Геологическая эволюция литосферной оболочки Каспийско-Черноморского региона представляет собой совокупность сложных тектонических процессов развития океанов и континентов, распадающихся на ряд этапов, каждый из которых завершался региональной эпохой складчатости и возникновением на месте закрывающихся океанических зон горно-складчатых сооружений. Главная рифтогенная структура - бассейн Большого Кавказа - протягивались параллельно границе с океаном в 200-300 км к северу от нее (рис. 1).
Существенно более важные геодинамические события происходят, начиная с позднего альба. По данным М.Г. Ломизе, в этот период происходит изменение направления дрейфа Афро-Аравийской плиты относительно Евразийской. Коллизионные процессы, начавшиеся на контакте литосферных плит во второй половине позднего мела, во времени разделяются Н.В. Короновским на три стадии, характеризующиеся различными геодинамическими обстановками. Начальная или ранняя коллизионная стадия охватывает вторую половину позднего мела, палеоцен, ранний и средний эоцен. С рубежа эоцена и олигоцена началась средняя стадия коллизии. Стадия характеризуется, преимущественно, незначительной скоростью широтного дрейфа Афро-Аравии относительно Евразии. Это время экспансии майкопского моря, охватившего не только все Предкавказье, но и Большой Кавказ. Резкое изменение ситуации произошло в позднем миоцене, которое ознаменовало собой позднюю стадию коллизии. В региональном плане территории коллизионной области и Скифской плиты характеризуется общей кинематикой движений, обусловленной столкновением плит. Именно под действием этих процессов сформировалась современная структура Большого Кавказа, его северного обрамления и тектонические элементов платформенной части Северо-Кавказской плиты.
Олигоцен-голоценовый период сжатия, охватывающий две стадии коллизии, отличался наиболее интенсивно протекавшими тектоническими движениями, охватившими огромные пространства на обеих плитах и сильно изменившими первоначальное расположение мезозойских фациальных зон. В это время активно формировались предгорные прогибы. Их резкое компенсационное погружение обусловлено воздыманием Большого Кавказа. В Терско-Каспийском прогибе в условиях сжатия в миоцен-плейстоцене развивается складчатость Терской, Сунженской и Притеречной антиклинальных зон.
Таким образом, история геодинамического развития Большого Кавказа и Предкавказья характеризуется чередованием периодов преимущественного растяжения, сжатия и относительной тектонической стабилизации которые нашли отражение в геофлюидодинамической эволюции осадочных бассейнов Каспийско-Черноморского региона. Исследование геофлюидодинамических процессов выявляет облигатное пространственно-временное соответствие геологических позиций и времени формирования УВ скоплений ареалам, областям, зонам, локальным участкам (очагам) и периодам палео- и современной разгрузки-поверхностной и глубинной, открытой - по тектоническим и литологическим несогласиям и скрытой (распыленной - через водоупоры) – региональных (зональных, локальных) геофлюидодинамических систем. Оно устанавливается повсеместной, постоянной и обязательной пространственной ассоциацией промышленного углеводородного насыщения с наиболее тектонически дислоцированными территориями, участками и площадями; региональными зонами и отдельными пунктами развития грязевого вулканизма, проявлениями глининного экзо- и криптодиапиризма, соляно-купольной тектоники, трещиноватости; минерализованными озерами глубинного питания; восходящими напорными термальными источниками; поверхностными и субмаринными выходами УВ, концентрированных подземных вод и рассолов; гидрохимическими, пьезометрическими, геотемпературными, палинологиическими, изотопными и др. аномалиями переточно-инъекционного генезиса; зонами распространения гидротермальных образований (травертинов, содоносных формаций, вторичных кварцитов и др.); скоплениями твердых битумов (столбообразными некками); нефтяными, озокеритовыми, асфальтовыми, кировыми покровами, мэнджековыми жилами и дайками; пониженными формами рельефа, эрозионными врезами, долинами палео- и современных рек. В осадочных бассейнах Каспийско-Черноморского региона все указанные ассоциации проявляются в наиболее контрастной форме.
