Особенности геологического строения африканского осадочного бассейна Таудени в связи с нефтегазоносностью

На территории Африки выявлено более 60 осадочных бассейнов, которые подразделяются на континентальные, т. е. платформенные, связанные с орогенными поясами, и переходные, располагающиеся в зонах пассивных континентальных окраин и межплитных регионах (Baudino, Mongeetal, 2014). Осадочный бассейн Таудени, относящийся к континентальным бассейнам, является крупнейшим бассейном на северо-западе Африки, его площадь составляет почти 2 млн км (Brownfield, Schenk et al., 2015). Он располагается в северной части Мали, восточной зоне Мавритании и юго-западных районах Алжира. Бассейн недостаточно изучен, проведены только геофизические работы в небольшом объеме и выполнено бурение единичных скважин, что во многом связано с тем, что геологоразведочные работы проводились компаниями разных стран, а также с частыми военными конфликтами в регионе. Первые поисково-разведочные работы на нефть начались в 70—80-е гг. 20 в., в течение которых были пробурены четыре скважины, две в Мавритании (Аболаг-1 и Оуасса-1) и две в Мали (Ярба-1 и Атоулла-1). К настоящему времени всего пробурено 8 скважин и выполнен незначительный объем геофизического профилирования. В результате до сих пор нет однозначных мнений о строении, истории формирования и перспективах нефтегазоносности бассейна.

Геологическое строение бассейна Таудени

Осадочный бассейн Таудени располагается в пределах Западно-Африканского кратона, одного из пяти африканских кратонов с

кристаллическими породами докембрийского возраста. Бассейн занимает центральную часть кратона, что позволяет предполагать присутствие не только протерозойских, но и архейских пород в его фундаменте (Clauer, 1982; Баранов, 2018). Фундамент бассейна не вскрыт ни одной из пробуренных скважин. По геофизическим данным и результатам изучения выходов на поверхность он представлен также магматическими образованиями (Waters, Schofield,2004).

Осадочные отложения бассейна - это в основном древние породы среднего и позднего протерозоя, а также палеозоя и (в меньшей степени) более молодые мезозой-кайнозойские комплексы пород и четвертичных осадков. Мощность осадочного чехла достигает 6 км и более (Monge, Badali et al., 2016).

По своей относительной тектонической стабильности бассейн Таудени отличается от соседних сложных областей, таких как цепь Мавританидов на западе, Дагомейиды на востоке (рис.1). Некоторые исследователи (Villeneuve,2005) выделяют два типа границ бассейна: относительно стабильные и мобильные. На севере и юге бассейна осадочный чехол имеет устойчивые границы, связанные с выходами фундамента. На севере он ограничен щитом Регибат, на юге - щитом Менлео (или Мен). На востоке и западе, наоборот, чехол лежит на подвижных зонах. Западную границу составляют Мавританиды протяженностью более 1800 км между южным Марокко на севере и Сьерра-Леоне на юге. Они простираются в сторону хребта Регибат, а западная часть Мавританид погружена под прибрежный СенегалоМавританский осадочный бассейн.

Восточная граница бассейна Таудени проявляется менее четко, чем западная. С юга на север наблюдаются такие ограничивающие области, как дуга Дагомеидов и дуга Гурма.

По сравнению со сложными границами, сам бассейн Таудени имеет относительно простое строение. Он состоит в основном из двух крупных докембрийских депрессий (рис.2): депрессия Мактейр на западе в Мавритании и одноименная с бассейном депрессия Таудени восточнее, в Мали (Villeneuve, 2005). Депрессия Таудени, ориентированная в основном на запад-восток, значительно превышает по размерам депрессию Мактейр, которая ориентирована по направлению северо-запад- юго-восток. В северо-западных районах депрессии Мактейр мощность доде-вонских осадочных отложений по геофизи-

Рис.1. Схематическая геологическая карта Западно-Африканского кратона (Anani et al., 2013)

Рис. l.Cmpoeuue осадочного бассейна Таудени в докембрии (Villeneuve, 2005); изолинии - изопахиты протерозоя

ческим данным достигает 2,5 км и более, в юго-восточных районах не превышает 2 км.

На большей части депрессии Таудени мощность этих отложений меньше, не превышает 2 км. Основная особенность бассейна Таудени связана с большой мощностью и широким развитием докембрийских осадочных образований, которые составляют до 50% разреза осадочных отложений. В бассейне выделяют также незначительные по размерам палеозойские впадины, которые преимущественно накладываются на докембрийскую структурную поверхность. Следует отметить, что палеозойские впадины в большей степени распространены на севере бассейна (Villeneuve, 2005).

