XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Мезенская синеклиза относится к числу древнейших и занимает обширную территорию от р. Онеги на западе до Тиманской гряды на востоке.

В настоящее время внимание исследователей привлекают слабоизученные в нефтегазопоисковом отношении регионы Российской Федерации. К одному из них относится расположенная в северной части Русской платформы Мезенская синеклиза. Перспективы нефтегазоносности этого региона, несмотря на 50-летний период проведения поисково-разведочных работ, остаются невыясненными. В значительной мере это обусловлено небольшим объемом проведенных геолого-геофизических исследований, в частности плотность бурения в Мезенской синеклизе составляет 0,2– 0,3 м/км² или 2500–5000 км²/скв. Большинство публикаций посвящено либо общим вопросам нефтегазоносности докембрийских осадочных бассейнов, либо “частным” критериям нефтегазоносности .

Впервые планомерные изыскания на нефть и газ в бассейне р. Мезень были начаты в 1963 году и продолжались 12 лет до 1975 года. Советское правительство выделило на это средства в рамках специальной программы изучения Московской и Мезенской синеклиз. За это время было пройдено более 9000 км региональных и поисковых сейсмических профилей, пробурено полсотни скважин, из которых 12 - глубокие. Проведенные работы позволили уточнить разрез осадочного чехла синеклизы, возраст слагающих пород. Выяснилось, что большую часть объема осадочных пород составляют древние венд-рифейские толщи, возраст которых превышает 600 миллионов лет, а рифейских, слагающих основную часть объема, более миллиарда лет. Залегающие выше по разрезу палеозойские отложения, в которых находятся основные месторождения углеводородов в Волго-Уральской провинции и которые были основным объектом изучения, имеют незначительную мощность и лишены структурно-литологических условий, обеспечивающих локализацию месторождений нефти и газа.

В то время большинство геологов считало, что промышленных месторождений углеводородов в древних толщах быть не может, как по причине безжизненности океанов (как известно, что нефть образуется из захороненного органического вещества), так и вследствие убеждения, что миллиард лет ловушки удержать нефть не могут.

Несмотря на то, что в Московской синеклизе в вендских отложениях было открыто Даниловское проявление нефти, поисковые результаты в целом были неутешительны.[2]

К тому времени уже была открыта нефть Тимано-Печоры, и большинство геологов устремилось туда. Там следовало открытие за открытием, находили по пять-шесть месторождений в год. О Мезенской синеклизе позабыли.

В геологии часто бывает так. Исследуют перспективный район, ничего не находят и оставляют его лет на двадцать. До появления новых, более совершенных методов. А потом возвращаются. Так произошло и в Мезени.

К началу 90-х годов во многих регионах мира была установлена промышленная продуктивность рифейских и вендских пород. Были открыты месторождения углеводородов в Австралии, Ближнем Востоке, Китае. Начали получать притоки из пород венда в Волго-Уральской провинции. Но наиболее впечатляющие открытия были сделаны в Восточной Сибири, где нашли крупные месторождения в карбонатных отложениях рифея.

Все это возродило интерес к оценке нефтегазового потенциала Мезенской синеклизы, и в 1992 году здесь были начаты региональные сейсморазведочные работы.

В 1990-х годах российская геология переживала, по известным причинам, глубокий кризис. Поэтому, геологи начали изучать Мезенскую синеклизу лишь в 1998 году, когда лицензию на сравнительно небольшой участок получило ОАО "Архангельскгеолдобыча". Были проведены поисковые сейсморазведочные работы и пробурена одна скважина, которая дала ценную геологическую информацию. Однако притока нефти зафиксировано не было. Но выполненные по скважине исследования показали, что процессы нефтегазообразования в рифейских отложениях происходили, значит, нефть может быть. Пусть, скорее всего, это не гигантские месторождения, но все-таки, надо надеяться, промышленные.[1]

Мезенская синеклиза расположена в северо-восточной части Восточно-Европейской платформы. На севере она ограничена складчатыми комплексами Балтийского щита, на востоке - Тиманской грядой, на юге она граничит с Сысольским сводом Волго-Уральской антеклизы, на западе и северо-западе с седловиной, отделяющей ее от Московской синеклизы, и с Балтийской моноклиналью. Площадь синеклизы 300 тысяч км2 [2].

