PROSPECTS OF OIL AND GAS POTENTIAL OF THE MIDDLE PALEOZOIC DEPOSITS OF EASTERN YAKUTIA

ПЕРСПЕКТИВЫ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ СРЕДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ ЯКУТИИ

Научная статья

Петров Д.М.^1, *, Сивцев А.И.², Александров А.Р.³

¹ ORCID: 0000-0002-3125-5933;

² ORCID: 0000-0001-8386-2383;

³ ORCID: 0000-0001-6459-8951;

^{1, 3} Якутский научный центр СО РАН Институт проблем нефти и газа СО РАН, Якутск, Россия;

² Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, Якутск, Россия

* Корреспондирующий автор (petrovdm_87[at]mail.ru)

Аннотация

Для выяснения наиболее перспективных участков недр предложен вариант истории геологического развития Восточной Якутии. Составлены схемы мощностей основных комплексов отложений: среднедевонско-нижнекаменноугольный, верхнепалеозойско-нижнемезозойский, верхнеюрско-нижнемеловой и верхнемелово-кайнозойский. Исходя, из построенных схем толщин осадочных комплексов и показанных горизонтальных перемещений в качестве наиболее перспективной территории выделен Тастахский прогиб. Здесь предполагается наличие слабо затронутого коллизией участок среднепалеозойского рифтового бассейна. Дополнительно обоснованы и представлены перспективы нефтегазоносности верхнеюрско-нижнемелового комплекса отложений.

Ключевые слова: Восточная Якутия, Селенняхский блок, битумопроявления, Омулевский террейн, история геологического развития, перспективы нефтегазоносности, Тастахский прогиб.

PROSPECTS OF OIL AND GAS POTENTIAL OF THE MIDDLE PALEOZOIC DEPOSITS OF EASTERN YAKUTIA

Research article

Petrov D.M.^1, *, Sivtsev A.I.², Aleksandrov A.R.³

¹ ORCID: 0000-0002-3125-5933;

² ORCID: 0000-0001-8386-2383;

³ ORCID: 0000-0001-6459-8951;

^{1, 3} The Yakut Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, the Institute of Oil and Gas Problems of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Yakutsk, Russia;

² M. K. Ammosov North-Eastern Federal University, Yakutsk, Russia

* Corresponding author (petrovdm_87[at]mail.ru)

Abstract

The current study proposes a variant of the history of the geological development of Eastern Yakutia with the goal of locating the most promising subsurface areas. The authors compile the schemes of capacities of the main sediment complexes: Middle Devonian-Lower Carboniferous, Upper Paleozoic-Lower Mesozoic, Upper Jurassic-Lower Cretaceous and Upper Cretaceous-Cenozoic. According to  the constructed schemes of the thicknesses of sedimentary complexes and the shown horizontal displacements, the Tastakh trough is singled out as the most promising territory. It is assumed that there is a weakly affected section of the Middle Paleozoic rift basin. Additionally, the study substantiated and presents the prospects of oil and gas potential of the Upper Jurassic-Lower Cretaceous complex of deposits.

Keywords: Eastern Yakutia, Selennyakh block, bitumen occurrences, Omulevsky terrain, history of geological development, prospects of oil and gas potential, Tastakh trough.

Введение

В качестве основных показателей перспектив региональной нефтегазоносности слабоизученных территорий являются: наличие достаточно мощных толщ осадочных пород, присутствие в их составе нефтегазоматеринских толщ – потенциальных источников углеводородов, наличие пород – коллекторов и флюидоупоров, а также наличие прямых признаков нефтегазоносности.

Все вышеперечисленные геологические элементы являются необходимым, но недостаточным условием для составления прогноза месторождений нефти и газа. Определяющими являются процессы (формирование ловушек, генерация-миграция-накопление, тектонические движения) происходившие с геологическими элементами и их последовательность. Изучение соотношения геологических элементов и процессов как метод исследования в научной литературе называется историко-генетический анализом.

Имеющаяся степень геологической изученности разреза [1], [2] и особенностей проявления тектонических процессов не позволяет провести полноценный историко-генетический анализ нефтегазообразования и нефтегазонакопления. Вместе с тем совместное рассмотрение истории геологического развития и особенностей пространственной локализации зафиксированных прямых признаков нефтегазоносности позволяют наметить наиболее перспективные на нефть и газ территории.

