МЕТАСОМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ В ПРЕДЕЛАХ ЛОКАЛЬНЫХ

МЕТАСОМАТИЧЕСКАЯ ЗОНАЛЬНОСТЬ В ПРЕДЕЛАХ ЛОКАЛЬНЫХ
НЕФТЕГАЗОНОСТНЫХ СТРУКТУР И ИХ СВЯЗЬ С ГЛУБИННОЙ ДЕГАЗАЦИЕЙ ЗЕМЛИ
Никонов А.И.
Институт проблем нефти и газа РАН
Необходимым условием для рассмотрения механизмов образования углеводородных
систем, является вопрос о строении литосферы в пределах платформенных структур на
основе современных представлений и имеющихся геолого-геофизических данных.
Автор разделяет взгляды таких исследователей как Е.В. Карус, Ю.М. Саркисов, И.С.
Вольвовский, Б.С. Вольвовский, П.М. Бакман и др. на то, что первопричинной формирования
большинства типов поверхностных тектонических структур материковой коры мог быть
процесс сохранения и/или внедрения серпентинизированных ультрабазитов между
базальтовым и гранитным слоями на этапах мантийной активизации глобальных
геодинамических событий, определяющих структурное перестроение земной коры.
По многочисленным данным многих регионов мира установлено [1], что между кровлей
(раздел К0) и подошвой (раздел М) кристаллического основания континентальной коры
расположены два регионально выраженных опорных раздела – К1 и К2 [2]. Упорядоченность и
пространственная закономерность в этих границах проявляется тогда, если применить метод
парной корреляции разделов К0 с К1 и К2 с М, что, в свою очередь, подчеркивает
принадлежность этих пар к двум независимым друг от друга слоям с их вертикальной
расчлененностью, где верхний и нижний комплексы имеют скорости распространения
сейсмических волн соответственно 5,5-6,3 и 6,9-7,2 км/с, тогда как средний - 6,5-6,8 км/с и
представлен в виде цельного слоя толщиной 8-12 км (рис. 1).
Во всем разрезе кристаллической части континентальной коры только средний
цельнослоистый скоростной комплекс имеет почти нулевой или даже отрицательный градиент
скорости, а коэффициент Пуассона в нем очень близок к таковому в подкоровом субстрате.
Повышенная в данном слое электропроводность и концентрация в его кровле кромок
магнитовозмущающих масс по данным работ Ваньяна Л.Л. (1984) и Булина Л.В. (1981) не
соответствует резкому падению сейсмической расслоенности в нем в сравнении с глыбами
верхнего и нижнего комплексов коры.
Перечисленные признаки среднего цельнослоистого скоростного комплекса
кристаллической части континентальной коры позволили авторам сделать вывод, что состав
пород здесь ультрабазитовый. Но эти ультрабазиты не являются полным вещественным
аналогом тех ультрабазитов, которые залегают ниже поверхности Мохоровичича, т. е. в кровле
верхней мантии. Ультрабазиты среднего комплекса и его каналов уже в новых коровых
термобарических условиях подверглись гидратации (серпентинизации) и, как следствие этого,
приобрели повышенную пластичность, разуплотнение, а следовательно, и снижение
сейсмической скорости до значений 6,5—6,8 км/с. Процесс серпентинизации мантийных
ультрабазитов вызвал также выделение железа и образование магнетита, что, собственно, и
обеспечило высокую электропроводность и мантийную восприимчивость этого слоя.
По данным ГСЗ, во всех разновозрастных складчатых поясах отмечен подход к этим
прогибам субвертикальных каналов, которые, разделяя жесткие глыбовые формы
сиалического состава, уходят вглубь и слепо кончаются в цельнослоистом среднем
скоростном комплексе.
В связи с чем, авторы предполагают, что альпинотипные серпентинизированные
ультрабазиты складчатых поясов континентов есть не что иное, как породы среднего
цельнослоистого комплекса.
