CC BY
268
УДК 553.98
ДОМАНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО И ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО БАССЕЙНОВ
Т.А.Кирюхина, Н.П.Фадеева, А.В.Ступакова, Е.Н.Полудешкина, Р.С.Сауткин (Московский государственный университет им. М.ВЛомоносова)
Доманиковые отложения уже давно привлекают внимание геологов-нефтяников как потенциальный источник нефти. Эти отложения датируются средним франом верхнего отдела девонской системы и выделяются в самостоятельную доманиковую свиту, обогащенную ОВ. Литологические аналоги доманиковых отложений отмечаются в верхнедевон-нижнекаменноугольном разрезе, включая турнейский ярус и иногда нижнюю часть визейского яруса. Они широко распространены на территории Восточно-Европейской платформы, в Тимано-Печорском и Волго-Уральском бассейнах. В отличие от аналога — битуминозных глин баженовской свиты мезозоя Западной Сибири, которые давно разрабатываются на Салымском и других месторождениях, глинисто-кремнистые известняки и доломиты среднего девона — турне востока Русской плиты еще не разрабатывались.
Ключевые слова: доманиковая формация; условия генерации; нефтематеринская толща.
Успехи в добыче сланцевого газа и нефти в Америке породили общественный и научный интерес к толщам, обогащенным ОВ, как источникам сланцевой нефти. Традиционно такие породы относятся к категории горючих сланцев (группа каустобиолитов) с содержанием Сорг > 40 % (по терминологии Н.Б.Вассоевича — "значительно концентрированное" [5]). В нашей стране изучение и добыча нефти из подобных отложений насчитывает много 10-летий. В первую очередь они связаны с горючими сланцами Восточно-Европейской платформы (Прибалтийский сланцевый, Тимано-Печорский бассейны, Кашпирское, Ундорское и другие месторождения в Волжском районе). Разработка месторождений, ведущаяся с начала XX в., осуществлялась путем добычи горючего сланца с последующей его переработкой и получением жидких и газовых УВ и других продуктов; однако в настоящее время переработка оказалась нерентабельной и практически прекратилась, за исключением Ленинградской области и Эстонии.
Другим объектом, с которым связаны надежды на увеличение добычи нефти, являются осадочные породы, по концентрации сапропелевого и гумусово-сапро-пелевого ОВ относящиеся к категории слабо- и умеренно концентрированного, содержание Сорг в которых составляет 2,5-40,0 % [5]. Такие породы выявлены практически на всех стратиграфических уровнях, они получили название "доманикиты", "баженовиты", "хадуми-ты", т.е. стали нарицательными для всех типов пород, обогащенных ОВ и сильно битуминозными в условиях среднего мезокатагенеза. Основная проблема для таких пород заключается в трудности извлечения УВ, так как они, как и битумоид в целом, находятся в низкопо-
ристой матрице. Кроме того, само ОВ выступает в качестве сорбента и затрудняет эмиграцию УВ.
Доманикиты образуются обычно в морских бассейнах в условиях длительного некомпенсированного прогибания с низкими скоростями седиментации (2-5 м/млн лет) — это типично депрессионные фации [12]. Помимо ОВ и коррелирующего с ним содержания пирита, основными породообразующими компонентами являются карбонаты, кремнезем и терригенная составляющая. Особенность этих толщ — повышенное содержание кремнезема. В одних случаях, наравне с кремнеземом, существенную роль играют глинистые минералы, как, например, в породах баженовской свиты волжский ярус Западной Сибири), в других — карбонаты. Именно к таким образованиям относятся отложения доманикового горизонта, широко распространенного на территории Восточно-Европейской платформы.
Основные особенности формирования доманико-вых отложений исследованы довольно детально, и различные аспекты их изучения изложены в работах Л.А.Анищенко, К.Б.Аширова, Т.К.Баженовой, Т.В.Бело-конь-Карасевой, Д.А.Бушнева, С.Я.Вайнбаум, В.А.Гор-бань, Н.В.Беляевой, С.М.Домрачева, М.И.Зайдельсона, К.П.Ивановой, К.П.Калицкого, В.А.Калюжного, Н.А.Ку-лика, Т.И.Кушнаревой, Е.С.Ларской, С.В.Максимовой, О.М.Мкртчян, С.Г.Неручева, Н.Г.Пыховой, Р.С.Сахибги-реева, Н.М.Страхова, А.А.Стоянова, К.Ф.Родионовой, В.И.Тихомирова, Г.А.Чернова, Н.Г.Чочия и многих других исследователей. Несмотря на хорошую изученность доманиковых отложений, остаются вопросы, связанные с источником поступления кремнезема в доманиковый бассейн, нет четкости в определении палеоглубин до-
маникового бассейна. Проблемными являются вопросы, касающиеся стратиграфической принадлежности доманиковых пород, оценки качественного, количественного и пространственного распространения ОВ, в связи с определением их нефтематеринского потенциала, генерации и возможности эмиграции УВ из пород, значительно обогащенных ОВ. Коллекторские свойства этих пород изучены недостаточно, что связано со сложностью их строения.
