Осадочные бассейны

ГЛАВНЫЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ
ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ
Для образования осадочного бассейна необходимы два важнейших условия:
1) должно быть образовано пространство, которое может быть заполнено осадком какого-либо типа;
2) должен быть источник осадка любого вида. Существует много разных типов осадков, но доминируют два – обломочные осадки и продукты их разрушения (песчаники, глины, конгломераты) и биогенные осадки (известняки, кремни).

Обломочные осадки в большинстве случае формируются при эрозии континентов, и особенно их наиболее приподнятых зон – горных областей. Они транспортируются в осадочные бассейны в основном речными системами.
Биогенные осадки связаны с тем, что карбонаты или кремнезем образовывали скелеты микро- и макрофауны и флоры (нанопланктона, зоопланктона, рифостроящих организмов, двустворчатых моллюсков, аммонитов). Организмы с карбонатными или кремнеземными скелетами образовывали осадок на дне моря.

Строение осадочных бассейнов, их развитие зависят от тектонической позиции того участка земной коры, где они расположены, состава осадочных толщ, геотермического режима.
Основные типы осадочных бассейнов соотносятся с определенными этапами развития крупных структур земной коры. С позиции тектоники литосферных плит В.Е.Хаин разделяет нефтегазоносные бассейны на континентах на две основные группы – наплитные бассейны, принадлежащие к платформам (кратонам) и межплитные бассейны (или бассейны подвижных поясов).

На кратонах выделяются две эволюционно-генетических подгруппы бассейнов: интракратонные (внутриплатформенные) и перикратонные.
Интракратонные бассейны в структуре платформ представляют крупные впадины – синеклизы, их развитие, как правило, связано с предыдущимэт апом рифтогенеза. Примерами таких бассейнов являются синеклизные бассейны Иллинойский, Мичиганский на древней платформе в Северной Америке, к этой же категории относится осадочный бассейн Московской синеклизы.
Бассейны в краевых частях платформ выделяются под названием перикратонных, т.е. окраинно-кратонных ( окраинно-континентальных). В их образовании принимают участие процессы рифтогенеза. Примерами таких бассейнов являются Прикаспийский бассейн и бассейн Мексиканского залива.

Нефтегазоносные бассейны, связанные с развитием океанов, выделяются в соответствии со стадийностью, предложенной Дж. Вилсоном – циклыВилсона, охватывающие крупные периоды от распада суперконтинента и образования океана до замыкания этого океана с образованием нового суперконтинента. Цикл включает несколько стадий. Начальной является стадия, связанная с распадом суперконтинента и континентальным рифтогенезом. Подъем разогретого мантийного выступа (плюма) и утонение коры приводит к её разрыву. На ранних этапах образуются такие впадины как Красноморская, осложнённые грабеновыми структурами, с формированием в них осадочных бассейнов.

Если рифтинг дальше не развивается, то при охлаждении подкорового вещества и начавшемся сжатии накопившиеся в грабенах вулканогенно-осадочные толщи деформируются, и в прежней зоне растяжения возникают сложноскладчатые структуры (авлакогены). При дальнейшем погружении над авлакогеном может образоваться наложенная впадина. Авлакогены находятся в основании Тимано-Печорского, Днепрово- Донецкого и др. бассейнов.
В условиях сжатия и инверсии авлакогены могут
быть выражены в виде приподнятых зон (Донбасс или система Вичита-Амарилло в США).

При ином развитии событий и продолжении растяжения в результате спрединга на зрелой стадии возникает океан со срединным хребтом, глубоководными котловинами и другими типичными чертами.
Расходящиеся края расколотых континентов превращаются в пассивные континентальные окраины. При дальнейшем расширении океана краевые его части втягиваются в погружении, которое затрагивает и смежные протяженные краевые зоны континентов. На них образуются перикратонные бассейны современных пассивных окраин.
Такие бассейны протягиваются вдоль западной окраины Африки (Кванза-Камерунский м др.) и восточной окраины Южной Америки (Сантос, Кампос в Бразилии и др.).

Внутренние процессы в недрах Земли постепенно приводят к угасанию процессов рифтогенеза и спрединга, обстановка расширения сменяется в конце цикла условиями сжатия и поднятия. Океан постепенно уменьшается в разменах.
Коллизионные процессы вблизи края континента отражается в образовании островных дуг, отгораживающих от океан окраинные (краевые) моря. Перед дугами, за дугами и между ними формируются задуговые (дуготыловые), междуговые и преддуговые (дуофронтальные) осадочные бассейны. Такие бассейны широко развиты вблизи окраин Азии и Австралии в Тихом и Индийском океанах.

В конце концов возникает покровно-складчатое горное сооружение с мощной корой континентального типа. При закрытии океанических бассейнов и сближении континентов между отдельными блоками могут оставаться реликтовые участки с океаническим типом коры, примерами таких участков могут служить котловины Средиземного моря.
Возникшие горные сооружения складчатых областей отделяются от платформ предгорными прогибами, они рассматриваются как перикратонно-орогенные бассейны.
При полном смыкании жёстких блоков внутри межплитных орогенов располагаются межгорные впадины подвижных поясов. Осадочные бассейны развиты и во внутренних частях бассейнов подвижных поясов.
Орогены под влиянием гравитационного коллапса и денудации постепенно разрушаются, сглаживаются и в условиях погружения представляют деформированное основание молодых платформ, на которых формируются крупные осадочные бассейны.

