Г. М. Яриков, Н. И. Кононов. Особенности геологического строения и нефтегазоносность зоны сочленения эпигерцинской и докембрийской платформ

Зона сочления двух платформ докембрийской (Русской) и эпигерцинской (Предкавказской) приобрела за последние 4-5 лет большое значение. Впервые в полосе мелкой складчатости (межнадвиговая зона) на Астаховском месторождении из песчаников свиты С⁴₂ (мелекесский горизонт) получен фонтан природного газа с небольшим содержанием конденсата. В преднадвиговой зоне на Кружиловском поднятии указанный пласт оказался также промышленно газоносен. Газ найден в каширских отложениях Грачикского месторождения. Сейчас нет уже расхождений в вопросе перспективности рассматриваемой территории, поэтому речь может идти только о ее размерах.

В современном структурном плане возможно выделить три крупных структурно-тектонических этажа: докембрийский, палеозойский и мезо-кайнозойский.

Кристаллические породы докембрия вскрыты единичными скважинами (Ольховской, Тарасовской, Первомайской, Тормосинской); в западной части рассматриваемой территории они зафиксированы по данным сейсморазведки MOB. Поверхность фундамента, погружающаяся в южном и юго-восточном направлениях под углом 1⁰-1⁰30^,, характеризуется сложным блоковым строением, осложнена системой разнонаправленных тектонических нарушений. В пределах отдельных блоков фиксируются локальные поднятия с амплитудой 50-200 м. Глубина залегания фундамента у Главного надвига составляет 5500-6000 м. Строение поверхности докембрия изучено очень слабо, однако имеющиеся материалы позволяют предполагать наличие тесной связи со структурным планом палеозойских отложений.

Палеозойский структурно-тектонический этаж включает отложения карбона и нижней перми (развитой в восточной части рассматриваемой территории). Тектоника зоны сочленения платформ по реперам и горизонтам в палеозое изучена более детально по буровым скважинам, в меньшей степени - геофизическими методами.

По характеру складчатости, степени дислоцированности осадочного чехла и метаморфизму пород карбона здесь выделяются межнадвиговая и преднадвиговая тектонические зоны.

Межнадвиговая зона с юга ограничена Главным (Алмазным), с севера - Северо-Донецким (Глубокинским) надвигами. Ширина зоны составляет 20 (на западе) - 8 км (на юго-востоке). Палеозойские отложения погружаются па юг и юго-восток, осложнены локальными структурами, прогибами и многочисленными тектоническими нарушениями (сброс, взброс, надвиг). Эти отложения простираются в основном широтно, параллельно линиям региональных надвигов. Установлены нарушения и субмеридионального направления, секущие складки вкрест простирания. Плоскости их падают на юг, юго-запад и север. Амплитуды смещения блоков в верхнем и среднем карбоне колеблются от 40 до 400 м. Структурно-поисковым бурением и небольшими объемами работ КМПВ в межнадвиговой зоне установлены следующие локальные поднятия: Астаховское, Вязовское, Гусевское, Самбуровскoe, Скосырское, Северо-Белянское, Цимлянское, Котельниковское (с запада на восток). Простирание их субширотное, большая часть прислонена к Северо-Донецкому надвигу. Размеры складок 8-16x2-4 км, амплитуда 100-250 м. Стратиграфическая полнота разреза увеличивается от сводов поднятий к крыльям в направлении регионального погружения палеозойских отложений. Палеотектонический анализ истории развития Астаховского поднятия методом мощностей показал, что формирование его началось в пцфальскую фазу складчатости. Мезо-кайнозойские отложения залегают на размытой поверхности пород палеозоя несогласно, с большим стратиграфическим перерывом и не отражают деталей глубинной тектоники. Интенсивные ларамийские движения образовали в западной части межнадвиговой зоны Калитвенскую впадину, выполненную агломератами. Северная граница распространения их зафиксирована на Глубокинской и Самбуровской площадях (в пределах преднадвиговой зоны). Главный (Алмазный) региональный надвиг хорошо разведан в западной части района, слабее - в восточной. Плоскость его падает на юг под углом 45-60⁰, амплитуда изменяется от 0 до 3500 м. Северной границей межнадвиговой зоны является Северо-Донецкий (Глубокинский) надвиг, протягивающийся почти параллельно Главному. Положение надвига достаточно уверенно установлено геофизическими и буровыми работами в Ростовской, Волгоградской и Ворошиловградской областях. Амплитуда изменяется от 100 до 1500 м. На южных крыльях Глубокинского и Грачикского поднятий сейсмическими работами MOB граница надвига установлена по кровле пород докембрия.

