НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ В ПАЛЕОМОРЯХ ПАЛЕОЗОЯ. СООБЩЕНИЕ 1. НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ ЯПЕТУСА И ПАНТАЛАССЫ
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 4, с. 1–26
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, впослед)
ствии перестали существовать (были ли они океанами – вопрос дискуссионный), осадочные бас)
сейны, которые сформировались на окраинах материков в это время, играют ведущую роль в каче)
стве кладовых разнообразных полезных ископаемых, в том числе руд, солей, фосфоритов, угля,
бокситов и строительных материалов. Многие из этих бассейнов является нефтегазоносными. Са)
мые древние из них были приурочены к окраинам палеоморей, возникших на рубеже протерозоя и
палеозоя, а именно Япетуса и Панталассы, другие сформировались позднее после раскрытия Па)
леоазиатского, 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 ре)
зервуаров, а также возраст и пространственное размещение важнейших нефтегазоматеринских
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 нады и Гренландии до Оклахомы и Техаса. С этим
НА ОКРАИНАХ ЯПEТУСА временем связано заложение нескольких осадоч)
Одни из древнейших поясов нефтегазонакоп) ных, а впоследствии и нефтегазоносных бассей)
ления начали формироваться на рубеже докем) нов, среди которых выделяются Центрально)Ап)
брия и фанерозоя после распада суперматерика палачский, Мичиганский и Иллинойский. На
Родиния вокруг морского бассейна Япетус на юге к ним примыкают Пермский и Западный
окраинах трех крупнейших материков того вре) Внутренний, а на западе Уиллистонский и Запад)
мени: Гондваны, Лаврентии и Балтики. Однако во но)Канадский бассейны (рис. 1). Впрочем, два
второй половине ордовика его площадь стала последних омывались водами другого морского
уменьшаться. Это было вызвано, с одной сторо) водоема – Панталассы. Во всех перечисленных
ны, выдвижением островных вулканических дуг, бассейнах нижняя часть осадочного чехла сложе)
с другой – последовательным отделением от на породами раннепалеозойского возраста. Бла)
Гондваны крупных континентальных блоков: годаря теплому климату и отсутствию крупных
Авалонии, Арморики, Перуники и Иберики, ко) областей сноса терригенного материала на окраи)
торые стали перемещаться в сторону Балтики и нах Лаврентии в это время накапливались пре)
Лаврентии. В конце ордовика, когда растяжение имущественно карбонатные осадки – доломиты и
сменилось сжатием, большая часть Япетуса пере) известняки.
стала существовать, а фрагменты коры этого оке) Мощность кембрийских и ордовикских отло)
ана были “выдавлены” на окраину Балтики. Сви) жений, вскрытых скважинами в Центрально Ап
детельством этого являются нижнепалеозойские палачском бассейне (северо)восток США и канад)
офиолиты, которые обнажаются на островах у ат) ская провинция Онтарио), увеличивается в во)
лантического побережья Норвегии [The making …, сточном направлении, с 500 м в районе свода
2007]. Финдлей в штате Огайо до 2600 м вблизи фрон)
В течение кембрия и большей части ордовика тальной зоны Аллегени в штате Западная Вир)
морские воды покрывали огромные площади в джиния. В кембрийской части разреза (свита Ро)
пределах Северо)Американского кратона, от Ка) ум и серия Конасога) они включают пласты и
1 ПРОВ
Матери ЕРЕНО КОР
ал отпр Р
авлен н ЕКТОРОМ
а согла
совани
.
е2 КОНЮХОВ
Г
р
море е
н
Бофорта л
2 а
I н
д
2 м и
Ба оре я
2 фф
ина
11
II
Гудзонов
п)
ов
9 Ла
бр
залив а до
р
3
10
15
14 IV VII 17
Бостон
12 16 IX
13 4
III 18 Канзас Филадельфия
6
8 5
X VI
VII
7 19
VIII
IX
V
Мексиканский
залив Гавана
XI
1
о. Куба
Мехико
1 2 3 4 5 6 5 7
Рис. 1. Нефтегазоносные бассейны Северной Америки, по [Высоцкий и др., 1990]
1–4 складчатости: 1 – докембрийской, 2 – палеозойской, 3 – мезозойской (невадийской и ларамийской), 4 – кайно)
зойской; 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 – Ново)
шотландский, 4 – Мичиганский, 5 – Иллинойский, 6 – Центрально)Аппалачский, 7 – Пермский, 8 – Западный Внут)
ренний, 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 – Восточно)Канад)
ский, 18 – Денвер, 19 – Балтимор)Блейк.
Структурные элементы I–III – области эпиплатформенного орогенеза:
I – хр. Брукса, II – горы Франклин и Маккензи, III – Восточные Скалистые горы;
IV–V – своды, поднятия, платформы: IV – свод Блэк Хиллс, V – выступ Льяно,
VI – антеклиза Озарк; VII–X – герцинская cкладчатость: VII – Аппалачская,
VIII – Уошито, IX – Маратон, X – Уачита.
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 3 пачки глин, алевролитов и песчаников. На круп) сти верхнего ордовика в составе свит Ютика и нейшем в регионе по запасам нефти месторожде) Энтес. Они залегают в нескольких десятках м вы) нии Лима – Индиана, расположенном в сводовой ше поверхности регионального несогласия Нокс. части свода Финдлей, коллекторами служат в ос) При этом их мощность меняется от 250 до 840 м. новном карбонатные породы, второстепенную Содержание Сорг в породах колеблется от 0.26 до роль играют песчаники. Региональным экраном 4.26% (в среднем 1.81%). В кембрийских глинах и для залежей УВ являются глины верхнего ордови) глинистых известняках оно не превышает 0.84%. ка, мощность которых меняется от 330 до 500 м. Согласно Р. Райдеру с соавторами [Ryder et al., На западе бассейна в штате Огайо в кембрий) 1998], большая часть УВ, сконцентрированных в ской части разреза преобладают песчаники квар) нижнепалеозойском нефтегазоносном комплек) цевого и полевошпатово)кварцевого состава. Це) се, была продуцирована черными глинами сред) мент образован доломитом. Вокруг одних зерен неордовикского возраста. видны каемки обрастания, другие несут следы Во второй половине ордовика Япетус стал за) коррозии. Пористость песчаников колеблется от крываться, а его западная, лаврентийская окраина 12 до 19% (средняя – 15%), а средняя проницае) оказалась в зоне коллизии (рис. 2). Тектонические мость составляет 64 мД. Мощность песчаных го) движения таконской фазы, приведшие к росту гор) ризонтов невелика. Так, толщина верхнекем) ных сооружений и формированию надвигов, со) брийского песчаного коллектора Крайсик не пре) провождались вулканизмом и образованием пере) вышает 7 м. Экраном для залежей нефти в довых прогибов вдоль континентальной окраины структурных и стратиграфических ловушках слу) Лаврентии. Сюда из растущих горных сооружений в жат доломиты свиты Коппер Ридж (мощность – большом количестве выносился терригенный мате) 12 м). На месторождении Сауз Кэнаан Пул основ) риал. Один из таких прогибов, возникший на восто) ная добыча нефти ведется из песчаных пластов, ке Центрально)Аппалачского бассейна, в раннем локально развитых в доломитах Коппер Ридж. силуре стал заполняться обломочными осадками Это хорошо сортированные песчаники, сложен) главным образом песчаного состава. На удалении от ные монокристаллическими зернами кварца с не) области сноса пески сменялись глинистыми отло) большой примесью полевых шпатов. Роль экрана жениями. Лишь в отдаленных районах бассейна для залежей играют глины и доломиты свиты продолжали