Данная модель остается перспективной для процессов образования подвижных зон
Земли и их современного строения и состава, а также позволяет объяснить связь длительных,
в геологическом времени, процессов подъема поверхности Мохоровивича за счет мантийных
диапиров и более быстрых процессов их последующего воздействия на верхний слой коры, а
в частности рифтогенеза и процессов дегазации в породы фундамента и осадочного чехла.
Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти, 1-е Кудрявцевские чтения, Москва, ЦГЭ, 22-25 октября 2012
Рис.1. а) - Разрез ГСЗ — МОВЗ Ижевск — Ишим [Халевин и др., 1966], б) - Березово — Усть-Мая
[Егоркин и др., 1980], в) Диксон — Байкал [Сейсмические модели..., 1980]. Геологическая
интерпретация Саркисова Ю.М. и Вольвовского И.С.(1988).
1 - вулканогенно-осадочный комплекс (Vпл = 3,5-5,5 км/с), 2 - гранито-гнейсовый комплекс (Vпл =
5,8-6,3 км/с); 3 - гранулито-базальтовый комплекс (Vпл = 6,9-7,2 км/с); 4 - слой серпентинизированных
ультрабазитов (Vпл = 6,5—6,8 км/с); 5 - подкоровый субстрат (Vпл = = 8,0-8,2 км/с). К0 - кровля гранитогнейсового комплекса (поверхность кристаллического фундамента); К1 - подошва гранито-гнейсового
комплекса (обменная граница А); К2 - кровля гранулито-базальтового комплекса (граница Конрада); М подошва гранулито-базальтового комплекса (граница Мохоровичича).
Одной из установленных особенностей пространственного размещения месторождений
нефти и газа является их частая приуроченность к погребенным выступам и приподнятым
блокам кристаллического основания [3].
В целом, структурная и коллектороформирующая роль выступов фундамента очевидна
и признается большинством исследователей. В тоже время, вопросы генезиса УВ скоплений
над погребенными выступами остаются дискуссионными.
На основе имеющихся данных о геолого-минералогических особенностях локальных
структур можно сказать определенно, что периоды активизации геодинамических процессов,
приводящих в платформенных условиях к разнонаправленным вертикальным движениям
блоков фундамента, сопровождаются гидротермально-метасоматическим преобразованием
пород [4].
К особенностям флюидодинамики осадочных бассейнов в настоящее время относятся
преобразования пород, где ведущими являются катагенетические и региональнометасоматические процессы. Поскольку критериев, позволяющих различать эти процессы, не
разработано, а в методическом плане могут быть предложены лишь общие принципы их
отличия, включая и углеродистые осадочные породы, как в геосинклинально-складчатых
областях, так и в осадочных бассейнах, то преобладающие представления катагенетического
Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти, 1-е Кудрявцевские чтения, Москва, ЦГЭ, 22-25 октября 2012
и метаморфического преобразования пород (глубины погружения, различие температур и
давлений) становятся все более несостоятельными без учета воздействия на них глубинной
дегазации.
Сегодня, определенно, можно говорить, что главнейшими факторами в разбраковке
данных процессов являются различия геолого-структурных и геодинамических обстановок,
определяющих характер проницаемости в земной коре ювенильных флюидов и их физикохимическая эволюция при взаимодействии с литосферной средой.
По данным [5] к катагенетическим преобразованиям предлагается относить те
изменения осадков, которые происходят преимущественно в закрытой для глубинных
флюидов системе без значительных структурно-текстурных и вещественных преобразований,
то есть при сохранении первичного облика осадочных пород. Данная система является
полуоткрытой в случае отжатия и вертикальной миграции элизионных вод. К
метасоматическим - все процессы явного замещения пород вторичными минералами и их
агрегатами, которые протекают с выносом и привносом петрогенных и других компонентов в
зонах наложенных дислокаций, определяющих локальную сосредоточенную проницаемость
пород и открытость систем стратифицированных комплексов пород для глубинных флюидов.