Преднадвиговая тектоническая зона ограничена с юга Северо-Донецким надвигом, с севера - системой разрывных нарушений, объединяемых в Краснорецкий сброс, четко прослеженный от Кружиловского поднятия на западе до Самбуровской площади. На юго-востоке северной границе зоны соответствует Гремяченский надвиг. Ширина преднадвиговой зоны изменяется от 5 до 10 км. Краснорецкий сброс установлен на Кружиловской, Грачикской и Глубокинской площадях. Он имеет конседиментационный характер формирования; плоскость падает на юг, юго-запад под углом 50-70⁰, амплитуда в верхнем карбоне составляет 40-80 м, в нижнем - 250 м. Палеозойский комплекс в пределах преднадвиговой зоны характеризуется также блоковым строением и постепенно погружается на юг, юго-восток под углом 1,5-2⁰. В связи с этим на юго-востоке в разрезе осадочного чехла появляется нижний триас, залегающий несогласно на размытой поверхности верхнего карбона и перми. Строение зоны изучено пока еще недостаточно. В опущенном блоке на западе установлены: Кружиловское, Грачикское, Глубокинское поднятия (Ростовская область), в приподнятом блоке на юго-востоке - Воробьевское и Верхне-Яблочновское поднятия (Волгоградская область). Почти все они имеют симметричное строение, пологие крылья, осложненные региональными нарушениями. Размеры 10-15 х 2-4 км, амплитуда 25-80 м. Местами установлено смещение сводов с глубиной к югу на 0,5-1 км. Палеотектонический анализ свидетельствует о конседиментационном характере формирования структур преднадвиговой зоны. Мезо-кайнозойские отложения залегают на палеозойских плащеобразно и моноклинально.

Геологическое строение описанных зон свидетельствует о шовном сочленении докембрийской и эпигерцинской платформ по Северо-Донецкому глубинному разлому, на что указывал еще раньше П. С. Хохлов [2].

Полученные данные подтверждают ранее высказанную точку зрения Я. П. Маловицкого и 10. А. Сударикова [1] об отсутствии древнего палеозойского прогиба на северной окраине Донбасса. Рассматриваемая территория в каменноугольный период в нижнепермскую эпоху представляла крутой склон, погружающийся в сторону древнего Донецкого прогиба. Отсутствует Преддонецкий прогиб и в более молодых отложениях.

Отложения каменноугольной системы, с которыми связаны промышленные скопления газа, характеризуются широким распространением. Особенностью их строения является переходный характер от платформенных разрезов к донбасским (в западной части, начиная с серпуховского времени; в восточной - с некоторым запозданием - с черемшанского).

Каменноугольная система представлена тремя отделами. Однако наиболее полно охарактеризованными оказались средний и верхний. Кроме фауны фораминифер (определения Г. П. Золотухиной), при расчленении разреза большое значение имели спорово-пыльцевые комплексы (определения Н. А. Вороновой), они в значительной мере помогли разобраться в возрасте той мощной, почти исключительно терригенной, толщи пород, в которой заключены промышленные залежи природного газа.

Нижний отдел системы па большей части рассматриваемой территории почти ничем по своему составу не отличается от платформенного. Представлен в основном карбонатными породами, преимущественно известняками. Данные по параметрической Первомайской скв. 1 позволили выделить в турнейсксм ярусе черепетский горизонт (западнее появляются кизеловские отложения); в визейском - малиновский надгоризонт (аналоги свиты С₁^а+в), бобриковский, тульский, алексинский, михайловский, веневский горизонты и серпуховский надгоризонт. Условно, большей частью по сопоставлению электрокаротажных диаграмм, а также по литологии пород выделен протвинский горизонт.

