Документ 513767

Реклама
3
На правах рукописи
ДЬЯКОНОВА ОЛЬГА БОРИСОВНА
ЭВОЛЮЦИЯ ЛИТОГЕНЕЗА РИФЕЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ
ЮГА КАМСКО-БЕЛЬСКОГО АВЛАКОГЕНА
Специальность 25.00.06 – Литология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата геолого-минералогических наук
Казань - 2009
4
Работа выполнена в ООО «Башнефть-Геопроект» (г.Уфа)
Научный руководитель:
доктор
геолого-минералогических
наук,
профессор Масагутов Рим Хакимович
Официальные оппоненты:
доктор
геолого-минералогических
Аксенов Евгений Михайлович
наук
кандидат геолого-минералогических наук
Козлов Вячеслав Иванович
Татарское геолого-разведочное
ОАО «Татнефть», г. Казань
Ведущее предприятие:
управление
Защита состоится «28» мая 2009 года в 14.00 ч. на заседании Совета по защите докторских
и кандидатских диссертаций Д.212.081.09 при Казанском государственном университете
им. В.И.Ульянова-Ленина по адресу: г. Казань, ул. Кремлевская, д. 4/5, геологический
факультет КГУ, ауд. 211.
С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. Н.И. Лобачевского
Казанского государственного университета.
Автореферат разослан «14» апреля 2009 г.
Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим присылать
по адресу: 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18, КГУ, служба аттестации научных
кадров. Факс. (843) 2387601
Ученый секретарь
диссертационного совета
кандидат физико-математических
доцент
наук,
А.А. Галеев
5
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Действующие
мощные
инфраструктуры
нефтедобычи
и
нефтепереработки
определяют экономическую и социальную стабильность во многих регионах УралоПоволжья.
Однако,
степень
освоенности
начальных
потенциальных
ресурсов
углеводородного сырья традиционных горизонтов палеозоя достигла критических
показателей и в недалеком будущем для нагрузки высвобождающихся производственных
мощностей потребуется пополнение ресурсной базы за счет нетрадиционных комплексов
геологического разреза, в том числе и додевонских. По различным оценкам эти отложения
заключают несколько млрд. т. условного топлива.
Наиболее широкое распространение верхнедокембрийские образования получили
на юге Камско-Бельского авлакогена востока Русской плиты. Здесь они характеризуются
максимальными
мощностями
до
12-14
км
и
наибольшей
полнотой
литолого-
стратиграфических комплексов, слагающих разрез. В последние годы благодаря бурению
новых параметрических скважин, региональному сейсмопрофилированию МОГТ и
другим исследованиям, получены новые материалы по литологии и седиментации
отложений додевона, их диагенетическим преобразованиям.
Диссертация, в которой проанализированы и обобщены новые исследования в
совокупности с имеющимися, выполнена в соответствии с отраслевой программой по
ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве в области геологоразведочных работ по теме: «Изучение додевонской осадочной толщи платформенного
Башкортостана и обоснование перспектив ее нефтегазоносности», а также Программой
работ Федерального агентства по недропользованию РФ на 2005 год в части проведения
работ по объекту №2-12/598.
Цель диссертационной работы
Научное изучение литостратиграфии, реконструкция условий осадконакопления,
динамических, диагенетических и катагенетических (эпигенетических) преобразований
рифейских отложений как потенциальных резервуаров углеводородного сырья.
Основные задачи
1.
Изучение
литолого-стратиграфического
состава
осадочных
пород
всех
стратиграфических уровней рифея.
2. Изучение роли литологического фактора в проведении расчленения и
корреляции рифейских разрезов.
6
3. Установление условий формирования рифейских отложений на основе изучения
и
обобщения
литолого-минералогических,
фациальных,
петрофизических
и
геохимических особенностей пород.
4. Изучение палеоклиматических обстановок рифейского эона.
5. Изучение геологических факторов, определивших эпигенез осадочных пород
рифейских комплексов.
6.
Оценка
влияния
эпигенетических
(катагенетических)
процессов
на
фильтрационно-емкостные свойства коллекторов и флюидоупоров.
Методы решения поставленных задач
В основу работы положен анализ и обобщение фондовых и литературных
источников по рассматриваемой тематике. Проведено микропетрографическое изучение
прозрачных шлифов 2000 образцов всех литологических типов осадочных пород рифея,
отобранных из керна 15 параметрических и около 90 поисковых и разведочных скважин.
Для проведения расчленения разрезов рифея использованы диаграммы промысловой
геофизики. Составлены схемы сопоставления разрезов рифея платформенной части и со
стратотипическим разрезом Южного Урала. Изучены данные исследования состава
тонких глинистых пород рентгено-структурным анализом. Для расчета геохимических
коэффициентов
при
уточнении
палеогеографической
обстановки
рифейских
эр
использованы полные силикатные анализы 336 образцов. Для уточнения геохимической
обстановки осадконакопления привлекались химические анализы разновалентных форм
железа по 77 образцам. Для оценки коллекторских и плотностных свойств пород
использованы результаты анализов общей пористости и воздухопроницаемости, а также
определения плотности 364 образцов пород.
Теоретической основой решения поставленных задач послужила концепция
эволюционного преобразования вещества в ходе диа- и катагенеза, предложенная Л.В.
Пустоваловым (1940) и развитая в работах Н.М. Страхова (1962, 1963), Н.В. Логвиненко
(1974) и др. На отдельных этапах исследований применялись теоретические положения о
цикличности строения толщ Ю.Н. Карогодина (1976) и К.Р. Тимергазина (1959),
классическое учение Н.М. Страхова (1963) о стадиях литогенеза.
Научная новизна
1. Разработана методика расчленения и корреляции разрезов рифейских отложений,
основанная на индивидуальности состава пород осадочных циклов, слагающих рифейские
отложения.
2. Реконструирован палеоклимат отдельных периодов рифейского эона с
использованием геохимических коэффициентов, отражающих взаимосвязь процессов
7
выветривания на водосборных площадях с составом и гранулометрией поступавшей
кластики в области осадконакопления.
3.
Изучены
геохимические
обстановки
осадконакопления
в
бассейнах
седиментации по результатам распределения разновалентных форм железа и аутигенных
минералов. Определены факторы, влияющие на формирование резервуаров.
Основные защищаемые положения
1. Расчленение и корреляция фаунистически «немых» рифейских отложений
необходимо проводить на основании выделения литолого-стратиграфических циклов и
толщ-реперов.
2. Специфика литолого-фациальных, климатических условий и геохимических
обстановок определяет потенциальные возможности нефтегазообразования в рифейских
отложениях юга Камско-Бельского авлакогена.
3. Формирование резервуаров в рифейских толщах обусловлено комплексом
геохимических и геодинамических факторов, проявляющихся на стадиях диагенеза –
катагенеза (эпигенеза).
Практическая значимость
1. Разработана методика расчленения и корреляции фаунистически «немых»
разрезов рифейских отложений.
2. Выявлены основные факторы, влияющие на образование пород-коллекторов и
пород-покрышек, свидетельствующие о возможности формирования скоплений нефти и
газа.
3. Установлено, что в рифейских бассейнах седиментации существовали
благоприятные
условия
накопления
органического
вещества
и
прохождения
нефтегазообразовательных процессов.
Апробация работы
Итоги исследований докладывались и обсуждались на Второй региональной
научно-практической
Международной
стратиграфической
научно-практической
конференции
конференции
в
в
г.Саратове
г.Казани
(2004г.),
(2005г.),
VI
Межрегиональной научно-практической конференции в г.Уфе (2006г.), 7 Уральском
региональном
совещании
в
г.Екатеринбурге
(2006г.),
Международной
научно-
практической конференции в г. Казани (2008г.), научно-технических советах «Башнедра»,
ООО «Башнипинефть», ООО «ИК «Башнипинефть», ДООО «Геопроект», ООО
«Башгеопроект».