Постановка проблемы

В опубликованной научной литературе наибольшее количество битумопроявлений по Восточной Якутии зафиксировано в Селенняхском блоке Омулевского террейна [3]. Возможно, данное обстоятельство обусловлено, прежде всего, относительной доступностью территории для исследователей. Селенняхский блок находится на самой западной части Омулевского террейна (рисунок, d). Омулевский террейн протягивается на 1000 км при ширине 100-150 км вдоль юго-западной и северной окраин Колымо-Омолонского супертеррейна [3].

В Селенняхском блоке Клубовым Б.А. выделены битумонасыщенных горизонтов в разрезе от верхнего ордовика до среднего девона включительно [4]. Битумы представлены от антраксолитов до окисленных нефтей, в зависимости от возраста и глубины залегания. Совместное залегание битумов различной преобразованности свидетельствует о многостадийности процессов, обусловивших их появление в разрезе. Установленные и описанные прямые признаки нефтегазоносности Селенняхского блока позволяют рассмотреть в качестве наиболее перспективных на нефть и газ отложения Омулевского террейна в частности, и всего разреза среднего палеозоя востока Якутии в целом.

Экспериментальная часть

Наиболее важным показателем при определении перспектив нефтегазоносности является определение глубины погружения перспективных осадков. Именно от глубины погружения зависит температурное поле, коллекторские свойства и степень катагенетической преобразованности исходного органического вещества. Для упрощенной оценки глубин погружения доманикоидных среднепалеозойских отложений рассмотрим историю геологического развития региона.

Досреднепалеозойский этап развития в данной работе не рассматриваются из-за отсутствия кондиционных данных.

Среднепалеозойский рифтовый этап

Рифтовая стадия выразилась формированием системы рифтовых структур на востоке Сибирского палеоконтинента. Многими исследователями отмечается унаследованное развитие рифтовых систем в пределах восточной части Сибирской платформы [5], [6]. Отмечается схожесть структурного плана среднепалеозойского структурного яруса, включающего образования среднего и верхнего девона и нижнего карбона, с рифейским. Среднепалеозойские отложения, как и рифейские, выполняют линейные грабены – авлакогены. За пределами авлакогенов среднепалеозойские отложения отсутствуют на большей восточной части платформы.

Рифтовые структуры в основании Верхоянского складчатого пояса были закартированы Третьяковым Ф.Ф. на основе интерпретации гравиметрических материалов [7]. Автор их трактует как крупные линейные грабены, ограниченные зонами листрических сбросов и возникшие в рифтовую стадию развития Верхоянской пассивной окраины (рисунок 1а).

На положительных формах практически почти целиком был денудирован осадочный комплекс каледонского возраста. Рифтовые грабены выполнялись мощными толщами преимущественно молассовых формаций с горизонтами и линзами галогенных отложений.

В среднепалеозойское время южная часть рифтового грабена, относящаяся к Ленской ветви Предверхоянского прогиба находилась на 300 км и более восточнее современного расположения. Исследованиями Ситникова В.С. и Спектора В.Б. было показан горизонтальный сдвиг с амплитудой более 300 км по Вилюйско-Алданской системе дислокаций широтного простирания [8]. Корреляция широтного сдвига на восток позволяет предположить, что отложения Омулевского террейна в среднепалеозойское время тоже находились восточнее современного расположения и накапливались в линейном рифтовом грабене.

Изученные среднепалеозойские отложения на различных участках Восточной Якутии позволяют довольно уверенно предположить, что их мощность в рифтовых грабенах составляла не менее 3000 м (рисунок 1а).