В наиболее контрастной форме пространственная взаимосвязь месторождений с зонами и очагами гидродинамического дренажа природных флюидальных систем проявляется в Индоло-Кубанском, Терско-Каспийском и Южно-Каспийском бассейнах.
Закон пространственного соответствия нефтегазоносности региональным и локальным пьезометрическим минимумам является принципиальным и генерализованным выражением существа формирования зон нефтегазонакопления, обусловленного интегральным эффектом проявления большого числа частных определяющих, регулирующих и сопутствующих этому процессу факторов и механизмов.
Соприуроченностью региональных зон и локальных участков нефтегазонакопления и областей и пунктов разгрузки геофлюидодинамических систем выявляется и проясняется ряд существенных аспектов механизма формирования нефтегазоносности и открываются принципиально новые дополнительные возможности для его объективного познания и прогноза. Становится, в частности, однозначным, что процессы аккумуляции углеводородов в резервуарах и формирования залежей и месторождений нефти и газа не подлежат реализации в пассивной гидродинамической среде - в обстановке, зонах и интервалах региональных пьезометрических максимумов и практического отсутствия разгрузки, и предполагают в качестве основного условия, обеспечивающего концентрацию нефти и газа в промышленные скопления (разумеется, при соблюдении остальных необходимых и достаточных предпосылок) наличие активного гидродинамического режима, определяющего возможность освобождения порового и трещинного пространства геологических тел от ранее заполнявших их подземных вод и создания, таким образом, в них свободных объемов, подлежащих насыщению агентами миграции.
Иными словами, реализация потенциальных емкостных способностей природных резервуаров в плане нефтегазонасыщения в доминантной степени определяется мерой динамизма геофлюидодинамической системы, возможностью и фактическим соотношением объемов эвакуации сингенетичной водной фазы из аккумулирующих интервалов и поступления в них углеводородов из генерирующих зон. В связи с этим представляется принципиально необходимым критически пересмотреть и откорректировать существующие понятие и толкование образа «ловушка для углеводородов» и расширить их с обязательным учетом возможности оттока из резервуара любой морфогенетической модификации ранее заполнявших его подземных вод.
В свете вышеизложенного не менее ясно, что при прочих равных условиях вероятность формирования залежей, месторождений и величин запасов нефти или газа находится в прямой зависимости от масштабов эмиграции подземных вод из ловушек и прогрессивно возрастает по мере оптимизации условий возникновения аккумулирующих порово-трещинных пространств, регулируемых скважностью флюидопроводящей дизъюнктивной тектоники, зон трещиноватости, гидрогеологических «окон» и т.п., обеспечивающих осуществление межформационных и межпластовых вертикально-горизонтальных перетоков флюидов вплоть до их разгрузки на поверхность. Соответственно, резервуары, находящиеся в менее благоприятных для оттока подземных вод структурно-тектонических и литологических условиях, обладают меньшими практически реализуемыми аккумуляционными возможностями. Поскольку основными путями разгрузки подземных резервуаров служат чаще всего различного рода нарушения сплошности пород, дизъюнктивы, литологические несогласия, участки повышенной трещиноватости, эруптивные аппараты грязевых вулканов, зоны контакта диапировых и соляных тел с окружающими породами и т.п., роль указанных дислокаций в формировании нефтяных и газовых скоплений представляется определяющей в двух равнозначных аспектах. С одной стороны, названные несогласия выступают как каналы связи нефтегазопродуцирующих зон с участками накопления и обеспечивают транспортировку углеводородов и сопутствующих им вод в ловушки, а с другой – являются путями эмиграции ранее насыщавших резервуары подземных вод, что определяет возможность поступления в них новых объемов флюидов. Учет этих положений приводит к заключению, что наличие тектонических и (или) литологических несогласий в разрезах является совершенно необходимым атрибутом формирования нефтегазоносности, и в их отсутствие аккумуляция углеводородов в ловушках в значительных объемах осуществляться не может.