8
Публикации
Результаты исследований опубликованы в 11 печатных работах, в том числе 2 в
журналах перечня ведущих рецензируемых изданий.
Объем и структура диссертации.
Диссертация содержит 159 страниц машинописного текста, в т.ч. 28 рисунков и 12
таблиц. Она состоит из введения, 7 глав и заключения. Список литературы включает 127
наименований.
В диссертации изложены результаты исследований, выполненных лично автором, а
также при непосредственном участии в соавторстве с коллегами.
Диссертационная работа выполнена в ООО «Башнефть-Геопроект» под научным
руководством доктора геолого-минералогических наук, профессора Р.Х. Масагутова,
которому автор приносит глубокую благодарность за оказанную помощь в постановке
задач и проведении исследований.
Автор
выражает
искреннюю
признательность
кандидату
геолого-
минералогических наук Т.В. Ивановой за неоценимую помощь, конструктивные
замечания и советы при написании работы.
Автор также благодарен сотрудникам ООО «Башнефть-Геопроект» доктору
геолого-минералогических
наук,
профессору
Е.В.
Лозину,
кандидату
геолого-
минералогических наук О.Д. Илеменовой, кандидату геолого-минералогических наук В.Н.
Пазухину, кандидату геолого-минералогических наук В.Н. Минкаеву; Казанского
Государственного университета кандидату геолого-минералогических наук, доценту В.Г.
Изотову, кандидату геолого-минералогических наук, доценту Л.М. Ситдиковой за
оказанную активную поддержку и помощь в проведении исследований.
Глава 1. История изучения возраста и состава вещественных комплексов
рифея. Изучение рифейско-вендских (бавлинских) осадочных образований на территории
Башкортостана началось с 1944 года, когда эти отложения
впервые были вскрыты
отдельными скважинами на Туймазинской площади. В 1945 году А.Я. Виссарионовой и
М.Ф. Микрюковым они были описаны под названием «бавлинской немой свиты».
Проблема возраста расчленения верхнепротерозойских (бавлинских) отложений была
основной в течение длительного периода их изучения и остается окончательно
нерешенной до настоящего времени по причине отсутствия руководящей фауны и слабой
изученности буровыми и сейсморазведочными работами.
На раннем этапе исследований было разработано несколько схем корреляции
древних толщ Восточно-Европейской платформы (Солонцов, 1956; Тимергазин, 1953,
1963), в которых платформенные разрезы сопоставлялись с теми или иными
9
подразделениями западного склона Южного Урала, где установлен наиболее полный
разрез этих отложений, принятый в качестве стратотипа и описанный в работах целого
ряда исследователей (Келлер и др., 1984; Олли, 1943 и др.).
В
дальнейшем
К.Р.
Тимергазиным
(1959)
была
предложена
новая
стратиграфическая схема, в основу которой был положен принцип расчленения
рассматриваемых
отложений
по
седиментационным
циклам
и
литологическим
особенностям пород.
Опубликованные в 1962 г. и последующих годах данные радиологического метода
(М.А. Гаррис, Г.А. Казаков, Б.М Келлер и др. 1964; М.А. Гаррис, Д.В. Постников и др.,
1967, 1970; Г.А. Казаков, 1960; Г.А. Казаков, К.Г. Кнорре, В.П. Стриженов, 1967; и др.)
положили
начало
расхождению
между
геологическими
и
абсолютно-
геохронологическими определениями возраста отложений нижнебавлинской серии.
В
1963
году выходит
том
стратиграфии
СССР
«Верхний
докембрий»,
составленный большим коллективом исследователей (Б.М. Келлером, Б.С. Соколовым,
И.Е. Постниковой, Л.Ф. Солонцовым, К.Р. Тимергазиным и др.). В этой обобщающей
работе рассматриваются строение и корреляция докембрийских отложений различных
регионов Русской платформы.
Опубликованные в 1961-64 гг. данные радиологических методов (Гаррис,
Постников и др., 1967; Полевая, Казаков, 1960; Казаков, 1961 и др.) показали, что в
Приуралье развиты докаратауские (допозднерифейские) образования.
С 1963 года в институте Башнипинефть было начато изучение микрофитолитов в
карбонатных породах верхнего протерозоя (Морозов, Ревенко, 1969). Полученные
результаты в ряде случаев входят в противоречие, как с цифрами изотопной
геохронологии, так и с представлениями целого ряда исследователей (Л.Ф. Солонцова,
Е.М. Аксенова, А.А. Клевцовой, Т.В. Ивановой и др.) о геологическом строении
рассматриваемых отложений, полученными на основании изучения их историкогеологическим методом (Солонцов, 1963, 1966).
В
1978
году
опубликована
корреляционная
схема
верхнепротерозойских
отложений востока Русской платформы, принятая вышеназванным совещанием. По этой
схеме, отражающей точку зрения Л.Ф. Солонцова и Е.М. Аксенова, для Камско-Бельского
и Серноводско-Абдулинского авлакогенов выделялась кырпинская серия нижнего рифея в
составе тюрюшевской, арланской, калтасинской и надеждинской свит. Верхнерифейские
отложения были объединены в чашмалинскую серию в составе гожанской (ныне
тукаевская), седяшской (ныне ольховская), кушкульской (ныне усинская и леонидовская),
салаватовской (ныне приютовская) и штандинской (ныне шиханская) свит.
10
К концу 1979 года обработка материалов бурения вновь пробуренных глубоких
скважин (7000 Арлан, 62 Кабаково, 1 Кипчак, 83 Калтасы) выявляет несостоятельность
схемы расчленения верхнепротерозойских отложений, составленной на основании
использования четырех комплексов микрофитолитов. В связи с создавшимся положением
по инициативе объединения «Башнефть» в декабре 1979 года была организована комиссия
по
выработке
стратиграфической
и
корреляционной
схем
верхнего протерозоя
платформенной части Башкортостана. В 1981 году вышеназванная комиссия создает
рабочую
схему
стратиграфии
верхнепротерозойских
отложений,
которая
была
рекомендована всем производственным организациям. Эта схема выдержала испытание
временем и практически сохранилась до настоящего времени (Рабочая схема…, 1981).
Согласно названной схеме в составе рифея было выделено три комплекса: нижний,
средний и верхний. В составе нижнего рифея (кырпинская серия, со стратотипом в
скв.7000 Арлан) выделились прикамская (петнурская, норкинская, ротковская и
минаевская подсвиты), калтасинская (саузовская, арланская и ашитская подсвиты),
надеждинская и кабаковская свиты. Средний рифей (серафимовская серия) выделялся в
составе тукаевской, ольховской и усинской свит. Верхний рифей (абдулинская серия)
объединял в своем составе леонидовскую, приютовскую (базлыкская, кожайская и
кармалкинская подсвиты) и шиханскую свиты.
Последняя корреляционная стратиграфическая схема рифея в России была
разработана Всероссийским совещанием: «Стратиграфия, палеонтология и перспективы
нефтегазоносности рифея и венда восточной части Восточно-Европейской платформы»,
Уфа, 1999 г. и принята Межведомственным Комитетом России 28 января 2000г. Эта
схема, взята за основу в данной диссертационной работе. Ниже она показана в
сопоставлении с Международной стратиграфической шкалой в современной редакции,
изложенной в Episodes, Vol.27, no.2 (A new Geologic…, 2004) (рис.1).
Изучением литологического состава и корреляцией разрезов, а также других
вопросов геологии рифея восточной части Восточно-Европейской платформы занимались
К.Р. Тимергазин (1959), Л.Д. Ожиганова (1960), С.Г. Морозов (1962), Е.М. Аксенов (1966),
А.В. Маслов (1986, 1997, 1999, 2001), Р.Х. Масагутов (1990, 1998, 2000, 2001, 2002, 2004,
2006), Т.В. Иванова (1990, 1998, 2000, 2001, 2002, 2005, 2006), В.И. Козлов (1995, 2003),
М.В. Ишерская, (1997, 2001), В.А. Романов (1997,2001), Н.С. Гатиятуллин (2001, 2003),
В.В. Баранов (2001), Р.Х. Муслимов (2005), В.Г. Изотов (2001, 2003), Л.М. Ситдикова
(2001, 2003), Ю.В. Андреев (1990, 1998, 2000), О.Б. Дьяконова (2004, 2005, 2006) и др.
