Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геотектоническое развитие Печоро-Колвинского авлакогена и сравнительная оценка перспектив нефтегазоносности его структурных элементов

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Мотузов, Сергей Иванович, Москва

¿У-. с/С

/ ( V ч?'

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

На правах рукописи

МОТУЗОВ СЕРГЕИ ИВАНОВИЧ

УДК 553.98+551.24(470.13+470.11)

ГЕОТЕКТОНИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ПЕЧОРО-КОЛВИНСКОГО АВЛАКОГЕНА И СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ЕГО СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Специальность: 04.00.17- Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Москва - 1999г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................................................................3

1. Изученность проблемы..........................................................................................................................................6

1.1. Печоро-Колвинский авлакоген и современные представления о строении и развитии рифтогенных

структур..............................................................................................................................................................6

1.2. Состояние геолого-геофизической изученности Печоро-

Колвинского авлакогена.......................................................................................................20

2. Краткий геологический очерк..........................................................................................................................22

3. Методика работ..........................................................................................................................................................................28

4. Литолого-фациальная характеристика осадочного

чехла............................................................................................................................................................................................36

4.1 .Формационный состав осадочного чехла..........................................................38

4.2.Структурно-литологическая зональность..............................................................78

5. Геотектоническое развитие Печоро-Колвинского ^

авлакогена...............................................................................................

5.1. Каледонский цикл 97

5.2. Герцинский цикл 101 5.3 Альпийский (киммерийский) цикл........................................................................115

6. Закономерности формирования и размещения залежей нефти и

газа.........................................................................................................

бЛ.Нефтегазоносность..........................................................................................................................................119

6.2.Условия формирования и размещения нефти

и газа.............................................................................................................................127

7. Оценка перспектив и рекомендации.....................................................148

ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................................................................................................................................153

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 155

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Объект исследований - Печоро-Колвинский авлакоген (ПКА) располагается в центральной части Печорской синеклизы и входит в состав Тимано-Печорского (ТП) нефтегазоносного бассейна (НГБ). Административно его южная и центральная части находятся в республике Коми, а северная - в Ненецком автономном округе. В настоящее время установлено, что многие НГБ непосредственно приурочены к современным или погребенным рифтовым системам (НГБ Северного моря, Маракайбо, Суэцкого залива и др.). Эво-люционно-генетический подход к рассмотрению геологического строения и условий нефте-газоносности рифтогенных областей позволяет расширить представления об их формировании и повысить эффективность нефтегазопоисковых работ.

ПКА на протяжении нескольких десятилетий остается основным объектом добычи углеводородного сырья в ТП НГБ и обладает наиболее высокими перспективами для открытия новых залежей углеводородов (УВ). Повышение успешности поисково-разведочных работ является наиболее актуальной задачей теоретических исследований. Это необходимо и для продолжения нефтегазодобычи, и для поддержания инвестиционной привлекательности ПКА. Исследуемые в работе зональность и цикличность разновозрастных отложений, генетические закономерности геотектонического развития, условия образования и размещения залежей УВ в ПКА являются определяющими факторами обоснования направлений поиска.

Результаты работы будут способствовать расширению поисков новых скоплений УВ в Тимано-Печорском НГБ и других подобных регионах страны.

Цель работы: на основании анализа геологического строения и геотектонической эволюции Печоро-Колвинского авлакогена с позиции его принадлежности к палеорифтовой системе, выполнить сравнительную оценку перспектив нефтегазоносности и обосновать основные направления дальнейших геологоразведочных работ в ПКА.

Основные задачи исследований:

• выявление структуры и формационного состава осадочного чехла;

• выявление литолого-фациального состава и особенностей распространения синриф-товых отложений, геодинамики их образования;

• анализ геотектонического развития структурных элементов ПКА;

• определение условий формирования и закономерностей размещения нефтегазовых скоплений с оценкой перспектив нефтегазоносности структурных элементов и разработка рекомендаций по направлению дальнейших геологоразведочных работ на нефть и газ в ПКА.

