Учение о нефти

бин. Нефть здесь подчинена песчаным пластам свиты Вудбайн, падающей моноклинально к западу. Головные части этой свиты

были срезаны эрозией	и несогласно перекрыты сланцами
и мелом верхнемелового	возраста (свитой остинского мела).

На границе этого несогласного перекрытия и образовались за­ лежи нефти, занимающие огромную площадь в 44 000 га.

Моноклинали с развитой на них вторичной складчатостью

Вторую большую группу моноклинальных структур образуют моноклинали, осложневшые вторичной складчатостью. Эти струк­ турные формы имеют громадное промышленное значение. Им под­ чинены многочисленные нефтяные месторождения Аппалачской области, Восточно-Центральных штатов (Огайо, Индиана и др.) и Мид-Контпнента. Основными характерными особенностями этой группы являются ее пологое залегание и вторичная складчатость, создавшая преграды движению нефти. Если бы падение этих моно­ клиналей было большое, вторичная складчатость, если бы даже она и возникла на них, не сыграла бы той роли естественных ло­ вушек, которую она проявила при наличии пологого наклона пластов. Необходимо вспомнить, что при пологом падении пластов достаточно незначительного изменения в величине этого падения, чтобы подъем по пласту или замедлялся, или же совсем приоста­ новился. Это одинаково приложимо как к поднимающейся воде, так и к поднимающейся нефти. Вот почему вторичная складча­ тость, осложнившая моноклинальное залегание пластов, и послу­ жила ловушкамн для поднимающейся нефти.

Какие же формы этих препятствий встречаются на монокли­ налях? Прежде всего различают два вида изгибов на моноклинали: изгибы, параллельные общему простиранию моноклинально за­ легающих пластов, и изгибы, параллельные падению пластов.

Изгибы с осями, параллельными простиранию, могут выразиться либо лишь в изменении моноклинального падения в сто­ рону его уменьшения почти до горизонтального, и тогда возни­ кает форма, известная под именем структурной террасы (фиг. 112, 113), либо получается изгиб антиклинального типа, т. е. на фоне общего моноклинального падения возникает обратное падение. Эту форму Р. Джонсон предлагает называть антигомоклиналью.

М о н о к л и н а л ь н ы е а н т и к л и н а л и (антигомоклиналь). Это очень распространенная форма, аналогичная обыкновенной анти­ клинали, и она превратилась бы в таковую, если бы моноклинальное залегание изменилось в горизонтальное. Распределение в ней нефти, воды и газа такое же, как и в обыкновенной антиклинали. Многие месторождения Аппалачской области и Мид-Континента приурочены именно к этой структурной форме, и она признается наиболее благоприятной структурой для скопления нефти.

С т р у к т у р н ы е т е р р а с ы , или « н едо раз ви тые» анти к ли на л и. Впервые эти формы были описаны геологом Ортоном в

Фиг. 112. Структурная карта террасы

1886 г. на месторождении Финдлэй на северо-западе штата Огайо, где нефть встречена в верхней и нижней террасах, разделенных ко­ роткой и резко выраженной моноклиналью. Верхняя терраса дала газ, а нижняя — нефть и воду. Хотя структурные террасы можно отнести к типу моноклинальных структур, все-таки будет более правильным считать их особыми модификациями этих последних. Ортон назвал их arrested anticlines, т. е. остановленными (в сво­ ем развитии) антиклиналями.

Фиг. 113. Разрез террасы

В штатах Канзас, Оклахома, Техас, на юго-востоке Огайо и в других штатах были открыты сотни структурных террас. Большинство из них оказалось благонадежными в нефтеносном и газоносном отношениях, поэтому вряд ли можно признать пра­ вильным замечание Джонсона, что значение террас геологами переоценено, что бурение на террасе представляет лишь некоторое геометрическое преимущество в силу того, что «. . более пологий резервуар является и более обширной мишенью» 1 в смысле бо­ лее верного попадания в нее при поисках и разведке нефтяных залежей. Но сама по себе терраса как структура никаких преиму­

ществ не имеет ввиду того, что в большинстве случаев	она не спо­
1 В . Н . Johnson. Principles of oil and gas production, 1915, p.	72.

