Пермский бассейн — крупный осадочный бассейн в юго-западной части США . Это самое высокопроизводительное нефтяное месторождение в США, в 2019 году оно давало в среднем 4,2 миллиона баррелей сырой нефти в день. Этот осадочный бассейн расположен в западном Техасе и юго-восточном Нью-Мексико .
Он назван в честь пермского геологического периода, поскольку содержит одни из самых мощных в мире отложений горных пород этого периода.
Пермский бассейн состоит из нескольких бассейнов-компонентов; включая Мидлендский бассейн, который является крупнейшим, Делавэрский бассейн , второй по величине, и Марфаский бассейн, который является наименьшим. Пермский бассейн охватывает более 86 000 квадратных миль (220 000 км 2 ), [1] и простирается на площади приблизительно 250 миль (400 км) в ширину и 300 миль (480 км) в длину. [2]
Техасские города Мидленд , Одесса и Сан-Анджело служат штаб-квартирами некоторых предприятий по добыче нефти в бассейне.
Пермский бассейн также является крупным источником калийных солей ( поташа ). Калийные рудники расположены в округах Ли и Эдди , штат Нью-Мексико, и эксплуатируются камерно-столбовым методом. Галит (каменная соль) производится как побочный продукт добычи калийных солей. [3] [4] [5] [6]
Бассейн Делавэр является большей из двух основных долей Пермского бассейна в пределах форланда надвигового пояса Уошито-Марафон, разделенного платформой Центрального бассейна. Бассейн содержит осадки, датируемые пенсильванским , вольфкэмпским ( формации Нил-Ранч и Ленокс-Хиллз [7] ), леонардийским ( сланцы Авалон ) и ранним гваделупским временем. Падающий на восток бассейн Делавэр подразделяется на несколько формаций (рисунок 2) и содержит около 25 000 футов (7600 м) слоистого алеврита и песчаника . Помимо обломочных осадков, бассейн Делавэр также содержит карбонатные отложения горной группы Делавэр , возникшие в гваделупские времена, когда канал Хови открывал доступ из моря в бассейн. [5]
Мидлендский бассейн, падающий на запад, подразделяется на несколько формаций (рисунок 4) и состоит из слоистого алеврита и песчаника. Мидлендский бассейн был заполнен большой подводной дельтой , которая откладывала обломочные осадки в бассейн. Помимо обломочных осадков, Мидлендский бассейн также содержит карбонатные отложения, возникшие в гваделупские времена, когда канал Хови обеспечивал доступ из моря в бассейн. [5]
Платформа Центрального бассейна (CBP) представляет собой тектонически поднятый блок фундамента , увенчанный карбонатной платформой . CBP разделяет бассейны Делавэр и Мидленд и подразделяется на несколько формаций, от самой старой до самой молодой: формации Нил-Ранч , Леннокс-Хиллз , Або , Йесо , Глориета , Сан-Андрес , Грейбург , Куин , Севен-Риверс , Йейтс и Тансилл (рисунок 5). Последовательность в основном состоит из карбонатных рифовых отложений и мелководных морских обломочных отложений. [5]
Восточный и северо-западный шельфы состоят из рифов шельфового края и шельфовых карбонатов, обрамляющих бассейны Делавэр и Мидленд, которые переходят вверх по падению в алевриты и эвапориты . Восточный и северо-западный шельфы подразделяются на формации Сан-Андрес , Грейбург , Куин , Севен-Риверс , Йейтс и Тансилл . [5]
Пролив Сан-Саймон представляет собой узкую синклиналь , которая отделяла платформу Центрального бассейна от северо-западного шельфа во времена Леонарда и Гваделупы. [5]
Пролив Шеффилд отделяет южную окраину Мидлендского бассейна от южного шельфа и надвигового пояса Уошито-Марафон во времена Леонарда и Гваделупы. [5]
Канал Хови — это топографическая низменность, расположенная на южном краю бассейна Делавэр, которая обеспечивала доступ к морю Панталасса во времена Гваделупы. [5] Канал Хови изначально был антиклиналью, которая образовалась во время докембрийского разлома, [8] и был основным источником морской воды для бассейна Делавэр. Закрытие канала Хови к концу пермского периода в конечном итоге привело к гибели пермского рифа, поскольку без поступления воды через канал уровень солености в бассейне Делавэр резко возрос, и риф не смог выжить. [9]
Подкова Атолл представляет собой наклоненную на запад дугообразную цепь рифовых холмов длиной 175 миль (282 км), расположенную в бассейне Мидленд, состоящую из 1804 футов (550 м) известняка, накопленного в пенсильванском и 1099 футов (335 м) в пермском периоде , с 15 значительными нефтяными резервуарами глубиной от 6099 футов (1859 м) до 9902 футов (3018 м). [11] Рифовый комплекс состоит из верхнепенсильванских известняков Strawn, Canyon и Cisco, перекрытых нижнепермскими песчаниками Wolfcamp и сланцами терригенного происхождения, простирающимися с северо-востока на юго-запад. [12] Первая эксплуатационная скважина, Seabird Oil Company of Delaware № 1-B J. C. Caldwell, была завершена в 1948 году. [13]
Пермский бассейн — это самое толстое месторождение пермских пород на Земле, которые быстро отлагались во время столкновения Северной Америки и Гондваны ( Южной Америки и Африки ) между поздним миссисипским периодом и пермским периодом. Пермский бассейн также включает формации, которые датируются ордовикским периодом , 445 миллионов лет назад ( млн лет назад ).
