Шафиро и др.), по данным глубокого бурения и детального фациального, стратиграфического анализов, считают, что сокращение разреза от бортовых зон к центру происходило в результате глубоких эрозионных перерывов в осадконакоплении в отдельные геологические эпохи. В фациальном отношении также наблюдается замещение шельфовых карбонатов грубообломочным материалом, насыщенным растительным детритом и линзами угля, а тонко отмученные глины накапливались в условиях закрытых лагун. Необходимо отметить, что сокращенный разрез подсолевых отложений приурочен к Актюбинско-Астраханскому поднятию и Прикаспийской тектонической ступени (Н.В. Неволин, 1974), от которых к центру синеклизы резко увеличиваются мощности подсолевых палеозойских пород.
Из последних работ можно выделить монографии, изданные Ю.А. Воложем, М.П. Антиповым, В.А. Быкадорова, Т.Н. Херасковой, В.С. Парасына и др. по Оренбургскому тектоническому узлу (2013) и по Астраханской карбонатной платформе (2008). Той же группой ученых под научным руководством академика А.Н. Дмитриевского выполнено крупное обобщение по Каспийскому региону. Еще одна монография, посвященная нефтегазоносности палеозойского шельфа северной бортовой части Прикаспия (2011) издана группой казахстанских и зарубежных специалистов – Б.М. Куандыковым, Н.Г. Матлошинским, К. Сентгиорги, А. Ковач, Ли Янчень, М.С. Трохименко, Б.А. Ескожа, О.С. Турков и др.
В данных работах приведен сейсмостратиграфический анализ Прикаспийского региона с построением стратиграфических разрезов и моделей, геологических разрезов и стратиграфических сопоставлений, и схем. По сейсмическим и буровым данным составлены структурно-тектонические и структурные карты Прикаспийского региона (от поверхности фундамента до мезозоя) разного масштаба, выполнены палеотектонические и палеогеографические реконструкции, приведена серия уточненных палинспатических карт. Произведена типизация подсолевых и надсолевых структур различного генезиса, показано их выражение в сейсмическом поле и на геологических разрезах.
Литолого-фациальные исследования, седиментационное моделирование осадочных бассейнов в последние годы значительно пополнились благодаря эволюции представлений геологов о процессе осадконакопления (Тимофеев П.П., 1975; Кузнецов В.Г., 1978, 2003; Уилсон Дж., 1980; Фортунатова Н.К., 1988, 1999, 2007; Handford C.R, Louks R.G., 1993; Lowrence D.T., 1994, Жемчугова В.А., Мельников С.В., Данилов В.Н. и др., 2001, Tucker M.E., Wright, 1996, Дж.Л. Уилсон,1980).
Карбонатное осадконакопление наиболее типично для эпиконтинентальных морей пассивных окраин континентов. Теория карбонатного осадконакопления в эпиконтинентальных морях в генерализованном виде была предложена М. Ирвином в 1965 году. Изучение карбонатов Уиллистонского бассейна Северной Америки позволило ему разработать седиментационную модель, в которой три главных осадочных фации, обозначенные как зоны X, Y и Z, замещаются латерально от центра бассейна к его окраинам (Селли, 1989). Последовательная смена обстановок осадконакопления по зонам приводит к образованию циклично построенных разрезов, состоящих их ассоциаций типичных элементарных обмеляющихся кверху циклитов.
Более сложные седиментационные модели карбонатных толщ были разработаны позднее Дж. Уилсоном (1975), А. Рикменом и Дж. Фридменом (1982), Р. Селли (1989), П. Райтом и М. Таккером (1996). Одной из наиболее привлекательных и концептуально выдержанных является идеализированная седиментационная модель карбонатного осадконакопления Дж. Уилсона (Уилсон, 1980). Она включает девять поясов стандартных фаций, сменяющихся по профилю седиментации от пелагических до супралиторальных. При этом автор подчеркивал, что совсем необязательно присутствие всех этих поясов в реальных бассейнах седиментации, поскольку такие факторы, как различные скорости карбонатного осадконакопления, характер склона, вариации климатов, изменяют структуру идеализированной последовательности. Но эта последовательность в генерализованном виде выдерживается при различных тектонических условиях. Внешние пояса окружают впадины, выделяются по краям крупных карбонатных банок и вытягиваются в виде ореолов вокруг слабо приподнятых участков. Существенно, что эта последовательность столь устойчива: она служит исходной моделью для определения географического распределения типов горных пород. Таким образом, она становится инструментом, используемым при полевом картировании, при выделении литологических подразделений для целей корреляции, при восстановлении обстановок осадконакопления...» (Уилсон, 1980, с. 38–39).
