Комплекс геофизических материалов, данные бурения, а в ряде случаев грязевого вулканизма и даже сейсмичности совершенно конкретно характеризуют внутреннюю структуру этих толщ несмотря на их большие мощности, достигающие, а иногда и превышающие 20 км, как это характерно, например, для Южно-Каспийской впадины, и несмотря на вероятность развития покровной тектоники в их бортовых частях. Сейчас едва ли могут быть сомнения в том, что главной, или важнейшей, особенностью структуры осадочного поверхностного выполнения впадин, тем более при выяснении условий нефтегазонакопления в их пределах, является ее бескорневой, новообразованный, автономный или, наконец, наложенный характер по отношению к структуре более раннего консолидированного складчатого основания.
Возрастные соотношения между осадочным выполнением впадин и их консолидированным складчатым основанием могут и должны быть различными. Для складчатых областей альпийского цикла тектогенеза это в основном кайнозойские отложения и весь комплекс докайнозойских пород, включая и мезозойские образования; для эпигерцинских платформ — кайнозойские и мезозойские отложения, с одной стороны, и домезозойские, возможно доюрские, — с другой; для древних платформ — весь комплекс кайнозойских, мезозойских и палеозойских отложений по отношению к докембрийским образованиям.
Главное, однако, заключается в том, что бескорневой характер складчатой структуры поверхностного выполнения прогибов и впадин — прямое указание на очень большие, может быть, даже огромные, запасы энергии, сконцентрированной в этом осадочном поверхностном выполнении. Определенного ответа на вопрос о ее происхождении — поверхностная она или глубинная — дать, скорее, нельзя, хотя оба источника возможны или вероятны.
Грабенообразное опускание складчатого основания прогибов и впадин по периферийным системам высокоамплитудных разломов — факт, конкретно зафиксированный в материалах геофизики и в результатах бурения, проведенного в основном в связи с разработкой нефтегазовых месторождений. Поступление по таким разломам глубинных подвижных компонентов следует рассматривать как явление, которое не требует доказательств. В то же время геохимические процессы, протекающие в толщах осадочного выполнения прогибов, такие, как разложение органики и углеводородообразование, минералогические преобразования пород — все это может сопровождаться неравномерным накоплением в объеме этих толщ опять-таки подвижных компонентов, но уже поверхностного происхождения.
Это означает, что толщи поверхностного выполнения прогибов выступают в роли аккумулятора или накопителя энергии, обеспечивающей развитие процесса формирования их складчатой структуры, который протекает самостоятельно, автономно относительно подстилающего консолидированного складчатого основания. Грязевой вулканизм — достаточно убедительное в этом отношении явление, в частности и для Южно-Каспийской, и для Черноморской впадин, и для Западного Предкавказья [74]. В пределах перечисленных прогибов в процесс складкообразования явно вовлечены лишь кайнозойские отложения, так как в брекчии грязевых вулканов, ярко демонстрирующих этот процесс, обнаружены породы не древнее палеогенового возраста.
Однако нельзя ограничиться лишь констатацией значимости процессов автономного складкообразования. Явным следствием автономного складкообразования в Южном Каспии является зарождение и развитие в кайнозое процессов формирования инверсионных структурных соотношений между кайнозойским осадочным чехлом и докайнозойским консолидированным основанием, процессов формирования будущих горноскладчатых сооружений [24]. Это положение представляется весьма существенным, а то и концептуальным. Оно характерно не только для Южного Каспия, который отличается от других подобных структур большими информационными возможностями, и указывает на то, что процесс складкообразования в земной коре не обязательно связывать с общим сжатием, что он может протекать без приложения к толщам пород, испытывающим смятие в складки, сил извне. В данном случае было бы весьма уместным еще раз обратиться к керну баженовской свиты. Его трансформация в гармошку при отсутствии информации о том, как это произошло, вполне могла рассматриваться как следствие сжатия керна вдоль его оси, в то время как фактически процесс протекал в обратном, прямо противоположном направлении. Вместе с тем процесс деформации керна баженовской свиты — наглядное свидетельство значительных энергетических возможностей толщ малоплотных, пластичных, плохопроницаемых пород.
Энергетические возможности толщ поверхностного выполнения впадин любой из перечисленных категорий и, вероятно, геосинклинальных прогибов, переживших инверсию геотектонического режима и складчатой структуры, определяются, скорее всего, их высоким, но неравномерным насыщением флюидами. В свою очередь неравномерность насыщения выглядит вполне очевидной, коль скоро сам процесс накопления флюидов в осадочном выполнении впадин не может быть равномерным: в разрезе этого выполнения чаще всего большую, а то и основную роль играют плохопроницаемые или пластичные (глинистые, соленосные, ангидритосодержащие) породы.
