Гравитационная геодинамика нефтегазоносных бассейнов подвижных зон земной коры тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.17, доктор геолого-минералогических наук Обухов, Александр Николаевич

• Обухов, Александр Николаевич
• доктор геолого-минералогических наук
• 1997

Оглавление диссертации доктор геолого-минералогических наук Обухов, Александр Николаевич

Введение

Глава 1 . Основы гравитационной геодинамики f'

Глава 2. Гравитационная геодинамика нефтегазоносных бассейнов Центрально-Азиатского орогенного пояса ЪЧ

Ферганская область срыва 42.

Центрально-Тяньшанская область срыва

Памирская дугообразная область срыва

Джунгарская область срыва

Глава 3. Гравитационная геодинамика Южно-Каспийской впадины )5Ь

Г лава 4. Г равитационная геодинамика кайнозойских бассейнов Западно-Тихоокеанского подвижного пояса

Охотоморский регион

Северо-Сахалинский бассейн

Чукотско-Беринговоморский регион ZiS

Анадырский бассейн

Хатырский бассейн

Наваринский бассейн

Бассейны Чукотского моря 2S

Глава 5. Гравитационно-геодинамические критерии неф-тегазоносности осадочных бассейнов подвижных зон земной коры Ъ&З

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гравитационная геодинамика нефтегазоносных бассейнов подвижных зон земной коры»

Новая сейсмогеологическая информация по осадочным нефтегазоносным бассейнам позволила установить и обосновать значительную роль субгоризонтальных срывов в геодинамической эволюции верхних зон земной коры. Известно, что в образовании структуры бассейнов едва ли не ведущую роль играют листрические разломы с их уходящей в глубины коры субгоризонтальной плоскостью срыва. В бортовых зонах бассейнов и в орогенных областях обычны пологие срывы аллох-тонных пластин и бескорневые структуры. Определяющее значение для подобных субгоризонтальных срывов имеют реологическая расслоен-ность литосферы и осадочного чехла, а также флюидодинамические эффекты, способствующие горизонтальным деформациям при весьма незначительных нагрузках. Действительно,—земная кора—расслоена зонами резкого изменения физико-механических свойств пород - это хрупко-вязкий раздел (чаще всего совпадающий с верхней границей Конрада), переходная гидродинамическая зона, реологически неустойчивые поверхности вблизи Мохо. Следует отметить, что эти физические границы не образуют единых общепланетарных поверхностей. Они всегда слабо наклонны из-за поверхностной неоднородности земной коры. То есть верхняя кора с преимущественно хрупкими свойствами породных масс расположена на наклонных флюидодинамически активных ("скользких") поверхностях, что неизбежно заканчивается горизонтальными перемещениями верхней коры по региональным уклонам и образованием изостатически всплывающих тыловых зон срыва. Эти многоуровневые горизонтальные перемещения пластин расслоенной коры мы относим к классу гравитационно-геодинамических процессов, поскольку происходят они не под влиянием конвективных течений в мантии, а за счет гравитационного перераспределения расслоенных породных масс в коре. Особенно крупных масштабов достигают горизонтальные срывы в мезозойско-кайнозойских бассейнах подвижных зон земной коры, к каким относятся межгорные впадины Центрально-Азиатского орогенического пояса (внутриконтинентальная область) и окраинно-континентальные бассейны Западно-Тихоокеанской подвижного пояса. Эти одновозрастные рифтогенные осадочные бассейны характеризуют два типа региональных геоструктур и являются нефтегазоносными, поэтому их совместное рассмотрение позволит выявить основные закономерности, определяющие эволюцию и особенности генерации, аккумуляции и консервации углеводородов в осадочных бассейнах различного геодинамического происхождения. Учет субгоризонтальных срывов и гравитационно-геодинамических явлений в этих бассейнах является в настоящее время наиболее важной проблемой, без решения которой трудно расчитывать на эффективные поиски скоплений углеводородов в поднадвиговых поясах и односторонних узких грабенах континентальных окраин. Исследование геодинамических преобразований нефтематеринских толщ, природных резервуаров и ловушек с учетом значительных масштабов горизонтальных движений в осадочных бассейнах мобильных зон земной коры а также разработка геодинамических критериев их нефтегазоносности и определяет актуальность работы.