Рис. 1 – Схема толщин осадочных комплексов и перспективы нефтегазоносности Восточной Якутии:

1 – границы рифтовых зон позднего рифея возобновленные в среднепалеозойское время; 2 – толщины рифтовых среднепалеозойских отложений; 3 – зоны среднепалеозойских рифтовых грабенов по Третьякову Ф.Ф. [7]; 4 – толщины верхнепалеозойско-нижнемезозойских отложений; 5 – предполагаемые толщины верхнепалеозойско-нижнемезозойских отложений; 6 – толщины верхнеюрско-нижнемеловых отложений; 7 – области денудации; 8 – толщины верхнемелово-кайнозойских отложений; 9 – перспективные среднепалеозойские; 10 – перспективные верхнеюрско-меловые; 11 – батолиты (Ом – Омулевский, Ра – Рассохинский, Уч – Уччинский, Че – Чемалгинский, Та – Тас-Хаяхтахский, Се – Селенняхский, Ул – Улахан-Тасский); 12 – перспективные кайнозойские; грабены: ЗВ – Западно-Верхоянский, ДР – Дербекинский, ВЛ – Вилюйский; восточная рифтовая система: СД – Сетте-Дабанский грабен, ступени: ОС – Ольджойская, НС – Нерская; поднятия: ЯП – Янское, ТП – Томпонское; ОХ – Охотский массив. ПВП – Предверхоянский прогиб, МЗП – Момско-Зырянский прогиб, ИЗП – Индигиро-Зырянский прогиб, ТП - Тастахский прогиб

 

Верхнепалеозойско-нижнемезозойский пассивноокраинный этап

В результате позднедевонско-раннекаменноугольного рифтогенеза образовался Оймяконский малый океан, составивший обширную пассивную континентальную окраину (ПКО) Сибирского континента. Схема мощностей верхнепалеозойско-нижнемезозойский отложений составляющих ПКО в пределах Восточной Якутии показана на рисунке 1б.

В конце средней юры по мере продвижения плиты палео-Тихого океана Алазейская островная дуга сталкивается с Омулевским хребтом формируя Колымо-Омолонский супертеррейн. Столкновение сопровождалось обдукцией офиолитов на Омулевский террейн. С поздней юры начинается верхнемезозойский коллизионный этап развития региона. В это же время начинается спрединг в Южно-Анюйском океане, обуславливая закрытие Оймяконского океана. Коллизионный этап обусловил широтный сдвиг земной коры с суммарной амплитудой более 300 км в пределах современных границ низовьев рр. Алдан и Вилюй.

На коллизионном этапе происходило формирование Предверхоянского и Момо-Зырянского прогибов (рисунок 1в) - протяженных областей накопления континентальных угленосных отложений [9]. Момский и Индигиро-Зырянский прогибы и разделяющий их Илин-Тасский антиклинорий обособились в позднем миоцене за счет складчатости. Позднее преимущественно в Индигиро-Зырянском прогибе произошли процессы постколлизионных погружений [9].

Современный уровень верхнеюрско-нижнемеловых отложений в пределах Предверхоянского прогиба соответствует глубинам главной зоны нефтеобразования. Схема мощностей верхнеюрско-нижнемеловых отложений в пределах Восточной Якутии представлена на рисунке 1в.

Постколлизионный этап развития в Предверхоянском прогибе начинается с палеоцена. Постколлизионное погружение обусловило образование наложенной Нижнеалданской впадины с накоплением кайнозойских отложений с суммарной мощностью до 900 м. По представлениям А.Ф. Сафронова Нижнеалданская впадина образовалась как следствие изостатической реакции континентальной коры на нагрузку надвинутых на прогиб тектонических пластин [6]. Постколлизионное погружение в Индигиро-Зырянском прогибе фиксируется по увеличению толщин кыллахской свиты неогена. Сделано предположение, что увеличение толщин кыллахской свиты обусловлена аналогичными процессами, приведшими к формированию Нижнеалданской впадины.

Кайнозойский (современный) рифтовый этап развития региона связан раскрытием Евразийского океанического бассейна. Считается, что в течение кайнозоя полюс вращения Евразиатской и Северо-Американской плит несколько раз менял свое положение, что обусловило сложное чередование эпох сжатия и растяжения [10]. В Индигиро-Зырянском прогибе кайнозойские отложения по геофизическим данным имеют существенную мощность (более 2000 м). В северо-западной части прогиба совместная обработка данных бурения и сейсморазведочных материалов позволила достоверно установить 1600 м отложений кайнозойского возраста (рисунок 1г).

