Седиментационные бассейны

Территории всего земного шара, в пределах которых развиты сколько-нибудь значительные толщи неметаморфизованных отложений, характеризуются одной общей особенностью [15]. На каждой из них мощность осадочных отложений максимальна в центральной части и уменьшается к краевым зонам. Такие территории получили название седиментационных бассейнов (sedimentary basins). В бассейны включаются все районы, в пределах которых известны значительные по мощности осадочные толщи. В них входят не только все открытые до настоящего времени нефтегазоносные провинции, но и все провинции, которые, вероятно, будут открыты в будущем. Карты, показывающие седиментационные бассейны всего земного шара, приведены в работах Уикса [16] и Джестера [17]. [Все сколько-нибудь крупные седиментационные бассейны, представляющие собой в современном тектоническом плане Земли впадины с мощностью отложений более 2±0,5 км, являются нефтегазоносными или вероятно нефтегазоносными бассейнами.]

Седиментационные бассейны имеют часто довольно сложное строение. Они обладают общей для всех них характерной особенностью ‑ все они представляют собой погруженные зоны с мощным осадочным чехлом во внутренних и менее мощным в краевых частях. Однако во всех других отношениях бассейны могут резко отличаться друг от друга - иметь различное строение и генезис. Некоторые седиментационные бассейны действительно представляли собой бассейны осадконакопления (depositional basins), о чем свидетельствуют древние береговые линии, окружающие их по периферии. Другие бассейны являются структурными (structural basins); фактически это региональные замкнутые синклинали. Осадочные образования, выполняющие структурные бассейны, однотипны на его периферии и в центре, отдельные формации здесь распространены шире, а мощности их более однообразны по всей площади, чем в бассейнах осадконакопления. Некоторые территории называются «бассейнами» только на основании современного рельефа земной поверхности, и это название никак не связывается с условиями залегания развитых в их пределах толщ. По-видимому, месторождения нефти и газа могут быть с равной вероятностью обнаружены в обоих этих типах бассейнов, как в их центральных частях, так и на периферии.

Многие седиментационные бассейны имеют смешанное происхождение. В некоторых таких бассейнах строение верхних горизонтов разреза, например горизонтов, залегающих выше поверхности несогласия, указывает на то, что здесь существовал бассейн осадконакопления. В то же время подстилающие слои образуют структурный бассейн. Если площади двух или более бассейнов, имеющих разное происхождение, совпадают в плане, образованный в результате этого совпадения бассейн может рассматриваться как сложный [гетерогенный]. Идеализированный разрез через такой гетерогенный (точнее сказать гетерогенный по вертикали) бассейн показан на фиг. 14-1. Два или более структурных бассейна и бассейна осадконакопления могут совпадать в плане полностью либо только частично или быть совершенно изолированными один от другого. Многочисленные примеры гетерогенных бассейнов можно наблюдать на территории США в Скалистых горах; третичные отложения, залегающие здесь вблизи поверхности, часто образуют бассейн осадконакопления, в то время как подстилающие толщи ‑ структурный бассейн, обычно замкнутый. Во многих из этих примеров

Фиг. 14-1. Схематический разрез бассейна, гетерогенного по вертикали.

Поверхность А частично структурная, но в основном топографическая. Толща В образует бассейн осадконакопления, а толща С - структурный бассейн, причем седиментационные границы развития толщи С располагаются за пределами границ этой толщи на профиле. Размеры бассейна по горизонтали - несколько сотен миль, мощность выполняющих его отложений - несколько миль.

складкообразование предшествовало во времени началу накопления третичных формаций и обусловило локализацию седиментации на ограниченных площадях. В итоге отмечается совпадение двух бассейнов в плане. В других случаях эти молодые бассейны осадконакопления в результате более позднего складкообразования были разделены на несколько структурных бассейнов, располагающихся на площади одного крупного древнего

Фиг. 14-2. Схематический разрез, показывающий развитие бассейна, гетерогенного по простиранию.

Сначала формируется борт В, где развиты прибрежные и шельфовые отложения. Позже складчатость вдоль борта А приводит к образованию депрессии А', В', имеющей форму бассейна. С подобными бассейнами, образованными в два этапа под влиянием палеогеографического и структурного факторов, связано много нефтегазоносных провинций. Несколько примеров таких бассейнов приведены на фиг. 14-3. Размеры бассейна по горизонтали ^‑ несколько сотен миль, мощность выполняющих его отложений ‑ несколько миль.

структурного бассейна. Таким образом, одни бассейны могут быть включены в пределы других и создавать сложную картину геологического строения, которую удается понять только после проведения тщательного стратиграфического и структурного анализа.

Другой сложный тип седиментационного бассейна, с которым, по-видимому, особенно тесно связаны нефтегазоносные провинции, образуется в результате двух независимых друг от друга процессов ‑ седиментации и складчатости. Эти процессы протекают в разное время и обусловливают возникновение бассейна. Последовательность этапов развития подобного бассейна представляется следующим образом (фиг. 14-2).