1 - шовная зона сочленения плит (3-У - Западно-Уральский тектонический шов, Ц-Т - Центрально-Тиманский тектонический шов); структуры: 2 - надпорядковые (Балтийский щит, Русская плита), 3 - I порядка (антеклизы, синеклизы), 4 - II порядка (крупные выступы, своды, прогибы),

5- III порядка (валы, седловины); 6- тектонические нарушения;

7- кристаллические породы Балтийского шита; структурообразующие комплексы: 8-рифейский, 9-вендский, 10-палеозойский; 11-линия геофизического профиля; 12- скважины глубокого бурения (1 - Нижне-Пешская, 2 - Усть-Снопинская-1, 3 - Оменская-1, 4 - Сафоновская, 5-Устъ-Няфтинская-1, 6-Средне-Няфтинская-21, 7-Лешуконская, 8-Ценогорская,

9- Архангельская, 10- Нижне-Сульская-1, 11 - Койнаская (опорная),

12 - Усть-Пинега, 13-Большие Пороги-187, 14 - Весляна-1, 15-Синдор-1, 16- Нившера, 17- Яренская, 18-Сереговская, 19- Сторожевская, 20- Аныб-1,

21 - Елмач-Парма-20, 22- Сысола, 23- Лопыдино, 24 - Грива, 25- Кажым, 26 - Уфтюгская-1, 27 - Котлас-1, 28- Великий Устюг, 29 - Тарногская,

30- Бобровская-1, 31 - Рослятинская-1, 32- Гагаринская-1

Рисунок 1 – Схематическая тектоническая карта Мезенской синеклизы и Предтиманского прогиба.[5]

Тектоническая структура верхней части разреза кристаллического фундамента представляет собой гетерогенное и гетерохронное образование, разделяющееся по генезису, составу и возрасту пород на: нижнеархейские супракрустальные блоки и зоны, сложенные образованиями, предположительно, беломорской серии саамского комплекса; и верхнеархейские зеленокаменные пояса, сложенные образованиями, лопийского комплекса. Среди нижнеархейских выделяются группы стратифицированных образований: относительно низкоплотные, представленные преимущественно гнейсами с редкими прослоями амфиболитов и мигматитами по ним; и относительно высокоплотные, представленные высокоглиноземистыми гнейсами и мигматитами преимущественно по амфиболитам и мезо-меланократовым плагиокристаллосланцам. Среди верхнеархейских выделяются три группы стратифицированных образований: гнейсы с прослоями амфиболитов и маложелезистых кварцитов; мигматиты по ним; и комплексы аналогичных пород, но с преобладанием высокоплотных пород (амфиболитов, меланократовых плагиокристаллосланцев).

Нестратифицированные образования представлены двумя возрастными группами: позднеархейской и палеозойской. К позднеархейской группе отнесены три комплекса пород неустановленного, интрузивного либо ультраметаморфогенного происхождения: граниты плагио-микроклиновые, плагиограниты и диориты (возможно, до габбро-диоритов). Палеозойская группа представлена дайками долеритов палеозойского возраста. Разрывные нарушения в кристаллическом основании представлены, в зависимости от их значимости, двумя группами: 1-го и 2-го порядков; кроме того, они разделены на три группы по возрастному признаку. Разрывные нарушения 1-го порядка – это тектонические границы структурных зон. Среди разрывных нарушений 2-го порядка выделены разломы трех возрастных групп: докембрийские ранней генерации, докембрийско-рифейские и палеозойские.

Архей-протерозойский фундамент разбит на блоки, выделяющиеся в рельефе в виде горстов и грабен-рифтов. Структуры имеют общую северо-западную ориентировку, несколько отличающуюся от простирания Тиманского поднятия. С запада на восток прослеживаются крупные выступы фундамента: выступ Ветреного пояса, Архангельский горст, осложненный на востоке Керецкой ступенью, Кулойский и Мезенский горсты, отделенные друг от друга ветвью Лешуконского рифта. Южная часть Мезенского горста, прилегающая к Пинежскому рифту, выделяется как Вашкинская ступень. Самый восточный - Несско-Тылугский горст располагается на крайнем северо-востоке синеклизы.