До распада докембрийского суперконтинента и формирования современной геометрии Пермского бассейна мелководное морское осадконакопление на предковом бассейне Тобоса характеризовало пассивную окраину , мелководную морскую среду. Бассейн Тобоса также содержит фундаментную породу, которая датируется 1330 миллионами лет назад (млн лет назад), и которая все еще видна в современных горах Гваделупе . Фундаментная порода содержит биотит-кварцевый гранит, обнаруженный на глубине 12 621 фут (3847 м). [8] В близлежащих горах Апачи и Стеклянная порода фундамента состоит из метаморфизованного песчаника и гранита докембрийского возраста. Вся область также подстилается слоистыми мафическими породами, которые, как полагают, являются частью мафической магматической свиты Пекос [14] и простираются на 220 миль (360 км) в южную часть США. Она была датирована 1163 миллионами лет назад.
Каждый период палеозойской эры внес свой вклад в специфическую литологию впадины Тобоса, накопившись в почти 6600 футов (2000 м) осадков в начале пенсильванского периода (323,2–298,9 млн лет назад). [8] Группа Монтойя является самой молодой скальной формацией в бассейне Тобоса и была сформирована в ордовикский период (485,4–443,8 млн лет назад) и залегает непосредственно на магматических и метаморфических породах фундамента. Породы из группы Монтойя описываются как светло-серый, мелко-среднезернистый кристаллический известковый доломит . Эти породы иногда переслаивались со сланцем , темно-серым известняком и, реже, кремнем . Последовательность группы Монтойя состоит из карбонатного известняка и доломита, который описывается как плотный, непроницаемый и непористый, и чаще всего встречается в обнажении Стеклянных гор, с толщиной, варьирующейся от 151 до 509 футов (от 46 до 155 м). [8]
В силурийский период в бассейне Тобоса произошли резкие изменения уровня моря, что привело к образованию множества групп пород. Первая из этих групп, называемая формацией Фуссельмана , в основном состоит из светло-серого, средне- и крупнозернистого доломита. Толщина этой формации варьируется от 49 до 164 футов (от 15 до 50 м), и части формации Фуссельмана также подверглись карстификации , что указывает на падение уровня моря. Вторая группа пород, образовавшаяся в силурийский период, называется формацией Вристен, которая представляет собой богатую грязью, сланцем и доломитом породу, которая в некоторых местах достигает толщины 1480 футов (450 м). Карстификация формации Фуссельмана показывает, что произошло падение уровня моря, но уровень моря снова поднялся во время трансгрессивного события, что привело к образованию формации Вристен. Затем уровень моря снова упал, что привело к значительному обнажению, эрозии и карстификации этих формаций. [8]
Формация Thirtyone была разработана в девонский период . Эта формация характеризуется известняковыми, кремнистыми и сланцевыми пластами, некоторые из которых имели пиковую толщину 980 футов (300 м). Эта формация имела много различных типов известняка, включая светлоокрашенный кремнистый, кремнистый , богатый криноидами и песчаный известняк. Формация Thirtyone очень похожа на формацию миссисипского периода, что, вероятно, связано с тем, что в это время в окружающей среде практически не было изменений. [8]
Миссисипский известняк является основной формацией, которая развивалась в этот период. Эта формация, похожая на ранее упомянутую формацию Thirtyone, состоит в основном из известняка и сланца. Пласты известняка описываются как «коричневые до темно-коричневых, микрокристаллические до очень мелкокристаллических, обычно песчаные и доломитовые», в то время как сланцевые пласты «серые до черных, твердые, пластинчатые, пиритовые, органические и очень кремнистые». [8] Миссисипский известняк имеет толщину от 49 до 171 фута (от 15 до 52 м), при этом он, как правило, тоньше к южной части бассейна Тобоса.
