Національна академія наук УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК

РОСЛИЙ Іван Степанович

УДК 551.24.035:553.981/.982

ГЕОДИНАМІКА І НАФТОГАЗОНОСНІСТЬ

ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОГО

РИФТОГЕНУ

Спеціальність: 04.00.17 - геологія нафти і газу

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на геологічному факультеті Київського національного університету імені

Тараса Шевченка

Науковий керівник:

доктор геолого-мінералогічних наук, професор Лукієнко Олександр Іванович,

Київський національний Університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри.

Офіційні опоненти:

член-кореспондент НАН України, доктор геолого-мінералогічних наук Гавриш Володимир

Костянтинович Інститут геологічних наук, головний науковий співробітник.

кандидат геолого-мінералогічних наук Чепіль Петро Михайлович, Український державний

геологорозвідувальний інститут, заступник директора.

Провідна установа – Геологічний факультет Львівського національного університету

імені Івана Франка

Захист відбудеться 11 жовтня 2001 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої

ради Д 26.162.02 в Інституті геологічних наук НАН України за адресою:

01054. м.Київ-54, вул. О.Гончара. 55 б.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту геологічних наук НАН України,

м. Київ, вул. О.Гончара. 55 б.

Автореферат розіслано 10 вересня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат геолого-мінералогічних наук Г.М.Ладиженський

Загальна характеристика роботи

Одним з найважливіших завдань державного будівництва України є максимально можливе забезпечення паливно-енергетичних потреб країни власними природними вуглеводневими ресурсами. Самим ефективним способом виконання його є розробка принципово нових теоретичних і практичних нафтогазогеологічних концепцій, напрямів геологорозвідувальних робіт, методик та рекомендацій по обгрунтуванню обсягів геофізичних робіт і розміщенню пошуково-розвідувальних свердловин з метою пошуків родовищ нафти і газу. Проведені наукові дослідження у рамках поданої докторської дисертації спрямовані на рішення цих питань у межах основного нафтогазовидобувного регіону України ( Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ).

Актуальність теми. Комплексне вивчення геодинаміки та побудова геодинамічних моделей розвитку осадочних басейнів, у зв`язку з розробкою проблем закономірностей розміщення і формування родовищ нафти і газу в земній корі, з удосконаленням методології їх пошуку, належать сьогодні до нових наукових напрямів. Достовірність наукового прогнозу розповсюдження скупчень вуглеводнів (ВВ) значно підвищується у випадках використання знань з енергетики та динаміки процесів, які в сукупності створюють сприятливі умови щодо формування родовищ ВВ. Найбільш ефективним напрямком досліджень енергетичних і конструюючих земних процесів (геодинаміки) є вивчення особливостей геологічної будови, визначення закономірності розміщення та розвитку геологічних споруд (в т.ч. рифтів і авлакогенів), а також реконструкція еволюційної етапності формування локальних нафтогазоносних структур, чому присвячена дисертація.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Обраний напрям досліджень сприяє реалізації Програми розвитку геологорозвідувальних робіт на нафту і газ в Україні до 2010 року, Програми регіональних геологорозвідувальних робіт на нафту і газ в Україні до 2005 року, співавтором якої є здобувач, а також Програм НДР, які стали базовими для дисертаційної роботи і виконані за договорами: 085/5 у 1995 р., № Держреєстрації 39-91-88/3; 229 у 1998=р., № Держреєстрації 0196U018709; 234/2 у 2000 р. № Держреєстрації 0198U007834. У зазначених НДР здобувач був відповідальним виконавцем і науковим керівником. З 2000 р. науковий напрям дисертаційної роботи продовжується за договором 280, № Держреєстрації 0100U004596, де здобувач є керівником і відповідальним виконавцем.

Мета і завдання досліджень. Основна мета роботи полягає у вирішенні проблемних питань геодинаміки Дніпровсько-Донецького рифтогену, механізму його розвитку, геологічної історії і формування зональних і локальних структур.

Низка питань стосується прогнозу нафтогазоносності у рифтогенах. Важливо знати, як поєднуються у часі та просторі рифтогенез і процеси нафтогазоутворення, під впливом яких факторів і коли геодинамічні процеси були найсприятливішими для формування родовищ нафти, газоконденсату і газу, яка форма міграції ВВ відігравала вирішальну роль у різні періоди розвитку регіону і т.п. Необхідно створити таку геодинамічну модель, яка б кінографічно відтворювала поетапний розвиток ДДЗ і її структур, починаючи з часів утворення базальної товщі осадочного чохла і до антропогенового періоду. Спеціальної розробки потребує тема глибинних розломів у ДДЗ з визначенням їх ролі у процесах рифтогенезу, а також у формуванні родовищ нафти і газу. Недостатньо обгрунтовано, активізація яких фаз тектогенезу відбувалася в геологічній історії ДДЗ, який генетичний зв`язок існує між рифтогенезом і зональним чи локальним структуроутворенням. Важливо пов'язати регіональну і локальну геодинаміку з умовами і процесами формування родовищ нафти і газу, на основі чого здійснювати прогноз нафтогазоносності, коригувати напрями пошуково-розвідувальних робіт на нафту і газ.

Об`єкт дослідження ( геодинаміка палеозойських рифтогенів та зв`язок рифтогенезу з характером нафтогазоносності регіонів.

Предмет дослідження ( геодинаміка і розвиток Дніпровсько-Донецької западини як палеозойського рифтогену і пов`язане з цим процесом локальне структуроутворення і нафтогазонакопичення.

Методи дослідження. Геодинамічний розвиток рифтової структури ДДЗ досліджувався шляхом складання палеогеологічних розрізів удовж регіональних геофізичних профілів МСГТ, аналізу розподілу палеопотужностей відкладів з урахуванням ступеня їх ущільнення і створення геодинамічних моделей. Геодинаміка локальних нафтогазоносних структур вивчалася методами аналізу зображеннь ізопахічних схем, складання таблиць кількісних параметрів формування зон і окремих об`єктів, де враховувався коефіцієнт ущільнення порід, складання графіків. Виконувався аналіз розподілу ВВ на підняттях ДДЗ.

