Условия формирования пород-коллекторов в палеогеновых отложениях впадины Дунин (бассейн Бохайского залива, КНР)

Глава 2. Геологическое строение впадины Дунин.

Впадина Дунин, расположенная на Шандунском полуострове, является наиболее богатой в отношении углеводородных ресурсов частью бассейна Бохайского залива, который находится в восточной части Китайско-Корейского континентального блока. Он граничит с горно-складчатым сооружением Яньшань и Тайханшань, а также поднятиями Цзяоляо (Лудун и Ляодун) и Луси и вытянут в субмеридиональном направлении более чем на 700 км вдоль левостороннего сдвига Тан Лу. Его ширина достигает 400 км, а площадь - 220.000 км². Фундамент образован породами архея и раннего протерозоя.

2.1. Стратиграфия отложений. В районе впадины Дунин присутствуют отложения нижнего и верхнего палеозоя. Нижний палеозой представлен породами кембрия, нижнего и среднего ордовика общей мощностью около 1400 м, залегающими на больших глубинах. Породы силурийского возраста, а также девона и нижней части карбона отсутствуют. В составе верхнего палеозоя известны породы среднего и верхнего карбона, а также нижней перми. Все эти образования были вскрыты бурением в пределах выступов фундамента, главным образом на их склонах, так как в сводах они чаще всего размыты. В палеозойских разрезах широко представлены карбонатные породы: известняки, доломиты и мергели, встречающиеся вместе с аргиллитами, реже алевролитами и песчаниками.

Во впадине Дунин отсутствуют триасовые отложения, но породы юрского и мелового возраста распространёны достаточно широко. Нижне- и среднеюрские отложения были вскрыты бурением только в восточном секторе впадины, где они представлены терригенными образованиями: аргиллитами, песчаниками и углистыми сланцами, иногда с прослоями угля. Верхнеюрские и нижнемеловые породы встречаются почти повсеместно, тогда как верхнемеловые известны только в западных районах впадины. В подошве мелового разреза находится толща серо-цветных андезитов (более 240 м мощности), включающая горизонты песчаников и глинистых пород с фиолетовой и красной окраской. Среднюю часть разреза образуют серые андезиты, содержащие прослои фиолетовых глинистых пород и серовато-зеленых туфов. Выше они замещаются глинами и глинистыми алевролитами мощностью до 70 м. В основании разреза верхнего мела находятся гравелиты, гравелистые песчаники, песчаники и глины с характерной для них пестрой окраской. Мощность толщи достигает 270 м. Выше они сменяются аргиллитами и гипсоносными глинами, для которых характерна фиолетовая и бурая окраска (мощность до 120 м).

Кайнозойские образования представлены породами палеогеновой и неогеновой систем, которые покоятся на мезозойских отложениях с региональным и угловым несогласием. Во впадине Дунин они распространены повсеместно, а их мощность достигает 7.000 м. От центра впадины к бортовым частям она постепенно уменьшается, причем в сводах погребенных поднятий иногда до первых метров.

В разрезе кайнозоя по палеонтологическим и литологическим данным выделяются пять ярусов. Снизу вверху это Кундянь, Шахэцзе, Дунин, Гуантао и Минхуачжэнь. Палеогеновая система включает отложения трех ярусов: Кундянь, Шахэцзе и Дунин. Ярус Кундянь (палеоцен - ранний эоцен) сложен серыми глинистыми породами и углисто-глинистыми сланцами с прослоями алевролитов, а также переслаиванием буровато-красных глин и алевритовых глин с песчаниками и алевролитами. Отложения Шахэдзе (эоцен - нижний олигоцен) имеют огромную мощность и покоятся с несогласием на подстилающих породах Кундянь. В составе этой группы, согласно литолого-палеонтологическим данным, выделяются четыре толщи: Шасы, Шасань, Шаэр и Шаи.

В основании толщи Шасы (свита Шасыся) присутствуют глинистые и карбонатно-глинистые породы с прослоями доломитов, гипсоносных глин и ангидритов. В средней части преобладают известковые глины и доломиты, сменяющиеся переслаиванием глинистых пород и алевролитов с гипсоносными глинами и солями. Цвет пород варьирует от фиолетового до красного. В верхах разреза (свита Шасышан) распространены синевато-серые глины с прослоями горючих сланцев, известняков и глинистых доломитов. В центральной депрессии присутствуют эвапориты, мощность которых может достигать нескольких сотен м.