Средний отдел сложен внизу на большей части рассматриваемой территории известняками (краснополянский, северокельтменский и прикамский горизонты). Фаунистическое обоснование горизонтов произведено по разрезам Тормосинской, Первомайской и Тарасовской скважин. Западнее последней карбонатные породы встречаются очень редко в виде подчиненных маломощных прослоев. Вся нижняя часть здесь представлена в основном темно-серыми, черными, горизонтально-микрослоистыми аргиллитами. Фауны в указанных породах нет, спорово-пыльцевые комплексы очень бедные (спор мало). Поэтому расчленение разреза произведено по сопоставлению с опорной Северо-Лу-ганской скв. 2.

Вышележащая большая часть среднего карбона, соответствующая башкирскому и московскому ярусам, обоснована несомненно лучше, а в ряде случаев вполне достаточно.

Черемшанский горизонт почти всюду представлен двумя свитами C²₂(G) и С₂³(Н); общая их мощность изменяется от 248 м на востоке до 802 м на западе (Кружиловская скв. 2).

Свита С²₂ состоит обычно из двух литологически отличных толщ: нижней - карбонатной и верхней - терригенной.

Свита С³₂ состоит из терригенных пород с маломощными, часто не выдержанными, прослоями известняков и углей.

Мелекесский горизонт (аналог свиты С⁴₂) сложен преимущественно глинами и алевролитами с прослоями и пачками песчаников и известняков.

Песчаники, являющиеся важным объектом для газа, сосредоточены главным образом в верхней половине свиты. Они обычно светло- и зеленовато-серые, плотные, мелко- и разнозернистые, полевошпатово-кварцевые, слабо слюдистые, прослоями известковистые. Цемент карбонатно-глинистый, кремнисто-глинисто-карбонатный, порового и контактового типов. Достаточно мощный пласт такого песчаника, расположенный ниже известняка К¹, является промышленно газоносным на Кружиловской и Астаховской площадях. Аналог его прослеживается на Грачикской площади, в Первомайской и Донбасской скважинах. Мощность горизонта изменяется от 325 м на западе до 218 м на востоке.

Верейский горизонт (свита C⁵₂ К) весьма близок по своему составу к указанному выше. Он также состоит из ритмичного чередования глин, алевролитов и песчаников, среди которых отмечаются пласты известняков и углей. Мощность его изменяется от 196 м на западе до 340 м на востоке.

Каширский горизонт (свита С⁶₂) выделен и обоснован фауной фузулинид на Чеботовской площади (здесь оказались охарактеризованными все известняки от K₉ до L₆). Состоит он из часто чередующихся глин, алевролитов, песчаников и известняков, а местами углей (мощность их небольшая, к востоку от Миллеровского выступа полностью выклиниваются). Песчаники отмечаются прослоями (2-3 м) или в форме сравнительно мощных (10-12 м) пластов (1-3), более или менее выдержанных по простиранию. Один из них (ниже известняка L₅) в Грачикской скв. 2-р (инт. 1335-1338 м) дал фонтан природного газа. Пласт этот прослежен также на Кружиловской площади. Представлен светло-серыми средне-и мелкозернистыми, полевошпатово-кварцевыми, слюдистыми песчаниками, слабо алевритисто-глинистыми, известковистыми. Цемент глинистый и кальцитово-глинистый, порового типа. Ниже по разрезу, между известняками L₄-L₅ и L₂-L₁ наблюдается еще два пласта-коллектора, аналогичных вышеуказанному.

Мощность горизонта изменяется от 210 м на западе до 278-338 м на востоке.

Вышележащие подольский и мячковский горизонты обоснованы фауной фузулинид на Глубокинской Митякинской, Чеботовской, Грачикской, и других площадях. Им соответствуют в Донбассе свита С⁷₂ от известняка L₇ и нижняя половина свиты С¹₃ до известняка N₄. Сложены указанные горизонты в основном глинами и алевролитами с прослоями известняков. Что касается песчаников, то количество их и мощность пластов резко уменьшается вверх по разрезу.

