В свете сказанного выше становится очевидным, что эффективность поисков нефтяных и газовых залежей в значительной мере зависит от достоверности представлений об истории тектонического развития изучаемого региона и отдельных локальных структур. Для воссоздания этой истории обычные структурные карты оказываются недостаточными и их следует дополнять палеогеологическими картами, картами палеорельефа и мощности отложений. Совместное изучение этих карт позволяет уверенно устанавливать время возникновения крупных структурных элементов на изучаемой территории и характер последующего их развития. В качестве примера такого совместного анализа перечисленных выше карт рассмотрим кратко основные этапы тектонической истории Саратовского Поволжья.
В разрезе палеозойских отложений этого региона установлен ряд поверхностей несогласия, образованных в результате глубоких размывов. Рассмотрим палеогеологические карты четырех поверхностей несогласия: досреднедевонской, предъевлановско-ливенской и предзадонско-елецкой, предвизейской и предсреднеюрской.
В. древнем плане Саратовское Поволжье представляет собой область накопления рифейскнх и нижнедевонских (?) осадков, выполняющих впадины и прогибы поверхности фундамента. Рифейские отложения заполняют Рязано-Саратовский прогиб, отделяющий Воронежский массив от Токмовского свода, и широко распространены в Заволжье до восточной границы области. Нижнедевонские (казанлинские) отложения заполняют узкий широтный Елшано-Сергиевский грабен и древнюю Тепловскую впадину.
Схематическое представление о характере распространения этих толщ дает палеогеологическая карта досреднедевонской поверхности несогласия (рис. 104). Анализ этой карты позволяет установить, что к началу среднедевонской эпохи существовали три выступа фундамента: Аткарскии на западе, Клинцовский на востоке и Жигулевский на севере. Они окаймляли глубокую впадину, заполненную рифейскими отложениями.
Аткарский выступ фундамента, распространявшийся на юг до северных районов Волгоградского Поволжья, сформировался после нижнедевонской эпохи. Это следует из того факта, что осадки казанлинской толщи небольшой мощности, сохранившиеся от предсреднедевонского размыва, зафиксированы на описываемом выступе буровыми скважинами в отдельных углублениях поверхности фундамента (Языковская, Кленовская площади) и в глубоком широтном грабене, на месте которого позже возник Елшано-Сергиевский вал.
Клинцовский выступ фундамента, по-видимому, полностью отделялся глубоким рифейским прогибом от расположенного севернее Жигулевского выступа, так как мощность рифейских отложений к северу от Клинцовского выступа (в Пугачевской опорной скважине) превышает 440 м, а еще севернее они отсутствуют.
Дополнительную информацию о тектоническом строении Саратовского Поволжья на рассматриваемое время можно получить при сравнительном изучении карты палеорельефа досреднедевонской поверхности несогласия (рис. 105). Эта поверхность имеет прямое соотношение рельефа, т. е. отражает его повышения и понижевия, отвечающие положительным и отрицательным структурным формам. Карта палеорельефа позволяет установить, что строение Аткарского выступа фундамента имеет дифференцированный характер. В его пределах можно выделить Аркадакский и Линевский прогибы и Карамышский вал. Хорошо отображаются Тепловский прогиб северо-восточного простирания и Степновский сложный вал, расположенный к востоку от г. Саратова. Четко выделяются также Балановская вершина Жигулевско-Пугачевского свода, Марьевский и Клинцовский выступы.
Правомерность выделенных на карте палеорельефа досреднедевонской поверхности несогласия крупных структурных элементов подтверждает карта мощности отложений среднего и терригенной части верхнего девона, залегающих на этой поверхности (рис. 106). Мощность этого терригенного комплекса в Саратовском Поволжье колеблется в значительных пределах — от полного отсутствия в результате размывов до 700—900 м в глубоких прогибах — и поэтому является хорошим индикатором для выявления поднятий и прогибов, формировавшихся в эйфельский, живетский и франский века.
На западе области увеличение мощности терригенного девона до 700—900 м позволяет уверенно выделить Аркадакский и Линевский прогибы северо-западного простирания.
