Происхождение нефти

Нефть и разломы

Связь месторождений нефти и газа с разломами земной коры была установлена еще в прошлом веке. На это указывал Д. И. Менделеев при создании своей карбидной гипотезы происхождения нефти. Но пристальное внимание геологов этот факт привлек после работ Н. А. Кудрявцева, который на основе обобщения богатого мирового материала показал, что такая связь не единичное, случайное явление, а закономерность в пространственном размещении месторождений нефти и газа. С тех пор взаимосвязь залежей углеводородов и разломов всегда бралась на вооружение «неорганиками». Сторонники органической концепции происхождения нефти со своей стороны приводили факты, указывающие на отсутствие залежей в зонах разломов. Действительно, известны крупные, хорошо изученные разломы, в пределах которых какие-либо скопления нефти или газа полностью отсутствуют. Между тем если глубоко вникнуть в суть этого «симбиоза», то взаимоотношения между залежами нефти и разломами оказываются довольно запутанными, а зачастую наблюдаемую связь между ними можно объяснить совершенно иначе, чем это делают «неорганики».

Вспомним, процесс накопления нефти и газа в земной коре требует сочетания целого ряда геологических факторов, и прежде всего ловушек, коллекторов, благоприятного гидродинамического режима подземных вод, миграции углеводородов. А какое влияние оказывают зоны разломов на указанные геологические факторы? Может быть, ответ на этот вопрос поможет нам правильно понять причину пространственной связи месторождений нефти и газа с разломами?

Вначале рассмотрим взаимоотношения разломов и антиклинальных ловушек. Исследования, выполненные в Московском институте нефти и газа им. И. М. Губкина, показали, что количество антиклиналей по мере приближения к зоне разлома закономерно возрастает. Это объясняется спецификой строения разломов. Будучи зонами дробления земной коры, они выражены в жестком фундаменте платформы многочисленными трещинами, ответвлениями, которые создают сочленяющиеся между собой мелкие блоки. Мелкоблоковая структура присуща всей зоне разлома шириной до 10–20 км. Если на платформенном этапе по разлому происходят подвижки, то в осадочном чехле над ним возникнет односторонний (флексурный) перегиб слоев, а мелкие блоки фундамента, также участвуя в движении, будут индуцировать процесс образования локальных поднятий. При этом этапы роста разломов обычно четко корреспондируются с периодами роста антиклинальных ловушек. Непосредственно в зоне разлома в 4–5 раз увеличивается площадь антиклиналей и их амплитуда, а это значит, что существенно возрастают емкостные возможности приразломных структур. Крупные локальные поднятия, обладая, как правило, ранним заложением и длительным формированием, характеризуются развитием более крупнозернистых пород в своде, что улучшает коллекторские свойства гранулярных коллекторов; лучшая степень выраженности таких ловушек проявляется в развитии более густой сети трещин в своде складки, что также способствует повышению емкостных свойств пород, в особенности карбонатных. Возникая на ранних стадиях формирования чехла, приразломные структуры могут быть ловушками уже в самом начале миграции углеводородов. Все это делает приразломные антиклинальные поднятия, обладающие длительным и унаследованным развитием, предпочтительными в отношении нефтегазоносности.

Другой важный фактор нефтегазонакопления — коллекторы, от вмещающих способностей которых во многом зависит количество накопленной в ловушке нефти или газа. Определенное влияние на коллекторские свойства горных пород в ряду других факторов оказывают и разломы. Главным образом это сводится к трещинообразованию. Вдоль разломов формируются крупные зоны повышенной трещиноватости, протягивающиеся на сотни километров при ширине в несколько километров. Зоны повышенной трещиноватости совпадают с положением разломов. В их пределах густота трещин увеличивается в 5–6 раз по сравнению с внеразломными территориями.

Влияние деятельности региональных разломов, приводящей к возникновению систем микро- и макротрещин, прослеживается не только на плотных карбонатных или сульфатных породах, но в ряде случаев и на песчано-глинистых образованиях. В естественно обнаженных районах Таджикистана установлено аномальное высокое сгущение трещин в зоне разрывов. Ширина зоны влияния разлома зависит от масштаба тектонического нарушения: для локальных нарушений она не превышает 60–70 м, а для региональных, например Вахшский разлом, — более 1,5 км. Возрастание густоты трещин в зонах некоторых разломов отмечено и для Западной Сибири. Так, в зоне Среднеобского разлома в отложениях юры и нижнего мела отмечено широкое развитие трещин отрыва, скалывания и скольжения. Иногда трещины заполнены песчаными материалами, что указывает на проявление разрывных движений в ходе осаждения осадков. В нефтегазоносных песчаниках число тектонических трещин на 1 м керна достигает иногда 10–15 ед. при ширине до 2–4 мм.