Севернее, в Приморской низменности вдоль побережья Восточно-Сибирского моря, мощность кайнозойских отложений оценивается до 1000 м [10].

На основе опубликованных геологических данных и предлагаемой истории геологического развития построена схема мощностей верхнемеловых-кайнозойских отложений в пределах Восточной Якутии (рисунок 1г). В шельфовой части моря Лаптевых, в районе Усть-Ленского прогиба, мезо-кайнозойские отложения по данным надлёдных сейсмических работ имеют толщину до 4000-5000 м.

Заключение

Исходя из истории геологического развития Восточной Якутии сделан вывод, что среднепалеозойские отложения, приуроченные к восточному рифтовому грабену, находились восточнее депоцентров максимальных мощностей верхнепалеозойско-нижнемезозойской пассивной континентальной окраины. Данное обстоятельство позволяет предположить, что обогащенные органическим веществом среднепалеозойские отложения, приуроченные к восточному рифтовому грабену, не погружались на большие глубины, т.е. в зону апокатагенеза.

В результате проведенной реконструкции в качестве первоочередного объекта для постановки геологоразведочных работ в пределах Восточной Якутии предлагается Тастахский прогиб и его юго-восточное продолжение (рисунок 1 г). Близость предлагаемой территории к трассе северного морского пути является немаловажным благоприятным инфраструктурным фактором, который обуславливает инвестиционную привлекательность. Предлагается заложить параметрическую скважину с глубиной до 4000 м. Она позволит получить ценную информацию, которая позволит уточнить геологическое строение района и региона в целом.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Аржаков Н.А. Анализ геолого-геофизической изученности потенциально нефтегазоносных районов Северо-Восточной Якутии и прилегающего шельфа Восточно-Арктических морей / Н.А. Аржаков, А.П. Оболкин, В.С. Ситников // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2017. Т.12. №4.
2. Оболкин А.П. Обобщение результатов сейсморазведочных исследований Северо-Востока Якутии / А.П. Оболкин, В.С. Ситников, А.Р. Александров и др. // Нефтегазовая геология. Теория и практика. 2017. Т.12. №4.
3. Сивцев А.И. Селенняхский блок: геологическая позиция и вопросы нефтегазоносности Восточной Якутии / А.И. Сивцев, А.Р. Александров, Д.М. Петров // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России. Материалы X Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Якутск: Издательский дом СВФУ, 2020. С.294-297.
4. Клубов Б.А. Природные битумы Севера / Б.А. Клубов. М.: Наука, 1983. 203 с.
5. Каныгин А.В. Пространственное положение Сибирской платформы и кратонных террейнов её складчатого обрамления в палеозое по палеонтологическим и геологическим данным / А.В. Каныгин, Т.В. Гонта, А.В. Тимохин // Геология и геофизика. 2020. №4. С. 447-467
6. Сафронов А.Ф. Историко-генетический анализ процессов нефтегазообразования (на примере востока Сибирской платформы) / А.Ф. Сафронов. Якутск: ЯНЦ СО РАН. 1992. 148 с.
7. Третьяков Ф.Ф. Среднепалеозойские рифтовые структуры в основании Верхоянского складчатого пояса / Ф.Ф. Третьяков // Отечественная геология. 2004. № 4. С. 57-60.
8. Ситников В.С. Вилюйско-Алданская система дислокаций / В.С. Ситников, В.Б. Спектор // Геофизические исследования в Якутии: Сборник научных трудов. - Якутск: Изд. ЯФ СО АН СССР, 1978. С.35-45.
9. Sivtsev A.I. Paragenesis of the Upper Jurassic-Lower Cretaceous Sediments in the Priverhoyansky and Indigiro-Zyryansky Basins / A.I. Sivtsev, I.N. Zueva, O.N. Chalaya // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 272 (2019) 022122. [Electronic resource]. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/272/2/022122/pdf (accessed 10.10.2021)