Верхний отдел не имеет повсеместного распространения; отсутствует в западной части межнадвиговой зоны, на Кружиловской площади, а также к северу от Грачикского и Глубокинского поднятий. Наиболее полный разрез отмечается на востоке рассматриваемого района, в этом же направлении растет его мощность, достигая 793 м в Донбасской скв. 2.

Особенности литологии пород, условия осадконакопления, мощность и полнота разреза позволили выделить три типа разреза; преддонбасский, переходный и платформенный. Все они, за исключением второго, получили достаточно четкое литологическое и фаунистическое обоснование.

Первый, преддснбасск, тип занимает полностью рассматриваемую территорию. Он характеризуется большими мощностями, наибольшей полнотой и широким развитием терригенных пород. Карбонатные прослежены лишь в виде подчиненных прослоев или пластов, хорошо выдержанных по простиранию.

Второй переходный, тип находится к северу от первого и расположен в основном в пределах Волгоградской области. Для него характерно уменьшение терригенных отложений и увеличение карбонатных пород в разрезе.

Третий, платформенный, тип развит вне пределов рассматриваемой территории и присущ Волгоградской и другим областям Поволжья. Существенно отличается от указанных двух преимущественным распространением карбонатных пород при более или менее значительной полноте разреза и гораздо меньшей мощностью.

Из рассмотренного выше материала видно, что терригенные коллекторы с вполне удовлетворительными физическими свойствами развиты в основном в среднем отделе. Определенный интерес представляют мелекесский, верейский и каширский горизонты. С ними надо, в первую очередь, связывать перспективы газоносности рассматриваемой территории. Заслуживает внимания также черемшанский горизонт, где песчаные пласты отмечаются в обеих свитах.

О мощности и составе коллекторов, их физических параметрах можно судить только по единичным глубоким скважинам, пройденным в западной части района (Кружиловская, Грачикская, Чеботовская, Астаховская площади). Необходимые сведения дают также Первомайская параметрическая и Тормосинская опорная скважины (обе они, как известно, закопчены бурением в кристаллических породах фундамента).

Черемшанский горизонт. В свите C²₂ отмечается четыре пласта-коллектора. Наиболее мощные из них средний (28 м) и верхний (6-7 м). Судя по керну, который был поднят в Грачикской скв. 2-р, они сложены светло-серыми мелкозернистыми полевошпатово-кварцевыми песчаниками, слабо слюдистыми, алевритистыми. Зерна кварца сильно регенерированы, что обусловило их плотную цементацию. Оставшаяся часть пор выполнена глинистым и сидеритовым цементом, который резко снизил физические свойства; пористость по газу составляет 5,4-6,36%, проницаемость равна 0,01 мд. При опробовании в Кружиловской скв. 2 средний пласт (интервал 2080-2103 м) дал слабый приток газа.

Несколько пластов песчаников содержит свита C³₂; на Кружиловской площади их насчитывается восемь мощностью от 3 до 20 м. Из них два-три заслуживают внимания. Песчаники светло-серые мелкозернистые полевошпатово-кварцевые. Коллекторские свойства очень низкие: пористость 8,6-8,7%, газопроницаемость 0,07-0,13 мд.

В мелекесском горизонте выделяются обычно три пласта-коллектора; наиболее мощный (28-29 м) средний (ниже известняка К¹) прослежен на Грачикской, Кружиловской и Астаховской площадях. На последних двух из него получен фонтан природного газа. Представлен он песчаниками светло-и зеленовато-серыми, мелко-и средне-зернистыми, полевошпатово-кварцевого состава. Почти все результаты лабораторных определений физических параметров показали низкие или средние значения пористости (1,28-16,72%) и такую же проницаемость (0,03-25 мд). Особенно низкие коллекторские свойства песчаников оказались на Астаховской площади. Очевидно, они являются здесь микротрещиноватыми, за счет чего и возникла дополнительная емкость и проницаемость в породе.