Эти приподнятые области залегания фундамента разделены рифтовыми зонами. К последним относятся Онежская, или Двинская, Лешуконская и Пинежская. Вдоль Тиманской структуры прослеживаются асимметричные Сафоновская и Пешская рифтовые зоны. Они представляют собой единую зону прогибания, ступенчато погружающуюся под Тиман. Ее западный борт осложнен небольшими сбросами, амплитуды которых не превышает нескольких сотен метров, в то время как восточный борт пододвинут под серию чешуи Тиманского сооружения с общей амплитудой более 5 км.

1 — границы крупнейших структур: I — Мезенская синеклиза, II — Волго-Уральская антеклиза, III — Печорская синеклиза, IV — Тиманский кряж; 2 — Тиманская структура; 3 — надвиги; 4 — сбросы; 5 — выход дорифейского фундамента

Рисунок 2 - Тектоническая схема фундамента Мезенской синеклизы.[5]

Структурный план размытой поверхности рифейского комплекса существенно отличается от рельефа фундамента, хотя в целом несет некоторые черты унаследованности. Обращает на себя внимание широкое развитие Сафоновской, Пешской и Котласской зон прогибания с глубиной погружения рифейского комплекса более 3 км. В меньшей степени эта связь отмечается для района Лешуконского и Пинежского рифтов, где, несмотря на мощность рифея 1,5-2,0 км, его поверхность испытывает погружение всего на 100-150 м. Керецкая ступень выражается в виде структурной террасы.

Осадки рифея полностью отсутствуют в пределах выступа Ветреного пояса, в северной части Архангельского горста и Керецкой ступени. Они выпадают из разреза также в приподнятых зонах Кулойского, Несско-Тылугского горстов, в пределах Сысольского свода и, вероятно, в некоторых участках Мезенского горста.

Вычегодский прогиб, протягивающийся вдоль Тимана, по генезису аналогичен Пешской и Сафоновской впадинам, которые испытали дополнительное прогибание в связи с надвиганием на край Восточно-Европейской платформы Тиманского сооружения. Основание осадочного выполнения прогиба сложено рифейским комплексом, моноклинально погружающимся в сторону Тимана. Северо-восточный борт прогиба перекрыт аллохтонными чешуями рифейских толщ Тимана.

Тиманское сооружение следует рассматривать как ороген, возникший на месте бывшей пассивной континентальной окраины в результате ее столкновения с активной окраиной Печорской плиты. В результате этого столкновения, имевшего место в конце венда — начале кембрия, рифейский комплекс, накапливавшийся на подводной окраине Восточно-Европейского материка, был смят и частично подвергся метаморфизму в результате надвигания на него вулканической дуги. По образовавшимся пологим надвигам ороген был смещен в направлении Восточно-Европейского материка. Современное строение Тимана представляется как серия тектонических чешуи, надвинутых друг на друга и частично на окраинные впадины Мезенской синеклизы.

В пределах рифтовых зон синеклизы и в горном Тимане выявлены крупные антиклинальные структуры; зоны разуплотнения складчатого рифейского комплекса и архей-протерозойского фундамента в приплечевых участках рифтов; выклинивание рифейского комплекса; поднадвиговые зоны. Детализация их строения требует использования современных методов сейсморазведки, в частности метода 3D.

Венд-кембрийский синеклизный комплекс, перекрывающий рифейские образования и фундамент, имеет отличный структурный план. Это усугубляется существенным перерывом, который длился значительную часть раннего и позднего палеозоя. Структура всего нижнего терригенного комплекса, к которому относятся и венд-кембрийские породы, отражена на структурной схеме поверхности венда. Анализ показывает, что Мезенская синеклиза представляет собой северо-восточное (Мезенское) окончание Московской синеклизы, которая выделяется как крупнейшая область прогибания всей Восточно-Европейской платформы. Собственно Мезенская синеклиза представлена неглубокой асимметричной впадиной, разделяющей Балтийский щит и Тиманский кряж, ось которой приближена к ее восточному борту. Наибольшую глубину она имеет в районе Пешской впадины и Нижнепезской террасы, над которой приподняты по разломам Четласский и Канинский блоки.

