Россия
Проанализировано влияние колебаний уровня Каспийского моря на литолого-фациальные характеристики осадочных отложений. Особое внимание уделено изучению периодических изменений уровня воды в Каспии в течение апшеронского и бакинского времени с целью определения влияния флуктуации на седиментационные процессы. Рассматривалась Тюранская регрессия, а также проведено ее разграничение с апшеронской и бакинской трансгрессиями. Исследование включало изучение климатических условий прошлых эпох и их влияние на разнообразие флоры и фауны, что, в свою очередь, оказывало воздействие на седиментационные процессы в различные периоды бакинской стадии. Использованы геолого-статистические методы для определения характеристик коллекторов в отложениях, а также для исследования их распределения по территории. Построена литолого-фациальная модель, которая отражает два цикла регрессии и трансгрессии, характерные для отложений бакинского времени, что позволило описать распределение песчаных и глинистых фаций в различных секциях разреза и интерпретировать карту песчанистости для идентификации погребенных речных долин. Сделан вывод, что в бакинское время были выделены две литофациальные пачки, отражающие трансгрессивно-регрессивный цикл Большого Каспия. Сформированы гипотезы, согласно которым коллекторы образовались в заключительной стадии Тюркянской регрессии и позднее были покрыты отложениями бакинской трансгрессии. Установлено, что данные коллекторы играют значительную роль для скоплений газа и распространены почти по всей территории Астраханского Прикаспия. Определение зон с повышенным содержанием коллекторов может иметь важное значение для будущих геологоразведочных работ в данном регионе.
Каспийское море, уровень моря, литолого-фациальные характеристики, периодические изменения, бакинская трансгрессия
Введение
Климатические условия и уровень мирового океана подвержены непрестанными изменениями на протяжении всей геологической истории Земли. Изменения уровня Каспийского моря имеет значительное влияние на формирование литолого-фациальных особенностей строения осадочных отложений.
Цель исследования – построение и глубокий анализ литолого-фациальной модели бакинских отложений Астраханского Прикаспия и стремление представить комплексный взгляд на эволюцию геологической среды в течение позднего плейстоцена. Изучения палеогеографических условий отражают значительную изменчивость климатических факторов, гидрологического режима и седиментационных процессов, игравших ключевую роль в осадочных горных породах Астраханского Прикаспия.
Условия осадконакопления бакинский отложений
По мнению Т. А. Волковой с соавторами, уровень Каспия в апшеронское и бакинское время подвержен независимым колебаниям, которые можно рассматривать как периодические флуктуации.
В данном контексте они проявляются в виде «всплесков» трансгрессий и регрессий, представляющих собой экстремальные значения, сопровождающиеся небольшими осцилляциями. Такие колебания не являются случайными, а имеют определенную закономерность [1].
Начало бакинского века характеризуется низким уровнем моря, абсолютные отметки – от –280 до –120 м, так называемая тюркянская регрессия, которая разделяет апшеронскую и бакинскую трансгрессию.
Положение верхней границы апшерона в большей части территории Прикаспия является довольно определенным. Это выражается в изменении состава фауны и окраса глин с светло-серых до темно-серых [2]. Основная часть экзотической растительности, которая предпочитает теплые и влажные климатические условия, такие как таксодиевые, ореховые
и аралиевые растения, погибла. На основании анализа редкой пыльцы, найденной в сыртовых суглинках Северного Прикаспия, можно сделать вывод, что в то время, когда отложения накапливались, климат был сухим и теплым [3]. В тюркянском горизонте находятся древние аллювиальные отложения реки Волги. Предполагается, что к концу этой эпохи уровень береговой линии был выше и, возможно, достигал отметки 0 метров абсолютной высоты [4]. Сейсмические данные, полученные в Среднем Каспии, указывают на наличие крупных клиноформ, которые формируют сопряженную систему дельт [5].
В начальной стадии бакинской трансгрессии климат в первую половину бакинской стадии был континентальным, с более низкой температурой, чем современная, а во вторую половину – умеренным. В работе П. В. Федорова бакинское время характеризовалось теплым и влажным климатом, А. И. Москвитин [6] считал эту стадию холодной, а Ю. М. Васильев и О. С. Обрядчиков [2] – межледниковой с умеренным климатом. Палинологические материалы указывают, что в Северном Прикаспии климат был более прохладным и влажным, среди растительного покрова преобладали лесные (елово-сосновые) ассоциации, близкие к растительности в позднем апшероне. Площадь моря была меньше апшеронского, на территории Астраханского Прикаспия накапливались типичные мелководные отложения эпиконтинентальных морей.