Толща Шасань (средний эоцен - нижняя часть верхнего эоцена) образована серыми и темно-серыми глинистыми породами, которые лежат несогласно на отложениях Шасы и включают прослои песчаников, горючих сланцев и углисто-глинистых сланцев. Мощности отложений, которые выделяются в составе свит Шасанься, Шасаньчжун и Шасаньшан, меняются в пределах от 700 до 1000 м. В разрезах свиты Шасанься преобладают горючие сланцы, окрашенные в буровато-желтый и коричневый цвета и содержащие прослои темно-серых глин и песчаников. Свита Шасаньчжун представлена серыми и темно-серыми глинами с массивной текстурой и тонкими прослоями алевролитов. Мощность пород колеблется от 0 до 500 м. В составе толщи Шасаньшан преобладают массивные алевролиты. На востоке впадины они прослоены серыми глинами и углисто-глинистыми сланцами, которые в западном направлении замещаются серыми и темно-серыми глинистыми породами с прослоями песчаников. Мощность толщи 300-500 м.

В составе толщи Шаэр (верхний эоцен-нижний олигоцен) выделяются две свиты Шаэрся и Шаэршан. В нижней половине наблюдается переслаивание серовато-зеленных глинистых пород, песчаников и гравелистых песчаников с включениями пород углисто-глинистого состава. Выше помимо серых и зеленоватых глин в разрезе появляются глинистые породы с фиолетово-красной окраской. Они содержат прослои песчаников и гравелистых песчаников. Мощность толщи меняется от 0 до 300 м.

В подошве свиты Шаи (нижний олигоцен) лежат серые и темно-серые глины с прослоями песчанистых известняков, доломитов и песчаников. Среднюю часть разреза образуют серые глины с прослоями биоморфных, водорослевых и оолитовых известняков, а также доломитов. В кровле присутствуют серые и коричневые глины, содержащие прослои известковых песчаников и алевролитов. Мощность толщи варьирует от 100 до 300 м.

Отложения яруса Дунин (верхний олигоцен) представлены переслаиванием зеленовато-серых, серых и фиолетово-красных глин с горизонтами песчаников и гравелитов. Мощность отложений - 0-800 м.

В нижней части разреза неогена преобладают гравелистые песчаники, серые и беловато-серые, с массивной текстурой и прослоями глин и алевролитов, сменяющиеся выше переслаиванием песчаников, алевролитов и песчанистых глин, окраска которых меняется от серо-зеленой до фиолетово-красной. Отложения представлены глинами и алевролитами. Разрез включает тонкие прослои морских осадков. Мощность отложений - от 1000 до 2200 м. Разрез четвертичных отложений сложен терригенными образованиями. Их мощность может достигать 450 м.

2.2. Тектоническое строение региона. Бассейн Бохайского залива образован многочисленными крупными и мелкими блоками земной коры, погруженными вдоль крупных разломов на разную глубину. Активизация подвижек по этим разломам в эоцене сопровождалась формированием грабенов и полуграбенов. Среди отрицательных структур в районе Бохайского залива самыми крупными являются впадины Ляохэ, Бочжун, Хуанхуа, Цзиян, Цзичжун и др. Они разделены поднятиями. Мощность коры в пределах бассейна Бохайского залива составляет 28-32 км в сравнении с 34-40 км в обрамляющих его районах, то есть сокращена на 5-10 км.

Выше перечисленные впадины представляют собой систему наклоненных блоков, приуроченных к конседиментационным разломам. Вдоль погруженных крыльев наиболее крупных из них возникли мини-впадины, являвшиеся депоцентрами аккумуляции осадков, в основном глубоководных. На площади 200.000 км² насчитывается 80 таких мини-впадин. Самая крупная из них занимает площадь в 8.800 км², самая маленькая - 750 км². Амплитуда погружений в пределах этих мини-впадин могла достигать 6 - 9 км.