Отмечается большое сходство доманиковых пород Урала, Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов по литологии, геохимии и палеоэкологии фауны, что свидетельствует о единой доманиковой фации, образовавшейся в близких условиях. Доманиковые отложения протягиваются широкой полосой вдоль Уральской складчатой системы. Их практически повсеместное формирование связано с активной трансгрессией морского бассейна со стороны Урала на прилегающие платформенные области. Морской бассейн перекрыл все впадины и своды, унаследованные от более ранней авлакогеновой стадии развития региона, и в средне-франское (семилукское) время позднего девона на большей части Тимано-Печорского и Волго-Уральского бассейнов установился режим некомпенсированного осадконакопления. По обрамлению зоны максимального погружения росли барьерные рифы, которые фиксировали область распространения доманиковых депрес-сионных фаций, встречаются также и одиночные био-гермные постройки. В последующем, в позднефран-ское и раннекаменноугольное (до ранневизейского) время, карбонатные постройки распространялись в пределах установившейся карбонатной платформы, занимая в первую очередь приподнятые территории, унаследованные от предшествующего этапа развития (Татарский, Башкирский своды Волго-Уральского бассейна, Большеземельский свод Тимано-Печорского бассейна). Область депрессионных фаций постепенно сокращалась и ограничивалась отдельными межрифовыми впадинами, также часто структурно унаследованными от предшестующих этапов развития. В результате доманиковые отложения распространены практически повсеместно в восточных частях Тимано-Печорского и Волго-Уральского бассейнов, а их аналоги, доманико-идные толщи, более молодые по возрасту, накапливались в межрифовых впадинах и заливах. Общая протяженность доманиковых отложений в Тимано-Печор-ском бассейне достигает 1000 км при ширине 250-300 км, в Волго-Уральском — свыше 1000 км при ширине не менее 700-800 км; мощность резко меняется от 15-70 до 130 м (рис. 1, 2).
Тимано-Печорский бассейн. Классический разрез доманиковых отложений, стратиграфически относящихся к семилукскому горизонту франского яруса верхнего девона (доманиковый горизонт), находится в
Ухтинском районе Тимано-Печорского нефтегазоносного бассейна (НГБ) (рис. 3). Доманиковые отложения впервые были установлены и охарактеризованы в середине XIX в. А.А.Кайзерлингом. В литологическом плане эти породы представляют четырехкомпонентную систему (глины, карбонаты, кремнезем, ОВ). В зависимости от относительного содержания отдельных компонентов порода классифицируется как глинисто-кремнистый известняк (или доломит), кремнистый аргиллит, кремнистый мергель, силицит. Особенность доманикитов заключается в повышенном содержании карбонатного материала и свободного кремнезема, источником которого послужили гидротермы и вулканогенные продукты Урала [9], не исключается также и экзогенный источник кремнезема. Накопление осадков протекало в эпикон-тинентальном бассейне, глубина которого достигала 100-300 м, в условиях нормального газового режима. Отсутствие сероводородного заражения придонных вод обосновывается широко распространенными в до-маниковых осадках остатков сидячего бентоса (пелици-поды, замковые брахиоподы) и нектоннобентических головоногих (гониатитов), чувствительных к недостатку кислорода [12]. Геохимическая среда осадков была восстановительной.
Специфика ОВ доманикового горизонта заключается в том, что в его образовании, наряду с простейшими водорослями (тасманиты, акритархи), принимал участие зоопланктон (птероподы, тентакулиты), сформировав альгозоогенное ОВ. Значительное участие зоопланктона, содержащего хитин, отразилось на химическом составе ОВ, придавая ему гумоидный облик и тем самым снижая его нефтематеринский потенциал. Состав ОВ и его фракций отличает повышенная ароматичность, сравнительно высокое содержание азота (2-4 %), асфальтенов в битумоиде (до 60 %). Вместе с тем изначальная обогащенность зоопланктона липидами, а также стрессовые условия в доманиковом бассейне, вызванные значительным содержанием в водах кремнезема, урана, способствовали повышенному образованию УВ и ранней генерации — основное нефтеобразование осуществлялось на градации катагенеза МК1 [12]. По результатам расчетного моделирования генерация легких жидких УВ (С7-С14) и УВ-газов продолжалась им-пульсно на всей стадии катагенеза. Суммарная генерация УВ (нефть и газ) альгозоогенным ОВ составила 42 %, что ниже, чем в чисто водорослевом ОВ, достигающая 60-66 % на ОВ в начале мезокатагенеза [3].
Потенциал пород зависит не только от типа кероге-на, но и от концентрации заключенного в них ОВ. Для пород, содержащих сапропелевое ОВ, принята следующая классификация (в расчете на Сорг, %): 0,1-0,5 — субдоманикоиды, 0,5-5,0 (модальные значения 0,8-1,5) — доманикоиды, 5,0-25,0 (модальные значения 7,0-9,0) — доманикиты, > 25,0 — собственно сапропелиты [14].