Научная новизна.

1 .Обоснована модель геологического строения и геодинамики формирования системы палеорифта ПКА.

2. На основе интерпретации сейсмических профилей и по результатам бурения глубоких скважин построены региональные геолого-геофизические крупномасштабные профильные разрезы, освещающие структуру ПКА, и выполнены палеореконсгрукции.

3. Произведен анализ мощностей и фаций, построены с учетом разломной тектоники новые карты равных мощностей литолого-стратиграфических (нефтегазоносных) комплексов. Они отражают палеогеографические условия накопления отложений и охватывают основные этапы эволюции ПКА. Обосновано его геотектоническое развитие.

4. Выполнена сравнительная оценка нефтегазоносности структурных элементов ПКА.

Практическое значение работы. Выполненные работы позволили обосновать развитие ПКА от заложения до настоящего времени и оценить перспективы .нефтегазоносности его составных элементов. Комплекты взаимоувязанных графических документов могут быть использованы при региональных обобщениях для проведения тектонического и нефтегазо-геологического районирования. Установленные зависимости нефтегазоносности от геодинамической активности формирования и эволюции рифтовых впадин позволяют до ввода в глубокое бурение по территориальной приуроченности локальных структур, выделить наиболее перспективные объекты для поисков нефти и газа. С учетом одной из рекомендаций 1989 года в результате бурения скважины ДП "Севергазпром" в 1995 году открыто газокон-денсатное месторождение на Югид-Соплесской площади.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались на "Международной конференции по потенциалу нефти и газа в Баренцевом и Карском морях и прилегающей суши", (Мурманск, 1992г.). Отдельные положения работы изложены в 5-ти тематических отчетах ТПО ВНИГРИ и ГГП "Печорагеофизика". Результаты исследований опубликованы в 4 статьях. Выданные в процессе работы рекомендации по поискам месторождений УВ и направлениям работ учтены при составлении ежегодных планов работ ГГП "Ухтанефтегазгеология", ГГП "Печорагеофизика" и ДП "Севергазпром".

Фактический материал. В основу работы положены личные исследования автора, проведенные в 1984-99гг. в Тимано-Печорском отделении ВНИГРИ, ГГП "Печорагеофизика" и ДП "Севергазпром". Использованы и обобщены материалы! параметрического и поисково-разведочного бурения (более 200 скважин), сейсморазведки МОГТ (свыше 50 тыс. п. км. профилей), лабораторных исследований и тематических работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из Введения, семи глав, Заключения, изложенных на 154 стр. машинописного текста; иллюстрирована 30 рисунками и 13 таблицами, список использованной литературы включает 97 наименований.

Благодарность. Настоящая работа подготовлена на кафедре месторождений полезных ископаемых и их разведки инженерного факультета Российского Университета дружбы народов под научным руководством профессора Д.В.Несмеянова, которому автор искренне благодарен за конструктивные советы и внимательное редактирование. Автор признателен В.И.Богацкому, Н.С.Борисову, С.А.Данилевскому, В.А.Жемчуговой, В.В.Иванову, Ю.В.Илатовскому, З.В.Ларионовой, В.Вл. Меннеру, Е.Л.Теплову и Л.Н.Алисиевич за оказанную помощь, консультации, критические замечания и большую поддержку в процессе подготовки работы.

Глава 1. Изученность проблемы 1.1. Печоро-Колвинский авлакоген и современные представления о строении и развитии рифтогенных структур

Печора-Колвинский авлакоген (ПКА) - линейно вытянутая в северо-западном направлении инверсионная структура, располагается в центральной части Печорской синеклизы в пределах одноименной эпибайкальской платформы на крайнем северо-востоке России (рис. 1.1). Наиболее активное развитие ПКА испытал в раннем-среднем палеозое, толща позднепалеозойских и мезозойских отложений относительно равномерно перекрывает интенсивно дислоцированные подстилающие породы. Печоро-Колвинский авлакоген по своему геологическому строению, структурно-морфологическим признакам, по составу осадочных толщ обладает многочисленными чертами сходства с современными и палео рифтами различного возраста, располагающимися в разных регионах мира.