накапливаться карбонаты. По мере за) Уэллс Крик среднего ордовика. полнения передового прогиба береговая линия вы) В кембрийских разрезах были описаны черные двигалась в западном направлении. Одновременно разности глин, способных генерировать УВ. Од) расширялась зона аккумуляции песков, формиро) нако основные нефтематеринские комплексы, к вавшихся в аллювиальных, эстуарных, приливно) которым относятся породы среднего ордовика, отливных и прибрежно)морских обстановках. залегают над поверхностью регионального несо) Интерес к изучению водонасыщенных песча) гласия Нокс. Его возникновение сопровождалось ников в терригенной толще нижнего силура, раз) частичным размывом ордовикских известняков и витых в шт. Пенсильвания (серия Медина) и шт. образованием карста, что во многом предопреде) Западная Вирджиния (серия Клинтон), вырос по) лило размещение запасов нефти и газа. Масштаб) сле того, как в них были выявлены значительные ная эрозия была вызвана подъемом территории в запасы природного газа, около 30 млрд куб. фу) таконскую фазу тектогенеза. тов. Газ концентрируется в наиболее погружен) Во второй половине среднего и в начале позд) ной части передового прогиба, где его добыча за) него ордовика площадь морских бассейнов на труднена из)за отсутствия крупных ловушек и ре) окраине Лаврентии в океане Япетус значительно гиональных экранов [Castle, Byrnes, 2005]. увеличилась. Повсеместно доминировала акку) Вышележащий нефтегазоносный комплекс муляция глинистых и карбонатных осадков. Они сложен дельтовыми осадками верхнего девона и также накапливались в протоарктической обла) нижнего карбона (нижний миссисипий). Они пе) сти Берингии и на востоке Гренландии. Как и в рекрываются разнообразными породами, среди других частях Северо)Американского кратона, которых ведущую роль играют карбонатные отло) мощность пород среднего ордовика не превыша) жения. Так, в честерском отделе нижнего карбона ет нескольких десятков м. Отложения свит Уэллс преобладают карбонаты мелководно)морского Крик представлены известняками, глинами и до) генезиса, известные как серия Гринбрие. На тер) ломитами с редкими горизонтами песчаников, ритории шт. Западная Вирджиния они залегают среди которых встречаются прослои черных глин. неглубоко от поверхности и вместе с породами В восточных районах бассейна они переслаивают) свиты Блуфилд образуют толщу мощностью до ся с ангидритами. Содержание Сорг в них достигает 900 м. Помимо доломитов и оолитовых известня) 1.7%. Породы этой свиты служат экраном для за) ков, коллекторами здесь являются доломитизи) лежей в ордовикских песчаниках Копер Ридж. рованные песчаники. К настоящему времени из Наиболее высокими концентрациями Сорг в этих природных резервуаров было добыто более Центрально)Аппалачском бассейне характеризу) 3 тсф газа. Скважинами вскрыты и другие фаци) ются черные глины и известняки среднего, отча) альные типы отложений, в том числе кварцевые ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013
4 КОНЮХОВ
30° N
Экв
а т ор
Лаврентия
Балтика
Авалония
?
30
°S
Рэйский океан
Гондвана
1 2 3 4
Рис. 2. Положение материков вокруг океана Япетус в позднеордовикскую эпоху, по [Pickering, Smith, 1995] c измене)
ниями.
1 – современные береговые линии (контуры современных континентов и отдельных континентальных блоков), 2 –
области развития нормальной континентальной коры, 3 – области развития утоненной континентальной коры, 4 –
зоны Беньофа.
эоловые песчаники, каличе, а также различные Мичиганский бассейн расположен в краевой
формы известняков: лагунные микритовые и СВ)части Северо)Американской платформы в
биоморфно)детритовые прибрежной части кар) районе Великих озер (Мичиган, Эрио и Гурон).
бонатного рампа. В юго)восточном направлении Его площадь достигает 207000 км2, а осадочный
наблюдается замещение пород с хорошими кол) чехол сложен морскими карбонатными, соленос)
лекторскими свойствами тонкодисперсными от) ными и терригенными породами палеозоя, от
ложениями, в том числе массивными темно)се) кембрийского до пенсильванского возраста. В
рыми карбонатными глинами, которые накапли) раннем палеозое регион находился в составе кон)
вались в пределах пологого склона рампа [Wynn, тинентальной окраины Лаврентии в океане Япе)
Read, 2006]. тус. Большинство разломов и складок, известных
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 5
в бассейне, имеют СЗ)ЮВ простирание. Они ак) образований, поставлявших УВ в рифовые резер)
тивно развивались как в период таконской ороге) вуары.
нии, так и в эпоху пенсильвано)аллегенской и К настоящему времени в центральных районах
герцинской фаз складчатости. Мичиганского бассейна выявлено более 1000 от)
дельно расположенных рифовых построек, вме)
В южных районах провинции Онтарио, между щающих залежи нефти и газа. За 100 лет разработ)
озерами Эрио и Сент Клэр, на породах докем) ки из открытых в них месторождений, было до)
брийского фундамента (гренвильский комплекс), быто 1.2 млрд барр. нефти и 5.8 трлн куб. футов
разбитого на блоки разломами как СЗ)ЮВ, так и газа [Wylie, Wood, 2005]. Пальчиковые рифы сви)
меридионального простирания, залегают породы ты Браун Ниагара перекрыты эвапоритами верх)
нижнего палеозоя. На площадях Рочестер и Гол) него силура (серия Салина). Соли замещают рифо)
дсмит Лейкшор продуктивными являются кем) вые известняки не только в разрез, но и на площа)
брийские песчаники свиты Потсдам и карбонат) ди. Они аккумулировались на начальной стадии
ные отложения среднего ордовика серий Трентон глобальной позднесилурийской регрессии.
и Блэк Ривер. Если известняки Блэк Ривер (157 м
мощности) отлагались в затишных условиях на В основании рифа на месторождении Белле
глубинах менее 5 м, то вышележащие известняки Ривер Миллс (рис. 4) залегают доломитизирован)
Трентон (113 м мощности) накапливались в мел) ные биокластовые известняки (вакстоун) Грей
ководной части рампа на глубинах 5–15 м, где Ниагара. Они послужили тем субстратом, на ко)
они подвергались воздействию волн. Экраном тором позднее росли рифовые постройки. Верх)
для залежей нефти в карбонатных породах сред) няя часть постройки сложена строматолитовыми
него ордовика служат верхнеордовикские глины известняками и перекрыта солями. Скважины,
свиты Блю Маунтиз. В эпоху таконского тектоге) пробуренные в периферийной части месторожде)
неза большинство региональных разломов акти) ния, вскрыли конгломерато)брекчии из облом)
визировались, и по ним в карбонатные породы из ков строматолитовых и рифовых известняков
кембрийских песчаников стали проникать вод) [Gill, 1973]. Исследование керна показало, что
ные флюиды. В настоящее время коллекторские пористость известняков меняется в пределах от
свойства ордовикских карбонатов определяются 0 до 33%. В биокластовых разностях она не пре)
близостью к разломным зонам, где известняки вышает 11%. Значения проницаемости колеб)
частично или полностью выщелочены и замеще) лются от 0 до 7 Дарси. Наибольшей проницаемо)
ны доломитами. Крутопадающие разломы мери) стью характеризуются рифовые известняки (в
среднем 260 мД).