Сланец Барнетта — вторая формация, образовавшаяся в течение миссисипского периода. Он состоит в основном из илистого коричневого сланца и мелкозернистого песчаника и алеврита. Эта формация была намного толще миссисипского известняка, ее толщина составляла от 200 до 460 футов (от 60 до 140 м). Увеличенную толщину можно объяснить увеличением седиментации в этом районе, что, вероятно, было вызвано тектонической активностью в регионе. [8]
Орогенез Уошито произошел в позднем миссисипском периоде, что привело к тектонической активности в регионе. Последующее складчатое и разломное образование , вызванное этим орогенезом, привело к разделению бассейна Тобоса на три секции: бассейн Делавэр, бассейн Мидленд и платформу Центрального бассейна. Конец миссисипского периода также привел к началу формирования современного пермского рифового комплекса. Наследие раннего и среднего палеозоя составляет почти 6600 футов (2000 м) осадков, которые были накоплены в результате почти непрерывного осадконакопления. [8]
Пенсильванский период ознаменовал начало геологических процессов, которые сформировали Пермский бассейн в том виде, в котором мы его видим сегодня. Рифтовые события в кембрийский период (ранний палеозой) оставили зоны разломов в регионе. Эти зоны разломов действовали как плоскости слабости для разломов, которые позже были инициированы орогенезом Уошито . Эти зоны разломов привели к тому, что бассейн Тобоса был преобразован из-за тектонической активности в комплекс пермских рифов, который состоит из трех частей: платформы Центрального бассейна, которая окружена разломами, и бассейнов Мидленд и Делавэр по обе стороны. Миссисипские отложения отсутствуют либо из-за эрозии, либо из-за отсутствия отложений. Морские сланцы отложились в центре бассейнов Делавэр, Мидленд и Вал-Верде, в то время как на периферии бассейнов отложились мелководные морские, карбонатные шельфовые и известняковые отложения. [15] : 6, 17–18 [16] [17]
Ранняя пенсильванская формация Морроу залегает под формацией Атока . Морроу — важный резервуар, состоящий из обломочных осадков , песчаников и сланцев, отложившихся в дельтовой среде. [15] : 10, 37 [16] : 258, 266 [17] : 106–107
Пенсильванский период также привел к развитию других геологических формаций, хотя ни одна из них не имела такого значения, как формация Морроу. Формация Атока залегает согласно на вершине формации Морроу и характеризуется богатым ископаемыми известняком, перемежающимся со сланцем, достигая максимальной толщины 660 футов (200 м). Во время формирования Атоки в регионе все еще происходило поднятие, что привело к увеличению седиментации, поскольку окружающие возвышенности были размыты. Увеличение седиментации привело к образованию средне- и крупнозернистого песчаника. В формации Атока видны первые рифовые структуры, которые образовались в бассейне Делавэра. [8]
Формация Строун образовалась после Атоки, также в пенсильванский период, и достигла максимальной толщины 660 футов (200 м). В этой формации наблюдалось значительное увеличение рифовых холмов . Формация Строун в основном состоит из массивного известняка, а также «мелкозернистого и среднезернистого песчаника, темно- или светло-серого сланца и иногда красновато-коричневого, зеленовато-серого, битуминозного сланца». [8] В этой формации сохранилось большое количество различных типов ископаемых, включая брахиопод , фораминифер , мшанок , кораллов и криноидеев.