Наукова новизна одержаних результатів виражається у п`ятьох наукових положеннях:

перше ( полягає в удосконаленні та підтвердженні положень теорії рифтогенезу. Розривні деформації, які створювали систему грабенів і горстів рифтогенів, відбувалися неодноразово, неодночасно і неоднолінійно. Рифтогенні зони розвиваються протягом чотирьох періодів, які включають по кілька етапів: дорифтові (здвиговий, синеклізний), рифтові (розривно-початковий, максимально-активний і завершально-згасаючий), синеклізні і неосинеклізні (ряд етапів, в т.ч. інверсійних), що обумовлені глобальними деформаціями стиску, розтягу, розсуву і здвигів земної кори, які періодично чергувалися в геологічному часі.

Друге наукове положення зводиться до обгрунтування геодинамічних факторів локального антиклінального структуроутворення. Розвиток нафтогазоносних структур ДДЗ відбувався під впливом основних геодинамічних факторів, серед який виділені активні, пасивні і похідні, внаслідок чого формувалися переважно тектогенні, екзогенні та соляногенні класи структур. Фактори активної геодинаміки ( це ендогенні процеси. Факторами пасивної геодинаміки є екзогенні процеси ущільнення, огортання та ін. Похідними від активних і пасивних процесів є фактори гравітаційної нестійкості порід - літодіапіризм. Положення розроблено вперше.

У третьому положенні вперше аргументується різновікова, різнопланова і нерівномірна інтенсивність регіонального та локального структуроутворення у ДДЗ.

Формування регіональної структури у дорифтовий період мало помірно-спокійний характер, у рифтовий - активно-диз`юнктивний, грабеностворюючий, у синеклізний післярифтовий - активно-плікативний, у неосинеклізний - пасивний. Інверсійному етапу (С3-Т1) властиві деформації стиску. З 98 досліджених підняттів у рифтогенний період розвивалося 39%, у синеклізний - 62%, у мезозої - 47%, у кайнозої - 26%. На інверсійному етапі формувалось 26% підняттів з невисокою інтенсивністю. Локальні структури в регіональному плані розвивались нерівномірно, але постійно, в зональному - безперервно-дискретно, в локальному - епізодично. Фактично відсутні часи, віки чи періоди коли б структуроутворення не відбувалося в тих чи інших зонах ДДЗ. Переважна більшість (83%) нафтогазоносних підняттів ДДЗ розформовувалась.

Новизна даного положення полягає в урахуванні структуроформуючої ролі процесів ущільнення порід, дослідженні процесу формування по зонах, співставленні результатів у геологічному часі і в плані всього регіону в цілому, у типовості явища розформування підняттів.

У четвертому положенні, що захищається, дістали подальшого розвитку геодинамічні основи формування родовищ нафти і газу: синхронне формування нафтогазоносних комплексів, локальних антиклінальних структур, пасток і скупчень ВВ, вікові інтервали формування родовищ.

Геодинамічними факторами були: деформації розривів, тангенціальний стиск, галокінез, процеси огортання, які разом впливали на процеси формування і розформування структур, теплових потоків, латеральної і вертикальної міграція ВВ та ін. Формування родовищ було багатоступінчастим і тривалим з терміном, в основному, від візейського часу до тріасового періоду. В мезокайнозої родовища частково руйнувались чи переформовувалися. Нижньокам`яновугільні літофаціальні комплекси були нафтогазогенеруючими. Найсприятливіші умови накопичення ВВ створюються у присклепіннєвій зоні підняттів, що науково обгрунтовано вперше.

П`яте положення об`єднує аргументи і теоретичні висновки 2-го, 3-го і 4-го наукових положень дисертації і синтезує їх у теорію локального нафтогазоносного структуроутворення, що представляє собою обгрунтування системи геологічних і геодинамічних критеріїв і факторів зародження структур, етапності, масштабності та інтенсивності розвитку, процесів розформування підняттів, формування і руйнування родовищ ВВ, динамічного зв`язку геологічної історії структур з нафтогазоносністю локальних і зональних об`єктів. У такому вигляді це обгрунтовується вперше.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень використані для обгрунтування напрямів регіональних геологорозвідувальних робіт у найближчі роки і до 2005 року у межах ДДЗ. Тут пропонуються зони, окремі ділянки і структурні елементи для геолого-геофізичних досліджень з метою пошуків нових зон нафтогазонакопичення. Теоретичні висновки відносно геодинамічного розвитку ДДР методологічно можуть бути застосовані у дослідженнях інших рифтогенних зон. Згідно з розробленими пропозиціями і рекомендаціями, значна частина яких опублікована у відкритих виданнях під авторством і за участю здобувача, відкриті Луценківсько-Рудівська і Щурівсько-Лисогірська нафтогазоносні зони та 11 окремих родовищ нафти і газу. Економічний ефект від реалізації пропозицій і практичних рекомендацій за період 1990-1995 рр. становить 915 тис грн (додатки А-И). За період 1979-2000 рр. виробничим підприємствам "Чернігівнафтогазгеологія", "Полтавнафтогазгеологія" і "Укргеофізика" надано 73 практичні рекомендації щодо напрямів регіональних, пошукових і розвідувальних робіт, 55 з яких впроваджено або використано у виробництві, що підтверджується актами і протоколами.

Принципове значення для підвищення ефективності пошуково-розвідувальних робіт і збільшення видобутку нафти і газу має властивість склепіннєвого ефекту, створена екзогеодинамічним фактором; положення захищено патентом 14133 GO1V9100, що впроваджується у виробництво.

Особистий внесок здобувача. Основні ідеї, наукові положення і теоретичні висновки дисертації розроблені і обгрунтовані здобувачем особисто. У випадках співавторства у публікаціях основні положення їх базувалися на ідеях здобувача, який і готував публікації. У деяких методичних брошурах співавторство мало рівноправний характер.

