CC BY
53
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ УСОЛЬСКОЙ СВИТЫ НЕПСКО-БОТУОБИНСКОЙ АНТЕКЛИЗЫ
DEPOSITION GENETIC FEATURES AND FORMATION CONDITIONS OF USOLSKAYA SUITE, NEPSKO-BOTUBINSKI ANTICLISE
Н.М. НЕДОЛИВКО
N.M. NEDOLIVKO
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: KEYWORDS:
кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии и разведки полезных ископаемых Институт природных ресурсов Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Candidate in Geological-Mineralogical Sciences National Research Tomsk Tomsk Polytechnic University Institute of Natural Resources Geology and Mineral Exploration Department
усольская свита, осинский горизонт, эвапориты, доломиты, литотип, генетические признаки, прибрежный шельф, лагуны usolskaya suite, Osinski horizon, dolomites, lithotypes, genetic characteristics, coastal shelf, lagoons
УДК 552:544
Томск
nedolivkonm@yandex.ru
С привлечением макро- и микроскопического петрографического анализа изучались особенности формирования отложений усольской свиты (нижний кембрий), развитой в пределах Непско-Ботуобинской антеклизы (Восточная Сибирь). По особенностям литологического состава в составе свиты выделено 2 горизонта: осинский-2 - e,us(os2), представленный переслаиванием соленосных отложений (ггалит, гипс, ангидрит) и карбонатных пород, и осинский-1 - e,us(os,) существенно карбонатного (доломиты, известковые доломиты) состава. По составу пород, их текстурно-структурным особенностям и генезису выделено и охарактеризовано 8 литотипов, сформированных в аридном климате в условиях соленых вод прибрежного шельфа и сильносоленых вод лагун, отшнурованных от моря и периодически осушаемых.
Based on macro- and microscopic pétrographie analysis the deposition formation characteristics of Usolskaya Suite (Lower Cambrian), developed within the Nepsko-Botubinski Anticlise (eastern Siberia) were studied. According to lithological composition, two horizons were distinguished within this suite: Osinski-2 G1us(os2) as saliferous interbeddings ( halite, gypsum, anhydrite) and carbonates and Osinski-1 G1us(os1), mainly carbonates (dolomites, limestones). In accordance to their composition, texture-structure features and genesis eight, (8) litho-types were highlighted and described. The formation conditions are as follows: arid climate, salty waters, coastal shelf and polyhaline lagoon water, cutoff sea and periodically drained.
Территория исследования административно расположена в Катангском районе Иркутской области, приурочена к северо-западному склону Непского свода и находится в пределах Непско-Ботуо-бинской нефтегазоносной области Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции. Осинский горизонт е^^) выделен в составе усольской (е^) свиты подсолевого венд-нижнекембрийского структурно-лито-логического комплекса, который является основным нефтегазопоисковым объектом территории, что в значительной степени и определяет актуальность проведенных исследований.
В работе использованы результаты макроскопического описания керна скважин и детального петрографического анализа структурно-текстурных особенностей и вещественного состава пород. Условия осад-конакопления (или обстановки) восстанавливались по комплексу генетических признаков с учетом закономерностей последовательной смены отложений по разрезу. Уделялось внимание генетическим признакам, проявленным, как в объеме толщи (направленность изменения и последовательность переслаивания пород, контакты между слоями, мощности слоев и их соотношения и т.д.), так и в объеме конкретных образцов (макроскопические
органогенные остатки, конкреции и т.д.) и их частей (микрофаунистические остатки, степень кристалличности пород и т.д.). Генетическая интерпретация пород осуществлялась в соответствии с результатами, изложенными рядом исследователей: Е.В. Дмитриевой, Г.И. Ершовым, В.Л. Либрови-чем и др. [1], К.И. Багринцевой, А.Н. Дмитриевским, РА. Бочко [2], Ю.К. Бурлиным, А.И. Конюховым, Е.Е. Карнюшиной [3], В.Г. Кузнецовым [4]. Методической основой для выделения фациальных обстановок в карбонатных комплексах послужили работы В.Г. Кузнецова [5], И.Т. Журавлевой и др. [6], Жд. Л. Уилсона [7], И.В. Хворовой
[8]. Общетеоретические аспекты условий осадконакопления в раннекембрийское время на территории исследования изложены согласно представлениям Л.П. Гмид
[9], В.Г. Кузнецова и О.В. Постниковой [10], Н.Ф. Столбовой и др. [11, 12].