Аналогичные песчаники имеются на Чеботовской площади, где общая мощность их составляет 40 м, а количество пластов возрастает до 6, и в Первомайской скв. 1. К юго-востоку от последней количество песчаного материала резко сокращается, разрез горизонта становится преимущественно глинистым, алевролитовым, а песчаники мелко-и тонкозернистыми, сильно алевритистыми, известковистыми. Снижаются их коллекторские свойства (Тормосинская скв. 1, Донбасская скв. 2). Однако интересно то, что в последнем случае в мелекесском горизонте мы находим аналог того самого пласта-песчаника, который является промышленно газоносным на Кружиловской и Астаховской площадях. А это весьма обнадеживающее явление позволяет утверждать о широком региональном распространении пластов-коллекторов, газоносность которых сейчас установлена в рассматриваемом районе.

Верейский горизонт, в отличие от мелекесского, характеризуется возрастанием общей мощности песчаников к востоку и юго-востоку от Миллеровского выступа, а также на Чеботовской площади. В Тарасовской скв. 1 она составляет 84 м, в Первомайской - 54 м. На Кружиловской площади, вследствие литологического замещения песчаников глинами, равна всего 8 м. Внимания заслуживают средний и верхний пласты на Грачикской и Астаховской площадях. Находятся они между известняками К₆-К₇ и К₇-K₈. Аналог среднего пласта прослежен на юго-востоке в Донбасской скв. 2 (интервал 2786-2801 м). Песчаники белые, светло-серые мелко-среднезернистые, полевошпатово-кварцевые. Наиболее высокоемкие и весьма высокопроницаемые мелкозернистые песчаники отмечаются в Чеботовской скв. 5. Пористость их достигает 27,32%, газопроницаемость 1251 мд. На Кружиловской и Астаховской площадях указанные коллекторы по своим физическим свойствам не выходят за пределы среднеемких и низкопроницаемых (по классификации А. И. Кринари).

Каширский горизонт характеризуется новым возрастанием общей мощности песчаных коллекторов в западной части района до 47-53 м против 20,33 м в Тарасовской и Первомайской скважинах. Наибольшее количество - 8 пластов - насчитывается в Чеботовской скв. 5. На Грачикской и Кружиловской площадях их 4, а на Астаховской - всего 2, однако суммарная мощность песчаников здесь даже на 3 м больше, чем в Чеботовской скв. 5. Окраска их светло-серая со слабо-зеленоватым оттенком, состав полевошпатово-кварцевый. Весьма высокоемкие (до 28, 39%) и весьма высокопроницаемые (до 1218 мд) пористые коллекторы развиты на Чеботовской площади (скв. 5). На Грачикском и Астаховском поднятиях они среднеемкие (до 18,44%) и среднепроницаемые (до 26 мд). Из пласта мелко-и среднезернистых песчаников с глинисто-карбонатным цементом (расположен между известняками L₅ и L₆) в Грачикской скв. 2-р (интервал 1335-1338 м) был получен фонтан газа с дебитом 50 тыс. м³/сут.

Из вышележащих отложений внимания заслуживают пласты песчаников в подольском горизонте. Они характеризуются значительной мощностью и вполне удовлетворительными промыслово-геофизическими данными.

Приведенное выше позволяет высоко оценивать перспективы газоносности зоны сочленения докембрийской и эпигерцинской платформ. На выявленных структурным бурением поднятиях необходимо смелее ставить разведочные работы. При глубине скважин 3500-4000 м на юго-востоке и 2500-3000 м на западе будет полностью вскрыта средне-каменноугольная толща пород, представляющая основной интерес в отношении промышленных скоплений природного газа.

Литература

1. Я. П. Маловицкий, Ю. А. Судариков. О преддонецком прогибе. Новости нефтяной техники. «Геология», 1969, № 6.

2. П. С. Хохлов. О направлении дальнейших поисковых работ на нефть и газ в пределах юго-восточного погружения Воронежской антеклизы. «Геология нефти», 1967, № 9