Апробація результатів дисертації. Основні положення досліджень були викладені на міжнародних, республіканських і державних науково-технічних конференціях "Повышение еффективности разработки и ускорение ввода в промышленое освоение месторождений газа..." (Харьков, 1976), "Тектоника и нефтегазоносность системы Припятская, Днепровско-Донецкая впадины - Донбасс и геоструктур ее восточного продолжения" (Львов ( Чинадиево, 1981); "Проблемы ускоренного выявления новых типов ловушек и ресурсов нефти и газа в Днепровско-Донецкой впадине" (Чернигов, 1987), "Нафта і газ України" (Київ, 1994; Харків, 1996; Полтава, 1998); на міжнародних конференціях - "Ассоциации Интергео-Тетис" (Баку, 1990); "Глубинное строение литосферы и нетрадиционное использование недр Земли" (Київ, 1996); "Тектонические и палеогеоморфологические аспекты нефтегазоносности" (Крым, 1996); "Минерально-сырьевая база Республики Беларусь"(Минск, 1997); "Теоретичні та прикладні проблеми нафтогазової геології та геофізики" (Київ, 2000); "Тектоника и нефтегазоносность Азово-Черноморского региона" (Крым, Гурзуф, 2000); "Нафта і газ України - 2000" (Ів.-Франківськ, 2000); "Генезис нафти і газу ..." (Чернігів, 2001).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані у 17 статтях наукових журналів, у 10 статтях у Збірниках наукових праць, у 28 доповідях у матеріалах наукових конференцій, в одному винаході, одній брошурі, одному препринті і одній депонованій статті. Всього з геологічної галузі опубліковано 87 наукових праць.

Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, загальної характеристики роботи, восьми розділів, висновків, списку використаних літературних джерел і додатків. Повний обсяг роботи становить 353 сторінки, в складі яких 50 рисунків на 76 сторінках, 20 таблиць на 25 сторінках, 7 додатків на 10 сторінках і 216 найменувань використаних літературних джерел на 13 сторінках.

Стан геодинамічних досліджень

континентальних рифтогенів

Проблеми геології та геодинаміки континентальних рифтогенів і рифтогенних зон Землі неодноразово обговорювалися на міжнародних симпозіумах, конференціях і нарадах у містах Оттава (1965), Цюріх (1967), Іркутськ (1975), Штутгарт (1975-1976), Осло (1977), Москва (1981, 1982) і Чернігів (1990). У дисертації аналіз геодинамічних досліджень попередніх років виконувався за трьома рівнями масштабності ( глобальному, регіональному і локальному. Відповідно до рівнів визначались і обгрунтовувались напрями подальших НДР. Стосовно глобальних причин рифтогенезу загальноприйнятої концепції немає. Одна група дослідників основною причиною вважає вертикальні напруги і рухи, які створює мантійний діапір (М.В.Муратов, В.Ю.Хаїн, В.К.Гавриш, А.В.Чекунов, А.Ф.Грачов, Р.Фрьонд, Г.Н.Доленко, С.О.Варичев, М.І.Галабуда та ін.), або ж ущільнення підкорової речовини і просідання верхньої кори (М.С.Шатський, С.І.Суботін, О.М.Борисов, В.М.Макаревич); інші геологи стверджують, що глобальні горизонтальні рухи - розтяг, розсув, розходження плит (Г.Клоос, В.Г.Бондарчук, М.П.Кропоткін, Р.Н.Валєєв, М.Ф.Балуховський, В.Б.Сологуб, Є.Є.Мілановський, О.В.Разваляєв, Ю.М.Еринчек, Є.Г.Мирлін, Р.Г.Гарецький, Р.Є.Айзберг, З.А.Горелик, А.М.Синичка, І.М.Шахновський, І.І.Чебаненко, В.О. Соловйов, Ю.Г.Ланчинський та ін.).

Регіональна геодинаміка рифтогенів вивчена більш предметно. В геологічній історії їх у тій чи іншій формі дослідники виділяють дорифтовий, рифтовий і післярифтовий синеклізний етапи розвитку. Питання часу закладення більшості палеозойських рифтогенів вважається вирішеним. Гостро дискусійними є висновки окремих геологів щодо часу зародження і наявності рифейських відкладів у осьовій зоні Дніпровсько-Донецького рифтогену (ДДР). У ДДЗ грунтовно досліджені процеси циклічності осадконагромадження, зв`язок рифтогенної диз`юнктивної геодинаміки і магматизму, крайові глибинні розломи. В полі зору геологів були структури, які створені як горизонтальними, так і вертикальними напругами і рухами. Неодноразово створювались структурно-тектонічні і геодинамічні моделі будови та формування рифтогену (І.Г.Баранов, В.І.Созанський, В.К.Гавриш, А.В.Чекунов, М.В.Чирвинська, П.Ф.Шпак, О.М.Істомін, О.Ю.Лукін, Б.П.Кабишев, В.О.Разніцин, М.І.Галабуда, А.Я.Радзівілл, Р.І.Кутас, Є.С.Дворянин, І.В. Височанський та ін.). На закономірний зв`язок регіональної геодинаміки і термодинаміки з нафтогазоносністю вказували В.Б. Порфір`єв, В.О. Краюшкін, В.І. Кітик, П.Ф. Шпак, О.М.Істомін, Я.В. Федорин, В.С.Шеїн, Р.І.Кутас та ін. Реконструкцію геодинамічних процесів у Прип`ятському рифтогені виконували Р.Г.Гарецький, Р.Є.Айзберг, В.М.Макаревич, З.А.Горелик, А.В.Клушин та ін., на територіях Східно-Європейської платформи та інших континентів ( Р.Н.Валєєв, Є.Є.Мілановський, О.В.Разваляєв, Ю.М. Еринчек, Є.Г. Мирлін, М.Й. Островський, Л.П. Зоненшайн, В.А.Дедєєв, В.І.Богацький, К.О.Соборнов та ін.