Отложения усольской свиты разделяются на два горизонта: осинский-2 - выделенный в нижней части
усольской свиты и сложенный доломит-сульфат-соляными породами, и несогласно перекрывающий его горизонт осинский-1 - е^(о^), имеющий преимущественно карбонатный состав (рис. 1).
В пределах основных генетических групп пород (хемогенных, биогенных и
обломочных), встречающихся в разрезе осинского-1 и осинского-2 горизонтов, по особенностям литологического состава, текстурно-структурным характеристикам и условиям образования выделено 8 ли-тотипов пород: в хемогенной генетической группе - 4; в биогенной - 3 (в том числе 1 - в биогенно-хемогенной подгруппе); в обломочной - 1.
К хемогенной генетической группе относятся литотипы (табл. 1):
1. СДИ - сульфаты доломитизирован-ные изолированных водоемов, образуют волнистые прослои толщиной до 0,5-0,6 м, сложены голубовато-серым гипсом и ангидритом, содержат доломит в виде включений, затеков, кристаллических зерен и агрегатов. Образуются при интенсивном выпаривании и засолении изолированных морских водоемов в аридном жарком климате.
2. ДСИ - доломиты с включениями сульфатов и соли изолированных водоемов; подразделяются на 3 подтипа:
А) ДСИ-1 - доломиты сульфатные с солью изолированных водоемов с послойными пятнистыми, линзовид-ными скоплениями сульфатов (30-50 % породы), тонкой примесью соли, наличием тонкой горизонтальной, по-логоволнистой и полого-наклонной
слоистости. Формируются в слабо сообщающихся с морем лагунах при низкой динамике и интенсивном выпаривании воды.
Б) ДСИ-2 - доломиты с сульфатами и солью изолированных водоемов, с неправильной волнистой слоистостью, с затеками сульфатов (10-30 % породы) и тонко рассеянным гали-том. Формируются в изолированных водоемах засушливого климата в пределах соленых периодически осушаемых лагун.
В) ДСИ-3 - доломиты с солью и сульфатами изолированных водоемов, тонкозернистые, однородные, горизонтально- и полого-волнисто-слоистые. Соль развивается в матице породы, развиваясь между кристаллическими зернами доломита, наряду с солью отмечается присутствие рассеянных зерен ангидрита и скопления сульфатов (менее 10 % породы).
Формируются в застойной или слабодинамичной среде аридных водоемов со стоячей водой.
3. ДИИ - доломиты известковистые изолированных водоемов, разнозернистые, от тонко- до мелко-среднезернистых, равномерно-, пятнисто- и послойно рас-кристаллизованные, иногда стилолито-вые, с единичными кристаллическими зернами сульфатов и тонкой примесью кальцита (до 15 %). Породы образованы химическим путем в изолированных водоемах при интенсивном испарении воды в аридном климате.
4. ДСО - доломиты сульфатизированные зоны осушки, с включениями и тонкими кристаллами сульфатов, с трещинами синерезиса в сульфатах, с горизонтальными и вертикальными трещинами усы-хания. Формируются в надприливной зоне при уменьшении объема пород в результате высыхания или обезвоживания интенсивно испаряющихся осадков.