Изучение карбонатных отложений верхней юры Узбекистана позволило Н.К. Фортунатовой (Фортунатова, 1985) подразделить идеализированную схему Дж. Уилсона на две самостоятельные модели:
1 – для бассейнов с интенсивно погружающимся расчлененным шельфом;
2 – для бассейнов с полого наклоненным слабо расчлененным шельфом.
В строении доюрских отложений Прикаспия выделяются несколько литолого-стратиграфических комплексов, соответствующих определенным этапам их геологического развития: додевонский, верхнедевонско-нижнекаменноугольный (среднефранско-нижне-средневизейский), верхневизейско-сакмарский, артинский.
Выделены несколько типов разреза, которые отличаются не только набором слагающих их пород, но и характером, а также степенью проявления диагенетических и эпигенетических процессов. Комплексное исследование отмеченных особенностей пород дало более ясное представление о палеогеографической обстановке, что очень важно при нефтегазопоисковых работах, прежде всего для прогноза типов коллекторов и их характеристик.
Нефтегазоносный потенциал и стратегия нефтепоисковых работ в Прикаспийской синеклизе зависит от геологической модели. З.Е. Булекбаев, Б.С. Измухамбетов, Б.А. Искужиев, Н.Е. Куантаев, О.Н. Марченко и др. считают, что при глубоководной модели центральная часть впадины окажется бесперспективной на нефть и газ. Во-первых, депрессионные осадки характеризуются низким содержанием органического вещества, во-вторых, в них отсутствуют благоприятные коллектора для аккумуляции углеводородов. Остается узкая бортовая зона, перспективная на нефть и газ, так называемое «Золотое кольцо» Прикаспия. Однако расчеты показывают, что количество генерированных УВ в пределах «Золотого кольца» недостаточно для формирования всех известных к настоящему времени месторождений нефти и газоконденсата в Прикаспийской впадине. Следовательно, вынуждены признать, что и в центральной части впадины протекали процессы нефтегазообразования в палеозойскую эру. Модель компенсированного бассейна значительно увеличивает нефтегазоносный потенциал Прикаспийской впадины и расширяет перспективные площади за счет ввода в сферу поисковых работ центральную часть впадины.
Открытие месторождений нефти и газа на глубинах свыше 5 км подтвердило перспективность глубоко залегающих карбонатных толщ, но одновременно выявило трудности, поскольку на больших глубинах преобладают коллекторы со сложным строением пустотного пространства и с интенсивным развитием трещиноватости.
В решение проблемы изучения карбонатных пород – коллекторов нефти и газа внесли свой вклад А.И. Конюхов (1976), Е.М. Смехов (1974, 1985), Ф.И. Котяхов (1977), К.И. Багринцева (1965, 1977, 1982, 1986, 1999), Я.Н. Перькова (1966, 1982, 1985), Л.П. Гмид (1968, 1970, 1985), Ю.И. Марьенко (1978, 1986), Г.Е. Белозерова (1979, 1986), В.Н. Киркинская (1981), Б.К. Прошляков, В.Г. Кузнецов (1981), А.Н. Дмитриевский (1982, 1986, 1992), Т.Т. Клубова (1984), а также зарубежные исследователи: Г. Арчи (1952), Д. Агульер (1978), А.И. Леворсен (1959, 1970), Т. Сандер (1967), Г.В. Чилингар, Г. Биссел, Ф. Фейрбридж (1970, 1992), Дж.Л. Уилсон (1980), Т. Голф-Рахт (1986) и др.