Рис. 1. СХЕМА РАЗВИТИЯ ДОМАНИКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ВОЛГО-УРАЛЬСКОМ И ТИМАНО-ПЕЧОРСКОМ БАССЕЙНАХ
Необходимость такого разделения вызвана неоднородностью распределения ОВ в породах, что сказывается на их окраске (рис. 4). В толщах с очень низким содержанием ОВ (Сорг < 0,1 %) затруднены десорбция и эмиграция УВ, поэтому они не рассматриваются при подсчете объемов УВ, какой бы мощностью они не обладали.
В отложениях девона Восточно-Европейской платформы породы, обогащенные ОВ, встречаются во всех трех отделах, однако самые высокие концентрации и по диапазону, и по средним значениям характерны для пород семилукского горизонта; при этом горючесланце-вые концентрации встречаются сравнительно редко, что подтверждает взгляды Н.М.Страхова на обогащен-ность доманиковых отложений ОВ. Так, в доманиковом горизонте Ти-мано-Печорского бассейна Сорг изменяется от 0,1 до 30,0 %, в среднем составляя 5 % [3, 8]; сходные значения получены также в работе [4], что видно из частотного распределения ОВ в стратотипическом разрезе доманика в Ухтинском районе (рис. 5). В ниже- ^3, тиманско-саргаевские слои) и вышележащих
Границы: 1 - НГБ, 2 - распространения доманиковых отложений; 3 - линии равных мощностей, м; 4 - месторождения УВ; А - Волго-Уральский бассейн: I- Южно-Татарский свод, II-Северо-Татарский свод, III - Башкирский свод, IV - Пермский свод, V -Камский свод, VI - Жигулёвско-Пу-гачёвский свод, VII - Бузулукская впадина, VIII - Мелекесская впадина, IX -Благовещенская впадина, X - Верхнекамская впадина, XI - Юрюзано-Сыл-венская депрессия, XII - Соликамская депрессия, XIII - Казанско-Кажимский прогиб, Б - Тимано-Печорский бассейн: XIV - Ухтинский вал, XV - Верх-не-Печорская впадина, XVI - Печо-ро-Кожвинский мегавал, XVII - Хорей-верская впадина, XVIII - Коротаихин-ская впадина, XIX - Косью-Роговская впадина
TO THE JUBILEE OF FACULTY OF GEOLOGY AND GEOCHEMISTRY OF FOSSIL FUELS
Рис. 2. СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА ПАЛЕОЗОЙСКОГО РАЗРЕЗА ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО И ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО БАССЕЙНОВ
ш
а б
1 I Л 16
2 I Hfc I 17
3 I-4 18
4 I-1-1 19
5 20
6 1A A| 21
7 1 — 1 22
8 23
9 lol 24
10 L*d 25
11 26
а 6
Ж
2
13
14
15
28
29
30
о X
z:
0=2
©
Ж.
Z
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
а б в *0Й 45
Терригенные породы: 1 - конгломерат, 2 - песчаник, 3 -алевролиты, 4 - глинистые породы (глины/аргиллиты); карбонатные породы: 5 - известняк, 6 - известняк глинистый, 7 - доломит, 8 - доломитизи-рованный известняк/известко-вистый доломит, 9 - мергель; 10 - эвапориты; 11 - метаморфические породы; 12 - растительные остатки: а - палеопли-зина, б -споры; 13 -фрагменты: а - растений, б - пыльцы; 14 - водоросли;, 15 - филло-идные водоросли; 16 - корни; 17 - следы ископаемых организмов (увеличение биотурба-ции); цемент: 18 - сидерито-вый, 19 - кальцитовый, 20 -доломитовый; включения: 21 -кремень, 22 - глинистость, 23 -песчанистость, 24 - конкреции, 25 - карбонатизация разреза, 26 - уголь, линзы или
фрагменты углей; 27 - карбонатные конкреции; 28 - постройки; беспозвоночные: 29 - кораллы, 30 - колониальные кораллы, 31 - двустворки, 32 - гастроподы, 33 - брахиоподы, 34 - мшанки, 35 - фораминиферы, 36 - губки, 37- устрицы, 38-фузулиниды, 39-криноиды, 40-аммониты, 41 -гониатиты, 42-остракоды, 43-трилобиты, 44-конадонты; 45 - тектонические стадии развития: а - инверсионная, б - синеклизная, в - рифтовая
Рис. 3. НЕФТЕМАТЕРИНСКИЕ ТОЛЩИ В ПАЛЕОЗОЙСКОМ РАЗРЕЗЕ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА
1 - значения TOC по данным "Rock-Eval"; 2 - данные по Сорг; нефтематеринские отложения: 3 - нижнепермские (ассель - кургур), 4 - нижнекаменноугольные (турне - визе), 5 - верхнедевонские (доманик), 6 - нижнесилурийские (лландоверий -венлок); остальные усл. обозначения см. на рис. 2
породах франско-турнейского ярусов при большом диапазоне концентраций Сорг (0,1-22,0 %) средние значения составляют 0,7 и 1,0 % соответственно; отличаются они и по комплексу палеофлоры. С точки зрения концентраций ОВ отложения франско-турнейского комплекса объединены в доманиковую формацию с подразделением на доманикитную (семилукский горизонт) и доманикоидную (остальная часть комплекса).