11
Глава 2. Литолого-петрографическая характеристика рифейских отложений,
принципы расчленения и корреляции. В утвержденной МСК корреляционной схеме
рифея (2000), в основном из-за недостатка фактических данных, имелся ряд недоработок и
нерешенных вопросов, касающихся нижнерифейского комплекса, которые диссертант в
процессе работы над данной проблемой, по мере получения новых материалов бурения,
постарался решить.
В схеме стратиграфии рифейских отложений автором были выделены (снизу вверх): в
нижнем рифее прикамская подсерия в составе тюрюшевской, сарапульской, петнурской и
норкинской свит; орьебашская подсерия в составе ротковской, минаевской и калтасинской
свит; надеждинская свита в составе алгинской и чермасанской подсвит и кабаковская
свита в составе урмиязинской и кубиязинской подсвит; в среднем рифее - тукаевская
свита, акбердинская и сихонкинская подсвиты ольховской свиты и имангуловская и
бишиндинская подсвиты усинской свиты; в верхнем рифее - леонидовская свита,
базлыкская, кигинская, кожайская и кармалкинская подсвиты приютовской свиты,
шиханская и леузинская свиты.
В процессе работ по проведению расчленения и корреляции разрезов скважин
рифейских
отложений
Тимергазиным
(1959),
диссертант
по
придерживался
выделению
в
метода,
самостоятельные
предложенного
К.Р.
стратиграфические
подразделения отложений конкретных седиментационных циклов. С этой целью нами
были изучены разрезы всех параметрических и глубоких скважин, вскрывших рифейские
отложения на ту или иную глубину (Масагутов, Иванова, Дьяконова, 2004; Масагутов,
Иванова,
Лозин,
Дьяконова,
2006).
Осадочные
породы
исследовались
микропетрографическим и химическими методами. При расчленении и корреляции
разрезов использовались также материалы промысловой и полевой геофизики.
12
В результате проведенных исследований диссертантом в составе раннерифейского
комплекса выделено четыре седиментационных цикла, отделенных друг от друга
перерывами в осадконакоплении, в среднерифейском – два и в позднем рифее – также два
седиментационных цикла, более поздний из которых состоит из двух малых.
Своим происхождением отложения циклов обязаны многостадийному рифтогенезу.
В период каждой его стадии существовали специфические палеогеографические условия,
обеспечивавшие формирование совершенно не похожих друг на друга осадочных циклов.
Общим для них является лишь фациальная смена осадков внутри циклов: нижние части
представлены грубозернистыми обломочными породами, а верхние – наиболее
тонкозернистыми и карбонатными их разностями.
Самый ранний прикамский цикл установлен в скважинах 50 Ново-Урняк, 7000
Арлан,
1П
Сарапульская,
203
Мензелино-Актанышская.
Его
слагают
четыре
литологические толщи: нижняя, тюрюшевская свита, сложена песчаниками, иногда
гравийными; сарапульская - представлена песчаниками и алевролитами с прослоями
аргиллитов; затем петнурская свита сложена переслаиванием алевролитов и доломитов с
подчиненными прослоями аргиллитов и, наконец, завершают цикл осадки норкинской
свиты - пачка алевролитов с редкими прослоями аргиллитов. Основным отличием пород
цикла является присутствие сингенетичных сульфатов (Горожанин и др., 2006). Толщина
отложений прикамского цикла достигает 3000 м.
Второй, орьебашский, седиментационный цикл в основании сложен толщей
гравийных песчаников (ротковская свита), которая вверх по разрезу сменяется толщей
переслаивания песчаников, алевролитов, аргиллитов и доломитов (минаевская свита), и
завершают цикл терригенно-карбонатные отложения калтасинской свиты. Основной
отличительной особенностью является широкое развитие химически чистых доломитов.
Толщина отложений орьебашского цикла достигает 4560 м.
Третий, надеждинский, седиментационный цикл представлен двумя толщами:
нижней (алгинская подсвита), сложенной песчаниками, и верхней (чермасанская
подсвита) – толщей переслаивания алевролитов, доломитов с подчиненными прослоями
аргиллитов и метавулканитов. Основная отличительная особенность цикла - присутствие
в чермасанской подсвите метаморфизованного вулканогенного материала. Толщина
отложений надеждинского цикла равна 773 м.
Четвертый, кабаковский, седиментационный цикл представлен также двумя
толщами: нижней, сложенной песчаниками с прослоями алевролитов, аргиллитов,
мергелей и доломитов (урмиязинская подсвита) и верхней – толщей переслаивания
алевролитов, аргиллитов, мергелей и доломитов (кубиязинская подсвита). Отличительная
особенность – присутствие в составе глинистых и карбонатных пород сингенетичного
13
сидерита (Масагутов, Иванова, Дьяконова, Иванов, 2006). Толщина отложений
кабаковского цикла составляет 1060 м.
Все четыре осадочных цикла раннего рифея отделены друг от друга перерывами.
В составе среднерифейской серафимовской серии выделяется два осадочных цикла,
между которыми не выявлен перерыв. Нижний кипчакский цикл сложен неравномерно
гравийными песчаниками с прослоями аргиллитов и алевролитов тукаевской свиты, вверх
по разрезу сменяющейся карбонатно-глинистой толщей ольховской свиты. Особенностью
является максимальная насыщенность бурыми оксидами железа пород верхней,
сихонкинской подсвиты ольховской свиты.
Второй,
усинский,
осадочный
цикл
сложен
двумя
толщами:
нижней
(имангуловская подсвита), песчаниковой, и верхней (бишиндинская подсвита) толщей
переслаивания песчаников, алевролитов и аргиллитов. Породы цикла отличает отсутствие
в их составе карбонатных пород. Полностью бурением отложения цикла вскрыты на
северном борту Серноводско-Абдулинского прогиба в скв.119 Серафимовская. На
большей части площади Камско-Бельского авлакогена они размыты или частично
сохранились от размыва в скв.1 Кипчак, 100 Кушкуль, 6 Ахмерово. Толщина отложений
цикла около 2300 м.
Позднерифейский комплекс слагают отложения двух осадочных циклов. Первый,
леонидовский,
цикл
представлен
песчаниками,
содержащими
в
верхней
части
маломощные прослои аргиллитов каолинитового состава. Отличительная особенность кварцевый состав песчаников, каолинитовый состав цемента глинистых пород. Вскрытая
толщина пород цикла составляет >1300 м.
Второй, лаклинский, цикл сложен отложениями трех свит. Нижняя, приютовская,
свита представляет собою отложения двух малых циклов, каждый из которых сложен
двумя толщами: нижней, песчаниковой, и верхней – толщей переслаивания аргиллитов,
алевролитов с подчиненными прослоями доломитов. Однако вышеназванные толщи,
выделенные в подсвиты, по своим литолого-петрографическим признакам и строению
отличаются друг от друга. Нижний малый цикл сложен неравномерно гравийными
песчаниками базлыкской подсвиты и алевролитами с пачкой глинисто-алевритовых
доломитов кигинской подсвиты (Масагутов, Иванов, Дьяконова, 2004). Верхний малый
цикл приютовской свиты в основании слагают песчаники кожайской подсвиты. Верхняя
часть представлена алевропелитами с прослоями доломитов (кармалкинская подсвита).