Широке коло геологів займалося локальними геодинамічними дослідженнями, які включали питання формування структур і структурних зон, що має безпосереднє відношення до пошуків нафтових і газових родовищ. Дослідженнями було доведено, що локальне структуроутворення має багатофакторну природу. В цьому процесі беруть участь тектогенні, екзогенні і соляногенні фактори. Серед екзогенних структуроформуючих факторів провідну роль відіграють процеси ущільнення осадочних порід. Встановлена схильність структур до розформування. Для багатьох локальних підняттів визначена інтенсивність розвитку в їх геологічній історії, починаючи з кам`яновугільних часів (І.Г.Баранов, В.І.Кітик, А.О.Білик, І.В.Височанський, Б.П.Кабишев, В.І.Савчанко, І.С.Рослий та багато інших).

Сучасний рівень вивченності ДДЗ дозволяє визначити ряд проблем з тектоніки і геодинаміки, які ще недостатньо досліджені. Спеціальної розробки потребує тема лістричних розломів у ДДЗ з визначенням їх ролі в процесах рифтогенезу, а також у формуванні родовищ нафти і газу. Необхідно удосконалювати методи інтерпретації сейсмозапису диз`юнктивних деформацій, інформації, отриманої геофізичними, аерокосмічними та іншими дослідженнями. Відсутні регіональні побудови соленосної товщі, що має суттєвий вплив на локальне структуроутворення. Не вирішені питання геологічного віку початку і кінця рифтогенних процесів; не визначений взаємозв(язок між вертикальними, горизонтальними і здвиговими напругами і рухами. Недостатньо обгрунтовано, активізація яких фаз складчастості відбувалася в геологічній історії рифтогенів, який генетичний зв`язок існує між рифтогенезом і зональним чи локальним структуроутворенням.

Низка питань стосується прогнозу нафтогазоносності рифтогенів. Важливо знати, як поєднуються у часі та просторі рифтогенез і процеси нафтогазоутворення, під впливом яких факторів і коли геодинамічні процеси були найсприятливішими для формування родовищ нафти, газоконденсату і газу, яка форма міграції відігравала вирішальну роль у різні періоди розвитку регіонів і т.п. У даній роботі пропонуються рішення низки зазначених вище проблемних питань, які стосуються механізмів рифтогенезу і розвитку антиклінальних (куполовидних) структур у зв`язку з їх нафтогазоносністю.

Методика досліджень

Реконструкція геологічного розвитку рифтової структури і надрифтової синеклізи ДДЗ здійснювалася по регіональних профілях (РП) МСГТ методом побудов геодинамічних моделей, які включають серію палеогеологічних розрізів, систему таблиць і розрахунків палеопотужності (М0) відкладів, враховують ступінь їх ущільнення (КУ), інтенсивність осадконакопичення (W0) та інші параметри. На основі аналізу ізопахічних схем нафтогазоносних зон, з урахуванням КУ стратиграфічних підрозділів, характеризувався поетапний геодинамічний розвиток кожної локальної структури з кількісними визначеннями приросту палеоамплітуди (А0), активності та інтенсивності формування, характеру розформування та ін. Виконувався аналіз розподілу ВВ по зонах на родовищах (склепінневій, присклипіннєвій і на крилах).

В дисертації використані методичні засоби з певними елементами новизни:

1. Реконструкція первинно-пластового залягання солі ґрунтується на умові, що об`ємна маса палеошарів солі у принциповому наближенні дорівнює її масі в сучасній формі залягання.

2. Обов`язковим методичним прийомом при літодинамічних дослідженнях осадочного чохла і геодинамічних реконструкціях регіональних і локальних структур стало врахування процесів ущільнення порід, що раніше було поза увагою не тільки при вивченні ДДЗ, але й більшості нафтогазоносних регіонів.

3. Порівняння інтенсивності розвитку регіональних і локальних антиклінальних структур доцільно здійснювати в поетапному режимі за одиницю геологічного часу, наприклад за 1 млн років формування кожної структури, а не за період, епоху, вік, які відрізняються своєю геохронологічною тривалістю.

Загальногеологічні МОДЕЛІ палеозойських рифтогенів

Основною рисою структурно-тектонічної будови різнофаціального магматогенно-метаморфогенного протерозойсько-архейського фундаменту, похованого під осадочним чохлом ДДЗ на глибині до 19 км, треба вважати майже перпендикулярне до глибинних розломів Дніпровського грабена положення докембрійських тектонічних елементів і їх субмеридіонального простягання. Прип`ятський регіон перетинає Оршансько-Волинський рифейський грабен також ортогонального субмеридіонального простягання. Деякі палеозойські рифтогени в своїй основі мають рифейські відклади, але грабени, як і Оршанський, характеризуються субмеридіональним орієнтуванням і явно регенеровані в палеозої. Фундаменти в основі рифтогенів інших континентів являють собою гранулітові, зеленокам`яні породи, в структурному плані - це розломні, протерозойсько-складчасті та інші послаблені зони.

Сучасний стан вивченості ДДЗ дозволяє віднести її до категорії авлакогенів, що складаються в розрізі з двох частин - рифтогенної нижньої і синеклізної верхньої. Структурно-тектонічна рифтогенна частина, або Дніпровський грабен, ускладнена Осьовим грабеном, внутрішніми пасмами кристалічних порід і окремими виступами фундаменту, а також прибортовими грабенами. Дніпровський складний грабен, похований на стратиграфічному рівні переважно підошви ХІІ мікрофауністичного горизонту (МФГ) візейського ярусу, має ширину 60-90 км в північно-західній частині ДДЗ, 100-136 км - в південно-східній. Південний крайовий глибинний розлом досягає амплітуди 500-4000 м, північний - 1000-4850 м. Ширина похованого осьового грабена становить від 11 до 56 км, глибина в середньому - 3200 м. Дніпровський грабен виповнений девонськими (~90%), турнейськими та нижньовізейськими відкладами. Південні та північні пасма фундаменту мають горстову природу. Південні виступи досягають амплітуди 2000 м, північні - 3000 м; вони обмежують прибортові грабени, які в сучасному структурному плані виражені малими депресіями: Борзнянською, Дмитрівською, Бобрицькою, Синівською та ін. - на півночі; Малодівицькою, Куренківською, Сухоносівською, Кременківською та ін. - на півдні.