дионального и СЗ)ЮВ простирания имеют в плане
извилистые очертания. Вертикальные перемеще) Основным продуктивным комплексом в Ми)
ния по ним, достигающие в породах фундамента чиганском бассейне, который эксплуатируется на
33–38 м, в карбонатных отложениях Трентон со) 137 площадях, является свита Данби, сложенная
ставляют не более 10–13 м. В местах пересечения доломитами и известняками среднего девона. Из
разломов различных направлений пористость этих отложений мощностью от 975 до 1200 м, по)
карбонатных пород достигает наибольших значе) всеместно развитых в наиболее погруженных зо)
ний. По мере удаления от зон, затронутых раз) нах, к настоящему времени получено более
рывными нарушениями, известняки доломити) 375 млн барр. нефти. В центральной и восточной
зированы в слабой степени, что находит отраже) частях бассейна породы свиты Данби представле)
ние в значительном ухудшении коллекторских ны банковыми известняками, которые накапли)
свойств ордовикских карбонатов [Ogiеsoba, 2010]. вались в обстановках открытого шельфа. В запад)
ном направлении известняки сменяются отложе)
В средне) и позднесилурийское время СВ ниями прибрежных себх и осолоненных лагун.
окраина континента Лаврентия располагалась Наилучшие коллекторские свойства наблюдают)
между 20 и 30 ю.ш. в области преимущественного ся в тех интервалах разреза, которые сложены
накопления карбонатов и эвапоритов (рис. 3). вторичными доломитами – средне) и крупнозер)
Породы среднего силура в Мичиганском бассей) нистыми, хорошо раскристаллизованными, тре)
не (ниагарский комплекс) представлены тремя щиноватыми породами. Поровое пространство в
основными комплексами. На севере это мелко) них образовано кавернами и порами выщелачи)
водные карбонатные отложения, включающие вания, а также микротрещинами, частично или
рифовые постройки и биогермы, а также зарифо) полностью заполненными кристаллами доломита
вые лагунные известняки. Они образовали протя) поздней генерации, достигающими в длину не)
женный пояс небольших рифовых построек, скольких мм. Помимо доломита присутствуют
главным образом пальчиковых рифов, между ко) кальцит, ангидрит, пирит, барит и более редкий
торыми накапливались микритовые карбонатные флюорит.
осадки. В сторону открытого моря эти отложения Крупные вертикальные трещины встречаются
замещаются фациями прибрежного шельфа. Ны) главным образом в микритовых разностях извест)
не это плотные глинистые известняки, которые няков и возникших на их основе доломитах. Не)
рассматриваются в качестве нефтематеринских которые из них прослеживаются на расстояние до
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 20136 КОНЮХОВ
30° N
Экв
а т ор
Лаврентия
Балтика
Авалония
Рэйский океан
30
°S
Гондвана
60° S
1 2 3 4
Рис. 3. Положение материков вокруг Рейского океана в позднесилурийскую эпоху, по [Pickering, Smith, 1995] c изме)
нениями.
1 – современные береговые линии (контуры современных материков и отдельных континентальных блоков), 2 – об)
ласти развития нормальной континентальной коры, 3 – области развития утоненной континентальной коры, 4 – зоны
Беньофа.
1 м. Ширина большинства микротрещин меняет) верны и микротрещины. Они представлены Nа)
ся от 1 до нескольких мм. Некоторые микротре) Са)Мg)Сl рассолами, по составу аналогичными
щины по простиранию трансформируются в сти) флюидам, которые циркулируют в бассейне по
лолиты. Их поверхность обычно покрыта тонкой разломам и коллекторским горизонтам. Так как
пленкой из кристаллов доломита, содержащих температура гомогенизации флюидов, находя)
многочисленные флюидные включения. Одни из щихся во включениях, колеблется от 120 до
них были “захвачены” на стадии диагенеза, дру) 145°С, вторичные доломиты в разрезе свиты Дан)
гие – на более поздних стадиях постседиментаци) би рассматриваются некоторыми исследователя)
онных трансформаций. Эти флюиды характерны ми в качестве гидротермально измененных пород
для доломитового цемента, выполняющего ка) [Lucraj et al., 2006].
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 7
Стадия
Серия
Местные
Возраст Стратиграфия Фациальные обстановки
названия
я Рифовые Фации Бассейновые
Стадия ри Свита Пачки
Се
Салина фации склона фации
Салина
Каюген рифа
(поздний)
силур)
литы Стадия Карбонаты
мато приливно)
Каюгенская
Стро отливных 45.7
Салина
18.3 (0–22.9) площадок (20.4–46.0)
Баундстоун
(рифовые
известняки) Ангидриты
106.7 (6.1–131.4)
Рифовая 36.6
45.7 стадия
(0–61.6) (5.2–38.4)
Ангидриты Соль
Ниагара
Ниагара
(средний Карбонаты 36.6 (0–40.8) Ангидрит
силур) Об
Биоморфные ло “Ушки
детритовые
Биогермная Кролика”
мо
известняки
чн
45.7 стадия
ый
Ангидриты 4.6 (0–6.7)
шл
(0–74.7) Карбонаты 1.5 (0–3.0) Коричневая
ей
Конгломераты 6.1 (1.5–22.6)
ф
Ниагара
Серая Ниагара
Доломиты
Лаккорт
Ниагарская
Ниагара
30.5
Белая
Ниагара
Клинтон
Клинтон
12.2
Рис. 4. Схема корреляции силурийских отложений в районе месторождения Белле Ривер Миллс в Мичиганском бас)
сейне, по [Gill, 1973 and Wylie, Wood, 2005].
В песчаных горизонтах, которые почти повсе) подстилающие известняки. В кровле этой пачки
местно присутствуют в разрезах нижнего карбона выделяются системы более молодых русел, в ко)
Иллинойского бассейна, заключена большая часть торых заключены песчаники Окс Вейзис (рис. 5).
выявленных запасов нефти. Внизу это песчаная В восточных районах Иллинойского бассейна та)
пачка Спар Маунтин, содержащая два горизонта кие же русла осложняют кровлю карбонатных по)
песчаников, разделенных оолитовыми и крино) род свиты Сент Женевьева. Поэтому в основании
идными известняками Карнак. Выше залегают песчаных тел часто находятся конгломераты с
песчаники Окс Вейзис (6–30 м мощности). И те и галькой известняков и алевритово)глинистым за)
другие формировались в приливно)отливных или полнителем. В верхней половине песчаного пла)
прибрежно)морских обстановках, на что указы) ста присутствуют прослои глин, известняков и
вает обилие косо) и перекрестно)слоистых тек) палеопочв с пестрой окраской [Leetaru, 2000].
стур. Тонко) и среднезернистые пески кварцевого На склонах крупных поднятий в южной части
состава накапливались в приливных руслах, кото) Иллинойского бассейна, таких как Центрально)
рыми изобиловали соляные марши, где происхо) Канзасский свод и Немаха, залежи нефти и газа
дило образование тонких глинистых осадков. Из) приурочены к кремнистым и карбонатным кол)
вилистая форма русел, ориентированных в субме) лекторам в осадженской толще из нижней части
ридиональном направлении, предопределила разреза миссисипских отложений. Она сложена
линзовидное строение песчаных резервуаров, что окремнелыми доломитизированными криноид)
затрудняет поиски и разработку приуроченных к ными известняками (вакстоун и грейнстоун) и
ним залежей нефти. Палеорусла, заполненные кремнистыми доломитизированными глинами.