На Аткарском выступе зона сокращенных (до 300 м) мощностей отвечает Аткарскому куполовидному поднятию. Это сокращение обусловлено одновременностью процессов осадконакопления и роста поднятия, следовательно, поднятие относится к конседнментационным структурам. На его вершине отсутствуют отложения эйфельского яруса и черноярские слои живетского яруса, которые здесь не отлагались. Параллельно с сокращением общей мощности терригенного девона к своду поднятия в том же направлении сокращается и суммарная мощность песчаных отложений в этом разрезе от 60 до 40%.
Зона увеличенных мощностей (до 700 м) рассматриваемого комплекса отложений к востоку от г. Аткарска отвечает Тепловскому прогибу и Елшано-Сергиевскому грабену. Это увеличение происходит за счет развития в этом прогибе морсовских, мосоловских и воробьевских слоев, а также кыновско-пашийских отложений.
Сокращение мощности терригенного девона позволяет выделить Степновскнй и Малокараманский валы. На Степновском сложном валу значительное сокращение мощности (до 0—100 м) обусловлено глубокими предъевлановско-ливенским и предзадонско-елецкнм размывами. На Луговской площади этого вала в результате размыва фаменские отложения залегают на рифейских. В связи с этими размывами сокращены мощности терригенного девона и на Малокараманском валу. Уменьшенные (до 100 м) мощности этих отложений хорошо очерчивают также Балаковскую вершину Жигулевско-Пугачевского свода и Клинцовский выступ. На вершине последнего от размыва сохранился только бийский горизонт эйфельского яруса.
Таким образом, совместное рассмотрение карт палеорельефа досреднедевонской поверхности несогласия и мощности терригенных девонских отложений позволяет отметить унаследованное от досреднедевонского времени развитие крупных поднятий и прогибов в период отложения терригенной толщи среднего и верхнего девона1.
Восходящие движения в конце воронежского и евлановско-ливенского времени обусловили глубокие размывы и привели к несогласному залеганию евлановско-ливенского и задонско-елецкого горизонтов на различных по возрасту отложениях. Размывы имеют различную амплитуду — на сводах они более глубокие и затрагивают более древние отложения, чем на далеких крыльях структур или во впадинах, где наблюдается нормальная последовательность напластования. Рассмотрение палеогеологической карты предъевлановско-ливенской и предзадонско-елецкой поверхностей несогласия (рис. 107) позволяет отметить, что в результате унаследованного развития основные черты тектонического строения Саратовского Поволжья сохраняются до конца франского времени. В пределах Аткарского выступа фундамента четко обрисовывается Аткарская вершина по выходу на поверхность несогласия бурегских отложений среди поля развития воронежских. Ранее сформировавшиеся Аркадакский и Ливенский прогибы продолжают существовать, что подтверждается увеличением мощности верхнего девона от кровли кыновских отложений до поверхности размыва на месте этих прогибов. В Заволжье очень четко фиксируется крупный Степновский сложный вал, на своде которого на поверхность размыва выходят отложения бурегского горизонта, нижнефранского подъяруса и живетского яруса. В течение франского века происходит особенно интенсивный рост этого вала и в его наиболее возвышающихся частях в предзадонско-елецкое время размыты и евлановско-ливенскне отложения. Суммарная амплитуда размыва в верхнефранское время здесь колеблется от 320 до 570 м.
По выходу на поверхность предъевлановско-ливенского размыва отложений нижнефранского подъяруса выделяется Малокараманский древний вал, отделяющийся от Степновского узким Марксовским прогибом. Далее к востоку фиксируются Балаковская вершина Жигулевско-Пугачевского свода, в пределах которой на поверхность размыва выходят рмфейские отложения, Марьевский и Клинцовский выступы, на сводах которых па поверхность предзадонско-елецкого размыва выходят отложения живетского и эйфельского ярусов.
Карта палеорельефа предъевлановско-ливенской и предзадонско-елецкой поверхностей несогласия позволяет установить существование крупных повышений и понижений этого рельефа, совпадающих в плане с описанными выше тектоническими структурами (рис. 108). Степновский сложный вал на карте палеорельефа отражен в виде возвышенности высотой более 100 м. Аналогично отражена в палеорельефе и Аткарская вершина. Линевскнй прогиб рисуется на этой карте в виде глубокой впадины. Площади полного отсутствия в результате размыва отложений франского яруса и задонско-елецкого горизонта отвечают в плане Марьевскому и Клинцовскому выступам, занимавшим, очевидно, к концу девона наиболее высокое гипсометрическое положение. На этих выступах данково-лебедянские отложения залегают на живетских и эйфельских, а глубина размыва девонских отложений достигает 580 м.