Естественно, что трещинообразование в зоне разломов возникает лишь в том случае, если по разлому происходят достаточно интенсивные подвижки. Процесс захватывает комплекс пород, который испытал на себе динамическую нагрузку в зоне разлома. Вместе с тем повышенная трещиноватость пород может быть следствием и других геологических факторов (геостатической нагрузки, планетарных напряжений, растворяющей деятельности подземных вод и т. д.).

Важную роль в процессах нефтегазонакопления в земной коре играет гидродинамический режим подземных вод, в значительной степени определяющий направление движения подземных вод и перемещения углеводородов в пластовых условиях. Контроль за перемещением подземных вод осуществляют области относительно высоких пластовых давлений (пьезомаксимумы) и относительно низких (пьезоминимумы). Их возникновение в гидрогеологическом бассейне объясняется рядом причин: наличием областей питания и разгрузки, выклиниванием региональных водоупоров, литологическими «окнами» и т. д. В ряду этих причин не последнее место занимает и деятельность разломов, подвижки по которым нарушают герметичность покрышек (непроницаемых пород, удерживающих скопления нефти и газа). Даже пластичные глины в зонах разломов за счет многочисленных трещин могут терять свои экранирующие свойства и начинать пропускать флюиды. Последние, стремясь вырваться вверх, проникают в расположенные выше гидрогеологические комплексы. В местах перетока и возникают пьезоминимумы. К ним из областей большего давления (пьезомаксимумов) устремляются подземные воды, активизируется таким образом движение флюидов по пластам. Разломы как бы подтягивают к себе подземные воды. Пьезоминимумы служат своеобразными окнами, через которые воды попадают в верхние пласты-коллекторы, минуя по трещинам покрышки. При движении воды по зонам проводящих разломов вследствие снижения давлений и температуры будет происходить выделение растворенных в воде углеводородов в отдельную фазу (жидкую или газообразную) и под верхней ненарушенной покрышкой могут формироваться залежи нефти и газа при прочих необходимых условиях. Если дренирующая система является полностью проводящей, то формирование месторождений не происходит за счет ухода углеводородов в атмосферу. Из этого следует сделать важный вывод: влияние региональных разломов на формирование скоплений нефти и газа может быть благоприятным и неблагоприятным и приводить к диаметрально противоположным результатам.

Накопление нефти и газа во многом зависит от миграции углеводородов. Существуют различные точки зрения на роль боковой и вертикальной миграции в этом процессе. Одни ученые ведущую роль при формировании залежей отводят боковой миграции, другие — вертикальной. Очевидно, такие крайние точки зрения не совсем справедливы, ибо вид миграции во многом будет диктоваться конкретными геологическими условиями. И боковая и вертикальная миграции есть проявление общего движения вод в артезианском бассейне и находятся в тесной взаимосвязи друг с другом. Однако, рассматривая влияние разломов на миграцию углеводородов, мы по существу сводим се к вертикальной миграции. Особую роль играют здесь проводящие разломы при наличии падежных регионально выдержанных покрышек. В этом случае возникновение вертикальной миграции практически целиком лежит на «совести» разлома.

Теперь, зная большое положительное влияние разломов на формирование месторождений нефти и газа, уже не приходится удивляться часто встречающейся в природе территориальной связи залежей углеводородов с разломами земной коры. Более того, изучив распространение запасов нефти и газа в зонах хорошо исследованных разломов, мы получим эмпирическим путем ширину той полосы в приразломной зоне, где накапливается максимальное количество нефти и газа. Обычно она не превышает 20 км, однако в верхних коллекторских пластах залежи углеводородов могут удаляться от зоны разлома на 40–60 км. Это не случайное явление. В зоне разлома происходит «ступенчатая» миграция углеводородов. Перетекая по нему в верхние комплексы осадочных пород, флюиды нефти и газа ступенчато приближаются к поверхности, удаляясь одновременно от зоны разломов. Поскольку в первую очередь из подземных вод в свободную фазу выделяется нефть, то ее залежи начинают скапливаться непосредственно у зоны разлома. Газ же более подвижен, он мигрирует по вышележащим комплексам, образуя залежи на некотором удалении от разлома. Такая схема несколько идеализирована, но в принципе правильно отражает существо явления. Разлом, таким образом, выполняет роль «сепаратора», отделяя из подземной воды флюиды нефти и газа.

Рассмотрение существа явления взаимосвязи месторождений углеводородов с разломами показывает, что она не случайна и объясняется определенным влиянием разломов на важнейшие геологические факторы, контролирующие процесс накопления залежей нефти и газа. Следовательно, разломы оказывают косвенное, опосредственное влияние на аккумуляцию углеводородов. Трактовка приуроченности скоплений углеводородов к разломам как неоспоримого факта в пользу неорганической гипотезы происхождения нефти ошибочна.