Зоогеографические признаки нефтеобразования

ЗООГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ НЕФТЕОБРАЗОВАНИЯ

Эвапоритовые бассейны - мощный фактор морфофизиологической эволюции морских и солоноватоводных видов. Симпатрическое видообразование в них было связано с изоляцией популяций эвригалинных организмов фронтальными зонами палеорек с высокими горизонтальными градиентами солености от ~2 до минимум 8 г/л. Часть популяций на предустьевых пространствах приспособилась к размножению в пресной воде, а голоэвригалинные (M5-M4) и галофитные виды эволюционировали в зонах опреснения. Т.о. надежным фито- и зоогеографическим признаком существования в прошлом эвапоритового бассейна является наличие голоэвригалинных морских и солоноватоводных видов и их видов-двойников или морфологических аналогов, эволюционировавших до уровня рода (реже семейства), в пресных водах. Например, род Dunaliella (Volvocales) включает несколько галофитных лагунных и континентальных форм, многочисленные пресноводные виды на всех континентах, исключая Антарктиду, и несколько морских видов (см. [Масюк, 1977]). Филогения пресноводных и морских эритробактерий [Турова и др., 1995] показывает, что симпатрическая модель пригодна и для бактериальных форм, а морфологическое разнообразие эритробактерий в пресных водах может быть объяснено многократным видообразованием от немногих морских предков в различных эвапоритовых бассейнах.

Рис. 10. Плеоподы самцов видов-двойников Isopoda рода Jaera (по суммарным литературным данным): 1 - J. albifrons; 2 -- J. ischiosetosa; 3 - J. shelenbergi; 4 - J. nordmanni; 5 - J. nordica

Термопатия голоэвригалинных видов и их морских предков является индикатором палеоклимата. Например, в северном Средиземноморье обитает Jaera italica Kesselyak, 1938 (Isopoda). Ее морфологический голоэвригалинный двойник J. ischiosetosa Forsman, 1949 и их общий предок, бореальная J. albifrons Leach, 1814 (рис. 10), живут в Северной Атлантике от южного побережья Франции до Берингова и Белого морей. Это указывает, что климат мессина был более холодным, чем ныне.

Аналогичная картина наблюдается в распределении близкородственных пресноводных и морских видов Gammarus и Anisogammarus (Amphipoda) в бассейнах рек северо-востока Азии, Северной Америки, Северном Ледовитом и северной части Тихого океана (см. [Цветкова, 1975]), мизид Mesipodopsis (Mysidacea) в реках бассейна Персидского залива и Атлантическом океане [Mauchline, Murano, 1977]. Все голоэвригалинные реликты балаханского времени (см. выше) размножаются при температурах более 10^оС. Если бассейну ПТ были свойственны климатические особенности современного Каспия (см. [Родионов, 1991]), то падение его уровня было связано с аридизацией климата при потеплении. Последовавшая за ним акчагыльская трансгрессия маркирует похолодание. Это объясняет отсутствие балаханских реликтов в Мировом океане и наличие в фауне Каспия многочисленных стеногалинных солоноватоводных арктических реликтов.