Подобные соотношения характерны и для пород Волго-Уральского бассейна. Структурно-формацион-ный анализ, проведенный О.М.Мкртчяном и другими исследователями [11], позволил им выделить в верхне-девон-турнейском комплексе Волго-Уральского регио-
на две формации: собственно до-маниковую, близкую по составу к стратотипу семилукского горизонта, и формацию доманикоидного типа верхнефранско-турнейского возраста.
В Тимано-Печорском бассейне область распространения домани-ковых отложений захватывает южную часть Ижма-Печорской впадины, далее протягивается на северо-восток, пересекая Денисовскую и Хорейверскую впадины, и уходит в воды Печорского моря (см. рис. 1). В целом она отвечает депрессион-ной впадине с некомпенсированным прогибанием и ограничивается цепочкой барьерных рифов [10]. Области с повышенными концентрациями ОВ приурочены к Ухто-Ижемскому валу и центральной части Хорейверской впадины. На большей части территории Тимано-Пе-чорского бассейна доманиковые отложения находятся в главной зоне нефтеобразования, положение которой отмечается в интервале глубин 1,9-4,0 км [6].
Изученные авторами статьи в обнажениях доманиковые отложения Ухтинской части Тимано-Пе-чорского бассейна представлены темными тонко- и микрослоистыми глинисто-кремнисто-карбонатными породами (известняками, мергелями, горючими сланцами, силицита-ми), содержащими специфическую фауну — птероподы, радиолярии, гониатиты, лингулы. Породы неравномерно перекристаллизованы, внутри раковин тентакулитов наблюдаются пустоты (рис. 6). Среди образцов домани-ковых отложений Ухтинского района описаны в разной степени карбонатизированные кремнисто-глинистые ритмиты с остатками биоморфной структуры. Микростуктура породы косо- и горизонтально-слоистая. Размер прослоев 0,5-2,0 мм. Наблюдается остаточная биоморфная структура. Органические остатки представлены раковинами тентакулит (диаметр от 0,06 до 0,20 мм, длина от 0,2 до 1,0 мм). В шлифе, наравне со структурами, замещенными халцедоном, встречены полые структуры. Возможно, некоторые ракушки были заполнены кальцитом и в дальнейшем подвергнуты выщелачиванию с образованием каверн.
Рис. 4. ДОМАНИКОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ (р.Ухта) УХТИНСКОГО РАЙОНА ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА (переслаивание пород с разным содержанием Сорг)
Рис. 5. ЧАСТОТНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Сорг В РАЗРЕЗЕ ДОМАНИКА УХТИНСКОГО РАЙОНА [4]
Усл. обозначения см. на рис. 2
Размер каверн сопоставим с размером раковин тента-кулид. На сколах встречаются отдельные включения пирита (см. рис. 6).
Другой тип пород представлен карбонатными разностями с остатками биомоморфной текстуры. Порода неравномерно перекристаллизована (рис. 7). Выделяются области полностью перекристализованные и участки с остаточной биоморфной текстурой. В составе перекристаллизованной породы выделяются в основном крупнозернистые (0,05-0,10 мм) алевролитовые фракции, на которые приходится около 70 %, и мелкозернистые (0,001-0,050 мм) алевролитовые фракции. Зерна среднесортированные. В остаточных доломитах органические структуры представлены преимущественно раковинами тентакулит (диаметр от 0,1 до 0,4 мм, максимальная длина до 1,5 мм). Породы подвержены вторичной минерализации. Трещины толщиной 1,3 мм заполнены кристаллическим кальцитом (размер зерен от 0,3 до 0,8 мм).
Для доманикоидных отложений Тимано-Печорско-го бассейна характерен весьма широкий разброс геохимических параметров. Содержание ОВ, в зависимости от литологического состава отложений, варьирует от сотых долей до 22,5 %, в среднем составляя около 3,0 %. Наибольшие концентрации отмечаются в кремнисто-глинистых разностях, доломитах и мергелях. Мощность наиболее обогащенных ОВ пород доманика изменяется от 20 до 40 м. Свойства нефтематеринских отложений доманиковой формации Тимано-Печорско-го бассейна приведены в работе С.С.Клименко и Л.А.Анищенко [8]. Качественно нефтематеринские породы объединены в несколько категорий: очень богатые, богатые и средние. Очень богатые породы отличаются наиболее высокими значениями водородного ин-
декса (HI, мг УВ/г Сорг), которые уменьшаются по мере увеличения степени катагенеза.