281

собна задержать нефть. Такая залежь, если она даже абсолютно горизонтальна, то при мощности продуктивной части пласта не менее чем 5 м сама по себе создает градиент, обеспечивающий продвижение нефти по крайней мере на 1—1,5 км, так как мини­ мальным, или критическим, градиентом Р. Джонсон считает па­ дение с углом в } / в° (фиг. 114). Многие террасы, по мнению Джон­ сона, имеют ширину менее 0,75 км и не являются абсолютно го­ ризонтальными, а имеют падение, приближающееся к критиче­ скому. На таких террасах нефть задерживаться не будет: она

/аз

будет или подниматься вверх по восстанию, или же спускаться вниз по падению в случае отсутствия в пласте воды. Поэтому для того чтобы террасы могли оказать действительное препятствие

продвижению	нефти,	они должны быть достаточно широки
и не иметь	уклона,	или погружения больше критического гра­
диента.

Скептическое отношение Джонсона к террасам не оправдалось: открытие многочисленных месторождений, подчиненных этой структуре, доказало, что она является одной из наиболее благо­ приятных для образования промышленных залежей нефти.

М о н о к л и н а л ь н ы е впадины, или ложбины. Имоноклинальная антиклиналь, и структурная терраса являются выпукло­ стями на фоне моноклинального залегания, но могут быть и Вогнутые изгибы, параллельное. простиранию, — моноклинальные впадины. Впервые этот термин был применен к структуре, имеющей такое же отношение к наклоненному пласту песка, какое имеет топографи­ ческая впадина к склону холма. Джонсон дает им название сингомоклинали; они являются аналогичными обыкновенным синкли­ налям и отличаются от них только тем, что образовались на фоне общего моноклинального падения пластов. Нефтеносными они являются в том случае, если пески оказываются сухими. Подчи­ няясь закону тяжести, в таком сухом песке нефть будет стремиться заполнять наиболее пониженные части пласта и заполнять моно­ клинальные впадины, или сингомоклинали. Месторождения та­ кого строения довольно многочисленны главным образом в Аппа­ лачской нефтеносной области. Эти месторождения и послужили причиной жестокого спора, возникшего вокруг антиклинальной теории.

282

Изгибы с осями, перпендикулярными простиранию

Кроме изгибов, параллельных простиранию, моноклинальное залегание весьма часто осложняется изгибами вкрест простира­ ния, или параллельными падению. Такие изгибы получили наимено­ вание погружающихся антиклиналей. Они имеют ось, прибли­ зительно перпендикулярную общему простиранию моноклинально залегающих пластов, погружающуюся в сторону их падения. Эта структура при небольших размерах называется моноклиналь­ ным выступом, или «носом». И погружающаяся моноклиналь, и «нос», если изобразить их в виде структурной карты с изобатами, дадут картину изогнутости изобат в сторону падения (фиг. 115).

Впервые на этот вид структуры было обращено внимание еще

в1910 г., хотя тогда ему никакого специального названия дано не было. Наиболее часто он встречается в газоносных месторожде­ ниях в центральной части штата Огайо, в нефтяных месторожде­ ниях на севере центральной части штат,а Техас, штатов Оклахома, Кентукки, Индианы и др.

Погружающиеся антиклинали. Хауэлл отмечает терминологи­ ческую путаницу, которая до последнего времени господствовала

вприменении названия «терраса» и «погружающаяся антикли­ наль», особенно в некоторых Восточных штатах (США), где слиш­ ком злоупотребляли первым из названных терминов явно в ущерб второму.

Фиг. 115. Структурная карта погружающейся-антиклинали, или «носа»

Скважины: 1 — продуктивные, 2 — непродуктивные

283

Моноклинальные впадины. На моноклинали могут образоваться и впадины с осями, перпендикулярными простиранию и погружаю­ щимися в сторону падения, своего рода погружающиеся синкли­ нали, но они особого интереса не представляют.