Узкие линейные погребенные зоны рифейских и палеозойских раздвигов земной коры внутри континентов, испытавшие растяжение и проседание сводов, впервые выделенные и изученные Н.С.Шатским (1964) в пределах Восточно-Европейской платформы, получили название авлакогенов. Тесное сходство наиболее характерных признаков позволяет отнести авлакогены к рифтогенным структурам континентального типа - палеорифтам.

Активное изучение рифтовых структур связано с широко развернувшимися в 50-60-е годы региональными геолого-геофизическими исследованиями и глубоким бурением на суше и в океанах. Открытие срединно-океанических хребтов стимулировало интерес к континентальным рифтам, привело к выявлению общих черт и закономерностей их строения и развития, к признанию важной историко-геологической роли рифтогенеза в эволюции Земли.

Территория ПКА впервые была отнесена к структурам авлакогенового типа по результатам работ В.С.Журавлева (1972) и О.А.Солнцева и А.С.Бушуева (1969-73), которые выделили Печоро-Колвинский авлакоген и описали его основные черты по результатам магнитометрических и геоморфологических исследований. В 1979г. В.Г.Черный выделил Вос-точно-Тиманский и Печоро-Колвинский рифты додоманикового развития и при недостатке геолого-геофизических данных отметил необходимость изучения рифтогенеза в Тимано-Печорском регионе. Однако изучение рифтогенеза в регионе должного продолжения не имело.

В исследованиях Н.С.Шатского, Е.В.Артюшкова, А.А.Богданова, В.В.Белоусова, А.А.Борисова, Р.Н.Валеева, Ю.А.Зорина, П.Н.Кропоткина, Н.А.Логачева, Е.Е.Милановского,

Рис. 1.1. Основные тектонические элементы Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна

(по Богацкому и др. 1977г.)

1. границы элементов

2. границы Печоро-Колвинского авлакогена

М.В.Муратова, В.Д.Наливкина, А.В.Разваляева, А.В.Чекунова, и многих других отечественных, а также зарубежных авторов, таких как Б.Х.Бакер, К.Берке, П.Морган, Ст. Мюллер, И.Б.Рамберг, П.Ф.Хоффман и других изучены и обобщены данные о.континентальных рифтах и авлакогенах по всем регионам мира. Рассмотрены специфические особенности морфологии, геологического строения, взаимосвязи поверхностных и глубинных явлений, магматизма, закономерности пространственной и геохронологической приуроченности, исследована длительность процессов рифтогенеза и эволюция рифтовых зон, произведены их классификации по различным признакам.

Основная проблема современных исследований - это унификация процесса рифтооб-разования; раскрытие механизма заложения и эволюции рифтов; их классификация и изучение вопросов, связанных с высокой перспективностью рифтовых зон как источников минерально-сырьевых ресурсов.

Несмотря на интенсивное изучение континентальных рифтов, особенно в последние десятилетия, пока достигнуто мало согласия по вопросам, относящимся к процессу рифтооб-разования. Например, почему одни рифты прекращают свое развитие, тогда как другие продолжают его вплоть до полного разрыва континентов? Почему одни рифты отличаются высокой магматической активностью, тогда как другие оказываются менее активными или вообще "сухими"? Следуют ли рифты некоторым прогнозируемым направлениям эволюции, почему происходит реактивация и инверсия одних и отмирание других, каковы необходимые и ограничивающие рифтогенез факторы?

Для Печоро-Колвинского авлакогена актуально выяснение вопросов, связанных с его неф-тегазоносностью, таких как: распределение крупных блоков земной коры в зоне рифтогенеза; пространственное положение дизъюнктивов основных и сопутствующих; строение рифтовых грабенов, их взаимное пространственное расположение и последующие трансформации в ходе геологической истории; участие магматизма в формировании структуры рифта, его осадочного выполнения и влияния интрузивных инъекций на углеводородный потенциал.