Отличительная особенность - крайне слабая сортировка обломочного материала и
обогащенность глауконитом алевропелитов и доломитов кармалкинской подсвиты. Вверх
по разрезу терригенные породы приютовской свиты сменяют известняки шиханской
свиты,
связанные
постепенным
переходом
с
леузинской
свитой,
сложенной
14
метасоматическими доломитами, с прослоями алевролитов, аргиллитов и песчаников.
Толщина отложений рассматриваемого цикла около 1200 м.
Приобретенный автором в процессе многолетней работы опыт и комплексное
использование всего имевшегося геолого-геохимического и изотопного материала,
позволил разработать методику по проведению расчленения «немых» рифейских разрезов
параметрических
и
глубоких
поисково-оценочных
скважин,
заключающуюся
в
следующем:
1. Выделение в разрезе седиментационных циклов – от основания одной песчаной
или песчано-гравийной толщи до основания другой таковой, расположенной вверх по
разрезу.
2.
Разделение
отложений
выделенных
седиментационных
циклов
на
литологические толщи с использованием материалов промысловой геофизики.
3. Выявление в составе седиментационных циклов литологических толщ-реперов,
позволяющих определить их геологический возраст и возраст вмещающих их
седиментационных циклов.
4. Посвитное расчленение разреза с выделением перерывов в осадконакоплении,
приуроченных к границам седиментационных циклов.
5. Проведение сопоставления изучаемого разреза с другими.
Так, с использованием данной методики установлен позднерифейский возраст
грязнушинской свиты на Апутовской и Яныбаевской площадях в восточной зоне КамскоБельского авлакогена, которая в 1967 году С.Г. Морозовым и А.Я. Чагаевым была
отнесена к силуру - нижнему девону.
В пользу пересмотра возраста «грязнушинской» свиты и отнесение ее разрезов к
приютовской свите верхнего рифея, свидетельствуют следующие факты:
а) Литологическая идентичность разрезов «грязнушинской» свиты Яныбаевской,
Апутовской, Дуванской, Муслюмовской и Кызылбаевской площадей с разрезами
приютовской свиты параметрических скв.1 Леузинская и 100 Кушкульская.
б)
Одинаковая
степень
эпигенетической
измененности
пород,
соответствующая
рифейской.
в) Одноуровневый характер развития диагенетических минералов (пирита и глауконита) и
фациальных типов пород.
г) Уверенная сопоставимость каротажных диаграмм с прослеживанием реперов во всех
разрезах от скв.100 Кушкуль до скв.1 Леузинская.
д) Залегание «грязнушинской» и приютовской свит на размытой поверхности среднего
рифея.
15
Глава 3. Петрохимические особенности рифейских пород. Для изучения
петрохимических особенностей рифейских отложений диссертантом были использованы
полные силикатные анализы осадочных пород рифея 336 образцов, отобранных из керна
12 параметрических скважин. Как отмечалось ранее, в составе рифейских отложений
развиты
почти
характеристика
все
литологические
осадочных
пород
типы
осадочных
отдельных
пород.
Петрохимическая
стратиграфических
подразделений
обусловлена их литофациальными особенностями. Проведенное автором исследование
закономерностей распределения породообразующих оксидов в терригенных породах
рифея показало, что в их составе можно выделить две генетические разности:
платформенную
отличающиеся
(эпиконтинентальную)
источниками
поставления
и
геосинклинальную
кластического
(океаническую),
материала
в
бассейны
седиментации. К первой генетической разности можно отнести терригенные породы всех
рифейских комплексов, образованных за счет кластики, поступавшей с архейраннепротерозойских массивов. Ко второй разности относятся лишь терригенные породы
арланской подсвиты калтасинской свиты нижнего рифея, обломочный материал для
образования которых поступал из восточной геосинклинальной области. Выявленные
разности отличаются по количественному отношению Al2O3/Na2O и K2O/Na2O. Для
платформенных отложений эти величины составляют: первая - >20ед., вторая - >10ед., для
геосинклинальной разности <10ед.
Среди рифейских отложений породы среднего рифея, за исключением акбердинской
подсвиты ольховской свиты, отличаются повышенным содержанием бурых оксидов
железа, что обусловлено интенсивным их поступлением с водосборных площадей древних
массивов. Преобладание закисного железа над окисным в породах акбердинской
подсвиты следует объяснять глубоководными условиями образования.
В целом, терригенные породы верхнего рифея отличаются увеличенным содержанием
натрия, что обусловлено наличием в их составе кислых плагиоклазов. Карбонатные
породы представлены в основном сингенетичными доломитами, для которых величина
отношения MgO/CaO составляет 0,66-0,82, и только для доломитов чермасанской
подсвиты надеждинской свиты нижнего рифея эта величина возрастает до 1,42, что
обусловлено присутствием в их составе примеси метаморфизованного вулканогенного
материала. Наиболее химически чистые доломиты установлены в ашитской подсвите
калтасинской свиты нижнего рифея. Известняки имеют развитие лишь в составе
саузовской и арланской подсвит калтасинской свиты нижнего рифея и в составе
шиханской свиты верхнего рифея.
16
Глава 4. Корреляция разрезов рифейских толщ. Проведение сопоставления
рифейских разрезов платформенного Башкортостана стало возможным благодаря
выделению в их составе закономерно построенных осадочных циклов, содержащих
литологические толщи-реперы, имеющие развитие на одном стратиграфическом уровне.
На основании проведенного сопоставления изученных разрезов удалось выявить
основные особенности геологического строения рифейского комплекса, слагающего
Камско-Бельский авлакоген. Так, в его западной части на предвендскую поверхность
выходят отложения нижнерифейского комплекса, которые в восточном направлении
последовательно сменяются средне-, а затем – верхнерифейским комплексами. Такое
строение рифейской осадочной толщи определил «скользящий» характер рифтогенеза:
каждая последующая (более молодая) стадия его смещалась в восточном направлении. По
этой причине наиболее широкое площадное развитие имеют отложения нижнерифейского
комплекса, а наименьшее – отложения верхнего рифея. Наиболее стратиграфически полно
рифей представлен в восточной части, в непосредственной близости со складчатой
областью Южного Урала. На стратиграфическую полноту рифейских разрезов также
оказывал влияние структурный фактор: на бортах рифтовых впадин накапливались
меньшие мощности осадков и имела место более глубокая их эрозия в периоды перерывов
в осадконакоплении; в центральных частях прогибов сохранились наиболее мощные и
более стратиграфически полные разрезы.
При
проведении
сопоставления
разреза
рифея
платформенной
части
со
стратотипом его на Южном Урале диссертантом установлено, что на платформе развиты
более древние, доайские, осадочные образования, представленные отложениями
прикамской подсерии. Толщина последних составляет около 4000м и на время их
образования затрачено не менее 100 млн. лет. Этот факт ставит вопрос об удревнении
временного рубежа нижней границы рифейского эона, как минимум, до 1700±50 млн. лет.
Отложения орьебашской подсерии нижнего рифея платформенной части уверенно
коррелируются с отложениями айской и саткинской свит бурзянской серии Южного
Урала. Раннерифейский возраст отложений надеждинской свиты подтверждают цифры
абсолютного возраста интрузирующих их габбро-диабазов, составившие 1403-1420 млн.
лет. Возрастной аналог данной свиты в разрезе рифея Южного Урала не установлен по
причине ограниченного развития надеждинских отложений в западной части КамскоБельского авлакогена на платформе. Кабаковская свита, установленная в платформенных
разрезах нижнего рифея, по литологическому составу пород, их фациальным
особенностям и положению в разрезе уверенно коррелируется с возрастным аналогом
бакальской свиты (юшинская и старосаитовская свиты) бурзянского комплекса на Южном
17
Урале. Среднерифейский комплекс на платформенной части параллелизуется с
юрматинским на Южном Урале. Однако в уральских разрезах (скв.1 Леузинская и скв.1
Кулгунино) не выявлен возрастной аналог усинской свиты, завершающей разрез среднего
рифея на платформе. Верхнерифейские отложения в составе приютовской, шиханской и
леузинской свит на платформе коррелируются соответственно с зильмердакской,
катавской свитами и подинзерской подсвитой инзерской свиты каратауского комплекса
на Южном Урале. Возрастной аналог базальных позднерифейских континентальных
леонидовских
песчаников
в
разрезах
рифея
Южного
Урала
отсутствует,
что
подтверждается результатами бурения параметрических скв.1 Леузинская и 1 Кулгунино.