Прип`ятський грабен при середній ширині 150 км обмежений глибинними розломами амплітудою: з півночі ( до 4100 м, з півдня ( до 5200 м, з південного сходу ( до 1200 м. Внутрішня будова його ( грабено-горстова. У межах крайових розломів грабен виповнений девонськими, кам`яновугільними і пермськими відкладами, за межами ( поширені мезозойсько-кайнозойські, починаючи з тріасових. До рифтогенного комплексу належать верхньофранські, фаменські і частина нижньокам`яновугільних відкладів.

Девонський стратиграфічний комплекс ДДЗ має лінзовидно-блокову та шарувато-лінзовидну будову, яка обумовлена невитриманими верствами, лінзами і блоками осадочних порід, подушками і штоками солі, пластами і тілами ефузивних утворень, поряд з присутністю нормально і паралельно верствуватих осадочних порід. Суцільного розвитку соляних верств як уздовж, так і впоперек Дніпровського грабена не встановлено; у розрізі південно-східного сектора їх доля значно більша. Потужність девонських відкладів на крайньому північному заході регіону більша в осьовій зоні (до 3400 м), в середній і центральній ( у прибортових грабенах (до 3500 м), в південно-східній ( розподілена нерівномірно від 800 до 4000`м.

У північно-західному і центральному секторах ДДЗ дислокованість і порушеність девонського комплексу більша в прибортових грабенах, в південно-східному ( в осьовій частині. Провідну роль в солянокупольному діапіризмі відігравала сіль франського віку, а фаменська мала сугубо підпорядковане значення. Осьовий грабен найбільш чітко виражений в ніжинсько-ічнянській, центральній і південно-східній частинах ДДЗ. Розривна порушеність розрізу девону значно інтенсивніша від порушенності верхньопалеозойських відкладів (С+Р).

Верхньопалеозойські відклади ДДЗ мають переважно синеклізну форму залягання з пологоскладчастими та діапіровими структурами. Вісь синеклізи по підошві комплексу поступово занурюється, амплітуда збільшується від 1000 м на північному заході до 11000-13000 м на південному сході, утворюючи сідловину у секторі РП Вел. Богачка ( Синівка. Амплітуда синеклізи по покрівлі досягає 1900 м. Потужність в осьовій зоні від 1550 до 12800 м. До Шевченківського сектора Північного борту турнейські та нижньовізейські відклади за межі Дніпровського грабена не поширюються. Відносно грабена верхньопалеозойські відклади розвинуті асиметрично, ширше по Північному борту.

Полого-синеклізна і субгоризонтальна форма залягання характерна для мезозойсько-кайнозойських літолого-стратиграфічних комплексів потужністю в осьовій зоні від 1300 до 2900 м, з асиметрією залягання убік північного борту. Діапіроїдна дислокованість спостерігається, в основному, в південно-східній осьовій зоні, пологокуполовидна ( в прибортових малих грабенах ДДЗ. Амплітуда синеклізи у підошві мезозою не перевищує 1300 м. Для малих депресійних зон характерні локальні збільшення потужності тріасових відкладів.

За основними структурно-тектонічними, літолого-стратиграфічними і морфологічними критеріями палеозойські рифтогени Європи, Азії, Австралії, Америки та ін. мають високий корелятивний коефіцієнт подібності: північно-західне простягання, середні довжину 700-800 км, ширину 100-150 км і глибину фундаменту 10-11 км. Для них характерні дорифтові, рифтогенні у грабенах і післярифтові літолого-стратиграфічні комплекси, які перекривають грабен. Потужність рифтогенних комплексів у декілька разів перевищує потужність надрифтових синеклізних нашарувань, за винятком ДДЗ. Рифтогени, які були регенеровані в середньому палеозої, успадковують розломну систему попереднього періоду рифтогенезу.

геодинамічні ЕТАПИ РОЗВИТКУ ДДЗ

У середньому девоні ділянка ДДЗ була перикратонною областю з відносно рівномірним осадконагромадженням відкладів, аналогічних відкладам Головного девонського поля. На цьому етапі у північно-західній частині утворилася полого-синеклізна зона. Внаслідок плікативного прогинання на ранньофранському етапі, синекліза набула форми широкої полоси земної кори від ділянки Прип'яті до Палеодонбасу. В морських і субконтинентальних умовах в осьовій частині синеклізи накопичилось до 900 м відкладів. В регресивних умовах завершальної стадії ранньофранського етапу почалося соленакопичення і появилися перші розриви земної кори. Такий підготовчий період розвитку ДДЗ тривав близько 20 млн років і зараз називається дорифтовим.

Найхарактернішою рисою пізньофранського геодинамічного етапу було інтенсивне соленагромадження. Почалися рифтогенез і процеси грабеноутворення. В цілому в синеклізі сформувалася термоізолююча покришка, яка сприяла накопиченню у земній корі значних запасів теплової енергії. На Східно-Європейській платформі виникли напруги розтягу, тому земна кора розірвалась у найбільш послаблених зонах, тобто там, де була розм'якшена теплом. На крайньому північному заході регіону перші розколи утворили грабен шириною близько 60 км, а з протилежних по ширині боків ( два прибортові грабени, а також прибортові мульди. Утворився великий серединний масив піднятого фундаменту, де формувалися відклади невеликої потужності або ж відбувалася денудація до повного розмиву осадочних утворень. З`явилися невитримані крайові розломи, а чіткі контури Дніпровського грабена виникли на ділянці від РП Зачепилівка ( Бельськ до крайньої південно-східної частини ДДЗ. Наприкінці франського віку активність глибинних розломів підвищилась, денудаційні процеси стали інтенсивнішими і, очевидно, сольові відклади на бортах були повністю розмиті і перевідкладені у межах Дніпровського чи прибортових грабенів.