Приспособление морских и солоноватоводных организмов к размножению в пресной воде определялось не только их осморегуляторными способностями, но и термопатией, особенностями размножения и площадями опресненных зон. Мессинские пресноводные реликты, как и понтические реликты («lago-mare»), приурочены в основном к рекам и фреатическим водам северного побережья Средиземного моря. Видовое разнообразие балаханских пресноводных реликтов в Волге (>50 видов донных беспозвоночных), Куре и Араксе (7-9), Сефидруде - (~5 видов) и в реках Горганского залива (1?) соответствует ранжированию водности рек в современный период (см. рис. 2). Среди ~100 видов пресноводных балаханских реликтов наиболее примечательны двойники голоэвригалинных солоноватоводных видов. Рыба-игла, атерина и бычок-бубырь имеют репродуктивные ареалы в Волге [Коблицкая, 1981] и Урале. В оз. Иссык-Куль обитает пресноводный Cyprideis pedashenkoi (Daday, 1909), Ostracoda. В Араксе и Верхней Куре живут Turcogammarus turcatum (Stock, 1974) и T. setosus (Schaferna, 1914) (Amphipoda) [Barnard, Barnard, 1983a, b.]. К рекам бассейна Каспия, впадавшим в водоем ПТ разными руслами (см. рис. 2), приурочены эндемичные Theodoxus astrakhanicus Starobogatov, 1994 (Волга, Урал), Th. doriae (Issel, 1865) (Сефидруд), Th. major Issel, 1865 (Аракс) и Th. subthermalis Issel, 1865 (Кура). Последний вид сходен с голоэвригалинным Th. pallasi даже строением радулы. Они отличаются формой зубовидного выроста оперкулюма и имеют дизъюнктивные ареалы. Из бассейна Амударьи описано 6 видов Caspiohydrobia (Hydrobiidae) [Старобогатов, Иззатуллаев, 1974].

Средиземноморские Hydrobiidae живут при 90 г/л, а пресноводные - в реках и пещерах [Spandl, 1926; Воробьев, 1949; Jaeckel, 1967; Radoman, 1983]. Их раковины отмечаются в мессинских отложениях [Selli, 1983] и «lago-mare» [Sturani, 1973]. Процесс приспособления немногих морских видов к обитанию в широком диапазоне солености и в пресной воде в Мессинских эвапоритовых бассейнах за ~0.48 Ma проходил >10 раз. Период адаптации не превышал нескольких тысяч лет и определялся трендом солености. Это подтверждается заключением Veuille [1979] о минимум трех подвидах J. nordmanni и объясняет «эволюционный парадокс» изопод и амфипод оз. Охрид (см. [Salemaa, Kamaltynov, 1994]).

Голоэвригалинная морская J. nordmanni (Rathke, 1837) и пресноводная Jaera shelenbergi Kesselyak, 1938 эволюционировали от бореальной J. nordica Lemerceier, 1958 (см. рис. 10). Corophium volutator Pallas, 1766 и Cor. orientalis Schellenberg, 1928 от бореального Cor. affine Bruzelius, 1859. Голоэвригалинная Ficopomatus enigmaticus и пресноводная Marifugia cavatica Absolon et Hrabe, 1930, вероятно, от Serpula (Serpulidae). Пресноводная Moerisia lyonsi Boulenger, 1908, обитавшая в оз. Карун (Египет), и голоэвригалинная M. maeotica (Ostroumov,1896) (Moerisidae, Cnidaria) - возможно от Thaumantias hemisphaerica Esch. (Taumantidae). Фреатическая Troglochaeta beranecki Delachaux, 1920 и голоэвригалинный морской Nereis diversicolor O.F.Muller, 1776 (Nereidae) - виды-аналоги. Пресноводные и морские виды Gammarus Fabricius, 1775, родственные лузитанскому голоэвригалинному Gam. aequicauda (Martynov, 1931), настолько многочисленны, что я затрудняюсь указать на видов-двойников лишь по морфологическим признакам.

Рис. 11. Распространение Mytilopsis (?Dreissenidae, Bivalvia) (A), родов и подродов сем. Neritidae, Gastropoda (Б) в континентальных водоемах (по [Старобогатов, 1970], с дополнениями): 1 - Theodoxus; 2 - Neritila, Clithon (Vittolliton), Neritina (Neritina, Clupeolum, Vitta); 3 - Clithon (Clithon, Pictoneretina); Neritina (Neritina, Neritona, Vittina, Dostia, Vittoidea), Septaria; 4 - Pseudonerita