Появление в середине XX века концепции тектоники литосферных плит или новой глобальной тектоники произвело переворот в геологии и создало впечатление, что все текущие проблемы могут быть легко и эффективно разрешены в рамках этой новой научной парадигмы. Сейчас предпринимаются многочисленные попытки привлечь методологический аппарат тектоники плит для поисков месторождений полезных ископаемых и прежде всего нефти и газа. В этой связи еледует выделить разработки К.А.Клещева, В.С.Шеина, Л.П.Зоненшайна, Л.М.Натапова, В.Е.Хаина, В.П.Гаврилова а также многих ученых, развивающих геодинамические исследования применительно к отдельным нефтегазоносным провинциям (А.А.Абидов, В.Г.Варнавский, Р.Г.Гарецкий, Г.Ж.Жолтаев, М.А.Камалетдинов, Ю.В. Казанцев, Т.Т.Казанцева, Л.Э.Левин, В.И.Попков, Б.В.Сенин,Э.В.Шипилов, К.О.Соборнов, О.И.Супруненко, В.В.Харахинов и др.).Региональные геодинамические построения обладают достаточно высокими прогностическими возможностями. Сложнее обстоит дело с зональным а тем более локальным прогнозом нефтегазоносности. Для этих задач тектоника плит является еще слишком общей теорией, не учитывающей некоторые важные геологические моменты.

Центральным постулатом тектоники плит является предположение о конвективных течениях в мантии, обеспечивающих энергетику тектонических процессов в земной коре. Действительно, надежно установленным фактом можно считать спрединг или расширение ложа океанов в глобальной системе срединно-океанических рифтов. Однако, второй необходимый элемент конвективной ячейки - погружающийся или субдуцирующий поток до сих пор остается лишь теоретическим предположением. С различной степенью уверенности разные авторы на роль зон субдукции выдвигают глубоководные желоба, но до сих пор эти предположения остаются дискуссионными. Поэтому гносеологически равноценной выглядит гипотеза расширяющейся Земли (Е.Е.Мила-новский, А.И.Летавин, У.Кэри и др.), согласно которой поверхность Земли испытывает только растяжение. Тогда как образовались оро-генные зоны с их характерной покровно-надвиговой тектоникой? Механизм коллизии или столкновения литосферных плит кажется однозначно объясняет их формирование. Однако и здесь не все так просто, Огромные массивы докембрийских кристаллических пород или, как их еще называют "гранитные ядра гор", могут оказаться тектонически денудированными зонами, с которых осадочный чехол переместился в периферийные складчато-надвиговые части орогенов (рис.1). Наиболее полно тектонические деформации фиксируются в расположении и структуре осадочных бассейнов. Внутри складчато-надвиговых поясов мезозойско-кайнозойские бассейны представляют собой сложную разобщенную мозаику тектонически ограниченных фрагментов, разделенных изостатически воздымающимися поясами метаморфических палеозойских и/или выступами докембрийских пород. Причем даже метаморфические складчато-надвиговые пояса порождены скольжением чешуйчатых пластин с возвышенных участков в пониженные по серпентини-товым и сланцевым реологическим разделам. Таким образом и орогены являются прежде всего зонами растяжения а затем уже изостатичес-кого воздымания и локального сжатия. Возможно только этим объясняется изостатическая аномалия под горными хребтами, выявленная еще Дж.Эверестом. При такой модели развития складчато-надвиговых поясов палинспастические реконструкции должны полностью опираться на сейсмогеологический и структурно-формационный анализ мезозойс-ко-кайнозойских осадочных бассейнов, включенных в орогенные области и обрамляющих их.