Пенсильванский период также включает две другие формации, формации Каньон и Сиско, которые имеют важное значение из-за обнаруженных в них крупных нефтяных залежей. [15]
Пермский период был временем крупного рифообразования, которое трансформировало комплекс пермских рифов в крупную рифовую систему, при этом скальные образования пермского возраста составляют 95% современных выходов на поверхность в Пермском бассейне. При рассмотрении любого типа рифообразования, которое произошло в Пермском периоде, важно помнить, что тектоника играла важную роль. В этот период суперконтинент Пангея , который просуществовал от 335 до 175 миллионов лет назад, начал распадаться. Пангея была сгруппирована около экватора и окружена суперокеаном Панталасса, а Пермский бассейн располагался на его западном краю в пределах 5–10 градусов от экватора. [18] Любая среда рифообразования нуждалась бы в источнике воды, и бассейн Делавэр был расположен недалеко от пограничного моря. Благодаря каналу Хови это море транспортировало воду в бассейн Делавэр. Глобальные температуры в это время были теплыми, поскольку мировой климат менялся от ледникового к парниковому. Этот рост глобальных температур также привел к таянию ледяных масс, расположенных в направлении Южного полюса, что затем привело к повышению уровня моря. [9]
Пермский период был разделен на основные эпохи , каждая из которых имеет отдельные подразделения. В каждой подэпохе в разных частях пермского рифового комплекса формировалась различная формация. [19]
Цисуральская эпоха включала два периода: вольфкемпийский и леонардийский , в честь каждого из которых названа геологическая формация в Пермском бассейне.
Формация Вольфкэмпиан залегает согласно на вершине Пенсильванской формации и является первой формацией пермского периода. Ее состав варьируется в зависимости от ее местоположения в бассейне, причем самая северная часть более богата сланцем. Толщина этой формации также варьируется, достигая максимума в 1600 футов (500 м). Вольфкэмпиан состоит в основном из серого или коричневого сланца и мелкозернистого, преобладающего кремня, коричневого известняка. В пределах формации также обнаружены переслаивающиеся слои мелкозернистого песчаника. [19]
Первичная формация, оставшаяся от леонардианского века, называется известняком Bone Spring , максимальная толщина которого составляет 2000 футов (600 м), и залегает непосредственно под комплексом рифа Capitan . Известняк Bone Spring можно разделить на две формации: Victorio Peak Member, состоящий из массивных пластов известняка толщиной до 98 футов (30 м); и Cutoff Shale Member, который образован из черного, пластинчатого, кремнистого сланца и сланцевого песчаника. [20] Известняк Bone Spring состоит из нескольких ископаемых, таких как мшанки, криноидеи и спириферы , но в нем отсутствуют водоросли и губки , которые в изобилии встречаются в остальной части пермского рифового комплекса. Породы из известняка Bone Spring в основном встречаются в бассейне Делавэра, но Victorio Peak Member простирается в область шельфовой окраины. [21]
Гваделупская эпоха была названа в честь гор Гваделупы , поскольку эта эпоха в пермском периоде была временем наибольшей эффективности рифообразования. Длившаяся примерно с 272 по 260 млн лет назад, эта эпоха была охвачена горной группой Делавэр , которая может быть далее подразделена на скальные подразделения в зависимости от местоположения в пермском рифовом комплексе. [21]
Первая формация, которая составляет Delaware Mountain Group, — это формация Brushy Canyon , которая находится в бассейне Делавэр. Формация Brushy Canyon состоит из тонких переслаивающихся слоев мелкозернистого и массивного кварцевого песчаника, а также сланцево-коричневого и черного песчаника. Эта формация достигает максимальной толщины 1150 футов (350 м), но значительно утончается по мере приближения к краям бассейна из-за трансгрессивного налегания . [21] Формация Brushy Canyon также содержит небольшие рифовые пятна, знаки ряби и перекрещенные слои , которые указывают на то, что в бассейне Делавэр в то время была мелководная среда.
Следующим подразделением Delaware Mountain Group является Cherry Canyon , который имел несколько различных подотделов и простирался в бассейн Делавэра и окружающие шельфовые среды. Формацию Cherry Canyon можно разделить на четыре подотдела, каждый из которых будет кратко рассмотрен.
Нижний элемент Getaway представляет собой известняк, который имеет различные характеристики в зависимости от его расположения в бассейне Делавэр и содержит рифовые пятна вблизи границы бассейна. Эти рифы часто встречаются на известняковых конгломератах и брекчиях . Верхний элемент Getaway более последователен и характеризуется как толстослойный доломит, который интегрируется в формацию San Andres по мере его продвижения к шельфу. [21] Средний элемент формации Cherry Canyon — это элемент South Wells, который состоит из песчаника и интегрируется в риф Goat Seep по мере его продвижения к шельфу бассейна.