Зоогеографический анализ за пределами Паратетис был выполнен мной по таксономическим группам, вселившимся в Каспий и родственным каспийским, и исключительно на основе опубликованных карт (например, рис. 11-12). Он был верифицирован по распространению типовых видов Mollusca (по [Thiele, 1925-1935]). При этом регионом формирования пресноводной фауны я считал район, в котором имеется минимум три неродственных между собой родовых таксона с ярким морским генезисом. В реках Мексиканского залива живет пресноводный краб Rhithropanopeus harrisii Gould, 1841, а его голоэвригалинный вид-двойник Rh. tridentatus (Maitland, 1874) освоил не только восточную Атлантику, но Арал и Каспий. Гребневик M. leidyi, некогда обитавший у восточных побережий обоих Америк, эволюционировал от менее стеногалинного вида, например M. mccradyi, в один из эвапоритовых кризисов Мексиканского залива или Карибского моря после окончания формирования Атлантики, т.е. за последние ~130Ma. В реках бассейна Мозамбикского пролива, кроме пресноводных Neritidae (см. рис. 11), обитают пресноводные десятиногие раки (см. рис. 12) и мизида Lepidophtalmus servatus Fage, 1924 (Занзибар). В реках Австралии, Тасмании и Новой Зеландии обитают эндемичные десятиногие раки (см. рис. 12), а также несколько пресноводных видов р. Danuliella. В реках бассейна Красного моря (Синайский полуостров) живут пресноводные виды Pirenella (Gastropoda), не отличимые от голоэвригалинных Cerithium sp., живущих в оз. Gavish Sabkha при 130 г/л (см. [Hypersaline …, 1985]).

Рис. 12. Распространение речных раков (по [Бирштейн, Виноградов, 1934; Starobogatov, 1995]): I - Astacidae; II - амурские и III - японские Cambaroides, Cambaridae; IV -Pacifastacus, Pacifastacidae; V - восточно-американские; VI - бразильские; VII - чилийские; VIII - новозеландские; IX - раки о.Фиджи; X - раки о.Тасмания; XI - австралийские; XII - раки о. Мадагаскар (Parastacidae)

Центры формирования рецентных пресноводных фаун и флор мессинского и балаханского типов сосредоточены, по меньшей мере, в 28 районах (рис.13). В Атлантическом - Амазонка, Иордан, Ла-Плата, реках Гвинейского и Мексиканского заливов, Карибского и Средиземного морей. В Индийском - Инд и Мюррей, реки Красного моря, заливов Карпентария, Мартабан, Бенгальского и Персидского, проливов Басса и Мозамбикского (Западно-Мадагаскарский и Нижне-Замбезийский НГБ). В Тихом - реки Новой Зеландии, морей Берингова, Охотского, Японского, Желтого, Восточно- и Южно-Китайского и Индо-Малайского архипелага, заливов Калифорнийского, Ванкуверского и Аляскинского. Как минимум, в 27 случаях из 29 центры формирования рецентных пресноводных фаун и флор совпадают с разведанными или перспективными НГБ (по [Бека, Высоцкий, 1976]).

Рис. 13. Центры формирования пресноводных фаун (оригинал): 1-4 - мессинского и балаханского типов (1 - совпадают с разведанными НГБ; 2 - совпадают с перспективными НГБ; 3 - центры с признаками формирования фаун; 4 - районы, перспективные на нефть и газ); 5 - центры формирования пресноводных фаун ледовитоморского типа; 6 - паннонского; 7 - известные области разгрузки углеводородных потоков (по [Иванов, 1999])

Данные по районам тихоокеанского шельфа Южной Америки в Панамском заливе и южнее Вальпараисо (Чили), а также районам атлантического шельфа Намибии, ЮАР и южнее залива Ла-Плата, где известны признаки нефтепроявления, недостаточны для конкретных выводов. Скорее всего, эвапоритовые бассейны существовали на месте современного Кораллового и Тасманового морей. По зоогеографическим признакам могут быть указаны минимум три перспективных района формирования нефтепроизводящих отложений. В Японском море можно прогнозировать открытие шельфовых месторождений, а не только скромных нефтяных залежей по западному побережью Японии. Подобный прогноз может быть сделан по бассейну Карпентария (по нефтегазоносности Юго-восточной Папуа, месторождений Cornarvonn и подводным «нефтяным» вулканам (см. рис. 13)), шельфу Бразилии (в районах бассейнов Potiguar, Sergipe-Alagoas, Reconcavo, Espirito Santo) и Аргентины.

