FEATURES OF THE GEOLOGICAL STRUCTURE AND SEDIMENTATION CONDITIONS OF THE LOWER STRUCTURAL FLOOR OF THE MALOZEMELSKO-KOLGUYEVO MONOCLINE AND ZONES OF ITS ARTICULATION

ОСОБЕННОСТИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И УСЛОВИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ НИЖНЕГО СТРУКТУРНОГО ЭТАЖА МАЛОЗЕМЕЛЬСКО-КОЛГУЕВСКОЙ МОНОКЛИНАЛИ И ЗОН ЕЕ СОЧЛЕНЕНИЯ

Научная статья

Боровиков И.С.*

ORCID 0000-0001-7551-1794,

Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (ivanbs[at]yandex.ru)

Аннотация

Отрицательные результаты бурения большинства глубоких скважин, закладываемых в сводах антиклинальных структур Малоземельско-Колгуевской моноклинали (МКМ), свидетельствуют о неэффективности традиционных методов поисков УВ на этой территории. Реконструкция истории геологического развития региона, в том числе его тектонического развития, воссоздание условий осадконакопления дофранских отложений позволили создать модель геологического строения ордовикско-нижнефранского интервала осадочного чехла МКМ, особенности которой контролируют формирование УВ-скоплений на этой территории.

Ключевые слова: палеотектоническая реконструкция, тектоническое районирование, Малоземельско-Колгуевская монклиналь, нижний – средний палеозой, нефтегазоносность.

FEATURES OF THE GEOLOGICAL STRUCTURE AND SEDIMENTATION CONDITIONS OF THE LOWER STRUCTURAL FLOOR OF THE MALOZEMELSKO-KOLGUYEVO MONOCLINE AND ZONES OF ITS ARTICULATION

Research article

Borovikov I.S.*

ORCID 0000-0001-7551-1794,

St. Petersburg Mining University, St. Petersburg, Russia

* Corresponding author (ivanbs[at]yandex.ru)

Abstract

Negative results of drilling of the majority of deep wells laid in the arches of anticlinal structures of the Malozemelsko-Kolguyev monocline (MKM) indicate the inefficiency of traditional methods for searching for hydrocarbons in this territory. Reconstructing the history of the geological development of the region, including its tectonic development, and reconstructing the sedimentation conditions of the Dopranian deposits, allowed us to create a model of the geological structure of the Ordovician-Nizhnefransky interval of the MKM sedimentary cover, the features of which control the formation of hydrocarbon accumulations in this territory.

Keywords: paleotectonic reconstruction, tectonic zoning, Malozemelsko-Kolguyevsky monclinal, lower – Middle Paleozoic, oil and gas.

Введение

Отрицательные результаты бурение большинства глубоких скважин, заложенных на куполах крупных антиклинальных структур на территории Малоземельско-Колгуевской моноклинали (МКМ) и зон ее сочленения с Ижма-Печорской синеклизой (ИПС) и Печоро-Колвинским авлакогеном (ПКА), свидетельствуют о неэффективности применения здесь традиционных критериев поисков залежей углеводородов. Необходим более полный комплексный анализ всех факторов, влияющих на формирование УВ-скоплений. Такие факторы в значительной степени контролируются историей геологического развития нефтегазоносного бассейна.

Значительный объем имеющейся на сегодняшний день геологической информации, полученной в результате геологоразведочных работ в пределах МКМ, позволяет создать достаточно детальную модель геологического строения региона (в том числе его нижнего структурного этажа), анализ которой дает возможность воссоздать историю развития этого региона.

Литературный обзор

Разломно-блоковое строение фундамента северо-западной периферии Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна является, по мнению Н.И. Тимонина (1998), результатом эпиконтинентального рифтогенеза на Уральском краю Восточно-Европейского континента, начавшемся еще в позднем кембрии – начале ордовика. Формирование ордовикско-нижнефранского структурного этажа рассматриваемого региона полностью соответствует стадии континентального рифтогенеза, выделенной А.В. Ступаковой (1999) в истории развития Тимано-Печорской Провинции. В 2013-2014 гг. О.М. Прищепой, В.И. Богацким и др. был проведен анализ всех, в том числе новейших, результатов проведенных на площади геологоразведочных работ, на основе чего выполнено современное тектоническое районирование фундамента и осадочного чехла региона. Выяснено, что тектонические планы по нижнему (ордовикско-нижнефранскому) и верхнему (верхнедевонско-нижнепермскому) этажам носят, в целом, унаследованный характер. 