Верхний блок — это Manzanita Member, который состоит из доломита и выклинивается под Capitan Formation по мере того, как он движется к границам бассейна. Все четыре члена Cherry Canyon Formation подверглись доломитизации вблизи границ бассейна. Это очевидно, поскольку биокластические обломки кальцита / арагонита , которые существовали как часть этой формации, сохранились в виде форм в доломите. [21] Некоторые авторы предполагают, что обломки и обломки могли быть доломитовыми при осаждении, но это маловероятно, поскольку обломки пришли с рифа, который не был доломитовым. [21]
Формация Белл-Каньон является следующим подразделением в группе гор Делавэр, и это возрастной эквивалент формации Кэпитан-Риф, которая образовалась на шельфе. Формация Белл-Каньон состоит из «не содержащего окаменелости, темно-серого до черного, пластинчатого, мелкозернистого известняка». [21] Вся формация Черри-Каньон и нижняя часть формации Белл-Каньон имеют тонкие прослои темноокрашенного биокластического известняка и мелкозернистого песчаника. По мере того, как эти формации движутся к краям бассейна, песчаник выклинивается, а известняк утолщается в массивные, метровые пласты, содержащие рифовые осыпи . [21]
Формация Goat Seep Reef находится на краю шельфа и объединяется с формацией Getaway в бассейне и формацией San Andres по направлению к шельфу. Эта формация описывается как имеющая толщину 1150 футов (350 м), длину в одну милю (1600 м) и полностью состоящая из массивного доломита. В нижней половине формации доломит стратифицирован в массивные пласты. [21] Эта формация также содержит формы организмов, уничтоженных процессом доломитизации.
Гваделупская эпоха является одной из самых успешных в истории с точки зрения рифообразования, поскольку большинство пермских рифов достигли своего максимума по размеру, разнообразию, протяженности и численности в эту эпоху, а риф Кэпитан является одним из самых известных примеров. В Гваделупскую эпоху рифы были широко распространены по всему миру и росли в таких местах, как бассейн Делавэра, бассейн Цехштейна в Восточной Европе, вдоль океана Тетис и на прохладных шельфах в океане Панталасса . Конец этого золотого века рифообразования произошел из-за «конца-Гваделупского рифового кризиса», который включал глобальное падение уровня моря и региональные колебания солености . Движение и столкновение микроконтинентов во время распада Пангеи также вызвали разрушение многих Гваделупских рифов. [9] Даже с учетом количества рифов той эпохи, которые были уничтожены, в мире сохранилось более 100 гваделупских рифов — больше, чем когда-либо со времен пермского периода.
Рост рифа Кэпитан, который называют «массивным членом» из-за того, что он был сформирован из массивного известняка, можно описать тремя этапами. Первый этап — это установление рифа и его быстрый рост. Из-за более медленных темпов оседания в это время риф смог быстро нарасти. Как только риф достиг уровня моря, он начал расти горизонтально, так как больше не мог расти вертикально. Среда рифа на первом этапе развития была описана как теплая (около 68 °F (20 °C)), неглубокая, высокоэнергетическая, чистая вода, свободная от мусора и имеющая нормальный уровень солености от 27 до 40 ppt (частей на тысячу). [22] Вода в бассейне обеспечивала множество питательных веществ, поскольку происходил непрерывный подъем воды, которая смешивала недавно принесенную морскую воду с бескислородной водой со дна бассейна. Риф описывается как состоящий в основном из прямостоячих губок, имеющих большие жесткие скелеты, а также обильных красных водорослей , микробного микрита и неорганического цемента . [23] Микробный микрит удерживал осадок .
Одной из самых известных губок, населяющих риф Кэпитан, является семейство губок Guadalupiidae , впервые появившееся на Стеклянных горах в середине перми и распространившееся в бассейне Делавэра к концу перми.
Было больше изменений окружающей среды, чтобы отметить вторую стадию формирования Capitan Reef. Этот период роста был отмечен эвстатическими изменениями уровня мирового океана из-за частых оледенений . Риф испытал значительный рост по вертикали на этой стадии и рос достаточно быстрыми темпами, чтобы поспевать за повышением уровня моря . Capitan Reef также нашел устойчивое основание на рифовых обломках и осыпях, которые покоились на его склонах, и это основание позволило рифу расти наружу. В некоторых местах питательные вещества и минералы были настолько обильны, что Capitan Reef вырос почти на 50 км от начальной точки. [24]
Третий этап Capitan Reef — это смерть рифовой системы. Океанические течения в пермском периоде сыграли огромную роль в формировании климата региона и содействовали росту и смерти Capitan Reef. Климат в районе бассейна был жарким и засушливым , что подтверждается отложениями эвапорита , которые можно найти в районе заднего рифа .