Именно такие интервалы разреза осадочного выполнения прогибов определяют возможности развития процессов автономного складкообразования. Они выступают в роли волноводов или астенослоев, обычным состоянием которых является отсутствие равновесия. Надежное расчленение разреза всего комплекса пород поверхностного выполнения впадин с целью, в первую очередь, выделения волноводов равносильно решению вопроса об изменении их структуры с глубиной. Каждый из астенослоев в силу своей неизбежной активности обеспечивает формирование собственного структурного плана, отличного от структурного плана подстилающей его литопластины, но контролирующего морфологический облик структуры покрывающей, вышележащей литопластины.
Так, в Прикаспийской впадине кунгурская (нижняя пермь) соленосная толща образует вместе с надсолевой толщей пород один структурный этаж или комплекс, резко отличный по своей структуре от подсолевого комплекса отложений. Но поскольку разрез докунгурского палеозоя и, прежде всего, разрез карбона представлен довольно плотными преимущественно известняковыми породами, обладающими свойствами литопластины, можно высказать вполне обоснованное предположение, что его структурная характеристика обусловлена или могла быть обусловлена автономными процессами складкообразования, протекавшими в некогда пластичных образованиях нижнего палеозоя, включая, возможно, и девон или его нижнюю уже сугубо терригенную часть. В результате в Прикаспийской впадине инверсионные структурные соотношения определенно проявляются между соленосной толщей пород и подсолевым палеозоем и вполне вероятны между нижним палеозоем и докембрием.
В Южно-Каспийской, Черноморской и Куринско-Рионской впадинах, или фактически в единой полосе межгорных впадин Крымско-Кавказского и отчасти Копет-Дагского отрезка Альпийского складчатого пояса, где осадочный чехол выделяется в объеме кайнозойского интервала разреза, к единственному астенослою должны быть отнесены отложения палеогена и миоцена, а не только майкопская серия пород олигоцена-нижнего миоцена. Последняя рассматривается обычно как интервал разреза, с которым в силу его глинистости связываются формирование пологих надвигов, горизонтальные срывы и чешуйчатый характер ее строения. Но, как уже указывалось выше, грязевой вулканизм, наиболее распространенный в этой полосе межгорных впадин, необходимо рассматривать в качестве исключительно наглядного аргумента для обоснования участия в формировании складчатой структуры их поверхностного выполнения всего комплекса кайнозойских отложений, включая в полном объеме и разрез палеогена. Это характерно и для междуречья Куры и Алазани, где расположено месторождение Самгори, связанное с приосевой зоной высокой трещиноватости пород бескорневой антиклинальной складки, отраженной в толще отложений палеогена, и участие в строении которой мезозойских отложений явно исключено.
В данном случае весьма уместно было бы продемонстрировать информационные возможности грязевого вулканизма, надежность проведения с его помощью геологических построений и выяснения сложной картины строения, особенно бортовых частей прогибов и впадин. Микрофаунисти-ческий анализ брекчии грязевых вулканов позволяет делать убедительные выводы о сложной складчатой структуре поверхностного выполнения, о ее чешуйчатом характере, поскольку в брекчии грязевых вулканов нередко встречаются породы более молодые по возрасту по сравнению с развитыми на поверхности отложениями. Подробнее этот вопрос будет специально проанализирован в гл. VII, где будет рассмотрена геологическая природа сейсмичности и грязевого вулканизма и обоснована роль покровной тектоники в создании благоприятной для их проявлений обстановки. В данном случае достаточно лишь сослаться на то, что и в пределах Керченско-Таманского региона, и на Юго-Восточном Кавказе, характеризующихся активной грязевулканической деятельностью, проявления покровной тектоники выражены весьма отчетливо.
Разрез осадочного выполнения передового Предкавказского прогиба и особенно восточной его части (Дагестанский отрезок прогиба) характеризуется более дифференцированным расчленением на астенослои и литопластины. Помимо миоцен-палеогеновой толщи пластичных пород, в качестве волновода здесь выделяются верхнеюрский, возможно с включением нижней части нижнего мела, интервал разреза, характеризующийся значительным развитием ангидритосодержащих образований, а также самые нижние горизонты мезозойского разреза от средней юры до триаса с преимущественным глинистым их составом. Наличие этих трех пластичных комплексов пород вероятнее всего и определяет сложную покровную структуру Восточного Предкавказья, где только поэтому выделяется Дагестанский пояс надвигов, представляющий собой систему перекрывающих друг друга чешуй. Однако, несмотря на то, что проявления покровной тектоники уже в какой-то степени подтверждены результатами глубокого бурения, действительная картина чешуйчатого строения этого региона может быть понята и раскрыта только с учетом активной роли автономных процессов пластической деформации пород, протекающих в каждом из трех перечисленных выше волноводов.