Рис. 6. МАКРО- И МИКРООПИСАНИЕ ОБРАЗЦОВ ДОМАНИКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ИЗ ОБНАЖЕНИЙ УХТИНСКОГО РАЙОНА
А, Б -николи ||, В, Г - николи скрещенные, А, В -ув. 4, Б, Г -ув. 10; образец 22: карбонатизированный кремнисто-глинистый ритмит, Эз^, массивная мелкозернистая плитчатая порода от светло- до темно-серого цвета (почти черного), встречаются остатки детрита, отдельные пластинки покрыты пленками ожелезнения, в пластинках наблюдаются отчетливые пропластки (выделяются по цвету)
Рис. 7. МАКРО- И МИКРООПИСАНИЕ ДОЛОМИТИЗИРОВАННОГО ПАКСТОУНА ИЗ ДОМАНИКОВЫХ ПОРОД УХТИНСКОГО РАЙОНА
няках (0,13-1,70 %). Все образцы характеризуются очень высокими показателями водородного индекса — от 385 до 992 мг УВ/г TOC (табл. 1), что соответствует OB I-II типов. Степень их катагенеза, определенная по Tmax, не превышает самого начала главной зоны нефте-образования (7max = 434 °С), но в основном эти значения лежат в интервале 413-428 °С (8 образцов). В образцах из доманиковых отложений Ухтинского района прослеживается частая смена геохимических параметров OB из одной точки отбора (табл. 2). По пиролити-ческим показателям отмечаются существенные различия значений, иногда на порядок. Существенное различие геохимических параметров даже в образцах из одной точки отбора может существенно менять общее представление о свойствах нефтегазоматеринской толщи.
Содержание ХБА в образцах колеблется от 0,17 до 2,17 % (см. табл. 2). В соответствии с литологиче-ским составом пород максимальные концентрации би-тумоидов установлены в глинисто-кремнистых породах, минимальные — в известняках. Значения битумоидного коэффициента в глинисто-кремнистых породах и мергеле (10,28-14,71 %) являются признаком сингенетич-ного или параавтохтонного залегания битумоидов. В образце известняка битумоид аллохтонный, значения РХБ составляют 56,9 %, что связано с наличием трещи-новатости и накоплением миграционных битумоидов.
OB в породах с доманикитными концентрациями — сапропелевое (кероген I типа), доманикоидными — гу-мусово-сапропелевое (кероген II типа), в каменноугольной части разреза — сапропелево-гумусовое (кероген II/III типа) (рис. 8).
Таблица 1
Результаты пиролиза доманиковых отложений Ухтинского района
Номер образца Возраст Тип породы Tmax Si S2 PI PC TOC HI
22_1 Ü3fr-1 Глинисто-кремнистая 419 12,84 107,30 0,11 10,01 18,79 571
22_2 Ü3f|-1 " 421 4,93 46,89 0,10 4,31 7,35 637
23_1 Ü3fr-1 Известняк темный 425 0,17 0,98 0,15 0,09 0,13 753
23_2 Ü3fr-1 Глинистый известняк 428 0,02 0,08 0,20 3,21 1,21 385
24 Ü3fr-1 Мергель 418 1,06 10,92 0,09 0,99 1,66 657
25_1 Ü3fr-1 Глинисто-кремнистая 417 6,87 45,44 0,13 4,35 6,97 651
25_2 Ü3fr-1 " 413 10,45 65,43 0,14 6,32 6,59 992
26 Ü3fr-1 Известняк 430 0,16 1,59 0,09 0,14 0,32 496
А - ув. 4, Б - ув.10; николи ||; образец 23: порода от светло-серой до белой с небольшими темными областями (возможно из-за концентрации темноцветных минералов), текстура массивная, разнозернистая, крупнозернистые участки содержат многочисленные линзы более темного цвета; реакция с НС1 положительная, в ультрафиолетовом свете отдельные светящиеся точки
Содержание ОВ в исследованных породах домани-ка из обнажений по рекам Ухта, Доманик, Седью значительно варьирует (от 0,13 до 18,79 %, в среднем около 5,6 %) и зависит от литологического состава пород. Наибольшие концентрации отмечаются в глинисто-кремнистых разностях (6,6-18,8 %), минимальные — в извест-
В распределении биомаркеров стеранового ряда С27, С28, С29, которое используется для восстановления обстановки осадконакопле-ния, Д.А.Бушневым [4] в битумои-дах Ухтинского района ОВ установлено разное соотношение этих УВ. В отложениях из разрезов р.Дома-ники и карьера Доманик в битумои-дах отмечаются меньшие концентрации стерана С29, в то время как в битумоидах из разрезов рек Чуть, Лыа-Ель их содержание относительно высокое (рис. 9).
Сапропелевый тип ОВ и значительные его концентрации обусловили очень высокий генерационный потенциал 31+$2 глинисто-кремнистых пород — 52-120 кг УВ/т, в мергеле — 12 кг/т породы, в известняках с низким содержанием ОВ — не выше 1,7 кг/т. Учитывая, что в изученном разрезе породы доманика не достигли главной зоны нефтеобразования (7тах пиролиза в среднем составляет 422 °С), потенциал пород практически не израсходован, хотя миграционные процессы уже наблюдаются. Очень высокое значение рХБ (57 %), отмеченное в трещиноватых известняках, характерно для миграционного битумоида, что связано, очевидно, с его перемещением из нефтематеринской породы.
Вариации геохимических параметров ОВ, даже на относительно небольшой части изученной территории Ухтинского района, показывают важную роль литофа-циальных условий осадконакопления, влияние эрози-
Таблица 2
Результаты экстракции образцов пород из доманиковых отложений Ухтинского района
Номер образца Тип породы Выход битумоида РХБ = (ХБ/СорГ)-100 %
22_1 Глинисто-кремнистая 2,02 10,75
22_2 Глинисто-кремнистая 1,08 14,71
24 Мергель 0,17 10,28
25_1 Глинисто-кремнистая 2,17 31,13
26 Известняк 0,18 56,91
онных процессов на регрессивных этапах развития бассейнов, что проявляется в первую очередь в неоднородности строения доманикоидных толщ, а следовательно, и в продуктах их генерации.