песчаными породами Спар Маунтин, врезаны в Чисто кремнистые образования представлены
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 20138 КОНЮХОВ
З В
графство Вашингтон графство Джефферсон графство Вейн
Янкитаун
Рено
Окс Вейзис
Окс Вейзис
33 м
Йоппа
Карнак
Спарк Маунтин
Фредония
Фредония
37.000 фут
1 2 3 4 5
11.220 м
Рис. 5. Строение толщи продуктивных песчаников Оук Вейзис и Спарк Маунтиз в центральных районах Иллинойско)
го бассейна, по [Leetaru, 2000].
1 –4 – породы: 1– известняки, 2 – песчаники, 3 – алевролиты, 4 – глины; 5 – границы между осадочными толщами.
кремнистыми конгломератами, пористыми крем) нистые остатки. Одним из источников кремни)
нистыми брекчиями с трещинами, которые запол) стого материала, поступавшего в морские воды,
нены глинистым материалом, а также породами могли быть продукты извержений вулканов, рас)
узловатого и конкреционного строения. Вместе с полагавшихся у южной границы Северо)Амери)
ними встречаются сахаровидные массивные доло) канского кратона. Улучшение коллекторских
миты и доломитизированные глины с микропори) свойств миссисипских отложений, развитых в
стыми кремнистыми стяжениями диаметром бо) южной части Иллинойского бассейна, произо)
лее 10 см [Watney et al., 2001]. шло под воздействием атмосферных осадков при
длительной их экспозиции в эпоху постмисси)
Описываемые отложения накапливались на сипской тектонической активизации [Watney
обширном карбонатном шельфе, занимавшем в et al., 2001].
раннем карбоне центральные и юго)западные
районы Мидконтинента. На приливно)отливных По данным американских исследователей [Le)
равнинах береговой зоны преобладала аккумуля) wan et al., 2002], до 99% нефти в залежах, которые
ция каркасных криноидно)мшанковых известня) разрабатываются в настоящее время в Иллиной)
ков. В прибрежной части шельфа они замещались ском бассейне, были продуцированы черными
тонкослоистыми биоморфно)детритовыми раз) глинами свиты Нью Олбани фран)фаменского
ностями, которые, в отличие от известковых возраста. Они содержат кероген П)го типа и рас)
осадков внешней части шельфа, в диагенезе под) пространены в пределах большей части бассейна.
вергались полной или частичной доломитизации. Мощность глин меняется от 10 м в периферийных
В краевой части материковой отмели формирова) районах до 90 м в основных очагах нефтегенера)
лись биогермные постройки и аккумулировались ции, а содержание Сорг в большинстве изученных
осадки, обогащенные остатками кремнистых ор) образцов превышает 2.5%, причем в отдельных
ганизмов, главным образом спикулами губок. горизонтах оно достигает 8.8%. Количество ОВ,
Размеры отдельных построек достигали 16 на 8 км находившегося изначально в нефтематеринских
при высоте до 48 м. Они сложены преимуще) отложениях верхнего девона, составляло не)
ственно микробиально)водорослевыми извест) сколько сотен млрд т, а количество нефти, ими
няками и в большом количестве содержат крем) продуцированной, оценивается в 78 млрд барр.
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 9
Ан
ад
ар
ко
Ама
риль
о
впадина Пало Дуро
свод Ред Ривер Мюнстер
атадор свод
свод М
пр
ог
зона
иб
Восточного
Ф
онд
шельфа
ор
впа
вал
т
еБ
Уо
би д
на
дин
С а сво
Сентрал)
рс
и
нят
Бейсин аМ
а
по д
ит
идл
пл
ач
Де
ат
е нд
сУ
ла
фо
вэ
по
ек
рм
р
дн
пл
а
ят
Ди
ом
ие
аб
про
йк
Ль
гиб
ло
Вал
ян
ты
свод Марасон )Вер
о
де
ча
т
д
св ос
ла
М од С К
ск
ар ан
ко лф
о) с Га
рн
Го
0 200
мили
1 2 3
Рис. 6. Основные структурные элементы в техасской части Пермского нефтегазоносного бассейна, по [Spearing, 1991].
1–3 – тектонические элементы: 1 – впадины и прогибы, 2 – поднятия и своды, 3 – горно)складчатые сооружения.
Однако большая часть нефтяных УВ, по мнению В течение раннего и среднего палеозоя пред)
М. Льюэна с соавторами, была утрачена в процес) шественница Пермского бассейна, впадина Тобо)
се тектонической активизации региона и связан) за, была частью континентальной окраины Севе)
ной с ней эрозии в конце палеозоя [Lewan et al., ро)Американского кратона. В раннем карбоне ее
2002]. южная часть трансформировалась в предгорный
прогиб, возникший перед растущим горно)
Пермский бассейн, расположенный на терри) складчатым сооружением Марасон)Уачита. К ос)
тории штатов Техас и Нью Мехико, занимает новным структурным элементам в бассейне отно)
третье место по уровню добычи нефти в США, сятся впадины Форт Уорс, Брокен Бенд, Делавэр
уступая только бассейнам Мексиканского зали) и Мидленд. Две последние разделены мегавалом
ва и Арктического склона Аляски. В 2002 г. здесь Сентрал Бейсин, на ЮВ продолжении которого
было извлечено из недр более 46 млн т нефти находится поднятие Озона, отделяющее впадину
(17% от общего объема добычи нефти в США). Мидленд от предгорного прогиба Вал Верде. Важ)
При этом ее извлекаемые запасы, достигающие ную роль в строение бассейна играют также свод
4 млрд т, составляют 29% от разведанных в этой Бенд и валы Матадор и Ред)Ривер (рис. 6). К на)
стране. Здесь открыто более 5000 нефтяных и 600 стоящему времени залежи УВ открыты в отложе)
газовых месторождений [Высоцкий и др., 1990]. ниях разных систем палеозоя, от ордовикской до
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 201310 КОНЮХОВ
пермской. Однако основная добыча ведется из встречаются пелоиды и детрит раковин остракод,
природных резервуаров позднего карбона (пен) брахиопод и пелматозоа. Пористость в них дости)
сильваний) и ранней перми. гает 35%, а средний диаметр микропор не превы)
В нижней части осадочного чехла залежи неф) шает 5 мкм Сложенные ими пачки разделены или
ти и газа заключены главным образом в карбонат) замещаются на площади непористыми кремнями
ных коллекторах серии Элленбергер раннего ор) и известняками. Карбонатные породы представ)
довика. Отложения этого возраста, накапливав) лены биоморфными известняками, изобилую)
шиеся в обстановках карбонатного рампа, в щими раковинками остракод. По данным амери)
начале среднеордовикской эпохи были выведены канских исследователей [Ruppel, Barnaby, 2001],
на поверхность. На месторождении Барнкарт по) пласты высокопористых слоистых кремней были
роды свиты Элленбергер брекчированы. Это свя) отложены мутьевыми течениями.
зано с их продолжительным нахождением вблизи На месторождении Три Бар мощная толща си)
поверхности не только в среднем ордовике, но и в лицитов распространена на площади в несколь)
пенсильванскую эпоху. Помимо хаотической ко сотен км2. Она образована проксимальными
брекчии в пластах карбонатных пород распро) турбидитами, которые накапливались на поло)
странены воронки и пещеры, заполненные об) гом склоне обширной карбонатной платформы.
ломками рухнувшей кровли. Последующая От вышележащих отложений формации Вуд)
сплошная доломитизация пород стала причиной форд силициты отделены перерывом, охваты)
гетерогенного строения этого природного резер) вавшим большую часть среднего девона. Хоро)
вуара. Кроме трещин раннего заложения, в нем шие коллекторские свойства этого резервуара
развиты трещины, образование которых произо) обусловлены его гетерогенным строением, кото)
шло во время орогенеза в соседнем складчато)на) рое благоприятствовало развитию трещин и раз)
двиговом поясе Уачита. Их ширина меняется от ломов, а также растворению карбонатов, нахо)
нескольких мкм до первых мм, и многие зацемен) дившихся под поверхностью регионального не)
тированы доломитом, который развился одно) согласия.