Глава 5. Литолого-фациальные особенности и геохимические обстановки
формирования рифейских отложений. Изучение литологических фаций в составе
рифейских
отложений
проведено
с
целью
выявления
толщ,
образованных
в
благоприятных геохимических условиях для накопления и сохранения органического
вещества. При проведении данных исследований наряду с литологическими показателями
были использованы особенности химического состава осадочных пород, позволяющие
уточнить их фациальную принадлежность. В этом плане наиболее важную значимость
приобретают работы А.Б. Ронова с соавторами (1965, 1983), Т.В. Ивановой (1974), С.Г.
Морозова с соавторами (1980) и А.В. Маслова с соавторами (1999). Дальнейшее изучение
вопросов седиментации и геохимизма в рифее нашло в статьях Т.В. Ивановой с
соавторами (2006), Т.В. Ивановой и О.Б. Дьяконовой (2006).
Для
рифейских
отложений
рассматриваемой
территории
выявлено
пять
литологических фаций: континентальная, прибрежно-морская, мелководно-морская и
глубоководная (2 типа).
Континентальная фация имеет развитие в составе базальных песчаниковых толщ
циклов. В нижнем рифее – тюрюшевская и ротковская свиты, урмиязинская подсвита
кабаковской свиты; в среднем – тукаевская и усинская свиты и верхнем рифее –
леонидовская свита, базлыкская и кожайская подсвиты приютовской свиты. Фация
представлена песчаниками, реже гравелитами. Для них получены самые низкие значения
алюмо-кремниевого (AM) модуля (0,01-0,02). Окисное железо повсеместно количественно
превосходит закисное. Аргиллиты леонидовской свиты (переотложенный каолинит коры
выветривания) имеют самое высокое значение АМ (0,50).
Прибрежно-морская фация установлена на всех стратиграфических уровнях, за
исключением
толщ,
имеющих
карбонатный
состав.
Фация
представлена
слабо
сортированными обломочными породами: песчаниками, алевролитами, конгломератобрекчиями, гравелитами. Породы в основном красноцветные (FF>1,0). Преобладает
18
полевошпато-кварцевый состав обломочных зерен. Конгломерато-брекчии содержат
обломки пород фундамента. Для песчаников значения АМ возрастают до 0,03-0,05. Для
всех свит и подсвит, содержащих породы данной фации, определены высокие значения
марганцевого модуля (5,2-6,2).
Мелководно-морская фация включает породы, сформировавшиеся в зоне верхнего
шельфа; представлены они песчаниками, алевролитами, аргиллитами, доломитовыми
мергелями и алевро-псаммитовыми доломитами. Обломочный материал представлен
кварцем и полевыми шпатами. Установлены в сарапульской, норкинской, минаевской,
ольховской, усинской свитах и в чермасанской, кубиязинской, кигинской, кармалкинской
подсвитах. Величина АМ в песчаниках увеличивается до 0,07-0,09; для аргиллитов АМ
оставляет 0,31-0,37. Значения FF изменяется от 0,9 до 9,4. В мелководно-морских
условиях в отдельные периоды рифейской эры происходило осаждение доломитов и
мергелей, часто обогащенных бурыми оксидами железа и зернами кварца, полевых
шпатов всех гранулометрических фракций. Наблюдается уменьшение марганцевого
модуля (от 5,0 до 3,0) направлении углубления бассейна седиментации.
Глубоководная фация представлена двумя типами. Первый тип, наиболее
распространенный, объединяет осадочные породы, для которых источником кластики
были коры выветривания древних палеосводов, что подтверждают их значения
петрохимических показателей (Маслов и др., 1999, Иванова, 2003). Образованы они в
условиях нижней части шельфа. Среди пород данного типа установлены алевролиты,
аргиллиты,
мергели,
известняки,
доломиты
и
редкие
маломощные
прослои
мелкозернистых песчаников. Породы сероцветные, слоистые, имеют развитие в нижнем
рифее в составе петнурской свиты, кубиязинской подсвиты кабаковской свиты,
чермасанской
подсвиты
надеждинской
свиты,
саузовской
и
ашитской
подсвит
калтасинской свиты; в среднем рифее – в акбердинской подсвите ольховской свиты и в
верхнем – в шиханской свите. Величина АМ для песчаников возрастает до 0,10-0,15, а FF
– снижается до 0,15-0,20 (табл.5.2). Аргиллиты выявляют максимальное количество
закисного железа, до 5-7%, что обусловлено присутствием диагенетического пирита.
Значения АМ для аргиллитов опускается до 0,30-0,22, что также характеризует их как
глубоководные образования. Величина отношения Mnк/Mnт в породах опускается до 2,90,3. Максимально глубоководными были условия образования доломитов саузовской
подсвиты калтасинской свиты в северной приосевой зоне Камско-Бельского авлакогена;
ашитских доломитов и известняков шиханской свиты на всей территории их развития.
Осадки
второго,
глубоководного
фациального
типа
по
петрохимическим
показателям резко отличаются от пород первого типа. Это - терригенные породы средней
19
толщи арланской подсвиты калтасинской свиты нижнего рифея. Условия образования их
в
северной
приосевой
зоне
Камско-Бельского
авлакогена
были
максимально
глубоководными, что подтверждает минимальная величина отношения Mnк/Mnт, равная
0,08. Пониженные значения АМ (0,22-0,25) для аргиллитов и повышенные (АМ) для
песчаников (0,10-0,12) также указывают на глубоководные условия образования. Низкие
значения FF подтверждают этот факт. Источником обломочного материала для арланской
подсвиты явились основные вулканиты восточной геосинклинальной области (Иванова и
др., 1990).
Литологические толщи, обладающие благоприятными условиями для накопления
ОВ и прохождения процессов нафтидообразования, выявлены в составе всех трех
рифейских
комплексов.
Эти
условия
были
созданы
благодаря
существованию
восстановительной обстановки, соответствующей определенным геохимическим фациям в
осадках на стадии диагенеза. Значимость выявленных толщ в создании общего
углеводородного ресурса рифейских отложений неодинакова, в основном, из-за объемов
пород, отвечающих вышеназванным требованиям.
Самыми древними являются темно-серые аргиллиты, серые доломиты и глинистые
алевролиты в петнурской свите прикамской подсерии нижнего рифея, образование
которых на стадии диагенеза происходило в восстановительной обстановке сульфидной и
сульфидно-сидеритовой
геохимических
фаций.
Аргиллиты
образовались
в
виде
подчиненных маломощных прослоев среди доломитов. ОВ просматривается в шлифах в
виде прожилков толщиной до 0,05 мм в аргиллитах, доломитах и алевропелитах.
В орьебашской подсерии нижнего рифея породы рассматриваемого типа выявлены
в минаевской и калтасинской свитах. Для минаевского бассейна геохимическая
обстановка в осадке на стадии диагенеза изменялась от восстановительной до
нейтральной. Осадочные породы, сформировавшиеся в восстановительных условиях
сидеритовой геохимической фации, представлены аргиллитами, толщина прослоев
которых не превышает 0,2 – 0,6 м, и они составляют не более 10 % от толщины свиты.
Благоприятные условия для накопления и сохранения в осадке ОВ существовали в
калтасинском бассейне седиментации. Для карбонатных и глинистых пород нижней,
саузовской, подсвиты калтасинской свиты в сумме аутигенных форм железа преобладает
закисная (карбонатная) форма, в отдельных прослоях наблюдается
увеличение
содержания Feпир или Feок, что указывает на существование сульфидно-сидеритовой или
сидерито-глауконитовой геохимических фаций в периоды накопления отдельных
прослоев алевролитов.