Временные соотношения катагенеза и наложенного метасоматоза имеют различную
природу и определяющих их факторов. Следствием катагенитического преобразования пород
является их медленное (геологическое время) погружение на глубину, за счет чего процесс
преобразования породы становится синхронным с осадконакоплением. Метасоматические
процессы, наоборот оторваны от времени осадконакопления и, в большей степени и имеют
связь с локальными геодинамическими процессами, проявляющимися при тектонической
активизации главных фаз складчатости, после которых на месте этих систем развиваются
платформенные области. В связи с чем, такие метасоматические процессы, как
доломитизация, сидеритизация, пиритизация, ангитритизация и огипсование пород,
выявленные на уровне различных зон катагенеза за счет привноса глубинных флюидов, могут
сопровождаться полным утрачиванием осадочной породой её первичного структурнотекстурного облика. Таким образом, процессы метасоматического преобразования пород в
большинстве случаев носят локальный характер и приурочены к проницаемым зонам
вертикального и горизонтального типа.
Подобные процессы широко распространены в пределах платформенных территорий на
локальных поднятиях, приуроченных к краевым зонам рифтовых структур, формирование
которых связано с разнонаправленными вертикальными движениями блоков фундамента.
Данные геоструктуры III и IV порядков выявлены во всех осадочных бассейнах, таких как
Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский, Восточно-Европейский, Прикаспийский и др. и в
зависимости от флуктуации флюидного режима могут являться нефтегазоносными
месторождениями разных уровней расформирования, а также структурами, в которых
существуют вторично преобразованные коллектора, используемые для подземного хранения
газа.
Существуют три типа механизмов, формирующих геодинамические процессы:
эволюционный - протекающий с постоянной скоростью и направленностью; пулъсационный -с
переменной
скоростью
и
постоянной
направленностью
и
знакопеременный,
характеризующийся изменением во времени обоих параметров. Это процессы формирования
ядра, тепловая и химико-плотностная конвекция в мантии, мантийный диапиризм,
астеносферные течения в литосфере, изостазия и т.д.
Все эти процессы приводят к формированию многообразных разномасштабных
геологических структур, в том числе к образованию локальных поднятий. Длительность
протекания подобных процессов составляет интервал от 109 до 103 лет (Сорохтин, 1974;
Теркот, Шуберт; 1985; Артюшков, 1994; Николаевский, 1995).
К настоящему времени проведен большой объем работ по физическому
моделированию процессов формирования тектонических структур. Они связаны с изучением
полей напряжений и деформаций, формирующихся под действием геодинамических
процессов. Разработкой теоретических основ и практических решений в данной области науки
занимались такие отечественные ученые как Гзовский (1973, 1975); Шерман (1977); Григорьев
(1987); Осокина (1989); Михайлова (1989); Николоаевский (1995); Бондаренко, Зубков, (1999)
Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти, 1-е Кудрявцевские чтения, Москва, ЦГЭ, 22-25 октября 2012
и многие др.
Распределение вертикальной трещиноватости (трещины отрыва) в исследуемых
локальных поднятиях определяется следующими закономерностями [6]:
- образование зон повышенной трещиноватости отрывного типа субвертикальной
ориентировки приурочено к центральной части поднятия;
- субвертикальные трещины отрыва могут образовываться как в отдельных слоях, так и
пересекать весь осадочный чехол;
- в разноплотностных слоях в зависимости от формы штампа наблюдается
несовпадение местоположения отрывных трещин в разных горизонтах;
- сквозной или несквозной характер развития субвертикальной трещиноватости зависит
от скорости формирования поднятия, его амплитуды, а также прочностных свойств пород
чехла.
Формирование зон горизонтальной трещиноватости, с позиции автора, определяется
несколько иным механизмом. Из теории известно, что проницаемость пород, созданных
трещинами отрыва, намного больше, чем созданных сколовыми трещинами. В то же время
максимальные касательные напряжения могут образовать зоны сдвиговых деформаций,
которые при преодолении прочности пород на сдвиг могут создать сколовые трещины. В
отличие от нормальных напряжений они не способны образовывать трещины отрыва.