К биогенной генетической группе относятся литотипы (табл. 2): 1. ДКП - доломиты комковатые прибрежной полосы моря, пятнистые, комковатые, комковато-сгустковые и сгуст-ково-комковатые с тонкой волнистой «рябчатой» слойчатостью. Формируются в прибрежно-морской полосе в углубленных участках дна в зоне слабых волнений. В соответствии с размерами форменных образований и их соотношением выделено 3 подтипа. А) ДКП-1 - доломиты пятнистые и пятнисто-комковатые, сложены неправильно-округлыми форменными образованиями: пятнами (диаметром > 2 мм) и комками (в диаметре 0,1-1 мм), состоящими из коллоидно-зернистого и тонкозернистого кальцит-доломитового агрегата и сцементированными тонко-мелкозернистым доломитом. Б) ДКП-2 - доломиты комковатые и сгустково-комковатые, сложены
Литотип, и подлитотип, горизонт, слой
СДИ - сульфаты доломитизирован-ные изолированных водоемов.
ДСИ-1 - доломиты сульфатные изолированных водоемов.
ДСИ-2 - доломиты с сульфатами и солью изолированных водоемов.
ДСИ-3 - доломиты с солью изолированных водоемов.
ДИИ - доломиты известковистые изолированных водоемов.
ДСО - доломиты сульфатизирован-ные зоны осушки.
Текстурно-структурные особенности и состав пород
Макроскопически
Под микроскопом
О й,С|< СМИ
2 николя
2 николя
2 николя
1 николь
2 николя
■ЯГ^«
2 николя
Таб. 1. Текстурно-структурные особенности пород литотипов хемогенной генетической группы
Рис. 1. Геолого-геофизический разрез отложений осинского горизонта в скважине 6 Могдинской площади
комками и сгустками (в диаметре <0,1 мм) из коллоидно-зернистого кальцита и доломита, пространство между которыми заполнено доломитовым цементом.
В) ДКП-3 - доломиты комковато-сгуст-ковые и сгустковые, комки и сгустки которых сложены коллоидно-зернистым кальцитом и доломитом, а цемент имеет карбонатный состав.
2. ДВП - Доломиты водорослевые прибрежной полосы моря, с мелкими округло-уплощенными и крупными послойно распределенными остатками водорослей. Формируются в пределах прибреж-но-морской полосы в зоне слабых волнений в участках морского дна со слабым углублением.
3. ДСП - Доломиты строматолитовые прибрежной полосы моря, волнисто-слоистые,
часто с мелкими включениями сульфатов. Образуются в зоне волнения в пределах прибрежной полосы моря на возвышенных участках морского дна.
К обломочной генетической группе относится (табл. 3) литотип ДОП- доломиты обломочные сульфатизированные приливной зоны, сложенные разноразмерными окатанными и неокатанными обломками (интракластами) доломитового состава, сцементированными доломитовым, доломит-глинистым и сульфат-доломитовым цементом. Пространство между крупными обломками заполнено мелким обломочным материалом и тонкоперетертым доломит-глинистым веществом. Формируются в полуизолированных лагунах при возрастании динамики воды и проникновении приливных морских вод в лагуну
Осинский горизонт-2 имеет сложный литологический состав и представлен переслаиванием гипс-ангидрит-соленосных пород и доломитов. Вверх по разрезу он несогласно перекрывается отложениями осинского горизонта-1.
Гипс-ангидрит-соленосные породы образуют линзы и прослои (толщиной до
0.32 м), тонко переслаиваются с доломитами часто в виде послойно-уплощенных заливообразных участков с плавными границами, гипс и соль заполняют также поры и трещины.
Доломиты однородные, комковатые, сгустково-комковатые, комковато-сгустко-вые, сгустковые, иногда строматолитовые, не слоистые и слоистые (с тонкой и мелкой сплошной и прерывистой волнистой, горизонтальной, пологонаклонной, косой слоистостью за счет намывов глинистого и органического материала на плоскостях наслоения. Участками они разбиты послойными и субвертикальными трещинами усыхания. Породы сильно засолены: соль распространена в виде скрытой примеси (все породы обладают соленым вкусом), выпотов (примазок, присыпок, корочек), линз, послойных скоплений. Повсеместно в них отмечаются кристаллические зерна и скопления ангидрита, прослои и неправильные включения гипса.