Куполовидные вздутия, или поперечные антиклинали

Если усилия, изгибающие моноклинально залегающие пласты, действовали в двух пересекающихся направлениях (перпенди­ кулярно к простиранию и вдоль простирания)*, то в результате действия этих сил на моноклинали возникали куполовидные вздутия, или просто купола, ничем по своей форме не отличающиеся от куполов, осложняющих антиклинальные складки. Эти формы иногда называют антиклинальными вздутиями, или же попереч­ ными антиклиналями. Изображение этой формы и в виде структур­

ной	карты с изобатами и в разрезе приведено в начале этой главы
(см.	фиг. 64).

Распространение этой структуры чрезвычайно большое: ей под­ чинен ряд нефтяных месторождений Аппалачского нефтеносного района, Восточно-Центральных штатов (Огайо, Индиана и т. д.) и Мид-Континента. Она по всей справедливости признается наи­ более благоприятной формой для скопления нефти. Возможен естественный вопрос, как могли возникнуть все рассмотренные нами структуры на фоне единого моноклинального залегания пластов.

Причина, по всей вероятности, не одна, но прежде всего нужно иметь в виду, что силы горообразующих процессов, очевидно, в стадии их замирания (постумная складчатость) прилагались и воздействовали на чрезвычайно разнообразный материал, отло­ женный в различных условиях с неровностями на поверхностях наслоения, возникающими из условий отложения: неровный уклон дна бассейна, где происходило отложение, выклинивание пла­ стов (линзовидность), смена характера осадков и т. д. В совокуп­ ности все это и могло привести к разнообразию тех форм,-которые прошли перед нами. Кроме того, по отношению к месторождениям Мид-Континента неоднократно указывалось, что погребенные формы гранитного ложа оказали влияние на формирование (тоже теперь

погребенных) складок ордовикского	возраста, а эти последние
в свою очередь нашли отражение	в тех куполах, структурных

террасах, «носах» и т. д., которые осложняют залегание верхнепалео­ зойских свит этой области и которые служат как бы указанием на присутствие погребенных структур и погребенного рельефа в нед­ рах земли.

*Сейчас такой механизм образования куполов принимается лишь в редких случаях.

284

Для нас все это является весьма поучительным потому, что на обширных территориях Европейской части СССР и Западной Сибири мы можем рассчитывать встретить все эти формы.

Перспективы поисков и разведок на нефть широко раздви­ гаются, и нужно думать, что они увенчаются не меньшим успехом, чем в Соединенных Штатах, надо только искать и искать, смело идти в разведку там, где будут найдены указания на наличие той или иной благоприятной для скопления нефти структуры.

Сбросы и формы, их сопровождающие

По словам известного французского геолога проф. Ога, ослабление тангенциальных сил, которые, как известно, являются одной из главнейших причин горообразующих процессов и в частности сопровождающей их складчатости, вызывает опускание обшир­ ных площадей земной коры под действием одной только силы тяжести. Чаще всего подобные опускания происходят с разры­ вом сплошности в залегании пластов. В них образуются трещины и разрывы, по которым происходит Смещение масс земной коры. Такие явления носят название сбросов.

Сбросом, следовательно, называется оседание более или менее значительных частей земной коры вдоль трещин. Сброс представ­ ляет один из видов вертикальных (радиальных и др.) дислока­ ций земной коры. Если оседание происходит в значительном мас­ штабе в местности с однородным и простым геологическим строе­ нием, например на равнине, сложенной горизонтально лежапщмж или слабо наклоненными пластами, мы можем различить не­ сколько типов расположения трещин и сбросов. Например, иногда вся область опускания или бассейн ограничивается дугообразно изогнутыми или пересекающимися под углом сбросами. Это — сбросы периферические. Их следует отличать от радиальных, схо­ дящихся в виде лучей к наиболее осевшему месту, и от непра­ вильно расположенных диагональных сбросов.

Нередко наблюдается ряд приблизительно параллельных сбро­ сов некоторого определенного направления. Сброшенные 'мас­ сивы в таком случае располагаются в виде ступеней леетшюшщнг.. Такой сброс получает название ступенчатого сброса. Негаторшке сбросовые глыбы, на которые разбиваются пласты, ©пусж&штш ниже других, по соседству расположенных глыб. Пшпучасшш,, таким образом, сбросовая впадина, или грабен.