На ранньофаменському етапі у західному секторі напруги розтягу утворили розсуви блоків амплітудою до 4 км, поглиблювались Дніпровський і прибортові грабени. В середньому і центральному секторах продовжував існувати серединний масив, стійко розвивались прибортові грабени з інтенсивним осадконагромадженням, активізувалися геодинамічні процеси, які виражалися розривними деформаціями і вулканізмом. Розтяг і розсув тут досягли 8-11 км.

Середньофаменський геодинамічний етап був часом широкої трансгресії девонського моря, інтенсивного грабеноутворення і блокових рухів, активного розмиву бортових зон. Продовжували діяти напруги розтягнення, активізувалися блокові рухи серединного масиву, зародилися Срібнянська, Орданівська і Шилівська депресії, проте Жданівська система прогинів відчутно себе ще не проявила. Порушилась гравітаційна стійкість нашарувань солі ( активізувався галокінез. На пізньофаменському геодинамічному етапі регресія моря, яка почалася ще в середньому фамені з північного заходу ДДЗ, стала більш інтенсивнішою. Море відступало і з південного сходу (від Донбасу). Озерсько-хованські відклади формувалися тільки в межах грабена.

Девонський період завершився повною регресією моря. Рифтогенні процеси значно уповільнились, але не припинилися. Сформувався основний Дніпровський грабен з вираженими в північно-західній і середній частинах прибортовими малими грабенами; Осьовий грабен досяг меридіана м. Полтави і далі на північний захід він на певну відстань не простежується, але знову з'являється в зоні Ічні. На ділянці між Полтавою та Ічнею картується серединний масив із зменшеними потужностями девонських відкладів, поширених на територіях сучасних Срібнянської і Жданівської депресій. Деформації розтягу під час грабеноутворення були розподілені дуже нерівномірно, не лінійно, а скоріше мали кулісоподібний рисунок моделі. Вони виражалися розсувом блоків на сотні метрів ( перші кілометри і в сумі впоперек грабена досягали 4 - 12 км. Наприкінці періоду активізувався солянокупольний діапіризм.

Причиною Дніпровсько-Донецького рифтогенезу була дія горизонтальних сил і напруг, які спричиняли розтяг, розсуви, числені скидові деформації і утворення блоків. Активне формування Дніпровської системи грабенів розпочалося у пізньофранський і завершилося в середньовізейський (до утворення ХІІ МФГ) час, відбувалося неодноразово, неодночасно і неоднолінійно. Цей період розвитку ДДЗ іменується рифтогенним.

З алексинського часу (з формування ХІІ МФГ) розпочався синеклізний період розвитку ДДЗ. Дніпровський грабен був похований і пізніше не відновлювався. Верхньопалеозойська синекліза формувалася поетапно і синхронно внаслідок дії геодинамічних, седиментаційних, літогенетичних і екзогенних факторів. У північно-західній частині (до РП Вел. Богачка ( Синівка) інтенсивність формування синеклізи становила від 20 до 86 м/млн років, в південно-східній - від 80 до 180 м/млн років. Визначена активність епейрогенічних рухів сучасної осі синеклізи з відхиленнями до 47-550 м від компенсованого осадконакопичення на кожний цикл підйому-опускання.

На кам`яновугільний період припадає основна фаза формування Осьового грабена, проте внаслідок відтоку сольових мас і активізації девонських розломів, які залишалися похованими. З пермського періоду Осьовий грабен не формувався.

Сучасна амплітуда мезозойської синеклізи по підошві тріасових відкладів у межах Дніпровського грабена на 100% утворилася внаслідок ущільнення палеозойських нашарувань. Низька геодинамічна активність мезокайнозойської ери, вірогідно, є основною причиною відсутності перспектив нафтогазоносності відповідних комплексів порід, де, як відомо, присутні і високоякісні колектори, і надійні ізолюючі товщі-покришки, і пасткові умови. Мезокайнозойський геодинамічний період доцільно іменувати неосинеклізним.

Геодинамічні механізми рифтогенів типу ДДЗ

Геодинамічні явища на Землі мають багатофакторний характер. Проблема причин рифтогенезу полягає у з`ясуванні ролі горизонтальних рухів і дії коромантійних діапірів, дії регіональних, глобальних і космічних факторів, їх етапності та періодичності. В геологічній історії рифтогенів неясне значення мають крупноамплітудні здвигові деформації земної кори.

Складні зони здвигових деформацій значно поширені у земній корі. Вони відомі як у сучасних структурах, утворених землетрусами, довгоживучими розломами, зокрема і трансформними на серединно-океанічних хребтах, так і на древніх геологічних спорудах. Амплітуда здвигів вимірюється від перших метрів до декількох сот кілометрів (наприклад, Сан-Андреас ( 510, Новозеландський ( 480, Таласо-Ферганський ( 200, Джалаїр-Найманський ( 150 км і т.п.). Палеозойські глибинні розломи Центрального Казахстану мають правосторонній здвиг, північно-західне простягання, амплітуду горизонтального зміщення від 10 до 150 км і тривалий період пульсаційного різнонаправленого розвитку. Це дає підставу віднести Сарматсько-Туранський лініамент також до здвигових деформацій у складі Шетландсько-Ціньлінської трансконтинентальної скидо-здвигової системи. Активізація скидо-здвигу на ділянці ДДЗ відбулася в середньому палеозої внаслідок глобального стиснення Землі в пізньокаледонську фазу складчастості (D2). Вона проявилася у кристалічному субстраті Сарматського щита, де не було ні рифейських відкладів, ні грабена. Земна кора порушувалась по тодішньому меридіану. Здвиг пересік і змістив Оршанський і Доно-Ведмедівський рифейські грабени. Висловлюється припущення, що автохтонна гілка Доно-Ведмедівського грабена лежить упоперек ДДЗ у основі Бахмутської і Кальміус-Торецької котловин. Цей трансконтинентальний здвиг був також основною причиною формування лінійного коромантійного діапіру в надрах ДДЗ. В зоні порушення відбувалося тертя, ущільнення літосфери і розігрів, а на ділянках тріщинуватості, ділацації, розтягу та в інших послаблених зонах теплова енергія разом з газами і флюїдами з мантії надходила у верхні верстви земної кори, де починав діяти процес базифікації гранітного шару, створюючи діапір.