Распространенные в осинском-2 горизонте породы имеют преимущественно хемогенное происхождение и представлены сульфатами, доломитами и известкови-стыми доломитами литотипов СДИ (слои 3, 4, 5), ДСИ-1 (слои 3, 4, 5) и ДСИ-2 (слои
1, 3, 4, 5), ДИИ (слой 2), ДСО (слой 2), находящимися в тесном переслаивании друг с другом. В подчиненном количестве в разрезе присутствуют доломиты биогенной генетической группы: ДСП (слой 2), ДКП-3 (слой 5), ДКП-2 (слой 4).
Формирование отложений осуществлялось в пределах слабо сообщающихся с морем и периодически осушаемых лагун в солоновато-водной и соленой среде в слабо изменчивой гидродинамической обстановке (тонкие и мелкие типы слоистости). Преимущественно хемогенное осадконакопление, обилие сульфатов и галита свидетельствуют, что осаждение материала протекало в условиях аридного климата с высокой степенью испарения, а порой и с выходом осадков на поверхность
Литотип, подлито-тип, горизонт, слой
Макроскопические текстурно-структурные особенности
Микроскопические текстурно-структурные особенности и пустотное пространство
0
Ц05 (Ы1) Ц Лэ Шл
Текстура, структура, состав
2 николя
Пустотное пространство
1 николь
ДКП-1 - доломиты пятнистые и пятнисто-комковатые прибрежной полосы моря.
2 николя
2 николя
ДКП-2 - доломиты комковатые и сгуст-ково-комковатые прибрежной полосы моря
2 николя
1 николь
ДКП-3 - доломиты комковато-сгустко-вые и сгустковые
2 николя
1 николь
ДВП - доломиты водорослевые прибрежной полосы моря.
2 николя
2 николя
ДСП - доломиты строматолитовые прибрежной полосы моря.
2 николя
1 николь
Таб. 2. Текстурно-структурные особенности литотипов биогенной генетической группы
Литотип и подлитотип, горизонт, слой
Текстурно-структурные особенности и состав пород
Макроскопически
Под микроскопом
|] 0.1)5 у И 0^5 ми
ДОП - доломиты сульфа-тизированные приливной зоны.
2 николя
Таб. 3. Текстурно-структурные особенности литотипов обломочной генетической группы
(трещины усыхания).
Осинский горизонт-1 с размывом залегает на горизонте осинский-2. В целом горизонт имеет преимущественно карбонатный состав, в подошве и кровле его, наряду с карбонатами, развитие получили соленосные и сульфатные породы.
Разрез представлен неоднократным чередованием хемогенных (тонко-, мелко-, тонко-мелко- и мелкокристаллических), биогенно-хемогенных (комковато-сгустко-вых, сгустково-комковатых, комковато-пятнистых) биогенных (водорослевых, стро-матолитовых) и обломочных доломитов (брекчий, конгломератов, песчаников), неравномерно известковистых, иногда слабо глинистых. Периодически они содержат рассеянные включения и линзы (в кровле - прослои) соли и сульфатов. Породы массивные и слоистые, с тонкой (толщиной несколько мм) и мелкой (до 1-4 см) сплошной и прерывистой слоистостью преимущественно волнистого (линзовидно-вол-нистого), реже горизонтального, полого- и косо-наклонного типов, подчеркнутой глинисто-органическим материалом, неравномерно-послойной перекристаллизацией, ориентировкой форменных образований, включений сульфатов и битума. Участками слоистость деформирована взмучиванием и размыта с образованием эрозионных границ и включений интракластов доломитовых пород. В отдельных прослоях породы разбиты трещинами усыхания, брекчи-рованы и несут следы растворения.