Вещественный состав выполнения осадочных бассейнов
Осадочные бассейны слагаются седиментационными телами различной формы и генезиса, которые объединяются в крупные литолого-стратиграфические комплексы (в том числе нефтегазоносные). Они отличаются по составу пород, степени их преобразованности и, как следствие, могут отличаться по характеру нефтегазоносности.
Нефтегазоносный комплекс является понятием нефтяной геологии, т.е. имеет прикладное практическое значение. В общей теоретической геологии существует понятие формация (геоформация).
В.Е.Хаин определяет формацию как закономерное сочетание (парагенезис) определенных генетических типов горных пород, возникающих на определенной стадии развития основных структурных элементов земной коры. Состав и мощности формаций отражают этапы развития (тектонический режим и климат) осадочных бассейнов, находящихся в определенной тектонической зоне.

При всём разнообразии типов осадочных толщ, выполняющих бассейны выделяются некоторые из них, играющие решающую роль в нефтегазоносности.
Для генерации углеводородов существенную роль играют толщи доманикового типа, а также богатые органическим веществом глинистые породы.
Угленосные и субугленосные толщи отличаются повышенным газообразованием. Кремнисто-глинистые толщи являются нефтегенерирующими в осадочных бассейнах подвижных поясов.
Из нефте- и газосодержащих наиболее интересны дельтовые, прибрежно- морские и склоновые терригенные толщи, рифовые массивы и толщи, имеющие клиноформное строение. Некоторые глинистые и глинисто-кремнистые свиты являются сингенетично нефтегазоносными.

В бассейнах различного типа породы различаются по уровням преобразования в зависимости от состава, возраста, скорости накопления и термического режима недр.
Существенным является и характер органического вещества. Все эти факторы определяют масштабы генерации углеводородов.
Ниже перечислены основные комплексы толщ, слагающих осадочные бассейны.

Внутриплитные (интракратонные) бассейны
В рифтовом комплексе отложения грабеновой стадии, представлены продуктами коры выветривания фундамента, континентальными пролювиально-аллювиальными, озерными иногда прибрежно-мелководными отложениями. В разрезе залегают тела эффузивов, преимущественно базальтов.
В пострифтовом комплексе, перекрывающим плечи рифта, преобладают обломочные осадки, в краевых участках могут быть развиты склоновые и дельтовые отложения.

Плитный комплекс представлен терригенно-карбонатными толщами. При некомпенсированном прогибании накопление кремнисто-глинисто-карбонатных битуминозных толщ типа доманиковых (доманикоидных) формациий девона на Русской плите. Выше накапливается разрез терригенных и карбонатных толщ. В краевых зонах бассейна могут быть развиты дельтовые и лагунные отложения, в т.ч. в гумидном климате могут образоваться паралическая угленосные свиты, а в аридном - эвапоритовые.

Перикратонные бассейны.
Рифтовый комплекс в нижних частях разреза сложен терригенными, в том числе грубообломочными толщами.
На пострифтовом этапе накапливаются терригенно-карбонатные отложения, в глубоководных участках - глинистые битуминозные; по периферии на шельфе - карбонатные и терригенные, в том числе аллювиальные образования, и карбонатные толщи (на уступах – рифовые массивы).
Эвапоритовый комплекс в отшнурованных частях бассейна обуславливает развитие соляной тектоники .
Комплекс стабилизации представлен пестроцветными преимущественно терригенными и вулканогенно-осадочными образованиями.
Плитный комплекс.Терригенно-карбонатные толщи.

Бассейны на молодых пассивных окраинах Атлантики
Рифтовый комплекс, сложенный грубообломочными континентальными толщами с лавовыми телами.
Пострифтовый комплекс, представленный тонкозернистыми битуминозными осадки озерно-лугунного происхождения.
Комплексы океанической стадии развития. Терригенно-карбонатные шельфовые отложения. В соответствующих условиях развиваются биогермы в т. ч. барьерные рифы, а также эвапоритовые толщи.
Комплекс развития континентального склона представлен дельтовыми, склоновыми отложениями, проградирующими в сторону океана. Обломочные отложения врезанных долин на склонах и дельты в периодыусиления процессов воздымания в краевых зонах континентов на неотектоническом этапе.

Бассейны молодых платформ
Рифтогенный комплекс. Пресноводно-континентальные пестроцветные толщи с вулканитами в грабенах.
Пострифтовый комплекс. Разные типы терригенных континентальных отложений, формировавшихся в условиях резко расчленённого рельефа, в том числе субугленосные толщи. При возникновении переуглубленных депрессий на шельфе накопление в них кремнисто-глинистых битуминозных толщ типа баженовской свиты в Западной Сибири.
Комплекс компенсации–склоновые отложения компенсационного заполнения - клиноформы.
Плитный комплекс. Мелководно-морские шельфовые и прибрежно-морские отложения. Дельты.