Середньопалеозойські, кембрийські і пізньорифейські рифтогени на всіх континентах Землі зорієнтовані переважно у північно-західному напрямку, ранньорифейські, тріасові і четвертинні ( у субмеридіональному, середньорифейські і крейдові ( у північно-східному. Тобто кожному періоду рифтогенної активізації в сучасному плані властивий свій генеральний напрямок, який у геологічній історії періодично повторювався і діяв субмеридіонально. Вимір геохронологічних інтервалів між пізньодевонським, тріасовим, крейдовим і неоген-четвертинним рифтогенезами складає по 120 млн років кожного.

Рифтогени ( це структури одно- або двостороннього розколювання земної кори під дією горизонтальних напруг. Прикладами рифтогенів з деформаціями одностороннього розтягу є Печоро-Колвинський і сучасний Байкальський, а також Донецький басейн; двостороннього ( ДДР, Прип`ятський і більшість на інших континентах. В ДДЗ процес починався то на одному, то на іншому бортах, утворюючи прибортові грабени, а пізніше переходив у двосторонній розсув. Основна система грабенів у рифтогенах формується під впливом двох факторів: фізичного опускання блоків і реверсивного пульсаційного просідання діапіру внаслідок вулканічних вивержень, дегазації, кристалізації, остигання і т.п. З поверхні грабени синхронно компенсуються осадочним і вулканогенним матеріалом. Повний цикл рифтогенно-авлакогенного процесу створюється протягом чотирьох геодинамічних періодів ( дорифтового, рифтогенного, пострифтово-синеклізного і неосинеклізного. Дорифтовий період має два етапи: початково-здвиговий і дорифтово-синеклізний. Рифтогенний період має декілька геодинамічних етапів, які за ступенем активізації умовно можна об`єднати у початкові, максимальні і завершально-згасаючі. З синеклізного періоду починаються авлакогенні етапи розвитку ДДЗ, а після глобального (пермського) інверсійного етапу неосинеклізний період завершує цей процес.

Серед інших авлакогенів Азії, Австралії, Америки і Африки виділяються регіони з одним періодом активізації рифтогенезу і регенеровані, з двома або більшою кількістю рифтогенних періодів. Для більшості рифтогенів дорифтовим синеклізним періодом був ранній палеозой (С+О), рифтовим ( середній (S+D), синеклізним ( пізній палеозой (С+Р) і неосинеклізним ( мезокайнозой. Геодинамічні періоди, як правило, розмежовані інверсійними етапами розвитку.

Таким чином, рифтогенні зони розвиваються протягом чотирьох періодів ( дорифтового, рифтогенного, синеклізного і неосинеклізного, кожний з яких має по кілька етапів. Рифтові розривні деформації утворювались неодноразово, неодночасно і неоднолінійно. Під дією космічних, планетарно-динамічних і коромантійних геодинамічних факторів відбуваються глобальні і регіональні деформації стиску і розширення земної кори. Деформації стиску породжують здвигові зони і лінійні діапіри. Деформації розширення, розтягу, розсуву - рифтогенез. Палеозойський рифтогенез завершується циклічним синеклізним осадконакопиченням.

Геологічні і геодинамічні фактори локального

структуроутворення ДДЗ

Проведені поетапні геодинамічні дослідження розвитку 21 зони нафтогазоносних структур, до складу яких входять 98 антиклінальних, брахіантиклінальних і куполовидних підняттів північної і південної прибортових зон, осьової і центральної частин ДДЗ. Найбільш суттєві риси локального структуроутворення завершення рифтового і наступних пострифтових періодів такі: в рифтогенний період були створені умови, сприятливі для формування локальних підняттів - тектонічні (розломно-блокові), магматичні (конуси вулканів), седиментаційні (соленосні товщі) і геоморфологічні (ерозійно-рельєфні), які певний час були локальними центрами зародження структур. Локальне структуроутворення почалося тоді, коли глобальні сили розтягу втратили свою активність - розломно-рифтогенний геодинамічний режим поступово замінювався на спокійний синеклізний, з початковими деформаціями стиску. За походженням і характером геологічного розвитку всі структури ДДЗ поділються на переважно тектогенні, екзогенні і соляногенні.

Тектогенні структури (гр.А) формувалися під впливом і постійною дією факторів активної геодинаміки, створюючи надрозломні і прирозломні генетичні типи, антиклінальні структури короблення. Середній коефіцієнт вікової активності (Ква) складає 0,66, а пасткостворюючої (Кпа) - 0,53. Ці параметри можна вважати критеріями нафтогазоносності, тому що більшість пасток тектогенної групи мають промислову нафтогазоносність. Надрозломні структури формувались над довгоживучими розломами, розвивались епізодично, в мезокайнозої слабо. Середні значення коефіцієнтів: Ква = 0,66, Кпа = 0,41. Прирозломні структури виникають в опущеному блоці при реверсивних підкидових рухах по глибинних розломах. У різних зонах ДДЗ таке структуроутворення найбільш стійко тривало на башкирському і тріасовому етапах; значення Ква = 0,57, Кпа = 0,52. Структури короблення утворюються під дією сил стиску, поперечних ДДЗ векторів. Сили стиску випливають із двох джерел ( глобального і регіонального. Глобальний стиск на Землі проявляється деформаціями інверсійних етапів (D1, C3-P1, J3-K1 та ін.), регіональний - трансформацією вертикальних рухів у горизонтальні в синеклізний період розвитку рифтогенів згідно з "хордовою теорією"; середні значення Ква= 0,72, Кпа = 0,59.