Юго-восточнее устьевой области Ла-Плата известны нефтегазовые проявления (см. рис. 13), а севернее - НГБ Бразилии. При этом бассейн Potiguar на севере и Espirito Santo на юге Бразилии совпадают с НГБ Берега Слоновой Кости, Нижне-Нигерийским и Кванза-Камерунским на западном побережье Африки (рис. 14). Раннемеловой (апт-альб) эвапоритовый НГБ Кампос (рис. 14В, 15А), в окрестностях которого сосредоточено более 70% запасов нефти Бразилии, начал формироваться до раскола Южной Атлантики, который произошел в раннем мелу примерно на рубеже апта и альба [Barron, et. al, 1981]. Он совпадает с аптским Кванза-Камерунским НГБ западной Африки (ср. рис. 14 А-В). Нефтегазоносность Нижне-Нигерийского и Западно-Африканского бассейнов также связана с апт-альбом [Высоцкий, Кучерук, 1973]. Естественно, что на противоположном берегу раскрывающейся Южной Атлантики также накапливались эвапоритовые осадки (см. рис. 15 Б). Например, в Анголе битуминозные известняки формации Букомази, подстилающие соленосную толщу верхнего апта, рассматриваются в качестве основного нефтегенерирующего комплекса [Конюхов, 1985].

Рис. 14. Предполагаемое положение континентов в позднем триасе (А), НГБ Африки (Б) и юго-востока Бразилии (В) (по [Высоцкий Кучерук, 1973] и ресурсам Интернет): 1 - промышленно нефтегазоносные бассейны; 2 - потенциально нефтегазоносные; 3 - возможно нефтегазоносные (3 - Нижне-Нигерийский; 4 - Кванза-Камерунский; 6 - Западно-Африканский; 18 - Нижне-Замбезийский; 19 - Западно-Мадагаскарский; 20 - Берега Слоновой Кости

Поскольку в позднем мелу (сеноман-коньяк) осадконакопление в Атлантике приобрело океанический характер [Тимофеев и др., 1985], зоогеографические данные маркируют эвапоритовые бассейны, существовавшие, как минимум, 130 Ma. Этот метод прогноза является наименее затратным, в сравнении с традиционными.

Рис. 15. Геологический разрез пассивных окраин Южной Атлантики: бассейн Кампос (А) и Западной Африки (Б -- на этапе формирования подводной карбонатной платформы; В - поздний апт): А 1 - конгломераты, песчаники; 2 - песчаники, алевролиты, глинистые сланцы; 3 - ракушечные известняки; 4 - мелкообломочные известняки; 5 - эвапориты; 6 - базальты; 7 - линия корреляции; 8 - возрастные границы; 9 - несогласие в кровле серии Жиквита; 10 - несогласие в подошве верхнего эоцена; 11 - подошва серии мелководного ракушняка Коквинас. Б, В. 1 -- прибрежные хребты, 2 -- пролювиальные конусы выноса, 3 -- дюны и барханы, 4 -- болота и озера на прибрежной равнине, 5 -- береговые бары и приливно-отливные равнины, 6 - речная дельта и авантдельта, 7 -- озера на аллювиальной равнине, 8 --открытый шельф, 9 - барьерные рифы, 10 -- уступы, площадки и каньоны на материковом склоне (10а -- Б; 10б - В), 11 -- перемещенные массы осадков (11а -- Б; 11б - В), 12 -- мелкие оползни на склоне (12а -- Б; 12б - В), 13 -- системы распределительных русел в глубоководных конусах выноса; 14--29 -- породы и осадки в разрезах древней материковой окраины: 14 --континентальная кора, 15 -- древние континентальные отложения платформенного чехла, 16 - коры выветривания, 17 -- красноцветные терригенные (молассоидные) образования, 18 -- эвапориты (18а -- Б; 18б - В), 19 -- рифовые известняки, 20 -- брекчированные карбонатные осадки материкового склона, 21 -- доломиты, 22 -- карбонатные илы, 23 - шельфовые терригенные пески, 24 -- песчано-алевритовые осадки прибрежной равнины, 25 -- глины прибрежно-шельфового и озерного генезиса, 26 -- шельфовые алевритовые осадки, 27 -- отложения глубоководного конуса выноса, 28 -- отложения дистальной части конуса, 29 - терригенно-карбонатные углеродистые осадки ("черные" сланцы) (по [Конюхов, 1985; Diaz et al., 1990])