Таким образом, как показали исследования, сопряженность промышленной нефтегазоносности с территориями, интервалами и этапами формирования пьезометрических минимумов, объективно проявляется в большинстве реальных геологических обстановок, независимо от специфики их обще - и нефтегеологических показателей и параметров и определяет, единую концепцию обязательного подчинения места и времени формирующих зоны и пояса нефтегазонакопления, а также углеводородоаккумуляционные процессы пунктам и периодам функционирования механизмов снижения энергетических ресурсов подземной флюидальной среды. Пространственное соответствие нефтегазоносности региональным и локальным пьезоминимумам является принципиальным и генерализованным выражением существа формирования зон нефтегазонакопления, отдельных месторождений и залежей. Аккумуляция УВ в ловушках предполагает в качестве важнейшего обязательного условия параллельное по времени с миграцией УВ освобождение порово-трещинного пространств коллекторов от ранее заполнявших их сингенетичных седиментогенных подземных вод, обеспечивающее образование в них свободных поровых и трещинных емкостей, подлежащих заполнению мигрирующими углеводородными флюидами.
В осадочных бассейнах Каспийско-Черноморского региона доминирующее функционирование имеют принципиально новый тип гидрогеодинамических систем – пульсационных переточно-инъекционных, охватывающих весьма большие стратиграфический и гипсометрический диапазоны осадочной толщи – нижний и верхний гидрогеологический этажи - и синхронных этапам и фазам регионального и локального палео- и нео-тектогенеза. Особенно эти системы развиты на больших глубинах, в фоне практического отсутствия инфильтрационного водообмена и существенно ограниченного элизионного.
Наряду с вышеизложенным, в геофлюидодинамической эволюции осадочных бассейнов Каспийско-Черноморского региона большая роль принадлежит дегазация Земли. Процессы периодического выделения углеводородных газов из осадочных пород характеризуются значительными объемами и интенсивностью, а наиболее характерными примерами возбуждения пористой среды, являются извержения грязевых вулканов, корреляция которых, например, с солнечной активностью, гравитационными полями и термобарическими факторами показывает, что малоамплитудные физические воздействия могут активизировать процессы в «очагах возбуждения». Исследования показывают, что в недрах Каспийско-Черноморского региона функционирует естественным образом сложившаяся непрерывная «технологическая линия» по преобразованию подземного вещества в энергетическое и химическое сырье, характеризующееся высокой производительностью и являющееся ценным достоянием осадочного комплекса региона.
На рис. 2 дана принципиальная схема многоуровневого мониторинга дегазации Земли. Ориентируясь на далекую перспективу, на базе такой линии можно создать такую природную добывающую и восстанавливающую нефтегазовую систему, которая была бы в состоянии обеспечить некоторую гарантированную восполняемую норму отбора продукции в течение достаточно длительного времени.
В геофлюидодинамической эволюции Каспийско-Черноморского региона особая роль принадлежит грязевому вулканизму (рис. 2 и 3).
Структурный анализ показывает, что очаги подводной разгрузки в Южно –Каспийской впадине являются морскими сателлитами грязевых вулканов, в купе с которыми составляют флюидодинамическую систему. Установлено, что землетрясения играют роль «спускового механизма» в грязевулканическом процессе. Важную роль здесь играют магнитуды землетрясения, глубины очага, энергетического класса, расстояния между эпицентром и вулканом. Таким образом, показателем геофлюидодинамической активности региона является постоянная утечка огромных объемов углеводородных флюидов в юго-западной части Южного Каспия вследствие высокой проницаемости разрывных структур, особенно в местах локализации каналов грязевых вулканов, а возможно, частично и, ненадежности покрышек. Степень относительной флюидодинамической активности региона можно оценить частотой извержения грязевых вулканов (рис.3).Очень важно то, что в переделах геофлюдодинамически активных зон расположены абсолютно все мелкофокусные землетрясения. Это говорит о том, что одним из главных механизмов мелкофокусной сейсмичности являются геофлюидодинамические (флюидогенерационные) процессы. Энергия и мощность флюидогенерирующих процессов в очаге будет характеризовать силу мелкофокусных землетрясений и грязевых вулканов.