20
Осадочные породы арланской подсвиты все сероцветные. Диагенетические
минералы в мергелях и аргиллитах представлены пиритом и сидеритом. Для аргиллитов в
сумме аутигенного железа установлено повышенное содержание пиритной его формы до
30-33%, указывающие на ясновосстановительную обстановку в осадке на стадии
диагенеза,
соответствующую
сульфидно-сидеритовой
геохимической
фации.
Для
глинистых известняков выявлена восстановительная обстановка в условиях сидеритовой
геохимической фации. Для алевролитов выявлено повышенное содержание Feок, что
обусловлено
присутствием
в
них
глауконита,
определившего
одноименную
геохимическую фацию при прохождении ими стадии диагенеза в условиях нейтральной
обстановки.
Доломиты
и
мергели
ашитской
подсвиты
были
образованы
в
восстановительных условиях сидеритовой геохимической фации. Породы, содержащие
ОВ, в шлифах обнаруживают прожилки, микропрослойки, нередко частые, общей
толщиной до 1-2 мм, имеют темно-серый черный цвет.
В надеждинском раннерифейском бассейне соосаждение с породами ОВ было
возможно при накоплении осадков верхней, чермасанской, подсвиты, сложенной
доломитами, мергелями, алевролитами, аргиллитами. На стадии диагенеза эти породы
находились в восстановительных условиях сульфидно-сидеритовой и сидеритовой
геохимических фаций.
Завершают разрез нижнего рифея отложения кабаковской свиты. В ее составе
верхняя, кубиязинская, подсвита сложена переслаиванием алевролитов, аргиллитов,
мергелей и доломитов. Геохимическая обстановка в диагенезе при накоплении пород
кубиязинской подсвиты в разрезе параметрической скв.1 Восточно-Аскинская изменялась
(снизу вверх) от восстановительной до слабоокислительной, соответственно – от
сидеритивой до лептохлорито-гематитовой фаций.
В скв.62 Кабаково, расположенной в центральной части Камско-Бельского
авлакогена,
анализ
четырех
образцов
темно-серых,
почти
черных
аргиллитов
кубиязинской подсвиты выявил более высокую степень восстановленности среды
осадконакопления в диагенезе, соответствующую сидерито-сульфидной и сульфидносидеритовой геохимическим фациям. Здесь содержание Feпир в отдельных образцах в
общей сумме аутигенных его форм достигает 81,25 %. Микроскопическое изучение
шлифов подтверждает присутствие в аргиллитах кубиязинской подсвиты в скв. 62
Кабаково диагенетического пирита и сидерита.
В среднем рифее при накоплении аргиллитов акбердинской подсвиты условия на
стадии
диагенеза
были
восстановительными
и
слабовосстановительными
соответствовали сидеритовой и сидерито-глауконитовой геохимическим фациям.
и
21
В верхнем рифее для алевро-глинистых и глинисто-карбонатных пород кигинской
и кармалкинской подсвит приютовской свиты скв.1 Леузинская нередко наблюдается
превосходство закисного (карбонатного) железа над пиритным. В этих случаях
геохимическая обстановка в осадке на стадии диагенеза была восстановительной и
слабовосстановительной
в
условиях
сидеритовой
и
сидерито-глауконитовой
геохимических фаций.
В известняках и глинистых породах шиханской свиты в скв.1 Леузинская
диагенетические
минералы
представлены
сидеритом
и
пиритом.
Геохимическая
обстановка в диагенезе была устойчивой восстановительной и соответствовала
сидеритовой, сульфидно-сидеритовой и сидерито-сульфидной фациям. Последняя
установлена только для верхней части свиты в аргиллитах и метасоматических доломитах.
Выдержанной геохимическая обстановка, соответствующая сидерито-сульфидной
фации, была в диагенезе при накоплении осадков леузинской свиты. Слагающие
шиханскую и леузинскую свиты доломиты имеют метасоматическую природу:
образовались в результате замещения известняков и терригенных пород, в основном,
аргиллитов. Для них установлено многократное превосходство пиритного железа над
закисным, определившим сидерито-сульфидную геохимическую фацию.
В глинисто-алевритовых породах приютовской свиты Серноводско-Абдулинского
прогиба (скв.59 и 740 Шкапово) установлены закисная и окисная формы железа.
Геохимическая обстановка в осадке на стадии диагенеза была окислительной и
соответствовала железисто-гидроокисной и лептохлорито-гематитовой геохимическим
фациям. Аналогичные породы установлены в приютовской свите в скв.100 Кушкуль и
скв.5 Шихан. Однако преобладают серые и темно-серые разности пород. Приведенные
факты являются показателем изменения геохимических условий среды осадконакопления
на стадии диагенеза от окислительной до восстановительной.
Глава 6. Роль палеоклимата в седиментогенезе рифейских отложений. Для
реконструкции
палеоклиматических
обстановок
автором
широко
использованы
результаты химических анализов осадочных пород. Наиболее достоверную информацию
по данной проблеме сохраняют
глинистые породы, претерпевшие наименьшее
эпигенетическое изменение в силу их повышенной плотности (Маслов и др., 1999).
Установлено, что роль материнских пород в рифее на рассматриваемой территории
выполняли
метаморфические
и
интрузивные
породы
кристаллического
архей-
раннепротерозойского фундамента, которыми сложены массивы, окружавшие рифейские
породные бассейны. Наиболее распространенными среди кристаллических пород
фундамента являются биотитовые плагиогнейсы, неравномерно микроклинизированные и
22
превращенные местами в гранито-гнейсы. Данный факт подтвержден результатами
бурения глубоких скважин 2000 Туймазы (Морозов и др., 1970), скв.50 Ново-Урняк
(Иванова др., 2001) и других скважин (Тимергазин, 1959). Хим. состав терригенных пород
рифея в среднем наиболее близок вышеназванным породам фундамента, исключение
составляют породы арланской подсвиты калтасинской свиты нижнего рифея, что следует
объяснять восточным источником сноса обломочного материала (Иванова и др., 1990).
В данной работе использовано четыре геохимических показателя, три из них (ГМ,
CIA, CIW) рассчитаны для аргиллитов, свободных от алевро-псаммитовой кластики и
карбонатов применены диссертантом впервые для рифейских отложений платформенного
Башкортостана и один показатель для песчаников - отношение Al2O3/Na2O (AN –
коэффициент зрелости). При значениях AN <30 степень химической дифференциации
слабая; 30-60 – средняя и >60 – высокая (Маслов и др., 1999; Ронов и др., 1965).
Зрелость тонкой алюмосиликокластики, поступавшей в области седиментации, была
реконструирована по гидролизатному (ГМ=(Al2O3+TiO2+Fe2O3+FeO)/SiO2) коэффициенту,
характеризующему одну из тенденций химического преобразования пород в области
размыва – отделение продуктов гидролиза от кремнезема: чем он выше в глинистых
породах, тем более сильное химическое выветривание претерпели исходные породы.
Показателем климата в области размыва принято считать индекс химического
выветривания
CIA=[Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O+K2O)]х100.
Невыветрелые
породы,
образованные в условиях аридного или холодного климата, характеризуются значениями
CIA порядка 50 ед. и менее, тогда как сильно выветрелые их разности, сформировавшиеся
в условиях гумидного климата, приближаются к 100 ед. (Nesbitt, Young, 1982; Маслов и
др., 1999). Дополнительным аргументом при реконструкции палеоклимата служат данные
о вариациях химического индекса выветривания (CIW=[Al2O3/(Al2O3+CaO+Na2O)]х100)
глинистых пород, который является мерой выветривания поступавшей в область
осадконакопления тонкой алюмосиликокластики относительно пород источников сноса
(Harnois,1981). Величина индекса CIW возрастает с ростом степени выветрелости
материала палеоводосборов. По данным Л. Арнуа (Harnois, 1988), для слабо измененных
докембрийских базальтов и гранитов величина индекса CIW составляет, соответственно,
около 76 и 59…61 ед., тогда как в корах выветривания продукты изменения этих пород
достигают значений 94…98 ед. Важную информацию о палеоклимате несут также
алевропсаммиты: значения коэффициента зрелости AN>50 являются показателем теплого
и достаточно влажного, т.е. гумидного климата на континенте (Ронов и др.,1965;
Масагутов,
2002).