Методика исследования

Для воссоздания тектонического развития крайней северо-западной части Тимано-Печорской провинции (включая прилегающие акватории) применен метод палеотектонических реконструкций, основанный на анализе предварительно созданной структурной модели, построенной по 5 опорным отражающим горизонтам: отражающий горизонт (ОГ) VI по кровле кристаллического фундамента; ОГ V вблизи кровли нижне-среднеордовикских отложений, ОГ IV в подошве нижнедевонского разреза, ОГ III-IV по разновозрастной поверхности предфранского размыва и ОГ IIId, приуроченный к подошве доманикового горизонта среднего франа. Основанием для выделения тектонических элементов служили структурные построения по основным отражающим горизонтам ранне-среднепалеозойского интервала, а также анализ толщин между ними, изменения которых связаны со значимыми тектоническими событиями. Кроме того, контуры выделенных структур приведены в соответствие с аномалиями гравитационного и магнитного полей. При ранжировании структуры оценивались по следующим признакам: знак, форма, замкнутость, размерность и соподчиненность. Два последних признака определяли порядок структурного элемента и его положение в иерархическом ряду.

Для реконструкции условий осадконакопления, в значительной мере определяющих состав и свойства осадочного наполнения изучаемого интервала, применялся комплексный анализ результатов палеоморфологических построений и данных седиментологических исследований кернового материала.

Результаты

Палеотектоническая реконструкция района работ

Проведенные палеотектонические реконструкции (рис. 1) позволили актуализировать существующую модель тектонического районирования фундамента (Прищепа, 2004) и охарактеризовать основные особенности ордовикско-среднефранского этажа осадочного чехла Малоземельско-Колгуевской моноклинали и севера Ижма-Печорской синеклизы. Разработанная модель тектонического районирования фундамента Малоземельско-Колгуевской моноклинали и севера Ижма-Печорской синеклизы представлена на основе структурной карты по кровле фундамента (рис. 2).

Район исследований находится на крайнем северо-западе Тимано-Печорской эпибайкальской плиты. Смежными крупнейшими структурами этой территории в осадочном чехле являются Тиманская гряда на юго-западе и Денисовский прогиб Печоро-Колвинского авлакогена на востоке. На севере Малоземельско-Колгуевская моноклиналь с погружением переходит в Северо-Печороморскую моноклиналь.

В эпибайкальском фундаменте Тимано-Печорской плиты выделены два геоблока с отличающимися типами земной коры (О.М. Прищепа, В.И.Богацкого и др., 2013). Разделом геоблоков служит Припечорская система глубинных разломов, а в пределах рассматриваемого района – ее Чаркаю-Пылемецкая ветвь с акваториальным продолжением.

Рис. 1 – Изопахический треугольник

Рис. 2 – Структурная карта по фундаменту (ОГ VI) с тектоническим районированием

Тектонические элементы: Надпорядковые: G – Тиманская гряда, D – Ижма-Печорская синеклиза, Е – Малоземельско-Колгуевский мегаблок (моноклиналь), Zh – Печоро-Колвинский мегаблок (авлакоген), I – Северо-Печороморская моноклиналь; 1 порядка: D₁ – Нерицкая ступень, D₄ – Новоборско-Созвинская структурная зона, D₅ – Седуяхинско-Малолебединский дизъюнктивный мегавал, Е₁ – Коргинская ступень, Е₂ – Западно-Колгуевская впадина, Е₃ – Колгуевский блок, Е₄ – Малоземельский блок, Zh₁ – Печоро-Кожвинский грабен, Zh₂ – Денисовский блок; 2 порядка: D₅¹ – Седуяхинский дизъюнктивный ва, D₅² – Седуяхинско-Янтыгская перемычка, Е₃⁰ – Западно-Колгуевское поднятие, Е₃¹ – Колгуевская структурная зона горстов и грабенов, Е₃² – Песчаноморская структурная зона, Е₄¹ – Нарьян-Марская ступень, Е₄² – Удачная ступень, Е₄³ – Харицей-Шапкинская ступень; 3 порядка: Е₃^0-1 – Бугринский купол, Е₃^0-2 – Западно-Бугринская ступень, Е₄^1-1 – Южно-Сенгейский купол, Е₄^1-2 – Восточно-Седуяхинский уступ, Е₄^1-3 – Нерутский грабен, Е₄^2-1 – Сенгейский грабен, Е₄^2-2 – Сенгейский горст, Е₄^3-1 – Харицейская ступень, Е₄^3-2 – Южно-Аноргаяхский купол

Западный – Тиманский – геоблок включает Тиманскую гряду (G) и Ижма-Печорскую синеклизу (D), включая ее северную часть. Этот геоблок, вероятно, представлял собой погруженную часть Восточно-Европейского кратона с мощной зрелой континентальной корой, что могло послужить причиной относительно умеренного погружения северной части Ижма-Печорской синеклизы. Восточному – Печороморско-Большеземельскому – геоблоку на его крайнем северо-западе принадлежит Малоземельско-Колгуевская моноклиналь (Е).