Целью работы является исследование гравитационно-геодинамические моделей эволюции осадочных бассейнов, разработка на этой основе новых тектонических критериев нефтегазоносности осадочных бассейнов подвижных зон земной коры и выявление наиболее перспективных зон нефтегазонакопления в рассматриваемых регионах.

При этом предполагается решить следующие задачи: -обобщение современного материала и развитие представлений о геодинамической эволюции осадочных бассейнов Центрально-Азиатского орогенного и Западно-Тихоокеанского подвижного поясов;

INTRUSIVE

Рис.1 Гравитационно-геодинамическая модель эволюции внутри-континентальных осадочных бассейнов

Верхний 10-15 километровый слой земной коры в геологическом масштабе времени ведет себя.как вязкая селевидная масса, легко пересещающаяся в горизонтальном направлении при наличии минимального уклона. Существенно способствует перемещению наличие хрупко-вязкого перехода в земной коре на уровне 10^3 км, а также флюидо-динамические явления в этой же зоне. Гравитационный срыв осадочных пластин происходит по границам стршстурно-формационных комплексов. Обнажившиеся площади древнего фундамента изостатически всплывают вслед за фронтом гравитационного срыва. Существенное увеличение мощности осадочного клина в этом фронте определяют их повышенный нефтегазогенерациониый потенциал.

-сейсмогеологический анализ зон растяжения и сжатия в осадочном чехле нефтегазоносных бассейнов указанных регионов; -выявление зон реологической и флюидодинамической расслоенности земной коры и осадочного чехла;

-построение гравитационно-геодинамических моделей эволюции осадочных бассейнов различных типов;

-анализ влияния гравитационно-геодинамических явлений на особенности нефтегазоносности и размещения зон нефтегазонакопления в осадочных бассейнах подвижных поясов;

-сравнительная оценка перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов подвижных поясов с выделением основных зон нефтегазонакопления в различных структурно-формационных комплексах.

Научная новизна работы заключается в следующих положениях:

1.Обосновано определяющее значение субгоризонтальных срывов для строения осадочных бассейнов подвижных зон земной коры.

2.Выделен новый тип тектонических движений, названных гравитационно-геодинамическими вследствие больших масштабов проявления и преобладания гравитационных сил в качестве первопричины тектонических деформаций крупных блоков земной коры.

3.Установлена связь взбросо-надвиговых зон орогенных областей с с растяжением земной коры, которое сопровождалось гравитацион-ногеодинамическими явлениями - субгоризонтальными срывами и изос-татическими поднятиями в тылу сорванных пластин.

4.Предложена гравитационно-геодинамическая модель эволюции осадочных бассейнов, объясняющая инверсию как результат срывов бортовых зон, возникающих после достижения бассейном определенной критической глубины (10+-5 км.).

5.Показано, что системы межгорных впадин в Центрально-Азиатском орогенном поясе и зоны изолированных полуграбенов на активных континентальных окраинах Западно-Тихоокеанского подвижного пояса образованы в результате горизонтального растяжения и разрыва некогда единой осадочной депрессии в ходе гравитационно-геодинамического срыва пластин верхней коры в направлении к океанам.

6.Установлено, что максимальные перспективы нефтегазоносности связаны с передовыми по отношению к направлению гравитационно-геодинамического срыва зонами осадочных бассейнов. В тыловых зонах из-за сильного растяжения преобладает рассеяние УВ потока.

7.Разработаны гравитационно-геодинамические критерии прогноза нефтегазоносности недр.

8.Произведено ранжирование осадочных бассейнов изучаемых регионов и выделены наиболее перспективные зоны нефтегазонакопления внутри них.

Теоретические разработки автора использовались при планировании геологоразведочных работ в межгорных впадинах Средней Азии и Казахстана в рамках Комплексных проектов и учитывались при составлении документов по прогнозной оценке крупных регионов. Материалы использованы также при создании Карт нефтегазоносности СССР(1988, 1991 гг.), Обзорной карты нефтяных и газовых месторождений. Средняя Азия(1984, 1988 гг.), Petroleum Potential Map of Notheast Asia(1996).