Рис. 16. Осадочный чехол на периферии Скандинавии (по [Троцюк, 1982]): бассейны I - Лофотен; II - Воринг; III - Североморский; комплексы: 1 - терригенно- карбонатно-эвапоритовый палеозоя, мезозоя и кайнозоя; 2 - терригенно-карбонатный мезозоя и кайнозоя; 3 - преимущественно терригенный комплекс кайнозоя

Эвапоритовые моря с палеозоя по кайнозой существовали на шельфе Северного и Баренцева морей (рис. 16), но бассейны их рек неоднократно находились в зонах оледенений и для точных заключений необходимо использовать палеогеографические, палеонтологические, генетические и физиологические данные.

Например, пресноводные и голоэвригалинные мизиды Mesipodopsis появились не позднее, чем прервалась связь Индийского океана и Средиземного моря, т.е. на рубеже палеогена и неогена (22-25 Ma). Возможно, что этот же кризис солености маркируют «левантийские» униониды в отложениях рек Персидского залива и Кавказа [Богачев, Шишкина, 1915] и формирование верхов т.н. «главных известняков» месторождений Ирака (см. [Высоцкий, Кучерук, 1973]).

Прямое отождествление всех центров видообразования пресноводных фаун с перспективными районами нефтеобразования было бы крайне неосмотрительным. Эвригалинные морские виды Северной Атлантики и Арктических морей сближают пресноводных ледовитоморских реликтов севера Евразии и Америки с мессинскими. Но баренцевоморские популяции переносят изменение солености от 15 до 45-50%о, тогда как балтийские существуют при 3-4…30-35%о [Беляев, 1957]. Т.о. физиологическая адаптация голоценовых баренцевоморских реликтов в Балтике - актуалистическое подобие видообразования при опреснении палеоводоемов.

Например, в Паратетис существовали Паннонское (~5 Ma) и Понтическое (~2 Ma) палеоозера (см. рис. 1). Однако в их отложениях нет и не может быть УВ, сравнимых даже с южно-каспийскими, поскольку их геологическая история была связана с опреснением. Пресноводные Theodoxus aff. transversalis (Pfeiffer, 1828) и Th. aff. danubialis (Pfeiffer, 1828) отмечаются в «палюдиновых» слоях (~5.5 Ma) опреснившегося Паннона [Jurisic-Polsak, 1979; Papp, 1985]. В реках северного Причерноморья Theodoxus sp. впервые фиксируется в понтическое время (5.5-4.5 Ma) [Неогеновая…, 1986: 1, 281], а в Ниле и на Крите в комплексе с Corbicula, Unio, Bithynia и Physa появляются ~5.0 Ma назад [Чумаков, 1967; Demitzacis, 1979]. На Крите и Балеарских островах, где живут рецентные виды [Jaeckel, 1967], отсутствуют реки, подобные Нилу. Это показывает, что Эпипонтическое озеро, место рекрутирования фауны «lago-mare», было пресным, и объясняет отсутствие нефтематеринских толщ выше мессинских эвапоритов. Независимое происхождение ледовитоморских реликтов Евразии и Америки (см. рис. 13) за последние ~0.1 Ma [Сущеня и др., 1986], генезис пресноводных видов Theodoxus в четырех центрах видообразования Паратетис (см. рис. 11Б), многократное видообразование в Мессинских эвапоритовых бассейнах - проявление номогенеза, т.е. развития, в основе которого лежит закономерность, а не случайность [Берг, 1977]. Приведенные данные также подтверждают гипотезы Э. Майра [1974], С.Дж. Гаулда и Н. Элдриджа о высоких темпах видообразования в изолированных популяциях. Физиологическая адаптация морских видов к размножению в пресной воде может проходить при опреснении палеоводоема (ледовитоморский и паннонский типы) и его осолонении (мессинский и балаханский типы). Последние пути видообразования связаны с появлением голоэвригалинных морских или солоноватоводных видов в солеродных бассейнах и пресноводных - в континентальных водах.