В рифее накопление осадочного материала происходило вдоль восточной окраины Восточно-Европейского континента — области современного Тимана и прилегающих к ней с востока районов. В районе Тимана сформировалась линза рифейских осадков мощностью до 12 км. По составу осадков выделяется ряд зон, характерных для проградирующих в сторону океана пассивных окраин. Западная зона, обращенная к Мезенской синеклизе, представлена мелководно-морскими терригенными образованиями. Осевая зона Тимана, сложенная карбонатно-терригенными и карбонатными биогермными фациями, вероятно, является естественной границей шельфовой зоны. К востоку от нее со стороны Печорской плиты отложения рифея состоят из тонкозернистых образований, практически не содержащих песчаников и конгломератов. Их формирование происходило в верхней части континентального склона.

Мезенская синеклиза представляла собой в рифее раздробленную на серию грабенов и горстов континентальную кору. Осадки накапливались в основном в грабен-рифтах, специфичных структурах, образовавшихся на многих участках Восточно-Европейского континента в конце протерозоя. Рассматриваемый фрагмент литосферы находился в тропической зоне южного полушария, что предопределило, в частности, накопление карбонатно-доломитовых толщ.

Среднерифейские породы слагают нижнюю часть чехла, выполняющего грабенообразные зоны. Их разрез представлен темно-серыми аргиллитами с прослоями в верхней части мелкозернистых песчаников. Общая мощность этого комплекса превышает 2,5 км. Пористость проницаемых прослоев изменяется от долей процента до 16 %.

Образования, относимые к верхнему рифею, коррелируются с одновозрастной толщей Тимана и представлены чередованием терригенных пород с прослоями карбонатов.

Рифейские отложения, кроме рифтовых зон, встречены и на горстах, где они объединяются в ненокскую свиту (кудаш), сложенную преимущественно косослоистыми, пестроокрашенными песчаными разностями аллювиального генезиса. Мощность верхнерифейских отложений колеблется от нескольких метров на поднятиях до более 1400 м в рифтовых зонах.

В венд-кембрийское время геодинамическая обстановка в пределах Восточно-Европейского континента характеризовалась втягиванием в прогибание прилегающих к рифтовым зонам участков. Этот период примечателен формированием синеклиз на всей территории Восточно-Европейского континента.

Отложения синеклизного комплекса (венд—кембрий) трансгрессивно с несогласием залегают на размытой поверхности рифея. На западе они перекрывают породы фундамента. В условиях синеклизы они имеют достаточно выдержанные мощность и состав, располагаясь на различных подразделениях рифея, а в пределах выступов фундамента — непосредственно на его эродированной поверхности. Представлены они отложениями верхнего венда, нижнего кембрия и, вероятно, силура.

В целом синеклизный комплекс выполняет нижнюю часть разреза синеклизы, перекрывая все рифтовые зоны, далеко "выплескиваясь", особенно на западе, за их пределы. На верхнепротерозойских отложениях залегают породы нижнего и среднего палеозоя, а начиная с карбона, накапливаются мощные карбонатные толщи.

Между завершением накопления синеклизного и началом отложения плитного комплекса в пределах всей Восточно-Европейской платформы фиксируется значительный перерыв в 120-160 млн лет. Мелководные шельфовые моря в это время существовали по периферии крупных континентальных массивов. Начиная с середины девона они проникали в глубину континентов, таких как Восточно-Европейский.

К плитному комплексу в пределах Мезенской синеклизы, как и в соседних регионах платформы, относятся терригенные образования среднего и позднего девона, карбонатно-сульфатные породы карбона — нижней перми. Образования красноцветов поздней перми-триаса своим генезисом обязаны процессам коллизии Восточно-Европейского континента в районе Урала. Разрез плитного комплекса венчают маломощные континентально-морские осадки юры, мела, антропогена.

Палеозойские отложения выделены в объеме силурийской, девонской, каменноугольной и пермской систем.

Силурийские и девонские отложения мощностью от 60 м до 1,5 км, вскрытые только в районе Пешской впадины, с большим стратиграфическим перерывом залегают на размытой поверхности верхнего венда.