Преобладание
среди
алевропсаммитов
рифея
кварцевых
и
полевошпато-кварцевых разностей указывает на существование на палеосводах условий,
23
обеспечивавших достаточную степень химического разложения в корах выветривания
темноцветных минералов материнских пород – наиболее неустойчивых в подобных
условиях в зонах гипергенеза в сравнении с полевыми шпатами и кварцем. Кроме того, в
течение
рифейского
алевропсаммитов.
эона
Так,
на
происходили
водосборах
изменения
при
в
составе
химическом
полевых
шпатов
выветривании
быстрее
разрушались натро-кальциевые их разности, т.е. плагиоклазы в сравнении с калиевыми
(Морозов, 1970). Показателем палеоклимата является не только степень зрелости
кластического материала, но также состав сингенетичных хемогенных пород (Страхов,
1963; Тугаринов, 1973). Так, сульфаты осаждаются только в закрытых и полузакрытых
водоемах в условиях аридного или близкого к нему (семиаридного) климата. Доломиты –
в условиях теплого (гумидного) или жаркого (аридного) климата. Известняки являются
показателем умеренного климата, днако в условиях теплого климата на больших глубинах
при пониженных температурах также может происходить их осаждение.
В результате исследования вышеприведенных факторов, автором сделаны выводы:
1. В раннем рифее преобладал климат умеренного типа, что подтверждается средними
значениями климатического индекса CIA (64,4-68,5 ед.). Значения коэффициентов АN,
ГМ, CIW в прикамскую эпоху достаточно низкие, отмечается тенденция небольшого
роста к концу прикамской эпохи – в норкинский век. В орьебашскую эпоху эти
показатели для аргиллитов выше в сравнении с прикамской. Исключение составляют
аргиллиты арланской подсвиты калтасинской свиты, для которых пониженные значения
коэффициентов, отвечающих за интенсивность выветривания пород источников сноса,
обусловлены поступлением кластического материала из восточной геосинклинальной
области (Иванова и др., 1990). Выявленные для аргиллитов надеждинского века все
геохимические коэффициенты являются максимальными для нижнего рифея. В
кабаковский век величина всех коэффициентов снижается, что может быть только
следствием ослабления процессов химического выветривания на водосборных площадях
древних палеосводов. Однако климат в раннем рифее был достаточно теплым, способным
создавать в породных бассейнах условия для накопления сингенетичных сульфатов
(прикамская эпоха) и доломитов. Хемогенные породы представлены сингенетичными
доломитами, реже сульфатами, местами на больших глубинах сменяются известняками
(орьебашская эпоха).
2. Гумидный климат CIA=70,2-75,5 ед. наступил и продолжался в течение всей
среднерифейской и первой половины (леонидовский век и базлыкское время)
позднерифейской
эры.
Наблюдается
постоянное
увеличение
значений
всех
рассматриваемых геохимических показателей. Состав карбонатных пород доломитовый.
24
3. Начиная с кигинского времени приютовского века и в шиханский век
позднерифейской эры произошел переход климата в ранг умеренного (CIA=67,2-68,7ед.).
Отмечается резкое снижение коэффициента зрелости, та же участь постигла и другие
выявленные коэффициенты для аргиллитов. На границе приютовского и шиханского
веков произошла смена состава карбонатных пород: доломитов на известняки.
4. На протяжении всего рифейского эона в породных бассейнах существовали
благоприятные, теплые, условия для активного развития простейших форм жизни
(водорослей и бактерий), ставших в образованных осадочных породах источником
органического
углерода,
необходимого
исходного
вещества
для
образования
углеводородов.
Глава 7. Эпигенетические изменения пород рифея в связи с формированием
резервуаров. Одна из основных особенностей рифейских отложений - это глубокая
степень эпигенетической преобразованности. Эпигенез, которому были подвергнуты
рифейские отложения, представлен двумя видами: прогрессивным, региональным и
регрессивным, локальным. На характер и степень эпигенетической преобразованности
пород
определяющее
влияние
оказывал
геодинамический
режим
рифтогенеза,
обусловивший последовательную этапность процессов, влиявших на породы в ходе
развития рифтовых фаз. Так, на начальном этапе образовавшийся мантийный плюм
вызывал постепенный (снизу вверх) прогрев части осадочной толщи, охваченной его
тепловым влиянием плюма. Прогревание пород приводило к их расширению,
провоцировавшему коллизионное сжатие окружающих пород (Гарецкий и др., 1989). В
карбонатных и песчаных породах это сжатие способствовало нарушению их текстур и
развитию трещиноватости; глинистые породы в этих условиях подвергались образованию
деформационных структур, одна из которых выявлена для арланской подсвиты
калтасинской
свиты
нижнего
рифея.
Этот
этап
соответствовал
перерывам
в
осадконакоплении и влиянию на породы гипергенных процессов разуплотнения.
Главный этап рифтогенеза сопровождался расколом осадочной толщи разломами,
внедрением по ним горячих реакционных флюидов, раскаленных газов и магматических
расплавов, формировавших малые интрузивные тела габброидов (Гаррис и др., 1967).
Этот этап отвечал наибольшей тектоно-магматической активности. По разломам
происходило опускание части осадочной толщи и формирование осадочного бассейна, в
котором развивался процесс осадкообразования с характерными особенностями для
каждой
стадии
рифтогенеза.
В
осадочном
бассейне
степень
эпигенетической
преобразованности пород возрастала по мере их погружения, и достигала максимума в
наиболее глубокой части. Значительное влияние на характер и степень эпигенетической
25
преобразованности рифейских пород оказала позднепалеозойская коллизия ВосточноЕвропейской и Сибирской платформ, проявившаяся в восточной, предуральской, части
территории (Пучков, 2000).
Гипергенные процессы в периоды перерывов в осадконакоплении также оказывали
немаловажное влияние на состав и плотностные свойства пород.
В конечном итоге перечисленные выше геологические процессы сформировали
сложную схему неоднозначного распределения эпигенетической преобразованности
пород рифея, выразившуюся в неравномерном локальном наложении регрессивных
процессов на прогрессивные.
При определении степени эпигенетической преобразованности пород и их емкостных
свойств нами были использованы плотностные свойства пород. Это - объемная плотность
(σоб), учитывающая жидкостно-газовые включения в породе и минеральная плотность
(σмн) - только плотности слагающих породу минералов. Для сравнения плотностных
свойств исследуемых пород использованы справочные усредненные данные минеральной
плотности (σмнсп) литологических типов пород.
В результате проведенного комплекса исследований диссертантом установлено:
1.
По характеру влияния на породы выделяются два основных вида факторов
эпигенеза, сформировавших коллекторские свойства пород: а) геохимические – включают
изменение минерального состава пород и структур под влиянием гидротермальных и
реакционных вод; б) геодинамические – объединяют изменение текстур, структур, а
иногда и минерального состава пород под влиянием разломообразования, коллизионного
сжатия и высоких, экстремальных температур.
2.
Наиболее активно образование вторичных коллекторов поро-кавернового или
каверно-порового типов происходило в зонах разломов, обеспечивавших свободный
доступ активных гидротермальных вод к породам. Коллекторские свойства в этих
условиях в основном приобретали алевропсаммиты и карбонатные породы.
3.