Общая площадь суббассейна Цзиян, в пределах которого помимо впадины Дунин находятся еще три впадины: Хунминь, Чжаньхуа и Чэчжэнь, составляет 26,2 тыс. км². Впадина Дунин протягивается на 90 км в субширотном направлении. Ее ширина достигает 65 км, площадь - 5700 км², а северным и южным обрамлением служат выступы фундамента Чэньцзячжуан и Люси. В структуре впадины Дунин выделяются неглубоко погруженные периферийные зоны и собственно впадина с крутым северным и пологим южным бортами. В восточной ее половине находятся три мини-впадины: Нючжуан, Лицзинь и Миньфэн, в западной одна, Босин. Центральную часть впадины пересекает крупный пояс разломов, который протягивается на 60 км в СВ - направлении. При ширине 12 км он занимает площадь в 600 км². С ним связаны погребенные соляные купола, что подтверждается бурением, в процессе которого были подняты образцы гипса и каменной соли.

Северный борт образовался вдоль крупных конседиментационных разломов, поверхность которых погружается под углами 15-30^o на юг. Его ширина не превышает 15 км. В палеогеновое время здесь находился подводный склон, который имел ступенчатое строение и был осложнен каньонами. Южный борт представляет собой моноклиналь, слабо наклоненную к центру впадины под углом 5-100. Он осложнен антиклинальными структурами, а в палеотектоническом плане играл роль пологого склона, о чем свидетельствует присутствие подводных каньонов и русел, врезанных в толщи эоценовых осадков.

К числу основных разрывных нарушений, корни которых уходят глубоко в фундамент, принадлежат пограничные разломы, разделяющие впадину и окружающие ее палеоподнятия. В большинстве своем это конседиментационные разломы - сбросы субмеридионального и субширотного простирания, которые прослеживаются на расстояние до нескольких десятков км. Для них характерна амплитуда перемещений до 10 километров и длительные периоды активности. Самым крупным разломом, определяющим северную границу впадины Дунин, является листрический разлом Чэннань. С подвижками по этому разлому связано ее развитие в юрско-меловое время и в палеогене. К тому же типу нарушений принадлежат разломы Гаоцин, Пиннань и Шисун, являющийся основным в пределах пологого южного борта.

2.3. История геологического развития. Огромная роль в формировании бассейна Бохайского залива принадлежит разлому Тан Лу, который представляет собой долго живущую систему сдвигов. В мезозое по этому разлому происходили левосторонние перемещения, в ходе которых Китайско-Корейский континентальный блок был надвинут на Южно-Китайскую платформу [Милановский,1991]. Начавшись в триасовое время (яншанская фаза), сдвиговые перемещения прекратились лишь в конце юры, когда Шандунский выступ стал зоной дифференциальных блоковых подвижек, протекавших на фоне общего поднятия, которое сопровождалось локальными растяжениями. В приразломных впадинах в это время накапливались грубо- и тонкозернистые осадки преимущественно аллювиального и озерного генезиса (до нескольких км мощностью). Одновременно происходили трещинные излияния субщелочных магм (щелочные базальты и трахиандезиты). Масштабы перемещений по разлому Тан Лун в мезозое оцениваются от 120-200 до 530 км.

В меловой период Тан Лу не был активным. Основные тектонические процессы происходили восточнее впадины Дунин, в районе грабена Цзишу, который был заполнен толщами андезито-базальтовых и трахитовых лав и туфов.

Реактивация системы Тан Лу произошла в начале палеогена, когда этот разлом трансформировался в правосторонний сдвиг. В процессе начавшихся перемещений восточная половина Китайско-Корейского блока испытала поднятие и денудацию. В начале эоцена из-за растяжений в земной коре и погружения отдельных блоков фундамента произошло обособление зоны Бохайского залива от окружавших поднятий, завершившееся формированием этого крупного континентального рифтового бассейна. Фундамент был разбит на множество отдельных блоков, наклоненных в разные стороны и погружавшихся вдоль крупных разломов, через которые проникали магматические расплавы щелочного состава. Возникшие прогибы стали заполняться озерными осадками.

Начало правосторонних смещений вдоль разлома Тан Лу совпадает как с ранней фазой орогении в Гималаях, вызванной коллизионными процессами, так и с изменением движения Тихоокеанской плиты. Чем были вызваны погружения и рифтинг в пределах бассейна Бохайского залива, остается не совсем ясным. В качестве наиболее приемлемых механизмов могут рассматриваться апвеллинг в астеносфере или растяжения в литосфере (Liu, 1987, Ye et al., 1985), с которыми обычно связаны процессы активного и пассивного рифтогенеза. В неогене бассейн был полностью заполнен осадками, среди которых преобладали аллювиальные образования.