В мощностях карбонатного девона2, изменяющихся от 100 до 1800 м, четко запечатлена большая часть крупных структур девонского периода формирования, отраженных на описанных выше поверхностях несогласия, на карте мощности терригенного девона и на картах палеорельефа (рис. 109). На западе Саратовского Поволжья увеличение мощности карбонатного девона совпадет с положением Аркадакского, Линевского и Тепловского прогибов. Зона сокращенных мощностей отвечает Аткарской вершине. Это сокращение в основном происходит за счет франского яруса, так как мощности фаменских отложении на вершине и склонах очень близки, что свидетельствует о прекращении формирования Аткарского сводового поднятия в это время.
В Заволжье зона минимальных мощностей карбонатного девона (до 200 м) приурочена к Степновскому сложному валу. Далее на восток минимальные мощности (100 м), связанные с участками полного отсутствия франских отложений, отвечают Балаковской вершине, Марьевскому и Клннцовскому выступам.
Коренное преобразование регионального структурного плана Саратовского Поволжья происходит в иижнекаменноугольную эпоху. Результаты этой перестройки отчетливо видны на палео-геологической карте предвизейской поверхности несогласия (рис. 110). В это время турнейские отложения в Саратовском Поволжье залегали моноклинально с очень пологим падением на юго-восток. В крупном плане эта территория представляла собой часть южного склона северо-восточной периклинали Воронежской антеклизы. Уже в это время Рязано-Саратовский прогиб не отражается на палеогеологической карте и оказывается полностью погребенным.
Выходы более древних — черепетских и упинских отложений среди поля развития кондурчинского горизонта в Заволжье позволяют выделить на палеогеологической карте предвизейской поверхности несогласия Степновский сложный вал, Балановскую вершину и Марьевский выступ (см. рис. 110).
Характерная особенность описанной моноклинали состоит в том, что ее юго-восточная часть к началу визейского времени залегала очень полого — угол наклона не превышал 0°1'. Отсюда можно сделать вывод, что в Саратовском Заволжье современный региональный наклон каменноугольных и нижележащих слоев в сторону Прикаспийской синеклизы сформировался позже.
Несколько иное строение имели средне- и верхнекаменноугольные отложения к началу среднеюрского времени, которому отвечает глубокий размыв каменноугольных и пермских отложений (ряс. 111). Моноклинальное строение с наклоном на юго-восток сохраняется, однако в это время среднекаменноугольные отложения на Правобережье залегают очень полого, лишь при приближении к современному бортовому уступу Прикаспийской синеклизы моноклиналь приобретает несколько больший наклон и на поверхности досреднеюрского среза появляются и пермские отложения.
Существовавшие ранее крупные структуры отражены в виде структурных носов, сформировавшихся на месте Степновского сложного вала, Балаковской вершины Жигулевско-Пугачевского свода и Марьевского выступа в результате регионального наклона всей территории на юго-восток. Этот наклон формировался, по-видимому, именно в предсреднеюрскую эпоху и привел в Саратовском Поволжье либо к полному раскрытию ловушек и расформированию залежей в карбоне и частично в девоне, либо к сокращению емкости ловушек в этих отложениях. Расформирование антиклинальных структур в каменноугольных отложениях привело к образованию в них большого числа структурных носов и террас. Изучение их соотношения с нижележащими девонскими отложениями показало, что, как правило, каждому структурному носу в карбоне отвечает локальное поднятие в девоне. Это объясняется унаследованным развитием древних девонских структур, имевших по сравнению с каменноугольными отложениями большие углы наклона. Установленная генетическая связь между древними девонскими поднятиями и структурными носами в карбоне в настоящее время широко используется как поисковый признак и позволяет локализовать конкретные участки для проведения сейсморазведочных работ. В результате образования регионального наклона в Саратовском Поволжье создались благоприятные условия для формирования ловушек литологического и стратиграфического типов в девонских, каменноугольных и пермских отложениях.