Образование же горизонтальных трещин отрыва может произойти только за счет
проникновения в сколовые трещины флюидов, обладающих расклинивающим действием. В
этом случае могут образоваться зоны горизонтальной проницаемости. Под влиянием
процесса гидроразрыва сколовые трещины преобразуются в отрывные, формируя
горизонтальные зоны отрывных трещин, с которыми часто связаны водоносные и
нефтегазовые горизонты осадочного чехла. Все эти палеогеодинамические процессы
происходят в моменты активизации движений блоков фундамента и впрыскивания по
вертикальным зонам трещиноватости как глубинных флюидов, так и различных
минерализованных вод, сформировавшихся в периоды затишья тектонических процессов. В
таких структурах окислительные тенденции усиливаются вследствии значительных перепадов
давлений и воздействие на газовые потоки кислородных элизионных вод, а также их
временного разогрева при прорыве в верхнии слои осадочного чехла. Многообразие
состояний различных форм углерода и его соединений во вторично преобразованных породах
свидетельствует о его глубином поступление в породы осадочного чехла, которые оказывают
растворяющее действие на минеральноорганические биополимеры [7], связанные со
структурой и составом осадочных пород. Данные процессы формируют единую
углеводородную систему органического и неорганического состава[8].
Приведенные механизмы формирования локальных поднятий (структурных ловушек) в
пределах рифтовых зон, наследующих блоковый характер структурной неоднородности
надрифтового комплекса, с участием глубинной дегазации позволяет за счет геодинамических
и флюидодинамических процессов, с одной стороны, формировать коллекторы в осадочных,
метаморфических и магматических породах, а с другой, осуществлять метасоматические
преобразование пород осадочного чехла и находящегося в них в различной форме
органоминеральных веществ при формирование залежи нефти и газа абиогенно-биогенного
генезиса.
Данные локальные условия формирования месторождений нефти и газа нарушают
региональные термодинамические процессы и не могут определяться катагенетическими
представления о преобразовании ОВ в УВ в этих зонах.
Литература
1.Саркисов Ю. М., Вольвовский И.С. К вопросу о корреляции разрезов земной коры континентов
и океанов / Тектоника платформенных областей. – Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1988. –С. 173180.
2. Егоркин А.В., Чернышев Н.М., Данилова Э.Г. и др. Региональное сечение через север
Азиатского континента. // Сейсмические модели литосферы основных геоструктур территории СССР. –
М.: Наука, 1980 – С. 61-74.
Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти, 1-е Кудрявцевские чтения, Москва, ЦГЭ, 22-25 октября 2012
3. Шахновский И.М. Происхождение месторождений рудных и горючих полезных ископаемых. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2005. - 64 с.
4. Давиденко Н.М., Никонов А.И., Сворень И.М. Поисково-оценочное значение флюидных
включений в прожилково-вкрапленных минералах нефтегазовых месторождений: // Фундаментальный
базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности. Сб. науч. тр. / Отв. ред. А.Н.
Дмитриевский. – Вып. 2.- М.: ГЕОС, 2002. – С. 184-192.
5. Иванкин П.Ф., Назарова Н.И. Глубинная флюидизация земной коры и ее роль в
петрорудогенезе, соле- и нефтеобразовании. - М.: ЦНИГРИ, 2001. 206 с.
6. Никонов А.И. Роль геодинамических процессов в формировании анизотропии физических
свойств пород локальных поднятий // Геология, геофизика и разведка нефтяных и газовых
месторождений. № 12. 2006. С. 23-33.
7. Скибицкая Н.А., Яковлева О.П., Кузмин В.А., Доманова У.Г., Шарова Н.А., Барамзина В.А.,
Штин О.Е. Фазовые преобразования породообразующего вещества месторождений углеводородов и их
связь с процессами нефтегазогенерации / Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и
газовой промышленности. Вып. 2. – М.:Геос, 2002. – С. 143-151
8. Никонов А.И. Полигинетические комплексы пород в пределах локальных нефтегазоностных
структур и их связь с глубинной дегазацией Земли / Дегазация Земли: геодинамика, геофлюиды, нефть,
газ и их парагенезы. Материалы всероссийской конференции, 22-25 апреля 2008 г. – М.: ГЕОС, 2008. –
С. 587-589
Всероссийская конференция по глубинному генезису нефти, 1-е Кудрявцевские чтения, Москва, ЦГЭ, 22-25 октября 2012