Волго-Уральский бассейн. В Волго-Уральском бассейне областями накопления наиболее типичных до-маникитов — темных известняков, участками окремне-лых, сильно битуминозных, тонкопереслаивающихся с глинами мощностью 9-53 м, являлись морские некомпенсированные межсводовые впадины (Бузулукская, Благовещенская, Верхнекамская впадины, Сылвенская и Соликамская депрессии, Казанско-Кажимский прогиб). Содержания ОВ и ХБА изменяются от 2,70 и 0,27 % (Соликамская впадина) до 12,0 и 2,2 % (центральная часть Мелекесской впадины) соответственно. В Бузу-лукской впадине и на Восточно-Оренбургском своде
Рис. 8. ТИПЫ КЕРОГЕНА В ДОМАНИКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ УХТИНСКОГО РАЙОНА
1000
900
800
i> 700
()
I- 600
ш > 500
£ 400
X 300
200
100
0
390
BiBe
I_l2l=l7 □ зВв 1=Ы=Ь
1 QsOElio
-i- -
410
430
450
470
490
510
530
550
HImax: 1 -200, 2-300, 3 -400, 4 -500, 5-600, 6 -700, 7 -800, 8 -900, 9 - 1000; 10 - образцы пород
Рис. 9. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕРАНОВ В БИТУМОИДАХ ИЗ ДОМАНИКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ УХТИНСКОГО РАЙОНА ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА (Huang A., Meinschein, 1979)
1 -открытоеморе; 2-лагуна; 3-эстуарий; 4-континент; 5-значения для битумоидов из образцов пород из обнажений в карьере Доманик, у рек Доманик, Чуть и Дыа-Ель
Рис. 10. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Сорг В ПОРОДАХ БУЗУЛУКСКОЙ ВПАДИНЫ И ЕЕ ОБРАМЛЕНИЯ
1 - зона максимальных концентраций Сорг
содержание Сорг составляет 5,4-5,8 %, ХБА — 0,60-0,98 %. В составе битумоида отмечаются высокое содержание смолисто-асфальтеновых компонентов (60-77 %) и повышенная ароматичность УВ (34-59 %) [7]. По данным пиролиза и углепетрографическим исследованиям породы семилукского горизонта в пределах Мелекесской впадины содержат сапропелевое ОВ, относящееся к типу I: водородный индекс Н1 (Б2/ТОС) = 308-965, среднее 663 мг УВ/г Сорг [2]. Повышенные концентрации сапропелевого ОВ обусловили очень высокий нефтеге-нерационный потенциал, достигающий 10-111 кг УВ/т породы (среднее 46 кг УВ/т породы). Потенциал практически не реализован, так как породы находятся в зоне протокатагенеза — 7тах в среднем составляет 428 °С, индекс продуктивности (Р1 = 81/81+$2), указывающий на реализацию потенциала, не выше 0,09.
В конце франского — начале фаменского века сформировалась Камско-Кинельская система прогибов, которая резко дифференцировала территорию Волго-Урала на сводовые поднятия и подчиненные им прогибы, где в условиях впадин накапливались, наряду с типичными доманиковыми отложениями, более светлые, менее битуминозные осадки вплоть до чистых известняковых органогенных тел. Ареал накопления до-маникодных концентраций уменьшился. Содержание ОВ в центре Татарского свода снизилось в мендымском горизонте верхнего франа до 1-4 % и среднем фамене — до 2 %, кероген относится к 11/111 типу (Н1 = 5-320, среднее 302 мг УВ/г Сорг); породы находятся в зоне протокатагенеза [1].
Анализируя общие закономерности распределения и состава ОВ и его компонентов в породах домани-ковой и доманикоидной формаций на территории Вол-го-Уральского бассейна, М.И.Зайдельсон и др. [7] пришли к выводу об унаследованности условий накопления ОВ в пределах некомпенсированных впадин (при уменьшении размеров впадин от семилукского до турнейско-го века) и сходном составе ОВ и УВ. Максимальные количества ОВ и битумоида характерны для осевых зон некомпенсированных впадин. К бортовым зонам впадин концентрации снижаются; уменьшаются концентрации и вверх по разрезу — от 7,0 % в семилукской части до 2,5 % в верхнефранско-турнейской части (по средним данным). Условия накопления были постоянно благоприятными, о чем свидетельствуют низкие значения отношения пристан/фитан (0,18-0,47), ОВ сапропелевого типа, УВ преимущественно ароматические. Весь комплекс пород достиг условий главной зоны нефтеобразо-вания. Высокий нефтегенерационный потенциал семи-лукских пород на Татарском своде, вероятно, обусловил генерацию и эмиграцию УВ еще на стадии протока-тагенеза. Породы наиболее преобразованы на юге Бу-зулукской впадины и в Пермском Прикамье (Соликамская впадина), где отложения франского яруса достигли
Рис. 11. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ Сорг В СРЕДНЕДЕВОН-СРЕДНЕКАМЕННОУГОЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ БУЗУЛУКСКОЙ ВПАДИНЫ И ЕЕ ОБРАМЛЕНИЯ (литолого-фациальная схема по [13])
градации МК3. По всему разрезу до-маниковых формаций наблюдаются миграционные битумоиды, выполняющие трещины, каверны, поры.