Роль разломов в миграции флюидов в земной коре в ее вертикальном разрезе достаточно надежно установлена [15]. Очевидна и активная роль разломов или систем тектонических разрывов, ограничивающих осадочные бассейны, в процессе переноса флюидов, в том числе и нефтяных углеводородов. Едва ли случайным является расположение в непосредственной близости к этим граничным разломам нефтегазовых месторождений, прослеживаемых параллельными к ним цепочками в бортовых частях осадочных бассейнов [15]. Еще более наглядно миграционные возможности разломов подчеркиваются непосредственной приуроченностью к ним месторождений, описанных или упоминавшихся в настоящей работе (Сиазань, Мурадханлы, Оймаша), отличительными особенностями которых являются широкий стратиграфический диапазон нефтегазоносности и нефтегазонасыщение вулканогенных (изверженных и интрузивных) и существенно консолидированных пород, коллекторские свойства которых определяются в первую очередь их вторичным тектоническим происхождением — раздробленностью и трещиноватостью. Все эти факты необходимо рассматривать как свидетельства возможного или даже определенного участия глубинных углеводородов в формировании нефтегазовых месторождений в верхней части земной коры.
Но автономное складкообразование — факт принципиально иного значения. Это — наглядное свидетельство миграции флюидов в толщах плохопроницаемых пород. При этом миграция выступает как процесс неизбежный, поскольку толщи пластичных или плохопроницаемых пород представляют собой неравновесные системы. Она (миграция) фактически представляет собой процесс приведения системы в равновесие, который, очевидно, должен протекать непрерывно в связи с тем, что равновесие столь же непрерывно нарушается из-за поступлений новых порций флюидов и за счет их появления в разных частях всего объема толщи пластичных пород как следствие происходящих в ней геохимических преобразований и превращений.
Очевидно, что пространственное перераспределение флюидов в плохопроницаемой среде должно повлечь за собой и пространственное перераспределение вмещающих эти флюиды пород. Морфологическим выражением такого перераспределения и является автономное складкообразование и пластическая деформация пород, которая не может не сопровождаться разрывообразованием. В результате складчатая структура достаточно мощных, измеряемых по крайней мере первыми тысячами метров, толщ пластичных или плохопроницаемых пород (волноводы, астенослои) с резкими контрастами в пространственном насыщении флюидами, приобретает изоклинально-чешуйчатый характер.
Развитие разрывной дислокации обеспечивает более активную миграцию флюидов и возможность их аккумуляции в отдельных пачках, пластах и даже тонких прослойках, изолированных друг от друга. Нефтегазонасыщение таких тонких и относительно редких в толщах пластичных пород прослоев с хорошими коллекторскими свойствами, подчеркивая неизбежность процессов миграции, не может в то же время создать в астенослоях обстановку даже относительного состояния покоя или равновесия. Поэтому процесс формирования автономной изоклинально-чешуйчатой складчатости развивается в направлении возникновения приразломных зон дробления пород, их высокой трещиноватости, играющих роль резервуаров для накопления флюидов, для их аккумуляции в виде относительно крупных залежей, обеспечивающих разгрузку энергетического потенциала толщ пластичных, плохопроницаемых пород.
Прежде чем перейти к обоснованию неизбежности нефтегазонакопления в приразломных зонах дробления и высокой трещиноватости пород, хотелось бы привести наглядный пример соотношений между возможным нефтегазовым потенциалом месторождения и реальными путями его освоения. Это — небольшое по оценкам, основанным на представлениях о стратиформном пластовом характере залежей углеводородов, месторождение Умбаки, расположенное в Азербайджане. Структурное положение месторождения определяется его приуроченностью к зоне перехода от мегантиклинория Большого Кавказа в его юго-восточной периклинальной части к Куринской впадине, где кайнозойский комплекс отложений характеризуется интенсивным смятием в складки. На приведенном поперечном разрезе месторождения [рис. 15] ярко выражен характер этой складчатости, обусловленной прежде всего почти исключительно глинистым составом палеоген-миоценовых отложений. И сама приуроченность скоплений углеводородов к тонким пластам песчаников, залегающим в этой глинистой толще, говорит сама за себя. Очевидно, что это — результат миграции углеводородов, их пространственного перераспределения в глинистой толще пород. Однако приосевая зона дробления пород, которая, вероятнее всего, должна рассматриваться как значительно более крупная зона аккумуляции нефти и газа в пределах данного месторождения, почему-то не стала объектом поисков и разведки. Очевидно, приобщение таких зон к перспективным потребует преодоления психологического барьера, отступления от стереотипов мышления в нефтегазовой геологии.