Переход от Ижма-Печорской синеклизы к Малоземельско-Колгуевской моноклинали характеризуется установленным геофизическими исследованиями увеличением региональной плотности фундамента, что объясняется появлением значительного объема эффузивных и интрузивных пород восточнее Чаркаю-Пылемецкого разлома. Вероятно, в позднем рифее-венде эта часть исследуемого района развивалась как активный сегмент подвижного пояса, что объясняет унаследованную тектоническую активность отдельных структурных форм в раннем и среднем палеозое.

Нижнесреднепалеозойский этап соответствует рифтогенной стадии развития Тимано-Печорского палеобассейна, которая характеризуется амплитудными разнознаковыми тектоническими движениями (Ступакова, 2017).

Северная часть Ижма-Печорской синеклизы, занимающая юго-западные районы изучаемой территории, расположена между Восточно-Тиманским глубинным разломом и Чаркаю-Пылемецким флангом Припечорской системы. Практически по всему изученному разрезу структурный план северного сегмента синеклизы морфологически выдержан и со значительной асимметрией наклонен к северо-востоку в сторону Чаркаю-Пылемецкого разлома. Общая мощность нижнего структурного этажа здесь наращиваются к востоку от 200 м до 3,5 км (рис. 1).

В западной части выделяются Нерицкая ступень (D₁) и Новоборско-Созвинская структурная зона (D₄). Фундамент последней рассечен системой продольных разломов северо-западного простирания, осложняющими структурную зону Новоборским и Созьвинским односторонними горстами. К Новоборско-Созвинской структурной зоне приурочена депоцентральная часть нижнесреднепалеозойских осадков северной части Ижма-Печорской синеклизы. Между Новоборско-Созьвинским блоком и Чаркаю-Пылемецким разломом простирается Седуяхинско-Малолебединский дизъюнктивный мегавал (D₅). В пределах изучаемого района находится его наиболее приподнятая горстовая часть – Седуяхинский дизъюнктивный вал (D₅¹).

Малоземельско-Колгуевская моноклиналь (Е) имеет форму раскрывающегося на северо-запад по всем структурным этажам треугольника, с запада и юго-запада ограничена Припечорским глубинным разломом, с востока и северо-востока Шапкина-Юрьяхинским глубинным разломом с его Колоколморским акваториальным продолжением. По морфогенетическим признакам с учетом тектонических особенностей структурных этажей в составе моноклинали выделены четыре крупных структурных элемента: Коргинская ступень (Е₁), Западно-Колгуевская впадина (Е₂), Колгуевский блок (Е₃) и Малоземельский блок (Е₄).

В ранне-среднеордовикское время большая часть моноклинали, а также практически вся северная часть Ижма-Печорской синеклизы испытывали погружение, относительно приподнятым оставался только Малоземельский блок, за исключением части его периферийных структур.

Вдоль западного края Печорской плиты формировался узкий прогиб, широтное развитие и глубина которого контролировалось прогибанием Новоборско-Созвинской структурной зоны и Западно-Колгуевской впадины.

Западно-Колгуевская впадина (270×50-70 км) представляет собой несимметричный грабен, раскрывающийся в северо-западном направлении. На западе и юго-западе ограничена Коргинской ступень (270×20-50 км), байкальский фундамент которой погружается на восток и северо-восток, сохраняя свои морфологические черты во всех структурных этажах, а осложняющие уступ пликативно-дизъюнктивные дислокации выполаживаются вверх по разрезу.

Для Колгуевского блока (Е₃) ранне-среднеордовикское время характеризуется значительной морфологической дифференциацией. Уже на этом этапе формируется Колгуевская структурная зона горстов и грабенов (Е₃¹) и Песчаноморская структурная зона (Е₃²), где скважинами Песчаноозерской площади вскрыты пролювиальные осадки нижнего ордовика (рис. 3а). Западная часть Колгуевского блока, соответствует структуре Западно-Колгуевского поднятия (Е₃⁰), скорей всего, представляла собой пониженные участки.