Более детально авторы статьи изучили генерационный потенциал среднедевон-среднекаменноуголь-ных отложений в пределах Оренбургской области, на территории Бузулукской впадины и ее обрамления. В этом районе, а также на юге, где нижнедевонские отложения залегают совместно с эйфельскими, по концентрациям ОВ относятся к доманиковой формации. Диапазон значений Сорг в терригенно-карбо-натных породах изменяется в широких пределах — от 0,1 до 25,0 %. Из распределения Сорг по разрезу девон-каменноугольных отложений следует, что в этом комплексе содержится более 50 % пород с повышенным содержанием ОВ (Сорг более 0,5 и до 25,0 %, т.е. "дома-никоиды" и "доманикиты") (рис. 10). Максимальный объем пород с таким содержанием отмечается в верхнем девоне (особенно франский ярус) и нижнем карбоне. В литофа-циальном отношении доманикит-ные концентрации присущи относительно глубоководным битуминозным известнякам, мергелям и аргиллитам, которые протягиваются в широтном направлении, увеличиваясь в мощности с востока на запад в Мухановском прогибе (рис. 11). Значение генерационного потенциала пород тесно связано с концентрацией ОВ — диапазон (8-1+82) изменяется в широких пределах — от 0,1 до 60,0 кг УВ/т породы, средние значения — от 1 до 10 кг УВ/т породы. По данным пиролиза ОВ этого комплекса относится к керогенам типа 1-11/111, т.е. морское сапропелевое ОВ с примесью наземного материала, особенно в каменноугольных отложениях (рис. 12). Породы в полном объеме находятся в условиях главной зоны нефтеобразования, причем среднедевон-ские отложения достигли конца главной зоны, а каменноугольные находятся на начальных этапах неф-теобразования (7"тах - 432-451 °С, - 0,61-0,90 %). В связи с этим и потенциал ОВ, и потенциал пород частично реализован. По всему изученному разрезу в трещинах и кавернах отмечаются миграционные биту-моиды и УВ.
1 - относительно глубоководные известняки радиоляриевые, битуминозные с прослоями горючих сланцев; 2 - относительно глубоководные и мелководные известняки с прослоями вторичных доломитов, мергелей, аргиллитов; 3 - мелководные известняки перекристаллизованные, вторичные доломиты, 4 - мелководные известняки биогермные, водорослевые перекристаллизованные, вторичные доломиты с примесью терригенных пород; 5 - зона отсутствия отложений; 6 - изопахиты, м; 7 - содержание Сорг,%
Анализ коллекторских свойств доманикоидных формаций, проведенный коллективом сотрудников во главе с М.И.Зайдельсоном [7], показал, что наиболее низкими коллекторскими свойствами обладают породы типичной доманикоидной формации семилукского горизонта — высокобитуминозные кремнисто-глинистые известняки и доломиты, сформировавшиеся в наиболее глубоких депрессионных впадинах; негативными моментами являются высокие битуминозность и кремнистость пород. Улучшению фильтрационно-емкостных свойств способствуют постседиментационные процессы (выщелачивание, вторичная доломитизация) и тектоническая трещиноватость пород. Участки пород с повышенными коллекторскими свойствами приурочены к бортам прогибов Камско-Кинельской системы прогибов (склоны Татарского и Башкирского сводов), в Пред-
Рис. 12. ТИПЫ КЕРОГЕНА В СРЕДНЕДЕВОН-СРЕДНЕКАМЕННОУГОЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ В РАЗНЫХ РАЙОНАХ
ОРЕНБУРГСКОЙ ОБЛАСТИ (средние данные)
Средние данные: 1 - Э2, 2 - Э3, 3 - С1, 4 - С2
уралье — к северной части Бельской депрессии, где развиты мощные коллекторы трещинного типа. Кроме того, высокими коллекторскими свойствами обладают одиночные органогенные постройки в пределах депрес-сионных зон и обрамляющие впадины барьерные рифы.
40-50 млрд т. Разница между аккумулированными УВ и открытыми запасами отражает недоразведанные ресурсы. Они распространены на большой площади и требуют детального изучения с целью поиска участков возможной их локализации.