Типы доломитов в осинском-1 горизонте весьма разнообразны: в разрезе распространены литотипы преимущественно биогенной генетической группы: ДКП-1 (слои 2-8); ДКП-2 (слои 8 и 9); ДКП-3 (слой 9), ДВП (слой 12) и ДСП (слои 4, 5, 7, 9, 10, 15). Хемогенные разности доломитов играют подчиненную роль и распространены в нижней и верхней частях разреза: ДСИ-1 (слои 13, 15, 16, 18, 20, изредка слои 5, 8, 9, 10); ДСИ-2 (слой 18); ДСИ-3 (слои 1 и 14); ДИИ (слои 6, 10, 11, 14, 20); ДСО (слой 9), перемежаясь с литотипами обломочного генезиса - литотип ДОП (слои 1, 3, 15,
16, 17, 19). К кровельным участкам (слои
17, 21) приурочены и сульфатные прослои: литотип СДИ.
Накопление осадков осинского-1 горизонта осуществлялось также в аридном климате и связано с лагунными и прибреж-но-шельфовыми участками морского дна. На ранних этапах накапливались соленос-ные отложения при нестабильном гидродинамическом режиме, обусловленном то прогибанием морского дна и возрастанием степени сообщаемости лагуны с морем, то его подъемом и возрастанием изолированности; в середине цикла осадконакопле-ние протекало в относительно стабильных гидродинамических условиях в пределах прибрежно-шельфовой полосы; на заключительных этапах осадки накапливались на фоне общего постепенного подъема морского дна при неустойчивом гидродинамическом режиме и возрастании изоляции в лагунах, периодически сообщающихся с морем.
Коллекторы приурочены как к доломитам химического происхождения:
литотипы ДСИ-2, ДСИ-3, ДИИ, ДСО, так и к карбонатным породам биогенной генетической группы: ДКП-1, ДКП-2, ДВП, ДСП. В подавляющем большинстве они относятся к поровому, каверново-поровому и поро-во-каверновому типам, реже распространены трещинные и каверново-трещинные коллекторы. Пустотно-поровое пространство в коллекторах связано с остаточными седиментогенными (внутриформенными и межформенными порами), диагенетиче-скими и катагенетическими (межкристаллическими порами перекристаллизации), и эпигенетическими (кавернами и трещинами) пустотами.
Внутриформенные поры (размером до 0,01-0,05 мм) отмечены в органогенных водорослевых и строматолитовых разностях (литотипы ДВП, ДСП) внутри остатков водорослей. Они имеют округлую, сложно изогнутую, иногда (при неполном выполнении остатков перекристаллизованным доломитом) угловатую форму.
Межформенные поры (размером до 0,05-0,5 мм) развиты в породах биогенной генетической группы в комковато-пятнистых, комковато-сгустковых, сгустковых доломитах (литотипах ДКП-1, ДКП-2, ДВП, ДСП), изредка в обломочных породах (литотип ДОП). Форма их округло-вогнутая, сформированная сфероидальной поверхностью форменных образований, или угловатая (в обломочных разностях), стенки имеют зигзаговидную поверхность за счет инкрустации ромбоэдрическими кристаллами доломита.
Межкристаллические поры образуются при катагенезе и эпигенетической перекристаллизации в карбонатах хемогенного происхождения с мелко-тонкозернистой и мелко-среднезернистой структурой (лито-тип ДИИ). Они заключены между ромбоэдрическими кристаллами, имеют малые размеры (от 0,01 до 0,1 мм) и геометрически правильную (треугольную, прямоугольную, ромбовидную) и неправильно-угловатую форму с ровными гладкими поверхностями - гранями кристаллов доломита.