Наблюдается и обратное явление: сбросовые глыбы, расшошигженные по бокам некоторой находящейся между шжмж г.ш»1да,, опускаются ниже ее. В таком случае возникает обросший шк'Л'уш,, или горст. Но кроме этих сбросов нормального характера ж шрргисхождения, которые называются некоторыми азадериакаайшши! геологами гравитационными сбросами, существует «эдр тесно связанные со складчатостью, возникшие в усчшшш: (шщцкообразования. Выше мы указывали на сбросы,

антиклиналь Ленинского района (Балахано-Сабунчино-Раманин- ское месторождение), диапировую складку нос. Бинагады, опро­ кинутую частично складку Старогрозненского района и т. д. Примеры таких сбросов приведены нами и из иностранных место­ рождений: сбросы, осложняющие купола месторождений Соле­ ного ручья и бассейна Элк в штате Вайоминг в Соединенных Шта­

тах, или опрокинутую складку	Бориславского месторождения
в Галиции и др. На этих сбросах	мы останавливаться здесь не

будем, укажем лишь, что они сыграли большую роль при формиро­ вании нефтяных залежей в тех месторождениях, в которых они находятся. Они, во-первых, оказали влияние ыа возникновение движения нефти в недрах месторождения и, во-вторых, содейст­ вовали передвижению ее из одного пласта в другой и через это повлияли на распределение ее в месторождении, в одних случаях содействуя ее концентрации в определенных мерах, а в других, наоборот, помогая истечению нефти из месторождения и обедне­ нию некоторых его участков. Но все-таки в этих месторождениях они не играли доминирующей роли, которая принадлежала основной тектонической форме: антиклинальной складке, куполу, догребенной структуре и т. п.

Мы здесь рассмотрим ту группу сбросов, которые являются определяющими, основными структурными формами нефтяных месторождений, в которых другие структурные формы хотя и встре­ чаются, но играют подчиненную роль, — это сбросы нормального типа; им подчинен ряд нефтяных месторождений, имеющих боль­ шое промышленное значение. Такими районами являются: 1) Бе­ реговая равнина юго-восточной части Центрального Техаса и 2) бассейн Лос-Анжелеса в Калифорнии. В первом из этих райо­ нов установлен ряд сбросовых линий, образующих здесь ряд сбро­ совых зон,’ главнейшими из которых являются зоны сбросов Балконес и Люлинг—Мехиа, каждая из них представляет раз­ витие целой серии сбросов разной величины. Эти сбросовые си­ стемы продолжаются в Южный Техас, откуда переходят в Восточ­ ную Мексику (фиг. 116).

Все сбросовые линии, как это видно из фиг. 117, имеют направ­ ление, близкое к меридиональному. На севере оно отклоняется к востоку и получает направление на северо-восток, на юге, в пре­ делах Мексики, наблюдается тоже некоторое отклонение к востоку. Полоса, в которой располагаются сбросовые линии, занимает как раз такое место, где наблюдается переход от площадей, сло­ женных палеозойскими осадками (поднятие Льяно-Барнэт), к пло­ щадям, сложенным более юными осадками, слагающими побережье Мексиканского залива. Эта переходная зона и является, по-ви­ димому, периферией большой области опускания, центральные части которой покрыты теперь водами Мексиканского залива. Все эти сбросы, очевидно, являются результатом движений в нижних, погребенных зонах массивно-кристаллических пород, связанных с опусканием области Мексиканского галива. По-видимому, эти

286

Фиг. 116. Схема, показывающая распределение важнейших сбросов Берего­ вой полосы

1 — сброс Балконес; 2 — сброс Мехиа; 3 — сброс Люлинг; 4 — линия пяти соляных куполов; 5 — вторая линия пяти соляных куполов; 6 — третья линия пяти соляных куполов; D — сброшенная сторона сброса; U — поднятая сторона сброса