Уже на ордовикском этапе в пределах Колгуевского блока начинают обосабливаться структуры третьего порядка – Бугринский купол (Е₃^0-1) и Западно-Бугринская ступень (Е₃^0-2).

Силурийское время ознаменовалось обширной трансгрессией, вероятно, связанной с общим опусканием территории в восточном направлении. В область осадконакопления вовлекаются структуры Малоземельского блока, среди которых выделяются структуры второго порядка: Нарьян-Марская ступень (Е₄¹), Удачная ступень (Е₄²), Харицейско-Шапкинская ступень (Е₄³).

Наиболее крупная из них Нарьян-Марская ступень с западного борта осложнена Южно-Сенгейским куполом (Е₄^1-1) и Восточно-Седуяхинским уступом (Е₄^1-2). На восточной границе оконтурена структура Нерицкого грабена (Е₄^1-3), в восточном направлении переходящим в Южно-Аноргаяхский купол (Е₄^3-2), осложняющий структуру Харицейско-Шапкинской ступени. Этот купол в силурийское время ограничивал с севера юго-восточную погруженную часть Харицейско-Шапкинской ступени.

Реконструкция условий осадконакопления

В ранне-среднеордовикское время большая часть моноклинали, а также практически вся северная часть Ижма-Печорской синеклизы испытывали погружение, относительно приподнятым оставался только Малоземельский блок и, вероятно, горстовые поднятия в пределах Колгуевского блока. Скважинами Песчаноозерской площади вскрыты пролювиальные осадки нижнего ордовика (рис. 3а).

Вдоль западного края Печорской плиты формировался узкий прогиб, широтное развитие и глубина которого контролировалось прогибанием Новоборско-Созвинской структурной зоны и Западно-Колгуевской впадины. Западно-Колгуевская впадина представляет собой несимметричный грабен, раскрывающийся в северо-западном направлении. На западе и юго-западе ограничена Коргинской ступенью.

В палеопрогибах формировались терригенные осадки, компенсированное накопление которых обеспечивалось сносом обломочного материала с Тиманского поднятия – с запада и Малоземельского блока – с востока. Незначительные глубины палеобассейна способствовали формированию песчаных тел литорали и супралиторали, характерным примером которых служат нижне-среднердовикские песчаные отложения, вскрытые скважиной №1-Бугринская (рис. 3б).

Рис. 3 – Ордовикские терригенные отложения о.Колгуев: а) пролювиальные континентальные (скв. №1-Западно-Песчаноозерская), б) прибрежно-приливные условия (супралиторальные) (скв. №1-Бугринская)

 

В результате компенсированного заполнения бассейна песчаные отложения вверх по разрезу сменились глинистыми пачками достаточной мощности, распространенными на значительной площади (преимущественно, в нибельской свите). Эти глинистые пачки обладают хорошими экранирующими свойствами.

Кроме того, сформированные в закрытых и полузакрытых морских бассейнах, они могут содержать значительное количество аквагенного органического вещества, за счет которого обладать нефтематеринским потенциалом. Проведенные пиролитические исследования керна методом Rock-Eval по скважине №1-Бугринская глинистого ордовикского интервала характеризуют данные отложения, как бедные, практически не способные генерировать значительные объемы углеводородов (УВ). Однако, это не мешает нам прогнозировать повышение Сорг к центральным частям заливов (табл.1).

Силурийское время ознаменовалось обширной трансгрессией, вероятно, связанной с общим опусканием территории в восточном направлении. В область осадконакопления вовлекаются структуры Малоземельского блока, среди которых выделяются структуры второго порядка: Нарьян-Марская, Удачная, Харицейско-Шапкинская ступени.

В силурийское время в погруженной части Харицейско-Шапкинской ступени в условиях морского залива могли формироваться существенно глинистые толщи, богатые аквагенным органическим веществом и обладающие нефтематеринским потенциалом. Наличие таких осадков подтверждается данными бурения глубоких скважин (№1-Нарьянмарская, №1-Удачная, №1-Юшмановская), где в верхнесилурийском разрезе выделяется пачка пород с характерной положительной аномалией ГК (рис. 4). В западном направлении осадконакопление приобретает более мелководный характер, отвечая на общий подъем склона. В скважинах Южно-Сенгейской и Танюйской площадей силурийский интервал представлен уже терригенно-карбонатными осадками прибрежного мелководья.

Следует отметить, что наличие таких же пород с определенной долей уверенности можно прогнозировать также в Западно-Колгуевском прогибе.