Заключение
Таким образом, в недрах Тимано-Печорского и Волго-Уральского нефтегазоносных бассейнов существовали все условия для генерации жидких и газовых УВ. Присутствие доманиковой формации, особенно вы-сокообогащенного доманикового горизонта в ее составе, сапропелевое ОВ, степень его катагенетической трансформации создали все предпосылки для формирования месторождений нефти и газа. Доманиковые отложения являются доказанной высокопродуктивной нефтематеринской толщей, которая генерировала УВ для большинства залежей в карбонатных постройках Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов. Вместе с тем доманиковый горизонт содержит значительное количество УВ, еще не эмигрировавших. Это дает право рассматривать доманиковую толщу как единую неструктурную залежь УВ, из которой часть УВ мигрировала в структурные ловушки, а большая часть осталась. Ориентировочные расчеты способных к эмиграции и аккумуляции УВ из отложений доманиковой фации в восточной части Восточно-Европейской платформы показали, что суммарная эмиграция могла достигать 130-160 млрд т УВ, а с учетом коэффициента аккумуляции 0,3, в залежах могло оказаться около
Литература
1. Ананьев В.В. Прогнозная оценка ресурсной базы мендым-доманиковых отложений как основного источника углеводородного сырья центральных районов Волго-Ураль-ской нефтегазоносной провинции / В.В.Ананьев, В.М.Смел-ков, Н.В.Пронин // Геология нефти и газа. — 2007. — № 1.
2. Ананьев В.В. Качественная оценка нефтематерин-ского потенциала семилукско-речицких отложений в пределах Татарстана // Георесурсы. — 2010. — № 3 (35).
3. Баженова Т.К. Органическая геохимия Тимано-Пе-чорского бассейна / Т.К.Баженова, В.К.Шиманский, В.Ф.Васильева и др. - СПб.: Изд-во ВНИГРИ, 2008.
4. Бушнев Д.И. Органическое вещество ухтинского до-маника // Геохимия. — 2009. — Т. 426. — № 4.
5. Вассоевич Н.Б. Генетическая природа нефти в свете данных органической геохимии // Генезис нефти и газа. — М.: Наука, 1968.
6. Данилевский С.А. Геофлюидальные системы Тима-но-Печорской провинции / С.А.Данилевский, З.П.Склярова, Ю.М.Трифачев. — Атлас карт. — Ухта, 2001.
7. Зайдельсон М.И. Формирование и нефтегазонос-ность доманикоидных формаций / М.И.Зайдельсон, С.Я.Вайн-баум, Н.А.Копрова и др. — М.: Наука, 1990.
8. Клименко С.С. Особенности нафтидогенеза в Тима-но-Печорском нефтегазоносном бассейне / С.С.Клименко, Л.А.Анищенко // Известия Коми НЦ УрО РАН. — 2010. — № 2.
9. Максимова С.В. Эколого-фациальные особенности и условия формирования доманика. — М.: Наука, 1970.
DOMANIK DEPOSITS OF TIMANO-PECHORA AND VOLGA-URAL BASINS
Kiryukhina T.A., Fadeyeva NP, Stoupakova AV, Poludetkina E.N., Sautkin R.S. (Lomonosov Moscow state university)
Domanik deposits have long received attention of petroleum geologists as potential source of oil. These deposits are dated as Middle Frasnian of upper division of Devonian system and present an independent Domanik suite enriched by organic matter. Lithological analogs of Domanik deposits are noted in Upper Devonian-Lower Carboniferous section including Tournaisian stage and sometimes the lower part of Visean stage. These are widespread within the territory of East Siberian platform, in Tima-no-Pechora and Volga-Ural basins. As distinct from analog — bituminous clays of Bazhenov suite of Mesozoic West Siberia which are long developed on Salym and other fields, argillo-siliceous limestones and dolomites of Middle Devonian — Tournaisian of the east of Russian plate were not still developed.
Key words: Domanik formation; generation conditions; oil and gas source mass.
10. Матвиевская Н.Д. Нефтегазоносность верхнедевонского карбонатного комплекса Тимано-Печорской провинции // Геология нефти и газа. — 1981. — № 3.
11. Мкртчян О.М. Палеоструктурный анализ ранних этапов формирования палеозойского чехла Волго-Уральской области // Геоструктурный анализ Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. — М.: Наука, 1977.
12. Неручев С.Г. Нефтегазообразование в отложениях доманикового типа / С.Г.Неручев, Е.А.Рогозина, И.А.Зели-ченко и др. — Л.: Недра, 1986.
13. Пантелеев А.С. Геологическое строение и нефтегазоносность Оренбургской области / А.С.Пантелеев, Н.Ф.Козлов, П.И.Постоенко и др. — Оренбург: Оренбургское книжное издательство, 1997.
14. Систематика и классификация осадочных пород и их аналогов / Ред. В.Н.Шванов. — СПб.: Недра, 1998.
© Коллектив авторов, 2013
Тамара Алексеевна Кирюхина, ведущий научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук,
Наталья Петровна Фадеева, ведущий научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук, [email protected];
Антонина Васильевна Ступакова, профессор,
доктор геолого-минералогических наук, [email protected];
Елена Николаевна Полудеткина, старший научный сотрудник, кандидат геолого-минералогических наук, [email protected];
Роман Сергеевич Сауткин, аспирант, [email protected].
ВЫСТАВКА
16 -18 ОКТЯБРЯ
VII Международная специализированная выставка
Нефтедобыча.
Нефтепереработка
Химия.
www.gasoil-expo.r
ЭКСПО-ВОЛГА
организатор выставок с 1986 г.
ул. Мичурина, 23А тел: (846) 207-11-36
www.expo-volga.ru