10. 10. Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). / Отв.ред. Л.М. Парфенов, М.И.Кузьмин. М.: МАИК «Наука/Интерпериодика». 571 с.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Arzhakov N.A. Analiz geologo-geofizicheskojj izuchennosti potencial'no neftegazonosnykh rajjonov Severo-Vostochnojj Jakutii i prilegajushhego shel'fa Vostochno-Arkticheskikh morejj [Analysis of the geological and geophysical study of potentially oil and gas-bearing areas of Northeastern Yakutia and the adjacent shelf of the Eastern Arctic Seas] / N. A. Arzhakov, A. P. Obolkin, V. S. Sitnikov // Neftegazovaja geologija. Teorija i praktika [Oil and gas geology. Theory and practice]. 2017. Vol. 12. No. 4. [in Russian]
2. Obolkin A.P. Obobshhenie rezul'tatov sejsmorazvedochnyh issledovanij Severo-Vostoka Jakutii [Generalization of the results of seismic surveys of the North-East of Yakutia] / A. P. Obolkin, V. S. Sitnikov, A. R. Aleksandrov / Neftegazovaja geologija. Teorija i praktika [Oil and gas geology. Theory and practice]. 2017. Vol. 12. No. 4 [in Russian]
3. Sivtsev A.I. Selennjakhskijj blok: geologicheskaja pozicija i voprosy neftegazonosnosti Vostochnojj Jakutii [Selennyakhsky block: geological position and issues of oil and gas potential of Eastern Yakutia] / A. I. Sivtsev, A. R. Aleksandrov, D. M. Petrov // V knige: Geologija i mineral'no-syr'evye resursy Severo-Vostoka Rossii. Materialy X Vserossijjskojj nauchno-prakticheskojj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem [Geology and mineral resources of the North-East of Russia. Materials of the X All-Russian Scientific and Practical Conference with international participation]. - Yakutsk: NEFU Publishing House, 2020. Pp.294-297 [in Russian]
4. Klubov B.A. Prirodnye bitumy Severa [Natural bitumen of the North] / B. A. Klubov. Moscow: Nauka, 1983. 203 p. [in Russian]
5. Kanygin A.V. Prostranstvennoe polozhenie Sibirskojj platformy i kratonnykh terrejjnov ejo skladchatogo obramlenija v paleozoe po paleontologicheskim i geologicheskim dannym [Spatial position of the Siberian platform and cratonic terranes of its folded frame in the Paleozoic according to paleontological and geological data] / A. V. Kanygin, T. V. Gonta, A. V. Timokhin // Geologija i geofizika [Geology and Geophysics]. 2020. №4, pp. 447-467 [in Russian]
6. Safronov A.F. Istoriko-geneticheskijj analiz processov neftegazoobrazovanija (na primere vostoka Sibirskojj platformy) [Historical and genetic analysis of the processes of oil and gas formation (in the East of the Siberian platform)] / A. F. Safronov. Yakutsk: YANTS SB RAS. 1992. 148 p. [in Russian]
7. Tretyakov F.F. Srednepaleozojjskie riftovye struktury v osnovanii Verkhojanskogo skladchatogo pojasa [Middle Paleozoic rift structures at the base of the Verkhoyansk folded belt] / F. F. Tretyakov // Otechestvennaja geologija [Russian Geology]. 2004. № 4, pp. 57-60 [in Russian]
8. Sitnikov V.S. Viljujjsko-Aldanskaja sistema dislokacijj [Vilyuysko-Aldan dislocation system] / V. S. Sitnikov, V. B. Spektor // Geofizicheskie issledovanija v Jakutii: Sbornik nauchnykh trudov [Geophysical research in Yakutia: Collection of scientific papers]. - Yakutsk: Publishing House of the Faculty of Sciences of the USSR, 1978, pp.35-45 [in Russian]
9. Sivtsev A.I. Paragenesis of the Upper Jurassic-Lower Cretaceous Sediments in the Priverhoyansky and Indigiro-Zyryansky Basins / A.I. Sivtsev, I.N. Zueva, O.N. Chalaya // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 272 (2019) 022122. [Electronic resource]. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/272/2/022122/pdf (accessed 10.10.2021)
10. Tektonika, geodinamika i metallogenija territorii Respubliki Sakha (Jakutija) [Tectonics, geodynamics and metallogeny of the territory of the Republic of Sakha (Yakutia)] / edited by L.M. Parfenov, M.I.Kuzmin. M.: MAIK "Nauka/Interperiodika". 2001. 571 p. [in Russian]