 

Таблица 1 – Результаты исследований образцов керна по скважине №1-Бугринская методом Rock-Eval

Рис. 4 – Корреляционная схема по скв. №1-Нарьянмарская – 1-Юшмановская – 1-Удачная

 

Нижнедевонская обширная регрессия, охватившая Тимано-Печорский регион, в пределах изучаемого района привела к значительному сокращению области седиментации, ограничивая ее только погружающимися структурами севера Малоземельско-Колгуевской моноклинали. Нижнедевонские отложения практически не охарактеризованы данными бурения (за исключением малочисленных данных по скважинам №4 и 46 Песчаноозерским).

Обобщение комплекса имеющейся геолого-геофизической информации позволяет предположить развитие существенно глинистых и глинисто-карбонатных образований приливно-отливных равнин, лагун и заливов в Песчаноморской структурной зоне и существенно глинистых, карбонатно-глинистых тонких образований полузакрытых водоемов в Западно-Колгуевской впадине.

По литологическому составу нижнедевонские отложения отличаются от нижележащих силурийских, поэтому могут быть выделены в отдельный нижнедевонский терригенный комплекс, имеющий ограниченное (зональное) распространение.

Наличие среднедевонских отложений в пределах рассматриваемой территории не подтверждается данными бурения, поэтому их присутствие можно лишь предполагать в верхах предфранского разреза в самых глубоких впадинах. Процессы предфранского размыва определили разновозрастной характер поверхности предфранского несогласия.

Предполагаемое отсутствие внутриформационных региональных покрышек определяет связь основных нефтегазоносных перспектив комплекса с зоной стратиграфического выклинивания, перекрытой тимано-саргаевской региональной покрышкой (рис. 5).

Рис. 5 – Палеогеологическая карта на предтиманское время

 

Выводы

1. В пределах МКМ и на прилегающих к ней территориях в строении ранне-среднепалеозойской части осадочого чехла выделяются ранне-среднеордовикский терригенный, силурийский (возможно, верхнеордовикско-силурийский) терригенно-карбонатный, нижнедевонский терригенный (карбонатно-терригенный) и раннефранский терригенный осадочные комплексы
2. Согласно проведенным детальным седиментологическим исследованиям, условия накопления осадочных комплексов определялись дифференцировнными тектоническими движениями рифтогенной стадии развития бассейна.
3. Седиментологический анализ позволил выделить в исследованном интервале две потенциальные нефтематеринские толщи, имеющие локальное развитие на площади исследования. К первой отнесены глинистые осадки нижнего-среднего ордовика, максимальный потенциал которых прогнозируется только в северной части Западно-Колгуевской впадины; ко второй – глинистые отложения полузакрытого силурийского палеозалива, существовавшего в пределах Шапкинской ступени.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

 

Список литературы / References

1. Прищепа О.М. Новые представления о тектоническом и нефтегазогеологическом районировании Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции / О.М. Прищепа, В.И. Богацкий, В.Н. Макаревич и др. // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2011 – Т.6. - №4. – URL: http://www.ngtp.ru/rub/4/40_2011.pdf. (дата обращения: 23.05.2020)
2. Ступакова А.В. Тимано-Печорский бассейн. Структура и главные стадии развития. Георесурсы. 2017 Специальный выпуск. Ч1. С.56-64.
3. Тимонин Н.И. Печорская плита: история геологического развития в фанерозое. Екатеринбург: УрО РАН, 1998 С.238.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Prishchepa O.M. Novyye predstavleniya o tektonicheskom i neftegazogeologicheskom rayonirovanii Timano-Pechorskoy neftegazonosnoy provintsii [New ideas on tectonic, oil and gas geological zoning of the Timan-Pechora oil and gas province] / Prishchepa O.M., Bogatsky V.I., Makarevich V.N. et al. // Neftegazovaya geologiya. Teoriya i praktika [Oil and gas geology. Theory and practice]. – 2011 – V. 6. – No. 4. – URL: http://www.ngtp.ru/rub/4/40_2011.pdf (accesssed: 23.05.2020) [In Russian]
2. Stupakova A.V. Timano-Pechorskiy basseyn. Struktura i glavnyye stadii razvitiya [Timan-Pechora basin. Structure and main stages of development]. // Georesursy [Geo-resources]. – 2017 – Special Issue. – P.1. – P.56-64. [In Russian]
3. Timonin N.I. Pechorskaya plita: istoriya geologicheskogo razvitiya v fanerozoye [Pechora Plate: history of geological development in the Phanerozoic]. // Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, – 1998 – P. 238. [In Russian]