Каменноугольные карбонатно-терригенные отложения мощностью от 130 до 420 м и пермские, в основном, карбонатные отложения имеют мощность от 330 до 1300 м.

Для прогноза перспектив нефтегазоносности верхнепротерозойских отложений Мезенской синеклизы большое значение имеют два обстоятельства: 1) определение контуров распространения генерирующих УВ-отложений с учетом качества перекрывающих их флюидоупоров;

2) оценка направлений миграции и областей аккумуляции предполагаемых УВ-флюидов.

Рассматривая первое из обстоятельств, надо отметить, что по общепринятому мнению основной нефтегазогенерирующей толщей Мезенской синеклизы являются рифейские отложения, которые перекрываются качественным флюидоупором (глины усть-пинежской свиты). Нефтегазоматеринские отложения венда (также усть-пинежская свита) на большей части территории обладают невысокой степенью зрелости ОВ, отвечающей стадиям катагенеза. Кроме того, региональной покрышкой для генерирующих УВ вендских толщ являются вышележащие отложения карбонатного комплекса, которые по качеству покрышки значительно уступают глинистой покрышке отложений усть-пинежской свиты (в большей степени подвержены растрескиванию, выщелачиванию, перекристаллизации).

Материалы проведенных в последние годы сейсмических работ показывают, что в пределах Мезенской синеклизы отложения рифея распространены не так широко, как это принято было считать.

На территории Мезенского и Полтинско-Ежугского валов по материалам бурения и сейсморазведки установлено, что вендские отложения ложатся на кристаллический фундамент. В районе Вашкинского свода и Мезенско-Вашкинской седловины рифейские отложения, видимо, отсутствуют или представлены толщей небольшой мощности, относящейся к низам рифейского комплекса, сохранившейся от предвендского размыва, поскольку сравнение структурного плана поверхности кристаллического фундамента данных структур и Мезенского вала показывает близкие характеристики. Помимо этого, общие геологические рассуждения так же позволяют предполагать наличие сокращенных разрезов рифейских отложений в анализируемом районе, так как в зоне коллизии с Печорской плитой край Русской плиты испытывает сильные тангенциальные (сжатие) и вертикальные напряжения. В этих условиях следующая за краевой областью плиты территория будет воздыматься, ее как бы выдавливает надвигающейся Печорской плитой.

Исходя из изложенного, можно сделать вывод, что кроме области развития Кандалакшско-Двинской и Котлаской ветви Среднерусского рифтов, основное поле распространения рифейских отложений сводится к территории Предтиманского краевого прогиба и внутренним прогибам Мезенской синеклизы: Сафоновскому, Лешуконскому и Керецкому.

Таким образом, область развития рифейских отложений, способных генерировать УВ (не затронутых или слабо затронутых размывом), еще более сужается. Дело в том, что зоны распространения глубоко размытых отложений рифея уже были на глубине, превышающей современное погружение, поэтому в современных термобарических условиях генерации УВ в этих зонах происходить не будет.

Куда же будут перемещаться предполагаемые УВ-флюиды из областей генерации и где будут развиваться возможные зоны аккумуляции этих флюидов? Учитывая опыт поисково-разведочных работ на территории Восточной Сибири, где основная зона нефтегазонакопления (ЗНГН) приурочена к полосе регионального выклинивания песчаных пластов в верхней точке перегиба континентального склона, можно предполагать аналогичную ситуацию и для Мезенской синеклизы. Исходя из этого предположения, залежи УВ, сформированные до предвендской структурной перестройки, будут тяготеть к региональным зонам выклинивания рифейских песчаников, предполагаемым вдоль перемычки, отделяющей Кандалакшско-Двинский авлакоген от основного поля развития рифейских отложений, отвечающей наиболее приподнятой в палеоплане области развития рифейских резервуаров. В результате структурной перестройки эти залежи были разрушены.