Едва ли есть необходимость обосновывать неизбежность процесса дробления пород в приосевых частях антиклинальных структур, сложенных преимущественно глинистыми отложениями, а тем более при формировании изоклинально-чешуйчатой складчатости. Такой процесс протекает при любом разрезе отложений, даже если они представлены исключительно или в основном глинами. Движение одного крыла антиклинали относительно другого должно сопровождаться уплотнением глинистых пород, их постепенным превращением в сланцы, а затем дроблением и растрескиванием. Последующая аккумуляция углеводородов в приосевых частях складок обеспечивает формирование зон аномально высоких пластовых давлений, для которых, как справедливо утверждают Дж. Буррус и Дж.Л. Рудкевич [14], характерно сочетание с аномально высокой пористостью.
Очевидно, тектонические нарушения, а тем более пологие надвиги вообще должны рассматриваться как элементы структуры земной коры, с которыми необходимо связывать обособление зон высокой пористости пород и соответственно аккумуляцию флюидов и нефтяных углеводородов, в частности.
Достаточно сказать, что приосевые нарушения при изоклинально-чешуйчатом характере складчатости в своем развитии могут и нередко превращаются в пологие надвиги с большой амплитудой перемещений надвинутых блоков пород относительно поднадвиговых. Вот почему зоны чешуйчатого строения, образованные системой пологих надвигов, прослеживаемых в вертикальном разрезе как границы структурных блоков или чешуй, могут представлять очевидный интерес с точки зрения перспектив их нефтегазоносности. В таких регионах возможно открытие многопластовых, если можно так выразиться, нефтегазовых месторождений, но с набором не стратиформных, а приразломных (жильных) залежей, связанных с трещинными коллекторами, с коллекторами сугубо тектонического происхождения.
Для крупных прогибов с мощным осадочным выполнением, в разрезе которого нет регионально прослеживаемых горизонтов или свит гранулярных коллекторов, как, к примеру, продуктивная и красноцветная толщи среднего плиоцена в Южно-Каспийской впадине, и встречаются лишь маломощные пачки либо тонкие пласты с литологически или петрографически обусловленными коллекторскими свойствами пород, перспективы нефтегазоносности не должны связываться с поисками стратиформных залежей нефти и газа.
Вместе с тем осадочное выполнение таких прогибов аккумулирует огромные объемы углеводородов, составляющих их столь же огромный энергетический потенциал. Важной формой разрядки последнего, помимо процессов автономного складкообразования, является формирование приразломных зон нефтегазонакопления, приразломных залежей нефти и газа или залежей жильного типа.
Следует подчеркнуть, что разрядка энергетического потенциала осадочного выполнения крупных прогибов и впадин не ограничивается лишь автономным складкообразованием и своеобразием нефтегазонакопления. Она может обеспечить инверсионный характер развития структуры земной коры в пределах прогибов, их трансформацию в структуры возды-мания и даже в горноскладчатые сооружения. Но если в целом такое развитие событий происходит эволюционным путем и не сопровождается резкими, явно ощутимыми, а тем более разрушительными проявлениями, то в ряде случаев (чаще в бортовых частях впадин), особенно в условиях развития покровной тектоники, оно может носить характер скачкообразных событий, какими являются грязевулканические извержения и землетрясения.
Первое из названных явлений наиболее характерно для Южно-Каспийской впадины, которая представляет собой уникальный структурный элемент земной коры и с точки зрения нефтегазоносности. Ее мощное кайнозойское осадочное выполнение имеет двухъярусное строение: плиоценовый комплекс наверху с огромными запасами накопленных в виде антиклинальных пластовых залежей и месторождений углеводородов и залегающий ниже комплекс высокопластичных преимущественно глинистых пород палеоген-миоценово-го возраста.
Запасы нефти и газа в разрезе последнего представляются значительно или существенно большими, ибо палеоген-миоценовый комплекс является поставщиком углеводородов, обеспечивая не только формирование месторождений в плиоценовых отложениях, но и достаточно частые извержения грязевых вулканов с огромными объемами выбрасываемых при извержениях пород.
Думается, что проявления грязевого вулканизма оказались возможными благодаря хорошей проницаемости мощной, до 8—10 км, толщи плиоценовых пород, которую прорезают жерла грязевых вулканов, по крайней мере в ЮжноКаспийской впадине. Если же покрышка, перекрывающая толщу пластичных пород, даже значительно меньшая по мощности, представлена контрастно более плотными породами, что как раз и характерно для зон развития покровной тектоники, обеспечивающей нередко резкие возрастные контрасты между аллохтонным и поднадвиговым комплексами пород, то разрядка энергетического потенциала поднадвигового блока пород, обусловленного высокой концентрацией углеводородов в приосевых зонах антиклинальных структур, может и чаще всего происходит в виде землетрясений.