Бассейны передовых прогибов
Комплексы основания разреза на погруженном крае платформы. Терригенные и карбонатные толщи, образовавшиеся в платформенных условиях.
Тафрогенный комплекс. Вулканогенные образования. Рифовые массивы.
Комплексы плитного чехла на платформенном борту. Терригенно - карбонатные шельфовые отложения. В краевых частях в зависимости от климата угленосные и эвапоритовые толщи).
Комплексы орогенной стадии. Отложения компенсационных прогибов, битуминозные толщи в их составе.
Комплексы этапов активного роста орогена. Грубообломочные пролювиальные отложения, аллювиально-дельтовые отложения, континентальные образования.

Бассейны подвижных поясов на континентах.
Комплексы бассейнов внутрискладчатых унаследованных прогибов и наложенных впадин. Шельфовые, прибрежно-морские и пресноводно-континентальные отложения.
Комплексы бассейнов внутренних частей подвижных поясов. Мелководно-морские отложения, молласы: пролювиальные конусы, дельтовые отложения бассейнов эпиплатформенных орогенов.

Бассейны активных окраин
Комплексы бассейнов островодужных окраин.
Дуго- фронтальные и междуговые бассейны. Сланцево-граувакковые, флишевые, вулканогенно-осадочные толщи.
Задуговые бассейны. Комплексы рифтогенной стадии. Субконтинентальные озерно-лагунные и прибрежно-морские нередко угленосные толщи начальных этапах развития. Склоновые и дельтовые отложения. Туффито-кремнистые и, глинисто-кремнистые формации среднихэтапов развития. Молассы орогенной стадии.
Комплексы бассейнов активных окраин кордильерского типа итрансформных калифорнийских окраин. Склоновые, турбидитные отложения. Аллювиальные отложения. Кремнистые толщи.

Объектами исследований нефтегазовой геологии могут быть:
• осадочный бассейн (sedimentary basin);
• углеводородная система (petroleum system) осадочного бассейна;
• группа однотипных ловушек (petroleum play) в пределах исследуемой тер-
ритории;
• отдельная ловушка (drilling prospect).

Соответственно при изучении этих объектов проводятся:
• анализ осадочных бассейнов (basin analysis), направленный на исследование стратиграфии и структуры осадочного наполнения бассейна, реконструкцию геодинамических моделей его погружения, изучение седиментологических моделей накопления осадков и моделирование процессов дальнейшей эволюции осадочного выполнения;

• анализ углеводородных систем (petroleum system) осадочного бассейна, позволяющий оценить различные аспекты генетической связи между нефтематеринской породой и залежью; цель анализа углеводородной системы — определить возможность наличия углеводородов в ловушке;

• исследование перспективной площади/месторождения (petroleum play), направленное на изучение группы однотипных, существующих в настоящий момент ловушек и площадей с точки зрения их экономической эффективности и технологических аспектов разработки;
• исследование отдельной ловушки (drilling prospect), целью которого является создание ее геологической модели и модели разработки возможной в этой ловушке залежи нефти и/или газа.

Таким образом, анализ бассейна сфокусирован на изучении истории погружения
и формирования осадочного чехла; углеводородной системы (УВ-системы) — на
нефтематеринской породе (НМП), исследования перспективной площади и от-
дельной залежи — на скоплениях нефти и газа.
УВ-система — это природная система, включающая в себя активную (гене-
рирующую УВ) область развития НМП (очаг генерации УВ) и все образованные
в этой области УВ, а также геологические элементы и процессы, которые играли
существенную роль в их аккумуляции. Говоря об активности НМП, мы имеем
в виду, что она не обязательно должна генерировать УВ в настоящий момент.
Достаточно, чтобы она была активной в каком-то из временных интервалов гео-
логической истории. Пространственно УВ-система охватывает области активной
нефтегазогенерации и все генетически связанные с ними залежи нефти и газа.
Она включает в себя все геологические элементы и процессы, необходимые для
формирования залежей УВ.

Элементами УВ-системы являются: очаг нефтегазогенерации (≪кухня≫, область распространения по площади и разрезу активной НМП), пути миграции УВ, коллекторы, покрышки, перекрывающие породы.
Процессы УВ-системы это: генерация и миграция УВ, образование ловушки и аккумуляция в ней УВ.
Эти элементы и процессы локализованы в пространстве и во времени. Элементы и элементарные процессы УВ системы образуют функциональные единицы, как например, ловушки.

Критический момент УВ-системы — это выделенный исследователем период геологического времени, в который произошла генерация, миграция и аккумуляция большей части углеводородов данной УВ-системы. Этот момент представляет собой наиболее активную фазу УВ-системы.
Самое главное, что дает анализ УВ-систем, помимо понимания, — это возможность определить, какие из ловушек пусты и какие заполнены, чем заполнены (нефтью или газом) и насколько заполнены .
Все это служит основой для более точного подсчета ресурсов и для выбора направлений и локализации нефтепоисковых работ.