В области развития не затронутых или слабо затронутых размывом рифейских разрезов УВ-флюиды, образованные после структурной перестройки, вероятно, будут мигрировать преимущественно вдоль пологих юго-западных крыльев впадин (как наиболее крупных областей сбора флюидов). В дальнейшем эти флюиды, видимо, попадут в зону срезания рифейских резервуаров предвендским размывом. Поскольку песчаники основания венда (уфтюгская свита) обладают более высоким коллекторским потенциалом, рифейские УВ-флюиды будут переходить в резервуары уфтюгской свиты.

Генерация УВ в вендских отложениях, как отмечалось, связывается с мощной глинистой толщей усть-пинежской свиты. Часть вендских УВ будет уходить в верхние горизонты осадочного чехла и, вероятно, рассеиваться. Другая часть УВ может переходить в песчаные резервуары уфтюгской свиты и дополнять предполагаемые там рифейские УВ-флюиды. Дальнейший путь миграции у них будет общий.

Следовательно, основной областью развития прогнозных ЗНГН будет полоса, отвечающая территории Архангельского выступа и Пинежской седловины. Назовем ее Архангельско-Пинежской областью развития ЗНГН.

Рисунок 3 – Схематическая карта перспектив нефтегазоносности Мезенской синеклизы

1 - предполагаемые выходы на предвендскую поверхность осадконакопления пород кристаллического фундамента или глубоко размытых отложений рифея;

2 - область распространения мощных рифейских толщ; 3- участки размывов мощных рифейских толщ; 4 - площадь развития прогнозных зон нефтегазонакопления; 5 - контур береговой линии[5]

Вероятно, это связано с тем, что залежи формировались с вендского времени и накапливались в ловушках древнего (вендского) заложения, а перечисленные структуры, на которых ставилось бурение, имеют более поздний генезис. В условиях крупномасштабного предвендского размыва ловушки вендского времени, видимо, были неструктурного типа (линзы улучшенных коллекторов и др.). Поскольку значимых структурных перестроек с вендского времени и поныне не отмечается, то сформированные древние залежи так и остаются связанными с первичными (вендского генезиса) ловушками.

Как считают многие исследователи, все нефтепроявления в отложениях венда приурочены к области распространения пород рифея. Нефтепроявления и притоки нефти с дебитом несколько тонн в сутки установлены также и в низах венда, что говорит о возможной миграции нефти из рифейских горизонтов в вендские отложения.

Благоприятные для нефтегазообразования геодинамические режимы, имевшие место в рифейский период, наличие крупных структур в рифейском комплексе, перекрытом плохо проницаемой по вертикали толщей венда, аналогия с передовыми прогибами, сформированными в фанерозое на различных континентах, позволяют связать с Предтиманским прогибом определенные перспективы нефтегазоносности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ:

Геодинамика и возможная нефтегазоносность Мезенского осадочного бассейна / Отв. ред. С. В. Аплонов, Д. Л. Федоров. – СПб.: Наука, 2006. - 319 с.

Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200 000. Серия Мезенская. Листы Q-38-XXI, XXII, Q-38-XXIII, XXIV (Сафоново), Q-38-XXVII, XXVIII (Лешуконское). Объяснительная записка / Сост. Т. Н. Зоренко, Т. Ю. Затульская, О. А. Александрова. Ред. Ю. Г. Старицкий. – М., 2006.Аплонов С. В., Лебедев Б. А., Тимошенкова Н. В. Новые данные о строении и перспективах нефтегазоносности Мезенского бассейна // ДАН, 2004.- № 1. – С. 71–76.

Балуев А. С. Геодинамика рифейского этапа эволюции северной пассивной окраин Восточно Европейского кратона // Геотектоника, 2006. – № 3. - С. 23–38

Гаврилов В. П., Руднев А. Н., Дворецкий П. И., Пономарев В. А. Перспективы нефтегазоносности Мезенской синеклизы // Геология нефти и газа, 1998.- № 5. - С. 12–20.

Жарков А. М. Строение и перспективы нефтегазоносности Мезенской синеклизы // Геология нефти и газа, 2005. - № 1. - С. 20–28.

Костюченко С. Л. Структура и тектоническая модель земной коры Мезенской синеклизы по результатам комплексного геолого-геофизического изучения // Геология и охрана недр, 2008.- № 5.- С. 2–7.

Код для цитирования: Скопировать