По литологии осадочный чехол бассейна в нижней части представлен верхнепротерозойскими песчаниками (мощность до нескольких сотен метров), над которыми залегают глинистые сланцы с прослоями кремнистых пород и песчаников (Clauer et al.. 1982). Глинистые сланцы по повышенному содержанию органического углерода рядом исследователей относятся к нефтегазоматеринским (Baudino. Monge. 2014; Qingchun.

2008). Материнские породы обогащены сапропелевым органическим веществом и распространены в депрессиях Мактейр и Таудени. Палеозойский комплекс выявлен в основном только в разрезах отрицательных структур - депрессий, синеклиз. Кембрийско-силурийские отложения сложены песчаниками и сланцевыми толщами с карбонатными прослоями в верхней части. Распространенные в силуре глинистые сланцы также могут быть нефтегазоматеринскими породами (Monge, Badali et al., 2016). Девонский комплекс пород представлен чередованием известняков и мергелей с прослоями песчаников и глин. Каменноугольные отложения в нижней части состоят из карбонатно-глинистых отложений, а в верхнем отделе представлены песчано-глинистыми. Мощность отложений варьирует от 200 до 1000 м. В унаследованных от фундамента структурах осадочного чехла (впадинах и синеклизах) установлены континентальные отложения нижнего мела, сложенные красноцвета-ми. Красноцветная толща широко распространена в северной, восточной и в центральной частях бассейна, где она перекры- вается континентальной серией неогеновых отложений. На промежуточной континентальной толще, местами на фундаменте в бортовых зонах с размывом залегают морские и лагунные песчаные отложения верхнемелового и раннеэоценового возраста. На северо-западе территории отложения верхнего мела в нижней части сложены известняками и глауконитовыми песчаниками с переслаиванием известняков, глин, мергелей. Также широкое распространение получили континентальные образования миоценовоплиоценового возраста, выделяющиеся в заключительную континентальную серию, представленную глинами, песками, гравелитами, конгломератами, а также осадочными брекчиями, обломками глин, алевролитов и остатками окремнелой древесины. Отложения четвертичного возраста характеризуются разнообразием и представлены пестрой по составу толщей континентальных отложений линзовидного строения. Повсеместное развитие получили покровные железистолатеритные и железистые кирасы, реже -следы вулканизма (Villeneuve, Cornee, 1994). Выявленные в них на территории Мали месторождения бокситов составляют до 3% мировых запасов.

Таудени граничит с такими осадочными бассейнами, как Сенегало-Мавританский на западе, Тиндуф на севере (через хребет Ре-гибат), Регган — на востоке. В отличие от Таудени, эти бассейны в основном не содержат неметаморфизованные докембрийские осадочные отложения. Осадконакопление в Сенегало-Мавританском бассейне, известном также как Сенегальский или Дакарский бассейн, на большей части территории происходило преимущественно с раннепалеозойского времени. Бассейн Тиндуф начинал формироваться с силурийского времени, Регган — с ордовикского времени. К промышленно нефтегазоносным относится только Сенегало-Мавританский бассейн, который простирается на общей площади 310 тыс. км2 на суше и более 130 тыс. км2 на море. Небольшие по размерам бассейны Тиндуф и Регган, как и Таудени, изучены недостаточно.

Моделирование погружения отложений бассейна Таудени в связи с нефтегазоносностью

На примере разреза самой глубокой в бассейне Таудени скважины Аболаг-1 было выполнено моделирование истории погружения отложений в программе PetroMod (рис.З). Скважина пробурена в южной части депрессии Мактейр, вскрыла широкий диапазон осадочных пород вплоть до среднепротерозойских и была относительно полно исследована. Глубина фундамента принята по геофизическим данным. В связи с противоречивостью результатов определения возраста пород нижней части разреза (от более 1100 до 700 млн лет) разными методами (Rooney, 2010), использовали усредненные данные. Возраст верхней части протерозойского разреза, определенный этими же методами, оказался довольно сходным - 695-610 млн лет.

По результатам моделирования основной этап погружения отложений связан со средне-позднепротерозойским временем. Установлено три основных этапа подъема и размыва отложений. Первый этап прервал позднепротерозойское погружение и привел к размыву значительной мощности (до 300 м) верхнепротерозойских отложений, он связан с общим панафриканским подъемом (Villeneuve, Cornee, 2004). Два последующих подъема — герцинский и альпийский — также привели к значительному разрушению отложений. Особенно большие мощности размыва (до 1000 м и более) наблюдались в период герцинского тектогенеза. В разрезе скважины отсутствуют пермские, триасовые и юрские отложения. Вследствие последующего альпийского орогенеза в разрезе присутствуют только верхнемеловые отложения. Обращают на себя внимание в целом невысокие скорости осадконакопления, изменяющиеся в диапазоне 5-28 м/млн лет (рис.4). Использующийся в программе метод бэк стриппинг (backstripping), или метод обратного разуплотнения, учитывающий уплотнение пород при погружении, позволяет довольно точно определять этот параметр. Известно, что невысокие скорости седиментации способствуют формированию нефтега- зоматеринских пород, которые по современным представлениям формирования нефтегазоносности являются ключевыми объектами при поисках залежей (Карасева, 2009). Наиболее низкие скорости осадконакопления наблюдались в позднем протерозое и в силу- отложениях этого возраста выявлены материнские породы.

Следует отметить, что на севере и северо-западе Африки бассейн Таудени является единственным бассейном с материнскими породами в протерозое.

рийско-каменноугольное время; именно в

Age of Deposition, Abolag

□ PetroMod

Рис. 3. Модель погружения отложений в районе бурения скважины Аболаг-1

Sedimentation Rate, Abolag

Sedimentation [m/Ma]

Рис. 4. Модель изменения скорости осадконакопления в районе бурения скважины Аболаг-1

Изучение керна, шлама, каротажных данных и результатов испытаний в скважинах Оуаса-1 и Аболаг-1 показали (Monge, Badali et al., 2016), что имеется пять комплексов пластов-коллекторов, находящихся в благоприятном положении относительно материнских пород. Коллекторы представлены песчаниками: три пласта в докембрийских породах и один пласт в базальном девонском комплексе. Единственный карбонатный пласт встречен в докембрийских палеокарстовых известняках.

Процессы генерации углеводородов в материнских породах и их аккумуляции подтверждаются обнаружением значительных нефтегазопроявлений. По данным бурения нефтегазопроявления обнаружены в отложениях позднего докембрия, силура и позднего девона. Так, в скважине Аболаг-1 были получены газ (0,48 млн куб. футов) и газоконденсат. Нефтегазопроявления установлены в протерозойских карбонатах на границе с си-лицитами в скважине Ярба-1 в Мали. Газопроявления отмечены в скважине Атоулла-1. Эти результаты опровергают пессимистические прогнозы в ряде ранее опубликованных работ (Wenzhe, 2009, Моделевский, 2016) и дают возможность говорить о повышенных перспективах нефтегазоносности, однако для более уверенной оценки необходимо дальнейшее продолжение геологоразведочных работ. Особый интерес в этом плане представляют самые древние протерозойские отложения, которые, несмотря на открытие залежей нефти и газа в различных регионах (Восточная Сибирь в России, Австралия, Оман и др.), до сих пор для многих компаний остаются неперспективными или непонятными объектами.

Заключение

В результате изучения особенностей строения и формирования осадочного бассейна Таудени сделаны следующие выводы.

• 1.    Формирование крупнейшего в северозападной части Африканского континента осадочного бассейна Таудени связано с центральной частью Западно-Африканского кратона, что предопределило развитие ар-хей-протерозойского фундамента, протерозойских осадочных пород и специфику раз

• 2.    Основные особенности строения осадочного чехла определяются развитием протерозойских осадочных пород значительной мощности и отсутствием в разрезе в основном пермских, триасовых, нижнеюрских отложений вследствие проявления герцинского и альпийского тектогенеза.

• 3.    По результатам моделирования бассейн отличается невысокими скоростями осадконакопления, особенно низкие скорости наблюдаются в верхнепротерозойских и силурийско-каменноугольных отложениях, что способствовало развитию в них нефтегазоматеринских пород.

• 4. Проведенное исследование особенностей строения бассейна Таудени в комплексе с результатами изучения развития материнских пород, коллекторов и нефтегазопроявлений свидетельствует о необходимости продолжения приостановленных ныне геологоразведочных работ в связи с повышенными перспективами нефтегазоносности.

вития его границ, связанных на севере и юге с выходами докембрийского фундамента.