движения имеют значительный геологический возраст и повто­ рялись не раз. По отношению к зоне Балконес это является более или менее достоверным. Выше, в связи с вопросом об образовании соляных куполов, мы говорили о наличии здесь другой системы сбросов, перпендикулярной к первой, — северо-западного — юго-восточного направления. Это, по-видимому, часть радиальной системы сбросов, направленных к центру опускания. Сбросовые

зоны Балконес и Мехиа — Люлинг наиболее изучены		в	струк­
турном отношении. В	первой — величина сброса около		145 м.
Опущенным является	восточное крыло. Прилегающие	к	сбросу

с запада площади, расположенные на поднятой стороне сброса, имеют пологий сводообразный изгиб слагающих их пластов. К этим пологим сводам и приурочены нефтяные месторождения. Приблизительно в 60 км к востоку от зоны Балконес находится другая зона — Мехиа—Люлинг, которая прослеживается на мно­

гие	сотни	километров	от нефтяного месторождения		Смаковер
на	севере	(граница штатов Луизиана		и Арканзас) до	сброса Те-
петате-Аламо на юге,			находящегося	уже в пределах	Восточной

287

1	III 1 II I 1 II I | |	III шII I 1
		||
Мергели
Тэйлор	черни
■■

Нефтяная ^ залеж б

Песок Тринити

Фиг. 117. Геологическая карта районов сбросовых зон Балконес и Мехиа— Люлинг

1	— свита Зельман; 2 — Карисо
(эоцен);		з — Индиг (эоцен);
4	— Мидвэй;		5 — выход	зме­
евиков;		6 — линия _ сбросов;
7 — Наварро			(верхний	мел);
8	— Тэйлор		(верхний	мел);
9 — Остин			(верхний	мел);

10 — нижний мел

Ф иг. 118. Поперечный раз­ рез через месторождение Люлинг

Cffuma МиВВзЛ

^МоломитоВош изВест- [ мяк зВВарВс

Доломитовый изВест- !=j няк Гленроз

Песок Тринити

Сланцы

Мекспкп. Зона Мехиа—Люлинг содержит ряд богатейших место­ рождении. В этой зоне на величину 65—130 м сброшенной яв­ ляется западная сторона. Полоса, заключенная между этими двумя зонами, является сбросовой впадиной, или грабеном. Отроение (стратиграфия и тектоника) сброса Люлинг показано на фиг. 113.

Фиг. 119. Схема, показывающая распределение осцовпых тектонических линий в Южной Калифорнии

Сброс представляет целую серию сбросов. Ширина зоны — от 7 до 23 км. Месторождения приурочены к площадям, имеющим антиклинальное строение, расположенным между сбросами. Наи­ более замечательными месторождениями являются Пауэлла * Ме­ хиа, Люлинг, Уортхэм и др.

Газ и нефть здесь добываются главным образом из верхнего мела на поднятой стороне сброса из пологих куполовидных струк­ тур, сопровождающих сбросы.

Недалеко от сбросовых линий Балконес и Мехиа расположены хорошо известные нефтяные месторождения Тролл, Литтон-Спрингс и Чапмэн, в которых нефть залегает в змеевиках и в трещинах так называемого остинского мела верхнемелового возраста.

Другим большим сбросовым районом является бассейн ЛосАнжелес в Южной Калифорнии. Этот район расположен у под­ ножия юго-западного склона Берегового хребта на восточной периферии большой области опускания. В строении района при­ нимают участие слои плиоцена и миоцена, именно свита Репэто плиоценового возраста, представленная песками, галечниками, пес­ чанистыми глинами, и свита Пуэнтэ миоценового возраста, состоя­ щая из сланцев (аналог диатомовых слоев Калифорнийской долины) с прослоями песчаников. Этим свитам, главным образом свите Репэто, подчинены колоссальной мощности (до 200 м) нефтяные пески. Район разбит рядом сбросов направления с северо-запада на юго-восток. Расположение их показано на фиг. 119. Наиболь­ ший интерес для нас представляет сброс Хвиттиер, составляющий одну из ветвей большого сброса Эльсинор. На этом сбросе распо­ ложены, помимо уже упомянутого выше, еще месторождения Брэа-каньон и Олинда. Эти три месторождения, расположенные

19 И. М. Губкин

289