В период челекенской стадии Каспия проходила глубокая регрессию, которая привела к осушению верхней и, возможно, средней части шельфа. Вместе с этим произошло эрозионное врезание на каспийском шельфе и в древней долине Нижней Волги, а затем эти области были заполнены волжским аллювием [7]. Палинологические спектры погребенного аллювия Волги указывают на то, что климат Северного Прикаспия в то время был теплым и умеренно влажным [8]. По данным Ю. М. Васильева и О. С. Обрядчикова [1], это время соответствовало оптимуму лихвинского межледниковья. В качестве подтверждения этому служат погребенная почва в кровле астраханских слоев и многочисленные выделения гипса и кальция карбоната (CaCO3).
В заключительной стадии бакинского подэтапа общая площадь Урунджикского моря была незначительно больше, чем современного Каспия. Оно проникало вглубь побережья только по депрессиям Куринской впадины и Западно-Туркменской низменности. Вероятно, Северный Прикаспий не был затронут трансгрессией. В этой области в начале среднего плейстоцена существовали затопленные луга, накапливались слои пресноводных сингильских отложений, а климат был влажным и немного прохладнее, чем в настоящее время [8].
Таким образом, текущая литолого-фациальная модель подразумевает два цикла регрессии-трансгрессии бассейна Бакинского моря. На территории Астраханского Прикаспия предположительно создавалось небольшое количество коллекторов в бакинских отложениях.
Литолого-фациальная модель бакинских отложений
Существует множество подтверждений о регрессионных циклах Большого Каспия в бакинское время (тюрканская и челекенская регрессии):
– эрозионное врезание на каспийском шельфе и в древней долине Нижней Волги, а затем эти области были заполнены волжским аллювием [7];
– сейсмические данные, полученные в Среднем Каспии, указывают на наличие крупных клиноформ, которые формируют сопряженную систему дельт [5];
– наличие песчаных пропластков большой мощности (более 20 м), обнаруженных при бурении многочисленных скважин Астраханского Прикаспия.
Для анализа многочисленных данных вся территория исследования также была условно поделена на три района: юг, центр, север (рис. 1).
Рис. 1. Схема районирования
Fig. 1. Zoning scheme
Для каждого из районов были рассчитаны геолого-статистические разрезы (ГСР) литологии (песок-глина) (рис. 2–4). На вертикальной оси отображены номер слоя сверху вниз в апшеронских отложениях. На горизонтальной оси вероятность появления того или иного литотипа.
Рис. 2. Геолого-статистические разрезы и статистика по мощностям в южной часть Астраханского Прикаспия
Fig. 2. Geological and statistical sections and statistics on capacities in the southern part of the Astrakhan Caspian Sea
Рис. 3. Геолого-статистические разрезы и статистика по мощностям
в центральная часть Астраханского Прикаспия
Fig. 3. Geological and statistical sections and capacity statistics
in the central part of the Astrakhan Caspian Sea
Рис. 4. Геолого-статистические разрезы и статистика по мощностям
в северной части Астраханского Прикаспия
Fig. 4. Geological and statistical sections and capacity statistics
in the northern part of the Astrakhan Caspian Sea
Рассматривая ГСР и статистику по мощностям коллекторов структурных и гидрогеологических скважин в южной части Астраханского Прикаспия можно сделать следующие выводы: в нижней части разреза бакинских отложений часто встречаются песчаные коллекторы. Мощность коллекторов достигает 30–40 м, но преимущественно 10–20 м.
В верхней части разрез представлен преимущественно глинистыми отложениями.
В центральной части Астраханского Прикаспия в нижней части разреза бакинских отложений часто встречаются песчаные коллекторы. Также коллекторы появляются и центральной части разреза. Мощность коллекторов достигает 30–40 м, но преимущественно 10–20 м. Здесь количество пластов 1–20 м уменьшается по отношению к южной части, но увеличивается процент более мощных пропластков. В верхней части разрез также представлен преимущественно глинистыми отложениями.
В центральной части Астраханского Прикаспия наблюдается схожая картина, за исключением увеличения доли песчаных пластов мощностью 10–30 м.
Таким образом, проанализировав ГСР и статистику по мощностям, можно выделить два интервала: нижний с преобладанием песчаных коллекторов и верхний с преобладанием глинистых отложений. Доля песчаных коллекторов составляет порядка 25 % от общей.
На основании предыдущих измерений было выделено две литофациальных пачки.
Нижняя пачка представлена песчаной речной фацией и фациями внешней и внутренней поймы (рис. 5).