Касьянова Н.А., Вылегжанина А.С., Кирика Д.Д., Бурлин Ю.К., Брыжин А.А., Медведев П.В (2008, 2009) отмечают, что при изучении сложных типов коллекторов, широко развитых в карбонатных толщах, относительно слабо учитываются два основных фактора. Первый – трещиноватость, обусловливающая фильтрацию флюидов. Второй – вторичная пустотность, возникновение которой обязано в основном процессам растворения и выщелачивания. Кавернозность значительно увеличивает общую полезную емкость коллектора и соответственно повышает извлекаемые запасы углеводородов, содержащиеся в нем. Длительные постседиментационные преобразования в равной степени затронули известняки и доломиты и обеспечили широкий диапазон типов коллекторов. Сложное строение пустот в карбонатных
отложениях связано с повышенной растворимостью пород под воздействием большого числа разнонаправленных факторов: химизма и скорости движения подземных вод, температуры, давления и др.
Положительное влияние процессов растворения и выщелачивания на развитие кавернозности в карбонатных породах, в том числе залегающих на больших глубинах, отмечалось другими исследователями, но без анализа причин развития их на одних участках и отсутствия на других (Б.К. Прошляков, 1975, Е.М. Смехов, 1968, К.И. Багринцева, 1980, 1986). Следует подчеркнуть, что именно совокупное воздействие рассмотренных факторов способствует развитию сложных типов коллекторов.
Изучению раскрытости трещин, изменению емкости их в образце и в пласте, выявлению наличия открытых трещин различной ориентировки на глубине посвящено много работ. Теоретические исследования характера и степени деформации трещиноватых пород проводили Ю.П. Желтов (1966), В.М. Добрынин (1979), В.Н. Майдебор (1971, 1980), экспериментальные – Д.В. Кутовая (1962), И.А. Бурлаков, Г.И. Струков (1978).
О роли трещиноватости горных пород в формировании УВ залежей, характеристике трещинной системы горных пород и особенностях флюидонасыщения трещинных каналов в породах продуктивных горизонтов изложено в работах Касьяновой Н.А., Вылегжаниной А.С., Кирика Д.Д., Бурлина Ю.К., Брыжина А.А., Медведева П.В. (2008, 2009).
Проблемные вопросы выделения и оценки сложных типов карбонатных коллекторов промыслово-геофизическими методами (ГИС) изложены в монографических работах Р. Дебранта (1972), В.М. Добрынина (1983), В.Н. Дахнова (1960, 1980), Б.Ю. Вендельштейна (1986), Б.А. Александрова (1979), С.С. Интерберга, Г.А. Шнурмана (1984), В.И. Ильинского и А.Ю. Лимбергера (1981), Б.Ю. Вендельштейна, М.Г. Латышевой (1986), Г.М. Золоевой, Н.В. Фармановой, Н.В. Царевой (1977), В.Ф. Козяра (1986).
Багринцевой К.И. проведен анализ условий формирования и свойств карбонатных коллекторов нефти и газа (1999, 2007, 2008), результаты которых обобщены в виде Атласа карбонатных коллекторов месторождений нефти и газа Восточно-Европейской и Сибирской платформ (2003).
Одним из важнейших обобщений по Прикаспийской впадине за последние годы, в котором участвовал автор данной монографии, выполнено в рамках проекта «Комплексное изучение осадочных бассейнов Республики Казахстан» в 2009–2012 гг. В процессе исследований привлечены опубликованные и фондовые материалы прошлых лет и доступные новейшие геолого-геофизические материалы, материалы бурения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин, проведенные в последние годы недропользователями, занимающихся поиском, разведкой и разработкой месторождений нефти и газа в пределах Прикаспийской впадины. Проведенные в последние годы исследования развития карбонатных построек: Тенгиза, Кашагана, Карачаганака, Жанажола, Алибекмолы и других, а также, по казахстанскому сектору Каспийского моря позволили создать большую информационную базу, которая до настоящего времени не сведена воедино по Республике Казахстан и не рассмотрена с единых научно-методических позиций.
В связи с этим, в настоящей работе будут приведены результаты работ, где пересмотрено геологическое строение Прикаспийской впадины, выполнено тектоническое и нефтегазогеологическое районирование бассейна. Выделены перспективные на нефть и газ, структурные элементы и локальные объекты, рекомендуемые для поисков залежей углеводородов.