При сопоставлении описанных выше палеогеологнческнх карт предъевлановско-ливенской и досреднеюрской поверхностен несогласия обращает на себя внимание отличие региональных простираний девонских и каменноугольных отложений (см. рис. 107, 111). Крупные девонские поднятия, выступы и прогибы (за исключением Тепловского поперечного прогиба) имеют преимущественно севсро-занадное простирание. Региональное простирание каменноугольных отложений северо-восточное, оно пересекает региональное простирание девонских структур почти под прямым углом. Правильные представления о региональном простирании более древних отложений позволили выявить в пределах Степновского сложного вала целый ряд новых линейных дислокаций (валов) путем бурения профилей скважин вкрест регионального простирания.
Простирание бортового уступа Прикаспийской синеклизы в Саратовском Поволжье хорошо совпадает с региональным простиранием геологических границ на палеогеологической карте предсреднеюрского среза и почти под прямым углом сечет региональное простирание девонского структурного плана. Не означает ли такое соответствие, что время образования (или возрождения) современного бортового уступа на описываемой территории может быть датировано как верхнепалеозойское?
Сопоставляя крупные структурные формы, выявленные на описанных выше палеогеологических картах, картах мощностей и палеорельефа, с современным структурным планом, можно видеть, что в одних случаях в результате инверсионных движений на месте прогибов возникали валы и приподнятые блоки, в других — в связи с унаследованным развитием структурные формы сохраняли свой знак и, наконец, в третьих, — под влиянием верхнепалеозойского регионального наклона унаследованные поднятия утратили свои замкнутые очертания и превратились в структурные носы и террасы. Рассмотрим в этом аспекте современные структурные планы девонских, каменноугольных и мезозойских отложений.
Древние структурные формы в современном тектоническом плане живетских отложении отразились по-разному (рис. 112). На западе области, на месте древнего Аркадакского прогиба, возник Баландинско-Ртищевскин вал. Древнее Аткарское куполовидное поднятие и Степновский сложный вал, как унаследованные структуры, хорошо отражены и в современном тектоническом плане девонских отложений. Сохранили свое положение и форму Марксовский прогиб, Балаковская и Марьевская вершины Жигулевско-Пугачевского свода и Клинцовский выступ. В связи с образованием Карамышской депрессии расформировался древний Карамышский вал, существовавший к концу кыновского времени. На месте Тепловского прогиба возникли инверсионные валы — Хлебновско-Радшцевский, Ириновско-Оркинский и Карабулакский. Характерно, что в пределах древних прогибов до настоящего времени не удалось обнаружить залежей нефти или газа в живетских отложениях девона, содержащих эти залежи в унаследование развивавшихся древних поднятиях (рис. 113).
Значительная перестройка тектонического плана Саратовского Поволжья, как отмечалось выше, произошла в нижнекаменноугольную эпоху. На месте Аркадакского древнего прогиба, как и в современной структуре девонских отложений, фиксируется инверсионный Баландинско-Ртищевский вал, над древним Лнневским прогибом возникает приподнятый Жирновско-Ливенский блок. На месте древней Аткарской вершины образовалась Аткарская депрессия и к югу от нее Карамышская. Их разделяет типичный инверсионный Елшано-Сергиевский вал широтного простирания, возникший впервые в каменноугольный период на месте древнего глубокого грабена, заполненного казанлинскими отложениями (см. рис. 104).
На месте Тепловского древнего прогиба располагаются западная ветвь Саратовских дислокаций и Карабулакский вал. Степнов-ский сложный вал выражен в виде крупного структурного носа, в пределах которого только на двух валах (в восточной части носа) сохранились отдельные локальные поднятия с незначительной амплитудой ловушек для газа. Продолжал унаследованно развиваться Марксовский прогиб. Значительно расширилась Балаковская вершина, которая в это время охватывала и Марьевскую вершину, не отраженную в структурном плане нижнего карбона. Клинцовский выступ по аналогии со Степновским сложным валом выражен только в виде структурного носа.
Параллельно простиранию бортового уступа Прикаспийской сннеклнзы прослеживается полоса моноклинального залегания каменноугольных отложений. Именно в этой зоне и происходило расформирование ранее образовавшихся структурных поднятий и сокращение (по сравнению с первоначальной) емкости девонских поднятий.