Конец роста и накопления пермского рифового комплекса был обусловлен тектоникой . В конце пермского периода суперконтинент Пангея начал распадаться, что резко изменило условия, которые ранее были благоприятными для роста рифов. Изменение тектоники ограничило обмен морской водой в проливе Хови, что затем привело к повышению солености в пермском бассейне. Риф не смог пережить это резкое изменение солености воды и поэтому был разрушен. [9]
Вплоть до гваделупского периода пермский бассейн имел адекватную циркуляцию воды с пресной водой, поступающей из канала Хови. Рост эвапоритов вдоль нижних частей бассейна показал, что водная толща, скорее всего, была стратифицированной и эвксиновой , то есть вода была как бескислородной, так и сульфидной . Проходы между бассейнами Делавэр и Мидленд были ограничены из-за тектонических изменений, и это привело к повышению солености воды. [25] Растущие температуры в конце перми в сочетании с повышением солености привели к исчезновению рифа Кэпитан, а также к образованию эвапоритов в бассейне.
Слои эвапоритов, образовавшиеся в результате повышенной солености, называются Кастилийской формацией . Эта формация состоит из чередующихся слоев гипса / ангидрита и известняка, а также массивных пластов гипса/ангидрита, соли и некоторого количества известняка. [26] Общая толщина этого образования составляет почти 4300 футов (1300 м), и оно было образовано в эпоху Лопинга . Толщина отдельных слоев ( пластинок ) гипса/ангидрита составляет от 0,039 дюйма (1 мм) до 3,9 дюйма (10 см), что, как полагают, коррелирует с соленостью бассейна из года в год.
Capitan Reef был изменен диагенетически на ранней стадии своей истории, особенно после отложения формации Castile. Имеются свидетельства изменения структуры по всей этой формации, что, как полагают, указывает на процесс дегидратации и регидратации гипса и ангидритов. Имеются также свидетельства кальцитизации эвапорита . Рифовая система была погребена, пока не обнажилась в мезозойскую эру в результате тектонической активности Ларамидской орогении . [25] Глубоководные сланцевые и карбонатные рифы бассейнов Делавэр и Мидленд, а также платформы Центрального бассейна стали прибыльными резервуарами углеводородов . [5] [27]
Пермский бассейн делится на обобщенные фациальные пояса, различающиеся по условиям осадконакопления , в которых они сформировались, на которые влияют уровень моря, климат , соленость и доступ к морю.
Понижение уровня моря обнажает перилиторальные и, возможно, шельфовые окраинные регионы, позволяя линейным песчаникам каналов врезаться в шельф, простираясь за пределы шельфовой окраины на склоновых карбонатах, расходясь веером наружу к бассейну. Приливные отмели во время низкого стояния содержат эоловые песчаники и алевриты на надприливных литофациях трансгрессивного системного тракта. Заполнение бассейна во время низкого стояния состоит из тонких карбонатных пластов, перемешанных с песчаником и алевритом на шельфе и пластами песчаника внутри бассейна.
Эти фации являются результатом резкого углубления бассейна и восстановления производства карбонатов. Карбонаты, такие как биотурбированный вакстоун и известковый ил с низким содержанием кислорода , накапливаются поверх песчаников систем низкого уровня моря в бассейне и на склоне. Приливные отмели характеризуются надприливными поверхностями жаркого и засушливого климата, такими как доломитовые и долопакстоуны. Бассейн характеризуется толстыми карбонатными пластами на шельфе или вблизи него, при этом край шельфа становится все круче, а песчаники бассейна становятся тоньше.