Рис. 5. Корреляционная схема бакинских отложений Астраханского Прикаспия
Fig. 5. Correlation scheme of Baku deposits of the Astrakhan Caspian Sea
На севере в районе Воропаевских скважин и к востоку от Сероглазовки данная пачка представлена песчано-глинистыми пойменными фациями. На остальных изучаемых площадях отложения представлены типичными песчаными речными фациями. Фации внешней и внутренней поймы сложены переслаиванием песчаных и глинистых отложений. Мощность песчаных пропластков может достигать здесь до 10 и более метров с долей 30 % от общей мощности отложений данных фаций. Русловые отложения (аллювиальная фация), фации сложены преимущественно песчаником, мощность отложений достигает первых десятков метров.
Верхняя пачка представлена глинистыми отложениями мелководной части морского шельфа [1], она обозначена условным маркером Qbk. Мощность данной пачки достигает первых десятков метров. Песчаные пласты здесь практически не встречаются.
В течение всего бакинского подэтапа был выделен цикл «трансгрессия-регрессия» Большого Каспия. В нижней пачке распространено множество коллекторов, приуроченных преимущественно русловыми речными фациями, которые обладают хорошими коллекторскими свойствами. Также коллекторами могут выступать песчаные пропластки пойменных фаций. В верхней пачке преобладают фации отложений мелководной части морского шельфа, которые могут служить хорошей покрышкой, перекрывающей нижележащие песчаные отложения (рис. 6).
а б
Рис. 6. Схема фациального районирования бакинских отложений Астраханского Прикаспия:
а – нижняя фациальная пачка; б – верхняя фациальная пачка
Fig. 6. The scheme of facies zoning of the Baku deposits of the Astrakhan Caspian Sea:
a – lower facies pack; б – upper facies pack
Кроме этого, была построена карта песчанистости бакинских отложений Астраханского Прикаспия. Интерпретируя эту карту, можно выделить крупный линеамент повышенных значений песчанистости, вытянутый в субмеридиональном направлении, что может косвенно свидетельствовать о погребенных речных долинах (рис. 7).
Рис. 7. Схема песчанистости Бакинских отложений Астраханского Прикаспия
Fig. 7. The scheme of the sandiness of the Baku deposits of the Astrakhan Caspian Sea
Заключение
1. В бакинское время выявлены две литофациальных пачки, которые свидетельствуют о трангрессивно-регрессионном цикле Большого Каспия. Вероятно, большинство коллекторов образовались в заключительной стадии тюркянской регрессии, которые были плащеобразно перекрыты отложениями, образованными в результате бакинской трансгрессии. Данные выводы были сделаны на основании:
– геолого-статистического анализа появления колекторов в разрезе;
– построенной литолого-фациальной модели по методике Муромцева.
2. Установлены следующие закономерности:
– в результате регрессии были сформированы пласты коллекторов, к которым могут быть приурочены скопления газа, доля песчаных апшеронских отложений составляет порядка 30 % от всей мощности;
– установлена зона повышенного содержания пластов коллекторов;
– установлено, что пласты коллекторы распространены практически на всей территории Астраханского Прикаспия.
1. Волкова Т. А., Антипцева Ю. О., Мищенко А. А. История развития бассейна Каспийского моря в плейстоцене и голоцене и современные колебания уровня (в пределах России) // Успехи современного естествознания. 2021. № 9. С. 82-91. DOI:https://doi.org/10.17513/use.37690.
2. Васильев Ю. М., Обрядчиков О. С. Перспективы газонефтеносности плиоценовых отложений Прикаспийской впадины. М.: Гостоптехиздат, 1962. 180 с.
3. Филиппова Н. Ю. Палинология верхнего плиоцена - среднего плейстоцена юга Каспийской области. М.: ГЕОС, 1997. 161 с.
4. Каплин П. А., Свиточ А. А., Судакова Н. Г. Материковые оледенения и окраинные морские бассейны России //Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2005. № 1. С. 55-64.
5. Путанс В. А. Осадочные волны на западном склоне Дербентской котловины Каспийского моря // Бюл. Моск. общества испытателей природы. Отд. Геолог. 2012. № 4. С. 20-31.
6. Москвитин А. И. Плейстоцен Нижнего Поволжья // Тр. Геолог. ин-та Акад. наук СССР. Вып. 64. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1962. 264 с.
7. Свиточ А. А. Палеогеография Большого Каспия // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2015. № 4. С. 69-80.
8. Дорофеев И. И. Неогеновые и четвертичные семенные флоры юго-востока европейской части СССР: автореф. дис. … канд. наук. Л., 1950.