Екзогенні структури (гр. Б) ущільнення, огортання і метадіапірогенні виникли і розвивалися пасивно, під впливом побічних динамічних факторів ущільнення, галокінезу, блокових опущень, утворення западин та ін. Активність розвитку структур: ущільнення Ква= 0,45; Кпа= 0,25; огортання Ква = 0,63, Кпа = 0,48; метадіапірогенних Ква = 0,62, Кпа = 0,46.

Механізм структур соляногенної групи (гр.В) приводиться до дії порушеннями гравітаційної стійкості сольових відкладів під впливом екзогенних (тиску, потужності відкладів) чи тектогенних факторів. Криптодіапірові куполовидні підняття мають високі коефіцієнти активності розвитку (Ква = 0,71) і пасткостворюючий коефіцієнт Кпа= 0,65. Діапіри формувались дуже активно (Ква = 0,87), але частіше були розкритими (Кпа = 0,27).

Геодинамічна класифікація локальних структур пояснює механізм дії різних факторів, що утворюють той чи інший генетичний тип. Діяли три групи факторів ( активної, пасивної і гравітаційно-нестійкої геодинаміки, які формували відповідні тектогенні, екзогенні і соляногенні групи структур.

Група факторів активної геодинаміки включає епейрогенічні і горизонтальні рухи, тангенціальні напруги, глибинні розривні деформації кори, рифтогенез, магматизм та інші ендогенні процеси. Внаслідок епейрогенічних рухів відбувався конседиментаційний приріст амплітуди підняттів. Глобальний стиск земної кори породжував структури короблення і здвигові деформації, які у південно-східній частині ДДЗ створили дві низки соляних штоків ( Чутівсько-Олексіївську і Машівсько-Біляївську. Періодичні підйоми і хордовий ефект також забезпечують конседиментаційний ріст підняттів.

Група факторів пасивної геодинаміки походить від ендогенних процесів і галокінезу. В цю групу включені процеси диференціального ущільнення порід, огортання, зміщення склепінь, розформування підняттів, епігенезу, катагенезу, ділатації та ін. Процеси ущільнення і огортання утворюють нові структури. Зміщення склепінь проходить під впливом регіонально-тектонічних, динамічно-палеогеоморфологічних, полігенетичних факторів і процесів розформування. Постседиментаційні процеси (розтріскування, ділатація) утворюють пористе середовище, колекторські властивості порід.

Похідними від активних і пасивних процесів в осадочному чохлі є фактори гравітаційно-нестійкої динаміки порід, що носять, переважно, літодіапіровий характер. Локальне структуроутворення і конседиментаційний розвиток підняттів у багатьох випадках відбувається внаслідок соляного, глиняного, карбонатно-вапнякового і водогазофлюїдного діапіризму. Реверсивні діапірові процеси розформовують підняття.

Таким чином, прогресивне конседиментаційне формування нафтогазоносних підняттів ДДЗ відбувається під впливом таких геодинамічних факторів: загальних і вікових епейрогенічних рухів земної кори, регіонального хордового ефекту, літодіапіризму, вододіапіризму і газофлюїдного вуглеводневого діапіризму. Переважній більшості нафтогазоносних структур ДДЗ властива полігенетичність ( при визначальній дії одного структуроформуючого фактора на цей процес впливали інші фактори активної, пасивної чи нестійкої динаміки, як правило, в комплексі.

Як підсумок, розвиток нафтогазоносних структур ДДЗ відбувався під впливом основних геодинамічних факторів активної, пасивної і похідної динаміки, внаслідок чого формувалися тектогенні, екзогенні та соляногенні класи структур. Локальним структурам властиві конседиментаційний розвиток і полігенетичність. Така класифікація пропонується вперше.

Геодинамічна активність СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ В ДДЗ

Інтенсивність формування амплітуди дорифтової синеклізи ДДЗ була у межах 30-67,5 м/млн років. Інтенсивність осадконакопичення у рифтогенний періоду, яка збігається з інтенсивністю грабеноутворення, становить 130-189 м/млн років і має тенденцію до зростання у напрямку від північно-західного до південно-східного субрегіону (СБР) ДДЗ. Швидкість осадконакопичення в синеклізний період (С1v2-С3) в осьовій зоні ДДЗ збільшується від 43 м/млн років на північно-західних ділянках ругіону до 318`м/млн років ( на південному сході. Інтенсивність формування синеклізи зростала відповідно від 24 до 267 м/млн років. 18% метричної амплітуди синеклізи по підошві верхньовізейського комплексу утворилося внаслідок ущільнення рифтового комплексу. Грабеноутворення попереднього періоду (D3f2-C1v1) у північно-західному СБР у 2-3 рази перевищувало наступне синеклізоутворення; у південно-східному СБР синеклізоутворення у 1,5 рази перевищувало інтенсивність попереднього грабеноутворення.

Для інверсійного етапу (С3-Р1) властиві деформації стиску і відносно низький темп осадконакопичення (7-46 м/млн років). Інтенсивність осадконакопичення неосинеклізного періоду в ДДЗ була відносно рівномірною і не перевищувала 15 м/млн років. Синекліза утворилася повністю внаслідок ущільнення палеозойських комплексів порід з інтенсивністю просідання в середньому 5`м/млн років.

З пізньовізейського часу синеклізного періоду і до неоген-антропогенового етапу формування структури неосинеклізого періоду активність осадконакопичення та інтенсивність синеклізоутворення неухильно падали.

Інтенсивність грабеноутворення палеозойських рифтогенів інших регіонів і континентів має близькі значення до відповідних параметрів ДДЗ ( від 85,7 до 174,0 м/млн років; активність синеклізоутворення ( на порядок нижча; параметри інверсійного етапу і неосинеклізного періоду майже збігаються.

Із 98 проаналізованих структур ДДЗ в турнейський вік формувалось 48%, серед яких