Фации трактов систем высокого стояния возникают в результате замедления подъема уровня моря. Они характеризуются образованием карбонатов на краю шельфа и преобладающим карбонатным отложением по всему бассейну. Литофации состоят из толстых слоев карбонатов на шельфе и краю шельфа и тонких слоев песчаника на склоне. Бассейн становится ограниченным из-за образования красных слоев на шельфе, создавая эвапориты в бассейне. [27] [28] [29]
В кембрийско -миссисипский период предковый пермский бассейн представлял собой широкую морскую пассивную окраину бассейна Тобоса, содержащую отложения карбонатов и обломков. В раннем пенсильванско- раннем пермском периоде столкновение Северной Америки и Гондваны (Южная Америка и Африка) вызвало герцинскую орогенез . Герцинская орогенез привела к разделению бассейна Тобоса на два глубоких бассейна (бассейны Делавэр и Мидленд), окруженных мелководными шельфами. В пермский период бассейн стал структурно стабильным и заполнен обломочными породами в бассейне и карбонатами на шельфах. [30]
Эта пассивная последовательность окраин присутствует на всей территории юго-запада США и имеет толщину до 0,93 мили (1,50 км). Предковый пермский бассейн характеризуется слабым растяжением земной коры и низким проседанием , в котором развивался бассейн Тобоса. Бассейн Тобоса содержал шельфовые карбонаты и сланцы. [31]
Двухдольная геометрия пермского бассейна, разделенного платформой, была результатом герцинской коллизионной орогенеза во время столкновения Северной Америки и Гондваны (Южная Америка и Африка). Это столкновение подняло складчатый пояс Уошито-Марафон и деформировало бассейн Тобоса. Бассейн Делавэр образовался в результате наклона вдоль областей протерозойской слабости в бассейне Тобоса. Юго-западное сжатие реактивировало крутопадающие сбросовые разломы и подняло хребет Центрального бассейна. Складчатость фундаментного террейна разделила бассейн на бассейн Делавэр на западе и бассейн Мидленд на востоке. [30] [32]
Быстрое осаждение обломочных пород, карбонатных платформ и шельфов, а также эвапоритов происходило синорогенически. Всплески орогенной активности разделены тремя угловыми несогласиями в пластах бассейна. Эвапоритовые отложения в небольшом остаточном бассейне отмечают конечную стадию осаждения, поскольку бассейн стал ограниченным от моря во время падения уровня моря. [31] [33]
.png/1280px-Selected_oil-producing_formations_in_the_Permian_Basin_(14774011824).png)
Пермский бассейн является крупнейшим нефтедобывающим бассейном в Соединенных Штатах, в котором было добыто в общей сложности 28,9 млрд баррелей нефти и 75 триллионов кубических футов газа. В начале 2020 года из бассейна добывалось более 4 млн баррелей нефти в день. Восемьдесят процентов предполагаемых запасов находятся на глубине менее 10 000 футов (3 000 м). Десять процентов нефти, добытой в Пермском бассейне, поступило из пенсильванских карбонатов. Крупнейшие резервуары находятся в пределах платформы Центрального бассейна, северо-западного и восточного шельфов и в песчаниках бассейна Делавэр. Основными литологиями основных углеводородных резервуаров являются известняк, доломит и песчаник из-за их высокой пористости. Однако достижения в области добычи углеводородов, такие как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта, расширили добычу в нетрадиционных, плотных нефтяных сланцах, таких как те, что обнаружены в сланцевом месторождении Вольфкэмп . [6] [34]
В 1917 году профессор геологии Техасского университета JA Udden предположил, что складка Marathon Fold , связанная с горами Marathon Mountains, может простираться на север. Эта теория складок была дополнительно разработана в 1918 году геологами RA Liddle и JW Beede. Считалось, что потенциальная структура является потенциальной ловушкой для нефти . Основываясь на этой теории складки Marathon Fold и известных выходах нефти , началось пробное бурение в восточной части Пермского бассейна. [35]
Запасы нефти в Пермском бассейне были впервые задокументированы WH Abrams в округе Митчелл , Западный Техас, в 1920 году. Первая коммерческая скважина была открыта годом позже, в 1921 году, на недавно открытом нефтяном месторождении Westbrook в округе Митчелл, на глубине 2498 футов (761 м). Первоначально считалось, что Пермский бассейн имеет чашеобразную форму, и геологические разведывательные бригады не могли изучить внутреннюю часть бассейна из-за отсутствия выходов пород. В последующие несколько лет было открыто несколько нефтяных месторождений, таких как нефтяное месторождение Big Lake (1923), нефтяное месторождение World (1925), нефтяное месторождение McCamey (1925), нефтяное месторождение Hendrick (1926) и нефтяное месторождение Yates (1926). Все эти открытия были сделаны путем случайного бурения или поверхностного картирования. Геофизические тесты имели решающее значение для картирования региона, поскольку для обнаружения аномалий в этом районе использовались такие инструменты, как сейсмографы и магнитометры. [35] [36]
