Глава IX

ПАЛЕОГИДРОГЕОЛОГИЯ

 

С.Б. Вагин

 

Из монографии «Нефтегазовая гидрогеология»,

Изд. «Нефть и газ» Р Г У  нефти и газа им. И.М. Губкина. М., 2001.

Авторы: А.А. Карцев, С.Б. Вагин, В.П. Шугрин, Ю.И. Брагин

 

Палеогидрогеология — отрасль геологических знаний, изучаю­щих древние гидрогеологические условия и их развитие в течение геологического времени. Задачи палеогидрогеологии заключаются в реконструкции гидрогеологических условий минувших геологи­ческих эпох, изучении геологической деятельности литосферных вод, выявлении их роли в формировании, сохранении и разруше­нии различных полезных ископаемых.

В настоящее время палеогидрогеологические реконструкции ис­пользуются при поисках месторождений металлических руд, пре­сных и минерализованных вод, рассолов, а также скоплений УВ.

Изучение палеогидрогеологических условий, существовавших на различных этапах гидрогеологической истории осадочных бас­сейнов, позволяет воссоздать гидрогеодинамические, гидрогеохи­мические и гидрогеотермические условия, в которых происходили процессы нефтегазообразования, нефтегазонакопления и нефте-газоразрушения.

 

§ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПАЛЕОГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

 

О роли подземных вод в историческом аспекте высказывались еще в конце XIX в А. Добре (1887) и С.Н. Никитин (1895). Однако зарождение палеогидрогеологии как отрасли научных знаний свя­зано с именем П.Н. Червинского. В 1929 г. он ввел в литературу и обосновал понятие исторической гидрогеологии, или палеогидро­геологии.

Большой вклад в развитие палеогидрогеологии внесли К.И. Ма­ков, А.Н. Семихатов, А.М. Овчинников, М.А. Гатальский, А.А. Карцев, Е.А. Басков, Я.А. Ходжакулиев, Е.А. Барс, Г.П. Якобсон, А. М. Никаноров, Е. В. Пиннекер, Г.П. Волобуев, Л.А. Абукова, С.Б. Вагин и др.

В 1969 г. А.А. Карцевым, С.Б. Вагиным и Е. А. Басковым была опубликована первая монография по палеогидрогеологии. Разви­тию этой отрасли знаний способствовала организация в Ашхабаде двух научных конференций (1966, 1978), определивших направле­ния и пути развития палеогидрогеологии.

Палеогидрогеологические исследования базируются на пред­ставлении о тесной взаимосвязи геологических и гидрогеологических факторов и выявлении их роли в формировании водных растворов осадочных бассейнов земной коры. Исходным матери­алом для изучения ретроспективной роли геологических и гидро­геологических факторов служат данные о геологическом строе­нии исследуемого осадочного бассейна и прилегающих к нему идентичных бассейнов, кристаллических массивов или ороген-ных сооружений. Взаимовлияние этих геолого-гидрогеологичес­ких структур наблюдается в современных условиях и прослежи­вается в геологическом прошлом. Важное значение при палеогидрогеологических исследованиях имеет и анализ материалов по современной гидрогеологии, позволяющий судить о выявленных гидрогеохимических, гидрогеодинамических и гидрогеотермичес­ких закономерностях, которые являются следствием совокупнос­ти всех процессов, протекавших в различные периоды развития осадочного бассейна.

В этих процессах играет определенную роль ряд геологических факторов, среди которых доминирует тектонический фактор. Ха­рактер тектонических движений предопределяет пространствен­ное распределение бассейнов седиментации и областей сноса в регионе, положение геоструктурных элементов различных поряд­ка и знака, условия осадконакопления. Поэтому изучение направ­ленности тектонических движений, периодичности и величины их амплитуды в течение геологического времени дает основание для выделения главнейших этапов развития осадочных бассейнов, с которыми тесно связаны и условия формирования подземных вод в гидрогеологических структурах. К важным геологическим фак­торам относится и литологический. Литогенетические преобразо­вания в осадочных породах бассейна оказывают существенное вли­яние на гидрогеологические процессы. В свою очередь гидрогео­логические процессы проявляются на всех стадиях литогенеза и приводят к новообразованиям в породах. Изменения емкостных и фильтрационных свойств как флюидопроводящих, так и флюидоупорных толщ в течение геологического времени, связанные с уп­лотнением осадков или их разуплотнением, влияют на условия миграции флюидов в водоносных комплексах. Рассмотренные фак­торы являются универсальными, роль других геологических фак­торов проявляется не во всех случаях. Анализ действия всех фак­торов в геологическом прошлом осадочного бассейна и изучение общих вопросов палеогидрогеологии (структурно-палеогидрологический анализ, по Е. А. Баскову) позволяет проводить детальные палеогидрогеологические реконструкции. Они подразделяются на палеогидрогеодинамические, палеогидрогеохимические и палеогидротермические.

На рис. 44 показана возможность всех исходных данных для проведения палеогидрогеологических исследований и та историческая основа, на которой они базируются.

В развитии гидрогеологических процессов в пределах комплек­са осадков какого-либо района наблюдается определенная цик­личность. Впервые в 1947 г. на это обратил внимание А. Н. Семихатов, который ввел в литературу понятие о гидрогеологических циклах. Позднее А.А. Карцевым, С.Б. Вагиным (1962) было уточ­нено понятие «гидрогеологический цикл» и обосновано выделе­ние в цикле двух этапов: элизионного (седиментационного) и инфильтрационного.

Под гидрогеологическим циклом (рис. 45) понимается период гидрогеологической истории водоносного комплекса или райо­на, охватывающий элизионный и инфильтрационный этапы его развития. При этом элизионный этап гидрогеологического цик­ла — это отрезок гидрогеологической истории, начинающийся с осадконакопления и формирования пластовых вод в условиях уплотнения вмещающих и перекрывающих пород. Элизионный этап заканчивается с подъемом территории, регрессией и нача­лом денудации пород. Под инфильтрационным этапом гидрогео­логического цикла понимается отрезок гидрогеологической истории водоносного комплекса, на котором вследствие инверсии тектонических движений возникают условия, способствующие проникновению в него атмосферных и поверхностных вод. В зависимости от условий тектонического развития региона в гид­рогеологической истории водоносных комплексов могут иметь место один или несколько гидрогеологических циклов. При палеогидрогеологических исследованиях нефтегазоносных бассей­нов важное место занимает периодизация гидрогеологической истории, заключающаяся в выделении гидрогеологических цик­лов и этапов.

Исходным материалом для периодизации гидрогеологической истории служит сводный геологический разрез. В первом прибли­жении время осадконакопления отвечает элизионным этапам, а перерывы в седиментации — инфильтрационным. Е.В. Пиннекер, кроме того, выделяет магматические этапы — отрезки време­ни проявления магматизма в гидрогеологической истории водо­носного комплекса.

Большой объем информации для периодизации дают палеоге­ографические, литолого-фациальные, палеотектонические карты и графики, сведения о палеокарсте.

 

Рис. 44. Схема взаимосвязи историко-геологических и гидрогеологических данных при палеогидрогеологических реконструкциях