временно с раскрытием трещин. Значительное
ухудшение коллекторских свойств карбонатов На площади Доллархайд в кремнистых коллек)
Элленбергер было вызвано образованием более торах заключено около 83% автохтонной нефти. В
позднего кальцита [Gale, Gomez, 2007]. разрезе здесь преобладают два типа силицитов:
слоистые микропористые кремни и биотурбиро)
Среднеордовикская трансгрессия, последо) ванные кремнистые породы. Первые представля)
вавшая за эпохой гипергенеза, сопровождалась ют собой спикуловые пески, накапливавшиеся в
аккумуляцией глин и известняков Симпсон, со) каньонах и подводных конусах выноса. Биотурби)
держащих прослои песчаников. На ряде место) рованные кремнистые осадки аккумулировались
рождений эти песчаники служат коллекторами на пологих участках подводного склона между ка)
для залежей нефти, тогда как в вышележащих от) ньонами и подводными фенами. Помимо спикул,
ложениях позднеордовикского и силурийского которые попадали в осадок после разложения гу)
возраста в качестве коллекторов выступают из) бок, обитавших на палеосклоне бассейна, они со)
вестняки, доломиты и кремнистые доломиты держат кремнистый и карбонатный микрит. После
свит Фуссельман и Ристен. Эти осадки были от) растворения спикул в уже уплотненном осадке
ложены в прибрежной части карбонатной плат) осаждался микрокристаллический кварц [Ruppel,
формы, которая простиралась вдоль всей южной Barnaby, 2001].
окраины Северо)Американского кратона. Наи)
более крупные залежи нефти открыты в берего) На соседнем месторождении Юниверсити Уо)
вых отложениях: биогермах и оолитовых извест) дделл силициты образуют пласты небольшой
няках свиты Ристен [Dutton et al., 2005]. мощности (от 3 до 6 м). В разрезе они разделены
Нижнедевонские породы свиты Сертийон, слабопроницаемыми гемипелагическими осадка)
развитые в западных районах Техаса и в Нью Ме) ми глинисто)кремнистого состава. Силициты
хико, являются одним из крупнейших кремни) были отложены обломочными потоками и мутье)
стых резервуаров в мире. К 2000 г. в них было до) выми течениями, их положение в пространстве
быто более 750 млн барр. нефти. При этом в нед) определялось рельефом морского дна. По коно)
рах остается не менее 650 млн барр. В основании донтам время аккумуляции силицитов определя)
кремнистой толщи на площади Три Бар залегает ется как пражский век.
горизонт кремней (27 м), который перекрывают Близкие по составу и генезису отложения ран)
слабопористые известняки (91 м). В его составе недевонского возраста широко распространены в
идентифицируются три фации: 1 – непроницае) южных и центральных частях Мидконтинента. В
мые кремни; 2 – пористые кремни (порцеллани) Иллинойском бассейне близкие по составу поро)
ты); 3 – биоморфные известняки. В кремнистых ды преобладают в разрезе группы Нью Хэрмони.
породах присутствуют многочисленные спикулы В них, однако, не были открыты крупные скопле)
губок длиной до 300 мкм и диаметром 50 мкм. Их ния нефти, вероятно, по причине отсутствия по)
содержание меняется от 5 до 30%. Вместе с ними род с экранирующими свойствами, подобных
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 11
глинам Вудфорд. Иллинойские силициты пере) песчаников континентального генезиса. Помимо
крываются карбонатами. них присутствуют горизонты галечниковых глин
Помимо кремнистых пород во многих девон) и дельтовых песчаников с более благоприятными
ских разрезах Пермского бассейна широко разви) коллекторскими свойствами, а также углистые
ты известняки мелководно)морского генезиса. глины – типично пойменные образования. В них
Они образованы карбонатным детритом песча) врезаны линзы песчаных осадков, заполнявших
ной размерности, который перемещен течениями речные протоки и русла. В эпохи тектонического
в краевую часть рампа. После захоронения из не) покоя тонкие частицы выносились за пределы
го сформировались грейнстоуны и вакстоуны – впадины Брокен Боун, в ней же накапливались
известняки с хорошими коллекторскими свой) пески и более грубые отложения. Разделяющие их
ствами. пачки глинисто)алевритовых осадков обогащены
Основной нефтематеринской толщей в палео) углефицированным растительным детритом и от)
зойских бассейнах южной окраины Северной личаются повышенной радиоактивностью.
Америки считаются тонкозернистые породы сви) Верхняя половина серии Бенд сложена карбо)
ты Вудфорд с содержанием ОВ от 5 до 14.8% Сорг. натными глинами и глинистыми известняками,
Они были образованы в конце девона–начале которые в краевых зонах сменяются карбонат)
раннего карбона и распространены на значитель) ными постройками. Среди известняков залегают
ной площади в штатах Оклахома и Техас. В насто) линзы песчаников – реликты баровых тел и под)
ящее время эта толща рассматривается в качестве водных песчаных валов. В эпоху наивысшего
перспективного объекта для добычи “сланцево) подъема уровня моря в регионе отлагались гли)
го” газа. ны Смитвик с высоким содержанием ОВ (1 –
20% Сорг).
В миссисипское время (ранний карбон) карбо)
натные осадки получили еще большее распростра) Углистые разности тонкозернистых осадков, а
нение, они накапливались почти на всей площади также галечниковые глины из нижней части се)
Пермского бассейна. Лишь в южных периферий) рии Бенд были основным источником газообраз)
ных районах, где преобладали глубоководные об) ных УВ, сформировавших залежи в песчаных
становки, они замещаются глинами Барнетт. В пластах пенсильванской толщи отложений. Вы)
миссисипской части разреза коллектора представ) сокое содержание азота в составе газа (в среднем
лены оолитовыми прибрежными известняками 3.8%) подтверждает гумусовую природу ОВ, кото)
[Dutton et al., 2005]. рое было источником УВ. В краевых частях впа)
дины Брокен Боун газ поднимался по разломам к
Грабенообразная впадина Брокен Боун, распо) сводам окружающих ее поднятий, где концентри)
ложенная в центре Пермского бассейна, заполнена ровался в коллекторах не только пенсильванско)
отложениями карбона и перми и вытянута в субши) го, но и более древнего, кембрийского и ордовик)
ротном направлении. С разных сторон она ограни) ского возраста [Brister et al., 2002].
чена системами крупных разломов, отделяющих ее Впадина Форт Уорс, расположенная в север)
от палеоподнятий. К настоящему времени в ней от) ных районах штата Техас, является частью пере)
крыто 24 газовых месторождения, которые в основ) дового прогиба, образовавшегося в позднем па)
ном приурочены к терригенным отложениям серии леозое на границе южной континентальной окра)
Бенд раннепенсильванского возраста. Последние с ины Северной Америки и горно)складчатого
несогласием залегают на карбонатных породах пояса Уачита. На севере она граничит с подняти)
нижнего карбона и представлены глинами, песча) ями Мюнстер и Ред Ривер, на юге и юго)востоке –
никами и конгломератами. с фронтальной частью надвигового пояса Уачита,
В основании разреза пенсильванских отложе) на западе – со сводом Бенд, антиклинальной
ний залегают аркозовые песчаники, которые структурой меридионального простирания, свод
вблизи разломных зон нередко замещаются ката) которой погружается в северном направлении.
кластической брекчией. На одном из старейших в Мощность осадочного чехла, сложенного поро)
регионе месторождении Гарфильд залежь нефти дами палеозоя, достигает 3650 м. В кембро)ордо)
заключена в конгломератах базальной пачки Че) вике регион был частью южной окраины Северо)
роки. Конгломераты сложены кремневой и кар) Американского кратона, где в шельфовых обста)
бонатной галькой и валунами – продуктами раз) новках накапливались карбонатные осадки. Над
мыва подстилающих пород миссисипского воз) региональным верхнеордовикским несогласием
раста. В качестве заполнителя в них присутствуют залегает толща Барнетт позднемиссисипского
пористый тонкозернистый песчаник и песчаная возраста (честер)мераминий). Мощность пород
глина. Этими грубозернистыми осадками была свиты Барнетт возрастает от нескольких м на за)
сложена фан)дельта, формировавшаяся в неболь) паде до 305 м на востоке, на склоне свода Мюн)
шой депрессии вблизи крупного разлома в начале стер. Породы свиты Барнетт рассматриваются в
пенсильванской эпохи [Rogers, 2007]. качестве важнейшей нефтегазоматеринской тол)
Выше по разрезу выделяются пачки переслаи) щи в регионе. Однако из)за небольшой глубины
вания глин и плохо сортированных глинистых залегания они продуцировали главным образом
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 201312 КОНЮХОВ
газообразные УВ и лишь в северной и восточной Нижнепермские породы серии Каньон,
частях бассейна достигли “нефтяного окна”. включающие песчаники, глинистые алевролиты
и известняки, сформировались на заключитель)
В разрезе толщи Нижняя Атока выделяются ной стадии развития другой впадины – Валь
три продуктивных горизонта, каждый мощно) Верде, еще одного звена в передовом прогибе пе)
стью от 15 до 27 м (в южных районах впадины ред орогеном Уачита (рис. 8). Эта впадина, рас)
Форт Уорс до 58 м). В поле развития самого ниж) положенная в юго)западной части Техаса, запол)
него были выявлены извилистой формы тела, нена отложениями серии Каньон, в которой вы)
сложенные грубообломочными породами. Они деляются четыре комплекса: Нижний Каньон,
резко выклиниваются в северном направлении, Сонора Каньон, Озона и Вольфкамп. Терриген)
где замещаются глинами. В основании этого го) ные нижнепермские осадки здесь залегают на
ризонта на размытой поверхности подстилающих пенсильванских известняках серии Строн, а в
карбонатных глин и глинистых известняков сви) наиболее погруженных частях впадины пере)
ты Смитвик Шейл залегают конгломераты, сло) крывают черные глины, отложенные на дооро)
женные галькой кремнистых пород, и косослои) генной стадии развития передового прогиба.
стые гравелистые песчаники. В средней части го) Они накапливались в обстановках подводного
ризонта между пластами грубозернистых пород склона и его подножия и имеют гравитационный
прослеживается небольшой прослой угля. Выше генезис. Площадь распространения песчаников
по разрезу преобладают тонкозернистые песча) Каньон достигает 2000 км2, и несмотря на невы)
ники, которые переслаиваются с глинами. В сокие коллекторские свойства в них заключены
кровле находится еще один угольный прослой значительные запасы газа. К настоящему време)
толщиной 0.9 м. Согласно Т. Хентцу с соавторами ни из них было добыто более 9.9 × 1010 м3 газа.
[Hentz et al., 2012], природные резервуары этого
типа сформировались в руслах разветвлявшихся Наиболее хорошо изучены отложения свиты
потоков посреди обширной лесисто)болотистой Озона, представленные 4)мя литофациями: мас)
равнины (рис. 7а). сивными песчаниками, тонкослоистыми песча)
никами, породами алевритово)глинистого соста)
Следующий коллекторский горизонт образован ва и галечниковыми глинами. Осадки песчаного
несколькими маломощными песчаными пластами состава были отложены мутьевыми течениями,
и характеризуется погрубением материала от по) переносившими смешанный песчаный и глини)
дошвы к кровле. В основании горизонта находится стый материал. В массивных песчаных пластах,
пачка темно)серых глин и алевролитов, содержа) которые накапливались в подводных руслах сред)
щих карбонатные конкреции толщиной до 4 м. Они ней и нижней частей глубоководного конуса вы)
перекрыты мелкозернистыми биотурбированными носа, хорошо проявлены нижние элементы цикла
песчаниками и алевролитами со знаками мелкой Боума, в тонкослоистых разностях, которые фор)
волновой ряби. Выше выделяются крупнозерни) мировались в пределах активно развивавшихся
стые песчаники с галькой, раковинами моллюсков лопастей того же конуса, присутствуют только
и обломками криноидей. Образованные ими тела средние и верхние его элементы. Тонкозернистые
отличаются наклонным залеганием поверх размы) осадки нередко обогащены ОВ. Галечниковые
той поверхности подстилающих отложений. Эти глины представляют собой плохо сортированные
тела представляют собой погребенные устьевые ба) отложения, содержащие обломки древних песча)
ры, сформировавшиеся в зоне активного воздей) ников и известняков размером до 0.3 м. Массив)
ствия штормовых волн (см. рис. 7б). Подобная сме) ные песчаники по простиранию сменяются сна)
на вверх по разрезу фациальных типов терригенных чала тонкослоистыми разностями, а затем заме)
осадков типична для фронтальной части речных щаются породами тонкозернистого состава.
дельт, постепенно проградирующих в сторону пале) Х. Хэмлиным были описаны также турбидиты,
осклона. Наконец, третий коллекторский горизонт распространявшиеся поверх системы обвалован)
сформировался в обстановках крупного речного эс) ных подводных проток. В их составе доминируют
туария (см. рис. 7в) [Hentz et al., 2012]. частицы алевритовой и пелитовой размерности.
Рис. 7. Типы разрезов и обстановки формирования терригенных отложений свиты Нижняя Атока (пенсильваний) во
впадине Форт Уорс Пермского бассейна, по [Hentz et al., 2012].
а, б, в – пачки, содержащие горизонты песчаных резервуаров: а – нижняя, б – средняя, в – верхняя.
1–5 – породы: 1– гравелиты, 2– крупнозернистые и гравелистые песчаники,
3 – средне) и мелкозернистые песчаники, 4 –алевролиты и глинистые породы,
5 – уголь; 6 – поверхности затопления; 7–14 – структурные и текстурные признаки:
7 – фрагменты раковин, 8 – ходы илоедов, 9 – кремни, карбонатные и сидеритовые конкреции, 10 – комочки глины,
11 – знаки ряби, 12 – горизонтальная слоистость, 13 – косая или наклонная слоистость, 14 – поверхности эрозии;
15–16 – изменение гранулометрического состава осадков в разрезе:
15 – укрупнение, 16 – утонение.
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013а б в
Структурные и текстурные Структурные и текстурные
признаки Структурные и текстурные особенности
особенности Обстановки
Обстановки Обстановки седиментации
фут
фут
Глина
Грубо)
фут
Гравий
Тонко)
седиментации
алеврит
алеврит
Мелкий
Средне)
Крупно)
Крупный
седиментации
зернистый
зернистый
зернистый
зернистый
Глубина,
Глина
Грубо)
Гравий
Тонко)
алеврит
алеврит
Мелкий
Глубина,
Средне)
Крупно)
Глина
Крупный
Глубина,
зернистый
зернистый
зернистый
зернистый
Гравий
алеврит
алеврит
Мелкий
Крупный
Грубозер.