Решение широкого спектра вопросов представляется возможным в результате повышения детальности геолого-геофизического изучения отдельных рифтовых зон и сопоставления их с известными данными по принципу подобия.

Распространенность, типы и морфологические особенности рифтов (авлакогенов)

Рифтовые структуры характеризуются специфическими чертами строения, пространственного распространения, истории развития. Они встречаются в разных регионах мира как на океанической, так и на континентальной коре. Рифтогенные структуры относятся к наи-

более широко представленному классу структур земной коры - грабенам. Авлакогены представляют группу древних рифтов, образовавшихся на континентальной коре. Проявление рифтогенеза установлено от архея до кайнозоя. Е.Е.Милановский [ 49, 50 ] выделяет пять этапов в развитии рифтогенеза на Земле: архейский, раннепротерозойский, позднепротеро-зойский, палеозойский и мезозойско-кайнозойский. Н.С.Шатский по результатам сравнительного изучения ряда рифейских и палеозойских авлакогенов различал две главные группы авлакогенов: простые и сложные.

К первой группе относятся авлакогены, сохранившие первоначальную грабенообраз-ную форму. Ко второй группе он отнес более крупные и сложно построенные внутриплат-форменные линейные зоны, первоначальная грабенообразная структура которых была сильно осложнена и преобразована позднейшими линейными складчатыми деформациями, превратившими их в узкие внутриплатформенные складчатые зоны. Проявление складчатости, синскладчатого магматизма и общий характер развития сближают «сложные авлакогены» с геосинклинальными прогибами, заложенными на континентальной коре. Чтобы подчеркнуть двойственную, промежуточную между типичными авлакогенами (рифтовыми зонами) и геосинклинальными прогибами природу такого рода структур, Е.Е.Милановский [ 50 ] предложил обозначать их термином «авлакогеосинклиналь» вместо - «сложный авлакоген».

А.А.Богданов [ 10 ], развивая представления Н.С.Шатского о принадлежности авлакогенов к структурам типа "входящих углов", образование которых обязано раскалывающим и растягивающим напряжениям соседних геосинклиналей, выделял структуры сквозные (Ти-ман), поперечные (Большой Донбасс) и внутриплатформенные (Вятский авлакоген).

По приведенным характеристикам Печоро - Колвинский авлакоген очевидно относится к группе сложных авлакогенов или «авлакогеосинклиналям» поперечного типа. Заложение системы грабенов по нему произошло на позднекембрйско-раннеордовикском этапе рифтогенеза. На следующем этапе рифтогенеза в среднем-начале позднего девона он вновь испытал реактивацию, а затем и инверсию в карбоне-перми.

Особенности морфологии и внутренняя структура наиболее отчетливо выделяют риф-тогенные образования среди других геотектонических форм. Континентальные рифты имеют ярко выраженную линейность форм. Этот признак положен в основу морфологической классификации В.Д.Наливкина [ 52 ], согласно которой выделяются три большие группы структур: 1) авлакогены протяженностью до 200-700км при ширине 40-100км и амплитуде опусканий от 1000 до 4000м; 2) авлакогены протяженностью до 700-1000км при ширине 100200км и амплитуде опусканий от 3000 до 8000-9000м; 3) авлакогены протяженностью до 1000-2000 км при ширине 100-250км и амплитуде 5000-10000 м и более. По этой класси-

фикации Печоро-Колвинский авлакоген относится ко второй группе. Ширина его составляет 80-130км., протяженность в пределах суши более 500 км, амплитуда опусканий до 10000м.

Нефтегазоносная область Печоро-Колвинского авлакогена в Тимано-Печорском бассейне занимает первое место по концентрации начальных суммарных ресурсов УВ (32,4%). Вообще, рифтовые зоны и прилегающие к ним участки земной коры обладают потенциально высокой нефтегазоносностью[ 82 ]. Такие крупные нефтегазоносные регионы, как Североморская рифтовая система, бассейн Си