Каверны и мелкие кавернообразные поры растворения являются преобладающим типом пустот в литотипах как хемогенного (литотипы ДСИ-2, ДСИ-3), так и биогенного (литотипы ДКП-1, ДКП-2, ДВП, ДСП) происхождения: Встречаются неравномерно распределенные изолированные и сообщающиеся поры с заливообразны-ми ограничениями размером от 0,01 до 1 мм и более крупные изолированные каверны округлой, овальной, извилистой формы (размером до 3-5 мм, реже до 1 см), развитые в непористой матрице; сообщающиеся узкими каналами разноразмерные (размером от нескольких мм до более 1 см) каверны, приуроченные к пористым прослоям; каверны вытянутой слабоизвилистой формы с плавными (за счет растворения) и зигзагоподобными (за счет инкрустации доломитом) стенками, приуроченные к трещинам.
Трещины генетически связаны с усы-ханием, уплотнением и тектоническими процессами. Чаще всего они закрыты или залечены сульфатами, кальцитом, доломитом, иногда кварцем. В ряде случаев
вдоль трещин и прожилков отмечается растворение, и образуются щелевидные каверны (литотип ДСО). Они заполнены вязким бурым битумом. Пленки битума отмечаются также на стенках каверн, мелкие поры заполнены битумом полностью.
Поровая, каверновая и трещинная составляющие емкости меняются по разрезу, что обусловливает неоднородность продуктивного горизонта.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Атлас текстур и структур осадочных горных пород. Т.2. Карбонатные породы / Е.В. Дмитриева, Г.И. Ершов, В.Л. Ли-брович и др. - М.: Недра, 1969. - 655 с.
2. Багринцева К.И, Дмитриевский А.Н., Бочко РА. Атлас карбонатных коллекторов месторождений нефти и газа Восточно-Европейской и Сибирской платформ. - M. - 264 с.
3. Багринцева К.И. Условия формирования и свойства карбонатных коллекторов нефти и газа. - M.: РГГУ, 1999 (II)
- 285 с.
4. Бурлин Ю.К. Природные резервуары нефти и газа: Учебное пособие. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - 136 с.
5. Бурлин Ю.К., Конюхов А.И., Карнюши-на Е.Е. Литология нефтегазоносных толщ. - М.: Недра, 1991. - 286 с.
6. Бурова И.А. Карбонатные коллекторы верхне-нижнекембрийского нефтегазоносного комплекса Восточной Сибири. - Нефтегазовая геология. Теория и практика. Электронное научное издание. - 2010 - Т.5. - № 2. - 18 с. http:// www.ngtp.ru/rub/4/23_2010.pdf.
7. Гмид Л.П. Литологические аспекты изучения карбонатных пород-коллекторов. - Нефтегазовая геология. Теория и практика. Электронное научное издание. - 2006. - 23 с. http://www.ngtp. ru/rub/8/07.pdf.
8. Кузнецов В.Г. Литология карбонатных пород-коллекторов: Учебное пособие.
- М.: МИНГ, 1986. - 80 с.
9. Кузнецов В.Г. Фации и методы фаци-ального анализа: Учебное пособие.
- М.: МИНХиГП, 1973. - 113 с.
10. Кузнецов В.Г., Постникова О.В. Особенности строения природного резервуара органогенных построек нижнего кембрия Непско-Ботуобинской анте-клизы // Бюл. МОИП, отд. геол. - 1985.
- Т.60. - №4. - С. 118-119.
11. Литогенез венд-кембрийских отложений юго-западного склона Байкитской антеклизы (по результатам изучения разреза Иринчиминской параметрической скважины 155 в Восточной Сибири) / Н.Ф. Столбова, О.В. Бетхер, Ю.В. Киселев и др. // Известия Томского политехнического университета. - 2007.
- Т. 311. - № 1 - C. 53-58.
12. Литогеохимические особенности разреза восточного борта Большехетской впадины (по результатам изучения Туколандо-Вадинской параметрической скважины 320) / Н.Ф. Столбова, Ю.В. Киселев, О.В. Бетхер и др. // Известия Томского политехнического университета. - 2004. - Т. 307. - № 5.
- С. 43-47.