Тонкозер.
Среднезер.
Крупнозер.
Дистальная Прибрежная Приливно)
часть фронта равнина отливная
дельты ПЗ 7 5430 зона
5540 Лесисто)
болотистая 5475 ПЗ 8
равнина с ПЗ 3 Эстуарий
разветвлен) 5435
ными
речными
потоками Русловые
5545 5480 Проксималь) протоки,
ный фронт 5440 врезанные
дельты в отложения
дельты
Речной
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
5485 5445 эстуарий
5550
№4
5450
5490 Дистальная
часть фронта
2013
5555 дельты
Равнина с 5455 Дистальная
руслами 5495 часть
ветвящихся фронта
потоков дельты
5560 5460
5500
Продельта с
черными 5465
листоватыми
5565 глинами Продельта
5505
5470
НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ
ПЗ 7
5570 5510
1 4 7 10 13
2 5 8 11 14
3 ПЗ 3 6 9 12 15
1314 КОНЮХОВ
С Ю
Поднятие Озона и Складчато)надвиговый
платформа Сентрал Бейсин пояс Уачита
Уровень
моря
Область
исследований
1
3
2
Рис. 8. Схематический профиль через впадину Вал Верде Пермского бассейна, по [Hamlin, 2009].
1 – синорогенный комплекс отложений (склоновые и бассейновые фации), 2 – доорогенный комплекс отложений
(фации карбонатного шельфа и рампа), 3 – породы в составе горно)складчатого комплекса Уачита.
Плохо сортированные образования, выделяемые материала вверх по разрезу. Крупные врезы про)
как галечниковые глины, образуют линзы толщи) слеживаются в направлении c CЗ на ЮВ, где они
ной от 1 до 15 м. Подводный конус выноса фор) распадаются на сеть более мелких проток. В вы)
мировался материалом, который выносился из шележащей пачке были оконтурены песчаные те)
надвигового пояса Уачита. На платформенном ла, вытянутые в противоположном ЮЗ)СВ на)
борту впадины Валь Верде аккумулировались в правлении. П.Уолш полагает, что это погребен)
основном отложения алеврито)глинистого соста) ные вдольбереговые бары, сформировавшие под
ва [Hamlin, 2009]. воздействием волн после отмирания речной дель)
ты [Walsh, 2007].
Одним из крупнейших структурных элементов
Пермского бассейна является впадина Делавэр, Современная тектоническая структура Перм)
которая обособилась от мегавала Сентрал Бейсин ского бассейна сложилась во вторую половину
в начале пенсильванского времени благодаря пенсильвания (поздний карбон), когда обосо)
опусканиям вдоль протерозойской системы раз) бился мегавал Сентрал Бейсин, разделяющий
ломов. В строении осадочного чехла впадины впадины Мидленд и Делавэр, а также большин)
принимают участие главным образом породы па) ство антиклинальных поднятий. Природные ре)
леозоя, от кембрийского до пермского возраста. зервуары этого возраста в большинстве своем
Среди них известно несколько горизонтов карбо) представлены карбонатными породами. Среди
натных и терригенных обломочных пород, обла) них следует отметить рифовые постройки, полу)
дающих хорошими коллекторскими свойствами. чившие распространение в СЗ части палеошель)
Региональным флюидоупором в регионе служат фа и во впадине Делавэр. Это небольшие биогер)
эвапориты верхней перми, образующие толщу мы, сложенные выделениями водорослей, рако)
мощностью до 600 м. Самым ценным компонен) винками фораминифер и обломками кораллов.
том в ней является сода, добыча которой на 70% Крупный рифовый комплекс – атолл Хорсшу
обеспечивает потребности США в этом продукте. (Подкова), расположенный в северной части
впадины Мидленд, долгое время являлся объек)
Наиболее значительные запасы газа во впади) том детального изучения. На ранней стадии раз)
не Делавэр приурочены к отложениям свиты вития атолл был частью обширной карбонатной
Морроу. Ее нижняя половина сложена песчани) платформы Строн. Позднее, в течение длитель)
ками и глинами аллювиально)дельтового проис) ного интервала времени здесь формировались
хождения, тогда как в верхней части доминируют карбонатные иловые холмы и небольшие рифы.
известняки и глины морского генезиса. Мелко) и В конце карбона, отмеченном резким падением
среднезернистые кварцевые песчаники Морроу с уровня моря, когда карбонатная постройка стала
карбонатным цементом и пористостью от 7 до разрушаться, продукты эрозии образовали не)
14% содержат значительные запасы газа. Ими сколько обломочных шлейфов в пределах ее под)
сформирована толща мощностью от 45 до 213 м. В водного склона. В то же самое время с обнажив)
средней пачке выделяются песчаные тела, выпол) шихся шельфов на окаймлявшие их склоны ста)
няющие погребенные речные долины и дельто) ло поступать огромное количество терригенного
вые протоки. Для них характерны резкие верхняя кластического материала, благодаря чему в кон)
и нижняя границы, а также погрубение песчаного це карбона–начале перми здесь сформировались
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 15 крупные подводные конусы выноса. В последнее Уачита. Нижние подразделения осадочного чех) время в песчаных пластах, отложенных мутьевы) ла, включая отложения в основании серии Атока ми течениями, было открыто много залежей УВ. (ранний пенсильваний), сформировались на ран) Хорошими коллекторскими свойствами в нем этапе развития Западного Внутреннего бас) Пермском бассейне обладают также карбонатные сейна. Трансформация его южных районов в пе) шельфовые отложения среднепенсильванского ) редовой прогиб, начавшаяся в миссисипское вре) раннепермского возраста. В западных районах мя, сопровождалась орогенией в поясе Уачита и Техаса их мощность достигает 3000 м. В позднем перемещением на край кратона серии надвиго) карбоне южная окраина Северной Америки рас) вых пластин. Этот надвиговый пояс сложен обло) полагалась в приэкваториальной зоне, где гос) мочными породами. подствовали гумидные и семиаридные обстанов) Терригенные осадки во впадине Аркома нача) ки, на что указывает отсутствие эвапоритов и ли накапливаться в раннепенсильванское время присутствие глин. Карбонатные породы неодно) (рис. 9). Они заполняют палеорусла подводного кратно выводились на поверхность, где под воз) конуса выноса, сформировавшегося на платфор) действием атмосферных осадков выщелачива) менном склоне передового прогиба. Терриген) лись. Нередко это приводило к образованию кар) ный материал, который разносили гравитацион) ста. Подобное развитие событий было вызвано ные потоки, поступал как из прилегающих обла) частыми и резкими, от 50 до 200 м, флуктуациями стей кратона, так и из восточных районов уровня морских вод, обусловленными периоди) поднятия Уачита. Залежи газа на месторождении ческим разрастанием и таянием материковых Ред Оук приурочены к обломочным породам се) ледников в пределах Гондваны. рии Атока. В строении толщи Атока участвуют В разрезе описываемой толщи пород удалось конгломераты, песчаники и породы алевритово) выделить 87 седиментационных циклитов, в глинистого состава. Днища подводных русел строении которых нашли отражение гляцио)эв) устланы конгломератами, которые образованы статические колебания уровня морских вод. Хотя галькой и обломками глинистых алевролитов и выщелачивание карбонатных осадков, как прави) сцементированы слабо проницаемым материа) ло, приводило к