Условные обозначения: 1- разрывные нарушения (а-достоверные, б- предполагаемые); 2- грязевые вулканы (а-локбатанский тип, б-булганакский тип, в- шугинский тип); 3- вдавленные синклинали; 5- предполагаемые подводные грязевые вулканы ( по данным гидроакустики); 6- майкопские отложения; 7- другие кайнозойские отложений; 8- меловые отложения.
В пределах осадочных бассейнов Каспийско-Черноморского региона закономерности пространственного размещения углеводородных скоплений и зон преимущественного нефте- и газонакопления, выражающиеся в резком возрастании газонасыщенности разреза осадочной толщи в направлении ее регионального погружения (т.е. по мере ослабления тектонической нарушенности и улучшения изоляции залежей от поверхности) и приводящие в погруженных зонах к формированию преимущественно газовых (газоконденсатных) залежей и месторождений, а в наиболее приподнятых и резко дислоцированных - нефтяных, строго контролируются и практически определяются условиями дренирования подземных резервуаров. В тех зонах, участках и районах, где геологическая обстановка способствует интенсивному внедрению в разрез глубинных гидрокарбонатно-натриевых вод и эмиграции на поверхность сингенетичных ему хлоркальциевых рассолов, группируются, как правило, нефтяные месторождения, образующие зоны преимущественного нефтегазонакопления; в условиях же лимитированных инъекции и эмиграции формируются зоны преимущественного газонакопления. В пределах Южно-Каспийского региона первые пространственно соответствуют наиболее нарушенным дизъюнктивной тектоникой внешним бортовым обрамлениям одноименной впадины -Апшеронский полуостров, Нижнекуринская впадина, Прибалханская зона поднятий, Апшеронский архипелаг, вторые – менее затронуты тектоническими процессами и грязевулканической деятельностью депрессионным участкам – южноапшеронский шельф (погруженная зона Апшеронского архипелага), центральная часть Южного Каспия.
Таким образом, теоретическую основу геофлюидодинамической эволюции осадочных бассейнов Каспийско-Черноморского региона составляют следующие принципы:
Фундаментальным базисом формирования и размещения сверхглубоких углеводородных систем являются геофлюидодинамические процессы, одним из главных результатов которых является факт обязательной пространственной ассоциации зон нефтегазонакопления и скоплений углеводородов, исключительно с ареалами и пунктами разгрузки (дренажа) субрегиональных гидро(флюидо)динамических систем. Наиболее ярким проявлением этих процессов является дегазация и грязевой вулканизм - прямое подтверждение наличия углеводородных систем на больших глубинах земной коры Каспийско-Черноморского региона;
При прочих равных необходимых и достаточных геологических условиях основным фактором, обеспечивающим формирование скоплений УВ в природных резервуарах, является обязательное синхронное с миграцией флюидов освобождение их пустотного пространства (порового/трещинного) от ранее заполнявших сингенетичных седиментогенных подземных вод и создания, таким образом, свободных аккумулирующих объемов, способных к насыщению мигрирующими из зон и очагов генерации УВ - «без эмиграции подземных вод нет последующей миграции и аккумуляции углеводородов»;
В любой тектоно-структурной, стратиграфической, литофациальной обстановках геологические тела приобретают способность природных резервуаров (ловушек) УВ исключительно при реализации их гидравлического дренажа. В этой связи обязательно необходимым и категорически важным является понимание того обстоятельства, что в поисково-разведочном процессе основными критериями перспектив нефтегазонасыщения является не только понятийный квартет общегеологических качественных показателей - «потенциально нефтегазопроизводящие породы - коллекторы - ловушки - экраны», характеризующие лишь гипотетическую вероятность присутствия промышленных УВ, но главным образом строгие, индивидуальные для каждого бассейна (региона, района, тектонической зоны) количественный баланс расхода подземных вод из резервуаров и прихода в ловушки агентов миграции глубинных флюидов, определяющие реальную по времени возможность их заполнения нефтью или газом. Первая совокупность признаков является сочетанием лишь необходимых, но отнюдь не достаточных факторов для формирования промышленной нефтегазоносности; первый из них определяет только вероятность события, второй – его возможность. В связи с изложенным представляется принципиально необходимым критически пересмотреть и откорректировать существующие понятия и толкование образа «ловушка для углеводородов» и расширить их с обязательным учетом возможности оттока из резервуара любой морфогененетической модификации ранее заполнявших его подземных вод. Отсюда следует, что ГГР в первую очередь следует ориентировать на площади и участки палео- и современного флюидомассопереноса.