Практическая значимость проведенных исследований определяется разработкой новых гравитационно-геодинамических критериев оценки нефтегазоносности малоизученных территорий и акваторий подвижных поясов и выделением на этой основе наиболее крупных возможных зон нефтегазонакопления. Это особенно важно для малоизученных акваторий, для которых определение участков с экономически оптимальной ресурсной базой является первоочередной задачей, в связи с большой стоимости морского бурения. Внедрение гравитационно-геодинамических исследований в практику нефтегазопоисковых работ позволит на региональном уровне выделить участки бассейна с максимальной концентрацией ресурсов в том числе и в поднадвиговых зонах, а на локальном уровне определить закономерности формирования отдельных месторождений, а значит и характер их нефтегазоносности.

По рассматриваемой проблеме опубликовано 43 работы, в том числе две монографии и один обзор. Основные положения докладывались на Всесоюзных семинарах и конференциях "Эволюция процессов нефтегазообразования"(Москва, 1984 г.), "Формации осадочных бассейнов" (Москва, 1985 г.), "Системный подход в геологии"(Москва, 1985,1989 гг.), "Нефтегазообразование на больших глубинах"(Москва, 1986 г.), "Тектоника и нефтегазоносность поднадвиговых зон"(Фрунзе, 1988 г.), Международной конференции "Рифтогенез и нефтегазоносность"(Чернигов, 1990 г.), III Международном совещании по тектонике плит (Звенигород, 1991 г.), Всесоюзном совещании "Шарьяжно-надвиговая тектоника и ее роль в формировании месторождений полезных ископаемых" (Уфа, 1991 г.), Конференции "Состояние и перспективы развития геологоразведочных работ в Туркменистане" (Ашхабад, 1991 г.), Международном симпозиуме "Геодинамическая эволюция осадочных бассейнов"(Москва, 1992 г.), Международном семинаре в Китае (Пекин, 1993 г.), XIY-ом Мировом нефтяном конгрессе (Ставангер, 1994), 28-ом "Тектоника осадочных бассейнов Северной Евразии"(Москва,1995 г.) и 29-ом "Неотектоника и современная геодинамика континентов и океанов" (Москва,1 996) Тектонических совещаниях, XIY Губкинских чтениях(Москва,1996).

Материалы работы апробировались также на ежегодных совещаниях Миннефтегазпрома СССР и Минтопэнерго РФ по рассмотрению планов геологоразведочных работ предприятий отрасли.

В диссертации использованы результаты личных исследований автора (1976-1997 гг.) по изучению тектоники и нефтегазоносности межгорных впадин Центрально-Азиатского орогенного пояса, осадочных бассейнов Сахалина, Охотского и Берингова морей. Фактологической основой работы являются материалы региональной и поисковой сейсморазведки МОГТ. По всем рассматриваемым в диссертации бассейнам проведен подробный сейсмогеологический анализ с выделением структурно-формационных комплексов, определением типов тектонических деформаций и геодинамического режима.

Были использованы материалы глубокого бурения и результаты геохимических, палеогеотермических и литологических исследований для выявления нефтегеологических характеристик малоизученных регионов и/или отдельных литолого-формационных комплексов.

Значительным источником информации служили опубликованные и фондовые геолого-геофизические материалы по нефтегазоносным бассейнам подвижных поясов южной и восточной окраин Евразии. Широко привлекались данные зарубежных исследователей, в том числе и по осадочным бассейнам Китая, которые служат связующей цепью кайнозойских депрессий Средней-Центральной Азии и Западно-Тихоокеанской активной окраины. Настоящая работа была бы невозможна без использования построений и обобщений, проведенных исследователями из региональных НИПИ системы бывшего Миннефтегазпрома, ИГиРГИ, ВНИГНИ, МГУ, ВНИГРИ, ВНИИгаз, ИТиГ и многих других научно-исследовательских организаций а также производственных объединений.

Диссертация состоит из введения, 5-ти глав и заключения объемом 378 страниц, включая 3 таблицы, 106 рисунков и список литературы из 284 наименований.