улучшению их коллекторских лом. Глинистые кластиты изобилуют и в составе свойств, лишь в 5–25% интервалах разреза пори) некоторых песчаников. Они же преобладают в стость известняков превышает 4%. Толщина этих массивных разностях конгломератов (2–2.5 м интервалов меняется от 1 до 6 м в отдельных цик) толщиной), содержащих также скопления облом) литах [Saller et al., 1999]. ков, напоминающих брекчию, и даже валуны, за) В раннепермскую эпоху в краевых частях ключенные в слабо сортированный матрикс. Эти платформы Сентрал Бейсин и крупных карбо) конгломераты залегают среди песчаников в сред) натных банок стали формироваться подводные ней части свиты Ред Оук. Среди песчаников, по) конусы выноса, сложенные карбонатным детри) мимо массивных разностей (0.3–1 м), встречаются том и оолитовыми зернами. По коллекторским образования с параллельной и наклонной (нару) свойствам эти отложения не сильно уступают шенной) слоистостью и пласты, характеризующи) мелководным аналогам того же возраста, накап) еся тонким переслаиванием глинистых и песча) ливавшимся на приливно)отливных площадках ных слоев. Песчаники с нарушенным напласто) береговой зоны и в мелководной части шельфа. ванием перекрывают базальные конгломераты. В По данным Ч. Даттона с соавторами, именно из составе отложений, заполняющих подводные отложений подводных конусов выноса в настоя) русла глубоководного фена, были описаны также щее время добывается наибольшее количество дебриты, породы оползневого генезиса и гемипе) нефти в Пермском бассейне [Dutton et al., 2005]. лагические глины. Песчаники характеризуются В соседнем с Пермским Западном Внутреннем пористостью от 6 до 10% [Chunming Xu et al., бассейне, известном также как бассейн Анадарко, 2009]. к настоящему времени открыто несколько десят) Наиболее известным в Западном Внутреннем ков месторождений УВ. Газовое месторождение бассейне является месторождение Панхэндл) Ред Оук расположено во впадине Аркома, кото) Хьюготон – гигантское по запасам нефти рая в позднем карбоне являлась одним из звеньев (1400 млн барр.) и крупнейшее в Северной Аме) упоминавшегося выше крупного предгорного рике по запасам газа (более 2 трлн м3). Оно было прогиба, возникшего на стыке Северо)Амери) открыто в 20)х годах прошлого столетия в сводо) канского кратона и горно)складчатого пояса Уа) вой части поднятия Анадарко, которое находится чита после закрытия западной ветви палеозой) в западной периферической части одноименной ского Рейского (Палеотетис) морского водоема. впадины (рис. 10). Продуктивная зона в пределах В геологической истории этой впадины выделя) этого месторождения – одна из крупнейших в ются три основные этапа: 1 – рифтовый и конти) мире. Она вытянута в субмеридиональном на) нентально)окраинный; 2 – коллизионный; 3 – правлении, а ее площадь достигает 24600 км2. К постколлизионный, который был отмечен возды) настоящему времени в ней пробурено более манием и эрозией надвигово)складчатого пояса 30000 разведочных и эксплуатационных скважин. ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013
16 КОНЮХОВ
а б
Возраст Литология Свиты С Ю
Горы
Десмоний
Впадина Уачита
Аркома Свод Сабина
Бооч
Хартшорн
Позд. карбон
пермь ?
Верхний
Предгорный хребет
Ред Оук
Пенсильваний
Феншоу
Позд. карбон
Атокан
Средний
Ред Оук
Панола
Бразил
Миссисипий
Ниж.
Спиро
Вапануко
Морр
Кронвелл
Мисс. Уэлден
Девон Ордовик
Вудфорд
Пассивная окраина
Силур Хантон
Сильван
Виола
Ордовик
Серия Симпсон
Серия Арбукл Кембрий
Кембрий
Рейган
Фундамент
1 3 5 7
2 4 6
Рис. 9. Этапы формирования и строение толщи допермских отложений во впадине Аркома, по [Chunming Xu et al.,
2009].
а – литолого)стратиграфическая колонка: 1–5 – породы: 1 – песчаники, 2 – глинистые породы, 3 – известняки, 4 –
доломиты, 5 – метаморфические породы фундамента; б – этапы формирования впадины Аркома. 1–2 – тектониче)
ские движения: 1 – растяжение, 2 – сжатие.
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013НЕФТЕГАЗОНОСНЫЕ БАССЕЙНЫ НА ОКРАИНАХ МАТЕРИКОВ 17
Впадина
Пало Дуро Впадина Анадарко
Терригенные породы мезозойского возраста
Среднепермские эвапориты
Нижнепермские карбонаты
Свод Амарилло Пенсильваний
горы Уичита
Граниты Д бонаты
А ВП и е кар
УВ
к
пе
о на с она
п в
ющий
сиси я)дев
Обломочный
рм
, мски
шлейф з с и гриру бона
В, меиктора кар
и б р
иг е к
М У
ем колл
ри ол
ык
ру ле
д а т
ор н
ющкт
рбо ен
т
дф Ка
иеоры
м
Ву да
в
ы ун
ин Ф
Гл
3000 м 10 фут Месторождение
Панхэндл
Газ Нефть
50 мили
0
80 км
Рис. 10. Меридиональный профиль через впадину Анадарко, по [Sorenson, 2005].
Залежи УВ приурочены к карбонатным резервуа) серии Вольфкамп, с которой связаны основные
рам раннепермского возраста, накапливавшимся в залежи УВ, эти пески переслаиваются с известня)
обстановках прибрежной части шельфа в эпохи ками. В западной периферической части впадины
высокого стояния уровня моря. В северной части карбонатные породы замещаются пестро)цвет)
месторождения, сложенной массивными карбона) ными глинами, содержащими горизонты песча)
тами Хьюготон, добывается газ, тогда как в юж) ников. В ряде районов они являются коллектора)
ной, где одновозрастные породы представлены ми. В регрессивные эпохи пестроцветные глины
карбонатной толщей циклического строения, из) накапливались повсеместно. В краевых частях
вестной как серия Вольфкамп, – газ и нефть [So) продуктивной зоны месторождения Панхендл
renson, 2005]. они играют роль экранов, изолирующих отдель)
ные пачки карбонатных пород – коллекторов.
В раннепермское время бассейн Анадарко
представлял собой глубоко вдававшийся в сушу Основным флюидоупором в регионе служат
залив, который был отделен от соседнего Перм) эвапориты свиты Уэллингтон, сформировавшие)
ского бассейна поднятием Амарилло. Карбонат) ся в среднепермскую эпоху. Площадь распростра)
ные осадки серии Вольфкамп накапливались в нения этих солей совпадает с зоной развития кар)
обстановках прибрежной части шельфа в эпохи бонатов Вольфкамп. Основным же источником
высокого стояния уровня моря. В краевых райо) УВ, по мнению ряда исследователей [Hester et al.,
нах продуктивной зоны они перекрываются до) 1990], являются глины Вудфорд, накапливавшие)
ломитами свиты Браун Доломит. В период от ся в интервале с позднего девона по ранний кар)
среднего карбона и до ранней перми впадина бон. Эти глины, наибольшие мощности которых
Анадарко и одноименное поднятие испытывали были установлены в центральной части впадины
воздымание. В это время в зоне Панхендл отдель) Анадарко, характеризуются высоким содержани)
ные гранитные вершины выступали над уровнем ем Сорг (от 2.7 до 5.5%). Значительное количество
моря. Их эрозия сопровождалась аккумуляцией УВ могли генерировать также ордовикские отло)
терригенных крупнозернистых осадков вокруг жения. Они пользуются широким распростране)
вершины и на склонах поднятия. В нижней части нием на территории штатов Оклахома и Канзас и
ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ №4 2013Вы также можете почитать