Под
влиянием
геодинамических
факторов,
сопровождавшихся
экстремальными температурами (500-700°С), формировались в основном коллекторы
трещинного типа во всех литологических разностях пород.
4.
На участках влияния гипергенных процессов под размытыми поверхностями
местами сохранились слабо проницаемые вторичные коллектора преимущественного
порового или каверно-порового типов.
5.
Роль флюидоупоров могут выполнять: 1) аргиллиты и карбонатные породы,
не подвергшиеся влиянию локальных эпигенетических процессов; 2) непроницаемые
алевропсаммиты, образованные под влиянием процессов прогрессивного эпигенеза.
26
6.
В рифейских отложениях имеют место инверсии выполняемых породами
функций в зависимости от характера претерпевших ими эпигенетических преобразований.
7.
Наиболее
высокая
степень
эпигенетической
(катагенетической)
преобразованности установлена для обломочных пород и наименьшая – для карбонатных,
при условии отсутствия привноса реагентов извне, что объясняется изначальным
неоднородным минеральным составом первых.
8.
Выявление наилучших коллекторов в зонах разломов является показателем
существования в них наиболее благоприятных условий для образования УВ скоплений,
сохранение которых возможно: 1) при перекрытии этих зон по поверхности размыва
непроницаемыми породами; 2) при наложении вторичного тектонического экрана; 3) при
залечивании «верхушек» разломов и сопутствующих крупных трещин вторичными
минералами, выполняющими роль флюидоупора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные автором исследования привели к следующим научным выводам:
1. Для рифейских отложений, лишенных палеонтологических остатков, способных
индексировать их возраст, литологический фактор приобретает ведущее значение. Это
проявляется в литологической индивидуальности слагающих рифейские отложения
осадочных циклов, что дает возможность распознавать их в разрезах.
2. Автором разработан метод стратиграфического расчленения разрезов рифея,
основанный на выделении циклов и маркирующих литологических горизонтов в них с
использованием материалов промысловой геофизики. Этот метод дает возможность для
выделения надежных стратиграфических реперов, позволяющих проводить корреляцию
разрезов, составлять структурные и другие типы карт.
3. Палеогеографический фактор регулировал поступление в области седиментации
восстановленной пелитовой кластики, способной в благоприятных фациальных условиях
сорбировать ОВ. Этот процесс определялся степенью и характером преобразования
материнских пород в областях размыва источников сноса и наиболее активно происходил
в саузовское и кубиязинское время в раннем рифее; менее активно – в ашитское время в
раннем рифее; в акбердинское - среднем и в приютовское и шиханское – в позднем.
Неблагоприятными условия для накопления ОВ в глинистых осадках были в наиболее
глубоководных частях бассейнов, в которых происходило образование алевропелитовой
толщи арланской подсвиты.
4. Изучение влияния эпигенетических процессов на плотностные свойства пород
позволили определить избирательную роль их видов в образовании определенных типов
коллекторов и их распространения. Так, влияние реакционных гидротермальных флюидов
27
на породы в зонах разломов создавало условия для образования высокоемких песчаных
коллекторов. В песчаниках, залегающих непосредственно на фундаменте и в большей
степени испытавших влияние горячих флюидных систем, обнаружены мало- и
среднеемкие коллекторы. Щелочной калиевый метасоматоз сформировал в основании
песчаниковых толщ малоемкие коллекторы, способные аккумулировать углеводороды. В
зонах коллизионного сжатия толщи аргиллитов превращены в трещиноватые коллекторы,
также способные аккумулировать углеводороды. Гипергенные процессы в кровельной
части верхнерифейских отложений сформировали местами в карбонатных породах
порово-каверновые коллектора.
5. Аргиллиты, не подвергнутые регрессивному эпигенезу, сохранили свои
флюидоупорные свойства до глубины 4500-4900 м, что подтверждается в исследуемом
регионе результатами рентгеноструктурного анализа.
6. Наиболее устойчивыми к эпигенетическим изменениям оказались карбонатные
породы, местами нарушенные трещинообразованием.
7.
Для
рифейских
отложений
следует
считать
установленным
развитие
гидродинамически изолированных проницаемых резервуаров со сложным типом
коллектора, приуроченных к приразломным зонам, коллизионным положительным
структурам и слабопроницаемым коллекторам низов песчаниковых толщ. В двух
последних случаях необходимо изучение связи коллекторов с разломами, поставляющих
им углеводороды.
8. Выбор объектов (направлений) для проведения геолого-разведочных работ требует
комплексного
подхода
к
изучению
слагающих
их
рифейских
отложений
(литологического, фациального, тектонического, с использованием дистанционногеофизических методов и др).
Основное содержание работы опубликовано в следующих работах:
1. Дьяконова О.Б. Литолого-геохимические особенности верхнерифейских отложений
платформенного Башкортостана в связи с уточнением палеогеографической обстановки/
Интервал – 2006. №12 (95) – С.26-31.
2. Дьяконова О.Б. Методика стратиграфического расчленения рифейских отложений.
Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Экономика и управление. /Сб.
статей аспирантов и молодых специалистов. Вып. 5. – Уфа, 2008. – С.11-17.
3. Дьяконова
О.Б.
Основные
геологические
факторы,
определившие
состав
осадочных пород рифея. Мат-лы 5-го Всерос. литологического совещания. Том 1.
Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 2008. С.199-202.
28
4. Дьяконова О.Б., Масагутов Р.Х. Основные особенности палеоклимата рифейского
эона по результатам изучения глинистых пород. Актуальные проблемы поздней стадии
освоения нефтегазодобывающих регионов: Мат-лы межд. науч-практ. конф. – Казань:
Изд-во «Фен», 2008. – С.190.
5. Иванова Т.В., Масагутов Р.Х., Дьяконова О.Б., Иванов Д.И. Литолого-фациальные
и геохимические критерии оценки перспектив нефтегазоносности рифейских отложений
платформенного Башкортостана/Фанерозой Волго-Уральской, Прикаспийской и СевероКавказской нефтегазоносных провинций: Стратиграфия, литология, палеонтология:
Матер. второй науч.-практ. стратигр. конф.– Саратов, 2004. –С.41-43.
6. Иванова Т.В., Лозин Е.В., Масагутов Р.Х., Дьяконова О.Б., Иванов Д.И.
Геохимические и геодинамические факторы формирования коллекторов в рифейсковендских отложениях Камско-Бельской грабеновой впадины// Георесурсы – 2005. №1 (16).
- С.34-36.
7. Иванова Т.В., Дьяконова О.Б. Литолого-геохимические особенности слоистых
толщ нижнего рифея Камско-Бельской грабеновой впадины/ Мат-лы 7 Уральского
регионального совещания. Екатеринбург, 2006. - С.99-101.
8. Иванова Т.В., Иванов Д.И., Дьяконова О.Б. Катагенетические преобразования
нижнего рифея параметрической скв.7000 Арлан// Мат-лы VI Межрегиональной науч.практ. конф. Уфа, март 2006. – С.76.
9. Масагутов Р.Х., Иванов Д.И., Дьяконова О.Б. Литологическая и промысловогеофизическая характеристика приютовской свиты верхнего рифея Юрюзано-Сылвенской
депрессии// Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти /Сб. статей
аспирантов и молодых спец. – Уфа, 2004. –С. 25-32.
10. Масагутов Р.Х., Иванова Т.В., Дьяконова О.Б., Иванов Д.И. Верхний протерозой
параметрической скв. 1 Восточно-Аскинской/ Геология, геофизика и разработка нефтяных
и газовых месторождений. №1, 2006. - С. 30-37.
11. Масагутов Р.Х., Иванова Т.В., Лозин Е.В., Дьяконова О.Б., Иванов Д.И.
Сопоставление разрезов рифея Камско-Бельской грабеновой впадины/ Мат-лы VI
межрегиональной науч.-практ. конф. Уфа, март, 2006. – С.51.
Соискатель:
О.Б. Дьяконова
Скачать