В структуре мезозойских отложений правобережной части Саратовского Поволжья основные тектонические элементы отражены еще более четко, чем в нижнекаменноугольную эпоху. На западе прослеживается Баландинско-Ртищевский вал северо-западного простирания, юго-восточнее — Жирновско-Линевский приподнятый блок. Хорошо очерчивается Петровско-Аткарская инверсионная депрессия, под которой оказалось погребенным девонское Аткарское поднятие. К северу от г. Саратова располагаются так называемые Саратовские дислокации, составленные тремя короткими валами, окаймляющими Корсаковскую депрессию. В Карамышской широтной депрессии, отделяющей Елшано-Сергиевский вал на севере от Жирновско-Линевского приподнятого блока на юге, наблюдается северное региональное падение мезозойских отложений в отличие от каменноугольных отложений, которые в этой депрессии наклонены на юг. Максимальное погружение Марксовской депрессии отмечается на ее северо-западной части, в отличие от региональной структуры карбона, где погружение было наибольшим на юго-востоке.
Значительной перестройке в послемезозойскую эру подверглось Саратовское Заволжье. В связи с воздыманием восточной части этого региона в мезозойских отложениях сформировалось крупное поднятие, под которым оказалась погребенной ранее существовавшая в девоне и карбоне Балановская вершина. На значительной площади этого нового поднятия мезозойские отложения отсутствуют в результате размыва. На западном его склоне эти отложения наклонены на запад и их простирание почти под прямым углом пересекает простирание каменноугольных отложений. Мезозойское поднятие располагается преимущественно на восточном склоне древней Балановской вершины в каменноугольных отложениях. Нельзя, однако, не отметить, что южные очертания площади размыва мезозойских отложений совпадают с южными границами древнего Клинцовского выступа, Марьевской вершины и прогиба между ними. Точно так же древний Степновский сложный вал находит свое отражение в структуре мезозоя в виде обширной террасы.
Последовательное сопоставление описанных выше карт, иллюстрирующих развитие во времени крупных структурных форм, позволяет отметить, что в результате неоднократных перестроек тектонического плана, формирования региональных наклонов и значительных колебаний мощности отдельных комплексов осадочного чехла рано образовавшиеся структуры претерпели значительную трансформацию. В частности, получили широкое развитие явления инверсии тектонических движений, т. е. возникновение поднятий на месте прогибов и молодых депрессий в пределах древних сводов крупных поднятий. За редким исключением, ни один рано сформировавшийся структурный элемент (девонский) не сохранил в вышележащих отложениях (карбоне, мезозое) свою первоначальную форму.
Пути ранней миграции нефти и газа в девонских отложениях контролировались структурным планом девонского периода, что приводило к локализации их залежей в пределах древних девонских сводовых поднятий и их склонов. При последующем унаследованном развитии этих крупных поднятий девонские отложения, как правило, содержат нефтяные и газовые залежи, поиски которых не вызывают затруднений. Подпития в девонских отложениях, сформировавшиеся в более поздние этапы тектонических движений на месте древних прогибов, в Саратовском Поволжье не содержат залежей нефти и газа в живетских отложениях. Хорошим примером могут служить Елшано-Сергиевский вал и Саратовские дислокации, возникшие в каменноугольное и послемезозойское время на месте глубоких древних прогибов (см. рис. 113)3.
Из сказанного выше следует, что для эффективных поисков залежей нефти и газа в новых районах, т. е. для определения первоочередных направлений и объектов разведки, знания только современной структуры недостаточно. Необходимы ясные .представления об истории тектонического развития, которые могут быть получены в результате региональных геолого-геофизических работ, сопровождаемых бурением параметрических скважин. Экономическая целесообразность такой последовательности поисков нефтяных и газовых месторождений бесспорна.
Примечания
1. До кровли кыновских отложений.
2. Франский и фаменский ярусы без кыновско-пашийских отложений.
3. Еще ранее С. П. Козленко и Б. С. Холодков (1963) пришли к выводу, что для разведки терригенного девона линейные дислокации, наложенные на-древние впадины, следует считать неблагоприятными.