Один борт бассейна (В) сформировался при накоплении отложений, несогласно перекрывающих пологонаклоненную поверхность суши. Такая суша называется щитом, платформой или кратоном [18]. На этом борту бассейна широко распространены образования древних береговых линий.

Фиг. 14-3. Разрезы пяти продуктивных бассейнов, гетерогенных по простиранию.

Нефтегазоносность показана черными кружками. (Разрезы В, Г и Д из Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., соответственно по Tainsh, 34, p. 832, Fig. 2; Funkhouser, Sass, Hedberg, 32, p. 1864, Fig. 3; Link, 36, p. 1515, Fig. 19).

За отложением осадков последовало формирование резких линейных складок и сбросов на противоположной стороне бассейна (А) - в «геантиклинальной полосе» Уикса [19]. В итоге депрессия между А' и В' приобрела форму бассейна, который следует рассматривать как бассейн, сложный [гетерогенный] по простиранию (composite laterally). Формирование этого бассейна происходило в два разделенных во времени этапа. Залежи нефти и газа могут быть приурочены к обоим его бортам. Несколько примеров бассейнов подобного типа, каждый из которых представляет собой продуктивную нефтегазоносную провинцию, приведено на фиг. 14-3. Здесь показаны идеализированные разрезы бассейна Мак-Алистер в восточной Оклахоме (разрез А), Аппалачского бассейна на востоке США (Б), бассейна центральной части Бирмы (В), бассейна Матурин на востоке Венесуэлы (Г) и бассейна Персидского залива на Среднем Востоке (Д).

Гетерогенные по простиранию бассейны характеризуются следующими особенностями.

1. Поскольку на том борту бассейна, где наблюдается несогласное налегание отложений (В на фиг. 14-2), ловушки могли существовать уже со времени, когда коллекторы были перекрыты слабопроницаемыми породами, аккумуляция нефти и газа в залежи могла начаться здесь раньше и протекать гораздо более длительное время, чем на противоположном его борту.

2. Равновесное состояние флюидов, так же как давление и температура во всех коллекторах (резервуарах), во время складко- и сбросообразования на борту А бассейна были нарушены. Этот этап деформаций осадочного чехла явился, таким образом, временем приспособления всех скоплений нефти и газа, расположенных в пределах бассейна, к новым условиям. По мере того как пластовые флюиды вновь приходили в равновесное состояние, все более интенсивно происходили процессы миграции и переформирования залежей. Гидростатические условия при этом могли смениться активными гидродинамическими, а последние - привести к тому, что направление движения пластовых вод оказывалось противоположным первоначальному направлению их движения.

3. Возникает вопрос, где находились нефть и газ, приуроченные ныне к залежам вдоль складчатой стороны бассейна, до начала складкообразования? Очевидно, что породы-коллекторы отлагались на более обширной, чем современные границы бассейна, площади. Они распространялись влево от области, показанной на фиг. 14-2. Первоначальная граница распространения этих отложений, по-видимому, располагалась на некотором неизвестном расстоянии от современного складчатого борта бассейна и была связана либо с древней береговой линией бассейна осадконакопления, либо, что более вероятно, с утонением толщи осадков в сторону открытого моря ввиду недостаточного количества поступающего материала (подобно тому, как это наблюдается за краем материкового шельфа). Нефть и газ, залегающие ныне вдоль складчатого борта (А) седиментационного бассейна, вероятно, поступали из отложений, образовавшихся у этого же борта, поскольку давления здесь были, как правило, выше, чем на противоположном его борту (В), связанном с трансгрессивным прилеганием отложений вдоль древней береговой линии. Видимо, до возникновения дислокаций нефть и газ находились в виде дисперсных частиц как в породах-коллекторах, так и в глинистых породах. После образования складок началась концентрация этих частиц, происходившая до тех пор, пока они не приобретали достаточную плавучесть, чтобы мигрировать в участки с низким уровнем потенциальной энергии, приуроченные к высоко расположенным структурам. Возможно также, что капельки нефти и пузырьки газа двигались вместе с пластовой водой в направлении наклона потенциометрической поверхности до аккумуляции их в ловушке.

Таким образом, на основании изучения отложений, выполняющих перспективно нефтегазоносный седиментационный бассейн, можно сделать следующий вывод: потенциальные возможности бассейна наиболее высокие, если мощность осадочных толщ велика, если эти толщи представлены морскими образованиями, имеют разнообразный литологический характер и не метаморфизованы. Седиментационные бассейны обычно являются гетерогенными, и современная пространственная форма выполняющих их толщ может иметь лишь весьма отдаленную связь или вообще не иметь никакой связи с формой ранее располагавшегося здесь бассейна или первоначального бассейна осадконакопления. Образование нефти, вероятно, определяется в основном условиями, существовавшими в бассейнах осадконакопления, в то время как миграция углеводородов и аккумуляция их в залежи более тесно связаны со структурными бассейнами и с тектоническим развитием последних на протяжении их геологической истории.