Обстановке формирования и сохранения региональной нефтегазоносности в общем случае соответствуют относительно небольшие перепады давлений между глинами и коллекторами - умеренный темп релаксации сингенетических АВПоД углеводородгенерирующих глинистых серий, сопровождающийся сопряженным возрастанием пластовых давлений до уровня аномально высоких в смежных аккумулирующих резервуарах; ситуации ограниченной возможности нефтегазонакопления и вероятности его установления – наличие весьма значительных перепадов давлений между глинами с практически нерелаксирующимися АВПоД литостатического уровня и коллекторами с нормальными пластовыми давлениями; положению диссипации углеводородного насыщения - отсутствие перепадов давлений и развитие обстановки гидростатики в поровом пространстве глин и контактирующих коллекторов;
В приложении к практическим аспектам геологоразведочного дела из приведенного следует, что объектами поисков должны в первую очередь служить структурные и неструктурные резервуары и интервалы разреза, тяготеющие или находящиеся в активно функционирующих (функционировавших) дренажных зонах региональных геофлюидодинамических систем - на участках территориальных и локальных пьезометрических минимумов - и обладающие реализуемой (или реализованной на предшествовавших этапах геологической истории региона) гидравлической связью с верхними интервалами разреза - дневной поверхностью.
Литература:
1. Баранов Г.И., Омельченко В.Л., Пруцкий Н.Н. Последовательность тектонических событий и их выражение в современной структуре Северного Кавказа. В кн.: Основные проблемы геологического изучения и использования недр Северного Кавказа. Ессентуки, 1995, с. 63-77.
2. Керимов В.Ю., Авербух Б.М., Мильничук В.С. Тектоника северного Каспия и перспективы нефтегазоносности // Советская геология. 1990. № 7. С. 23-30.
3. Керимов В.Ю., Алиева С.А., Бисембаева А.Б. Тектоника и нефтегазоносность подсолевого комплекса северо-Каспийского региона // Нефть, газ и бизнес. 2011. № 3. С. 22-28.
4. Керимов В.Ю., Мухтарова Х.З., Мустаев Р.Н. Дизъюнктивные нарушения и их роль в формировании и разрушении залежей нефти и газа в южном Каспии // Нефть, газ и бизнес. 2011. № 6. С. 18-26.
5. Короновский Н.В., Демина Л.И. Коллизионный этап развития Кавказского сектора Альпийского складчатого пояса: геодинамика и магматизм. Геотектоника №2, 1999, с. 17-35.
6. Короновский Н.В., Ломизе М.Г., Гущина А.И. и др. Главные события в тектонической эволюции Кавказского сегмента Средиземноморского складчатого пояса. Вест. Московского университета, серия 4, Геология, 1997, №4, с. 5-11.
7. Ломизе М.Г. Вулканизм Северо-Западного Кавказа и его связь с тектоникой. Изд. МГУ, 1969, с. 203.
8. Павленкова Н.И. Структура земной коры и верхней мантии и глобальная геотектоника. В сб. Тектоника Неогея: общие и региональные аспекты. Материалы XXXIV тектонического совещания (30.01.-3.02.2001 г.). Том 2, М., 2001, с. 94-97.
9. Пруцкий Н.И., Лаврищев В.А. Северо-Западный Кавказ в мезозое. В кн.: Геодинамика Кавказа. М., Наука, 1989, с. 92 – 98.
10. Региональная геоморфология Кавказа. М., Наука, 1979, с. 196.
11. Шнюков Е.Ф., Науменко П.И., Лебедев Ю.С. и др. Грязевой вулканизм и рудообразование. Киев, Наук. Думка, 1971, 332 с.