Преобладание теплого климата в фанерозое (>80% из 540 Ma) и протерозое (>90% из ~2000 Ma), эвапоритовые цианобактериальные сообщества архея, делают вероятным эвапоритовое симпатрическое видообразование и заселение пресных вод на первых этапах биологической эволюции. Увеличение V, Ni, Fe и Cu при сокращении Mg и постоянном Ca в нефтях от кайнозойских к мезозойским и палеозойским [Севостьянов, 1999] можно объяснить эволюцией эвапоритовой системы (постоянство Ca). Появившиеся в ней ракообразные обогащают нефть V и Fe, а моллюски - Cu (за счет пигмента гемоцианина). Увеличение Ni, Fe и Cu можно также связать с эволюцией пресноводных экосистем и увеличением потока аллохтонных ОВ континентального генезиса.

Можно допустить, что на первых этапах существования биосферы - с архея по ордовик, т.е. до освоения гидробионтами пресных вод нефтеобразующие биосистемы существовали не только в гипергалинных водах, но и в солоноватых. Так, в Волго-Уральской области нефтегазоносность докембрийских отложений связана с гожанской и калтасинской свитами верхнего рифея (R₃), формировавшихся в эвапоритовых бассейнах на стадиях доломито - и ангидритообразования, а байкибашевская и старо-петровская свиты венда (V), по мнению авторов [Лагутенкова, Чепикова, 1982], накапливались в трансгрессивную фазу в солоноватоводных условиях. В.М. Горленко, С.И. Жмур [1989] также считают, что диктионемовые сланцы ордовика Прибалтики образовывались в условиях низкой солености. В подтверждение своей точки зрения авторы [Лагутенкова, Чепикова, 1982] приводят данные о низком содержании хлора, однако, в цементе байкибашевской и старо-петровской свит присутствует хлорит, являющийся одним из индикаторов аридного осадконакопления в условиях повышенной солености [Справочник …, 1983]. В диктионемовых сланцах детектированы алюмосиликаты [Горленко, Жмур 1989], характерные начальным стадиям повышения солености [Страхов, 1962]. Против таких предположений выступают и данные С.Г. Неручева [1982], который установил взаимосвязь между уранонакоплением, развитием фитопланктона и накоплением органического вещества. Причем в такие периоды, начиная с раннего протерозоя, состав фитопланктона резко обеднялся до 1-2 форм, которые достигали массового развития. Приуроченность высоких концентраций урана к доломитам обычно объясняют его миграцией в виде уранил-карбонатных комплексов и комплексных органических ионов. Формирование верхнеюрского уранового оруднения в Зауралье происходило не просто при смене гумидных условий на аридные [Зайцев, 2000], а в условиях максимальной аридизации позднеюрского климата (см. [Корж, 1978]). Образование фосфоритов Средиземноморской провинции, где содержание урана очень невелико (0,003%) [Григорьев и др., 1990], также как и формации Фосфория (США), происходило в условиях аридного климата и высокой солености, на что указывают гипсы в их разрезах [Страхов, 1962]. Образование осадочных месторождений урана, меди, цинка, свинца, ванадия, пластовых фосфоритов часто сопровождалось значительной доломитизацией и связывается с начальной стадией аридного литогенеза [Страхов, 1962; Справочник …, 1983].