К 1924 году в число компаний, создавших региональные геологические офисы в бассейне, вошли California Company ( Standard Oil of California ), Gulf Oil , Humble ( Standard Oil of New Jersey ), Roxana ( Shell Oil Company ), Dixie Oil ( Standard Oil of Indiana ), Midwest Exploration (Standard Oil of Indiana) и The Texas Company . [35]
Из-за расстояний и отсутствия труб для транспортировки нефти в 1920-х годах было мало испытаний глубокого бурения, так как затраты были высокими. В результате все нефтяные скважины до 1928 года были глубиной менее 5000 футов (1500 м) или 6000 футов (1800 м). Однако в 1928 году скважина-открыватель Университета № IB обнаружила нефть на глубине 8520 футов в ордовикских формациях Биг-Лейк. Разведка и разработка увеличились в 1930-х годах с открытием нефтяных месторождений Харпер (1933), Голдсмит (1934), Фостер (1935), Кистоун (1935), Минс (1934), Уоссон (1936–1937) и Слотер ( 1936). Во время Второй мировой войны потребность в нефти в США стала срочной, что оправдывало высокие затраты на глубокое бурение нефтяных скважин. Этот прорыв привел к обнаружению крупных нефтяных резервуаров в каждой геологической формации от кембрийского периода до пермского периода. Значительные открытия включали нефтяное месторождение Эмбрар (1942), нефтяное месторождение TXL (1944), нефтяное месторождение Доллархайд (1945) и нефтяное месторождение Блок 31 (1945). [35] : 200–201, 230–231 [36]
В 1966 году добыча в Пермском бассейне составляла 600 миллионов баррелей нефти и 2,3 триллиона кубических футов газа, что в общей сложности составило 2 миллиарда долларов. Стоимость добычи постоянно росла благодаря строительству газопроводов и нефтеперерабатывающих заводов в этом районе, достигнув в 1993 году общей добычи более 14,9 миллиардов баррелей.
Помимо нефти, одним из основных товаров, добываемых в Пермском бассейне, является поташ , который был впервые обнаружен в регионе в конце 1800-х годов геологом Йоханом Августом Удденом. Ранние исследования Уддена и наличие поташа в скважине Санта-Рита на глубине от 1100 до 1700 футов привели к тому, что Геологическая служба США начала исследовать этот район в поисках поташа, что было крайне важно во время Первой мировой войны , поскольку США больше не могли импортировать его из Германии. К середине 1960-х годов на стороне Нью-Мексико в Пермском бассейне работало семь калийных рудников. [36] [37]
По состоянию на 2018 год [обновлять]в Пермском бассейне было добыто более 33 миллиардов баррелей нефти, а также 118 триллионов кубических футов природного газа. Эта добыча составляет 20% от добычи сырой нефти в США и 7% от добычи сухого природного газа в США. Хотя считалось, что добыча достигла пика в начале 1970-х годов, новые технологии добычи нефти, такие как гидроразрыв пласта и горизонтальное бурение, значительно увеличили добычу. Оценки Управления энергетической информации предсказали, что доказанные запасы в Пермском бассейне по-прежнему содержат 5 миллиардов баррелей нефти и приблизительно 19 триллионов кубических футов природного газа. [38]
К октябрю 2019 года руководители компаний, занимающихся добычей ископаемого топлива, заявили, что до недавнего времени они добивались прогресса в сокращении сжигания на факелах , то есть сжигания природного газа. [39] Буровые компании сосредоточены на бурении и перекачке нефти, что является весьма прибыльным делом, но менее ценный газ, который перекачивается вместе с нефтью, считается «побочным продуктом». [39] Во время текущего бума на пермских нефтяных месторождениях бурение на нефть «намного опередило строительство трубопроводов», поэтому использование сжигания на факелах увеличилось вместе со сбросом «природного газа и других мощных парниковых газов непосредственно в атмосферу », что вызывает значительно больший парниковый эффект, чем сжигание на факелах. Обе практики являются законными в соответствии с законодательством штатов. [39] Большая часть выбрасываемого метана поступает из небольшого числа источников. [40] Спутниковые данные показывают, что 3,7% газа, добываемого в Пермском бассейне, теряется в результате утечек, что эквивалентно потреблению 7 миллионов домов в Техасе. [41] Цена на природный газ была настолько низкой, что небольшие компании, имеющие пропускную способность трубопровода, предпочитают сжигать его, а не платить расходы на трубопровод. [39]
Из-за своей экономической значимости Пермский бассейн также дал свое название географическому региону, в котором он находится. Округа этого региона включают: [ необходима цитата ]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )