Гидротермальные процессы в погребенных палеорифтах Западной Сибири и их роль в доломитизации известняков и насыщении пород фундамента нефтью Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОГРЕБЕННЫХ ПАЛЕОРИФТАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ И ИХ РОЛЬ В ДОЛОМИТИЗАЦИИ ИЗВЕСТНЯКОВ И НАСЫЩЕНИИ ПОРОД ФУНДАМЕНТА НЕФТЬЮ

А.Д.Коробов, Д.А.Коробова (СарГУ им. Н.Г.Чернышевского)

Большинство выявленных скоплений УВ в доюрских отложениях Западной Сибири приурочено к карбонатным породам. Известно, что эти образования характеризуются большой растворимостью и значительной предрасположенностью к метасоматическим преобразованиям под действием растворов различной природы. Следствием этого является частое улучшение коллекторских свойств карбонатных пород, претерпевших трещино-образование, выщелачивание и, главным образом,вторичную доломитизацию. По сравнению с известняками проницаемость вторичных доломитов может повышаться на порядок [1].

Хотя происхождение вторичных доломитов в результате метасоматоза известняков давно установленный факт, время протекания этого процесса часто сложно определить. Вторичные доломиты возникают либо в результате замещения известкового осадка, либо уже сформировавшейся породы. Кроме того, для большинства вторичных доломитов необходимо поступление подвижного магния из внешних источников. Однако, что является поставщиком Мд и какова природа флюидов, замещающих кальцито-вые (арагонитовые) толщи, остаются и по сей день не до конца понятыми и представляют одну из острейших проблем теории доло-митообразования. Н.М.Страхов

(1956), не отрицая возможности возникновения доломитов в стадию эпигенеза, не придавал этому процессу большого значения. По его мнению, в природе преобладают доломиты седиментационно-диаге-нетического происхождения.

Во многом дискуссионны эти вопросы и для Западно-Сибирской плиты, причем противоречивость толкования природы вторичных доломитов достигает наибольшей остроты при рассмотрении резервуаров нефтегазоносных горизонтов зоны контакта (НГГЗК) складчатого фундамента и осадочного чехла. Продуктивные горизонты таких приконтактовых зон условно индексируются буквой M (Белова Е.В., Рыжкова C.B., 2000). Ловушки УВ в рассматриваемом типе резервуаров, помимо пород складчатого основания, нередко включают также и непосредственно перекрывающие или прилегающие к фундаменту образования осадочного чехла. Они также приобретают коллектор-ские свойства за счет вторичных преобразований. Считается, что в таких случаях кора выветривания присутствует на контакте палеозойских и юрских образований (Васильева М.Ю. и др., 1986). В полной мере это относится к таким месторождениям юго-восточной части Западной Сибири, как Малоичское, Верх-Тарское, Арчинское, Медве-девское, Речное, Южно-Уманское, Калиновое, Южно-Табаганское и

другие, где основные запасы нефти и газа сосредоточены в резервуарах типа НГГЗК (Конторович А.Э. и др., 1994). Многие из них приурочены к Нюрольской впадине, где основные скопления УВ локализованы в палеозойских отложениях (Богуш О.И. и др., 1980).

В пределах Нюрольской впадины, которая находится в непосредственной близости с восточным бортом Уренгойско-Колтогорского погребенного континентального па-леорифта [2], происхождение мета-соматических доломитов залежей горизонтов М разными геологами трактуется неодинаково. Так, ссылаясь на Р.С.Сахибгареева (1982), который придерживается "подточ-ной" гипотезы, Дж.Е.Адамса и МЛ.Родса (Adams J.E., Rhodes M.L., 1960), О.О.Абросимова с коллегами [1] считают, что доломитизация рифогенных известняков Малоич-ского месторождения происходила на стадии раннего диагенеза за счет инфильтрации осолоненных вод микролагун. Такое же мнение о природе метасоматических доломитов Калинового газонефтяного месторождения высказывают

Е.М.Арабаджи и П.Н.Страхов (1995). Однако на расположенном по соседству в Нюрольской впадине Арчинском месторождении геологи рассматривают совершенно иной механизм возникновения доломитов. По мнению О.О.Абросимовой и С.В.Рыжковой (1997), за-

лежь НГГЗК приурочена к зонам гидротермальной переработки захороненных под осадочным чехлом органогенных известняков. Последние в результате воздействия горячих растворов превратились в высокопористые метасоматические доломиты и доломитизированные известняки.

Что касается прилегающих к породам фундамента базальных горизонтов платформенного чехла, то в них также обнаружены широко распространенные вторичные, обогащенные кальцием, доломиты (протодоломиты). Они замещают пропласты известняков в осадочных толщах, а также известковый цемент в песчаниках и алевролитах на глубину до 300 м вверх по разрезу от платформенного фундамента. Считается (Перозио Г.Н., 1960; Пе-розио Г.Н., Мандрикова Т.Н., 1971), что контролирующим фактором появления протодоломитов в платформенных отложениях является достижение породами определенной стадии литогенеза, а именно — позднего катагенеза. По данным Г.Н. Перозио и Т.Н.Мандриковой (1971), протодоломиты тяготеют к зонам тектонических нарушений, где отмечаются аномально высокие содержания С02 и Мд в высоконагретых подземных водах глубинного происхождения.

Неоднозначность суждений о природе вторичных доломитов в кровле доюрского комплекса и базальных горизонтах платформенного чехла объясняется, по меньшей мере, двумя причинами. Во-первых, значительной преобра-зованностью продуктивных отложений, связанной с длительной геологической историей их формирования, которая охватывает период существования микролагун на поверхности рифовых построек, регрессию моря, эпоху гипергенных изменений в предъюрское время и последующее погружение до глубины 3-4 км. Во-вторых, огромным влия-

нием погребенного палеорифта Западной Сибири на многие процессы, происходившие как в фундаменте, так и чехле, но особенно в зонах их контакта, где активно циркулировали растворы различной природы. Это обстоятельство геологи почему-то игнорируют. Вместе с тем, существенные аномалии теплового поля в ископаемых континентальных рифтах, обусловленные локальными неоднородностя-ми земной коры и гидротермальными процессами в зонах разломов, могут сохраняться до 100 млн лет (Рамберг И., Морган П., 1984). Эти гидротермальные процессы порождают флюидодинамические системы осадочных бассейнов, в которых рассеянное ОВ преобразуется в УВ и приобретает способность мигрировать из нефтематеринских пород (Соколов Б.А., Абля Э.А., 1999). Поэтому рассмотрение доло-митообразования в породах фундамента необходимо вести с учетом последовательности развития палеорифта Западно-Сибирской плиты. Это позволит с принципиально новых позиций взглянуть на проблему источника Мд в доломитовом метасоматозе, движущих сил этого процесса и процесса нефтенасыще-ния пород фундамента, а также вероятных времени и масштабов их проявления.

Последовательность

развития палеорифта Западно-Сибирской плиты и эволюиия минералообразуюших процессов в породах фундамента

На историю геологического развития фундамента и осадочного чехла Западной Сибири существует несколько мнений. Доминирующая точка зрения (Сурков В.С., Жеро О.Г., 1981) сводится к классическому представлению о складчато-блоко-вом строении доюрского фундамента Западной Сибири с широким

развитием складчатых систем гер-цинского возраста и триасовых рифтовых систем с их осадоч-но-вулканогенным заполнением. Последние формируют так называемый переходный, или промежуточный комплекс плиты. В качестве стержневого грабен-рифта Западно-Сибирской рифтовой системы триаса выделен Колтогорско-Уренгой-ский мегапрогиб. Кроме него существуют шесть более мелких континентальных рифтов и большое число сопряженных изолированных впадин. Все перечисленные отрицательные структуры выполнены ниж-не-среднетриасовыми базальтами, прорываемыми риолитами. Эти контрастные по составу породы объединены в туринскую серию. Они претерпели глубокие разноплановые изменения, связанные с тектоникой региона (Коробов А.Д., Коробова Л.А., Киняева С.И., 2004).

Петрографические, минералого-геохимические и литологические исследования пород доюрского комплекса Тальникового, Даниловского, Северо-Даниловского, Сыморьях-ского и Толумского месторождений Шаимского нефтегазоносного района (НГР), а также анализ многочисленных литературных источников позволили воссоздать авторам статьи последовательность развития палеорифта Западно-Сибирской плиты и проследить, как это отразилось на эволюции минералообразу-ющих процессов (табл. 1).

В период раннемезозойской тектономагматической активизации шло формирование континентальных рифтов и изолированных грабенов. При этом силикатные расплавы основного (реже кислого) состава прорывали палеозойские, в том числе карбонатные отложения, в прибортовых частях закладывающихся рифтовых грабенов и изолированных депрессий. Это фиксируется в разрезе многих скважин Ню-рольской впадины, которая, как отмечалось, приурочена к восточному

DISCUSSIONS

a>

\o л

D.

О

Q. S

О

m

и n \0

0 X д X

1

0) |_

о

ь

■а

s о.

ш

£ о. о в

со m 18 #х8

О. Я *

i а

i I

з: Ф

Q. ф x i

II

£ Q.

a)

ь

o

Q. Et S l_ О x О

i t

и О

s S

* s

S о

л О.

X о

5 a.

ш

■& °

x о

î °

\o ï

6 I

S О

S n

Q. ffl

x a.

S о

ai

1« ф 5 a & S

5 1

s S

op.»;

О X О о HI X ï О

il о S

в s

О S

го

m

и л vo U-oxg

¡1 II

I У 9

s

о

Q.

£ Q.

S!

о

Q. Et

£ Q.

a> i-o

Q. Et

0) X

m

It

и £ Q.

a> i-o

Q.

4

m g

g £

Q m

<D (0

q. 5 q.

ir Я

ф X 0) Q. S X

° É

с со

«« m

i О

ш О

О X

S" s

g 3

S£ К

0) 4

4 О

с; x

5 g

8 I

£ i

О

VO Q. 16 X

О Q. 4

О Q.

О

О й чо a

Сб

g о о "g- га

p >5 * С о) 5-

i S Ï

о

5

х >> 0) ^

s 3 § S

«si H S S Riff

c О s 2

к S S" х

i ai Р S

£ cl o b P Q. Et

314.

« 5 _ m

m P

X Q.

и P и ta ® h i_ ra ra Q.

ш ra

о >5 ь

p p x

x a> a)

t; Q- 2

га с ra

2 ai ?

Q_ w I

<D ?î

U о Сб О

&р га

5 >• Ь

¡S

П

® X

Q.

я)

S

в Et «

i а" i s s

git

® H X и X >x ra œ S ^

d

p

r -a ra

8 8 g S

x œ

x * i с

i 2 x 2

ï в P

; « « ï

5 s x

g x q. о

t ra i- i-

5 ш ® p

Я p S *

9 q. 3 и

i s D й

P i _ S

О Q. g- о

° Я ° 4

X о л Ч

Ъ P 2 P

^ о. a> Û.

p x e

га -в- G

it >S

О Q о

о >:

Я * -о

P о i-

t ® Я

x з- о

5 s ^

ra i- л

2 га ^

о. £ га

Ф о х

too

О га га

% S x

x 2 о

О. О

ш X

I- л

* е;

га га

о. х

о. с

? S

|i D- Q. 0) Ф

Я о

P) _

I '

® и

5 s

6 p

p * t и Et £

m к О 5

и a> О 2

9- P

(в Q_

X с

»x

s i 5

Sx о.

& x =

О- -г о

S 1 X

§ I

^ ç Î

i « а

s ? &

X X x

=Г H =Г

X О

s p s

ПЗ i_ y

Q. О ®

aS 5 cû

x ë >

(С о « x се a.

X f

pi

P О X

Et X

X X

s g §

P ra

SÊ"

x s; £

a ï S

« s i

5 Et Ï

5 о %

v Q.

1 ï s

2 ^ D3

га га P

Si h о

X e;

x ra

¥ h

X о

4 5

a) x

Q. (U

a) x

2 £

p

- ra »s p. * г

? ^

ï q.

? *

£ 16 ^p

& |

" Î

■s" a

â i

E ra

1 1 o ™ ra

и

lira

'5 S I

n cl n

^ E^ x si x

o a)

a e; ш ai

a. x

«) e;

Et o

s ra

а

s О 4

Et О Q.

О

. § S «•po S

x a. * 5

ma) g n Et ai £ ra x x о Q. и x

a) га ra

£ и ra

x | i

ra x

E; E;

p % p

Л ï «

P ^ Si

I f P ï в

x X x x X

ï S 5 I- î

£ Q.

î a =c

£ a

S p

Q. Et

S 3,: 5 5 P

я S ra

ra S q. ra

-2- £ x 5 g

x к x о ra <u x x s x X x s X

3- x о X J --- s s

=r a.

ra aj

га о

«

5 a x ra

l & x a ai - u

- Il

X P Q.

i i I

5 5 S

Et x X

6 I i

c s ? s s. i i s |

P X s

n £ x

борту главного для Западно-Сибирской плиты Урен-гойско-Колтогорского мега-прогиба. Так, на Калиновом месторождении скв. 2 вскрыла зону скарна, образовавшегося в связи с внедрением интрузии в толщу известняков и последующим гидротермальным процессом (Ара-баджи Е.М., Страхов П.Н., 1995). В скв. Верх-Тарская-3 наблюдается диабазовый порфирит (интервал глубин 2729-2730 м), заключенный за счет термального воздействия в мраморизованные известняки. В скв. Восточная-4 диабазовый порфирит (2926-2928 м) также вмещен в толщу мраморизованных известняков. В скв. Малоичская-2 интрузивы основного состава наблюдаются в нескольких интервалах, а в интервале глубин 2937,5-2938,5 м описаны мраморизованные известняки (Белова Е.В., Рыжкова C.B., 2000). Кроме того, в районе Казанской площади (Нюрольская впадина) выделена самостоятельная карбонатная формация, изобилующая интрузивными породами. Она приурочена к обширной территории (Тай-Дасская, Ракитинская площади и др.), где палеозойские карбонатные отложения перекрываются базальтами триаса [2] и, видимо, представляет собой зону подводящих каналов эффузивов.

Во время раннемезозой-ской тектономагматической активизации в изолированных грабенах и мегапроги-бах, а также в их приборто-вых частях, изобилующих интрузивными телами, господствовали низко-сред нетемпературные гидротермальные процессы. Они охватывали

oil and gas geology, 3'2005 -

не только осадочно-вулканогенный комплекс туринской серии, но и прилегающие к рифтовым структурам породы фундамента, в том числе карбонатные отложения. В итоге сформировались зоны гидротермального изменения, контролируемые формационно-фациальной принадлежностью преобразуемых вулканитов: кислотного выщелачивания, гидротермальных глин, аргиллизи-рованных пропилитов, низкотемпературной пропилитизации трансильванского типа, серицитизации и ок-варцевания (Коробов А.Д., Коробова Л.А., 2003).

Следующая стадия связана с возникновением рифтогенных осадочных бассейнов и погребенных изолированных грабенов. Она появилась после перекрытия пород фундамента и промежуточного комплекса платформенным чехлом. Особая гидрогеологическая обстановка, обусловленная наличием крупных артезианских бассейнов в пределах Западно-Сибирской плиты, породила новую волну эпигенетического преобразования субстрата, включая гидротермально переработанные вулканиты туринской серии (рифтовый комплекс), а также выветрелые и свежие породы складчатого фундамента. Здесь следует различать специфику наложенных процессов, которые в одних случаях протекали в обстановке относительной тектонической стабильности, а в других — в режиме активизации (см. табл. 1).

В условиях тектонической стабилизации сформировалась инфи-льтрационная система породы осадочного чехла — доюрский комплекс. Перерождение пород вызывалось просачиванием сверху вниз кислых восстановительных растворов и протекало при прочих равных условиях неодинаково в алюмоси-ликатных и карбонатных отложениях. Упомянутые растворы продуцировались юрскими континентальными и морскими толщами, обогащен-

ными ОВ. На примере Шаимского НГР авторами статьи установлено, что нисходящие агрессивные растворы вызывали каолинизацию, метагаллуазитизацию, сидеритиза-цию (появление сферосидерита) и обеление алюмосиликатного субстрата в процессе, получившем название "оглеение", или "глеевый эпигенез" (Перельман А.И., 1968). В итоге возникали каолинит-сиде-ритовые (сидерит-каолинитовые) образования, относимые сибирскими геологами к коре выветривания.

При воздействии кислых восстановительных растворов на карбонатные толщи фундамента также формировались оглеенные породы схожего минерального состава, но с характерной вертикальной зональностью. На контакте с породами осадочного чехла возникают светлоокрашенные образования, на 60-80 % состоящие из каолинита с примесью гидрослюды и выделений сидерита. В небольшом количестве отмечаются мелкие фрагменты кремнистых пород. На отдельных участках встречаются бокситы и бокситоподобные породы. Ниже по разрезу наблюдается сильно осветленная карстовая брекчия, получившая название "беляки". Породы сложены кремнистыми обломками, сцементированными кремнисто-глинистым (каолинит, галлуазит) материалом с включениями сидерита. Нижняя часть представляет собой зону окремнения, где известняки выщелачиваются, перекристал-лизовываются и замещаются минералами кремнезема. Описанные породы широко распространены в Нюрольской впадине и рассматриваются как продукты поверхностного выветривания (Васильева М.Ю. и др., 1986), что с точки зрения авторов статьи совершенно неверно.

Предположительно на рубеже юры и мела Западно-Сибирская плита испытала первую, но далеко не последнюю тектоногидротерма-

льную активизацию, эпицентры которой находились в погребенных рифтовых мегапрогибах и изолированных грабенах (Коробов А.Д., Коробова Л.А., Киняева С.И., 2004). При этом в структурах активизации сформировались флюидодинами-ческие системы изверженные образования туринской серии — породы осадочного чехла (см. табл. 1). Различаются две фазы тектоногидро-термальной активизации.

Первая, прогрессивная, была вызвана циркуляцией высокотемпературных (260-280 °С) (Зубков М.Ю. и др.,1991) кислых гидротермальных растворов по возникшим системам трещин. В алюмосиликатных породах она маркируется появлением зон разуплотнения с многочисленными жилами, прожилками и пустотами, сложенными и инкрустированными вторичным перекристаллизованным кварцем, а также диккитом (редко накритом) и структурно совершенным триклинным каолинитом (Коробов А.Д., Коробова Л.А., Киняева С.И., 2004).

В это же время на участках, примыкающих к ископаемым мега-прогибам и изолированным грабенам, литифицированные карбонатные отложения фундамента испытали интенсивное трещинообразо-вание с возникновением сопутствующих пустот. По возникшим ослабленным направлениям также происходило интенсивное движение агрессивных флюидов. В результате в основной массе карбонатных отложений образовалось большое число пустот выщелачивания, генетически связанных с зонами выщелачивания вдоль трещин. Вследствие этого в определенный момент времени пористость пород могла достигать 15-20 %, а в некоторых случаях и больше. Однако она не сохранилась в силу наложенных процессов перекристаллизации и залечивания пустот поздним кальцитом (Арабаджи Е.М., Страхов П.Н., 1995).

DISCUSSIONS

Вторая, регрессивная, стадия устанавливается по привносу УВ гидрокарбонатными горячими растворами в породы фундамента и переходного комплекса. Этот процесс протекал неодинаково в алюмоси-ликатных и карбонатных отложениях. В первом случае наблюдается залечивание трещиноватых гидротермально преобразованных участков вулканогенных или метаморфических пород сидеритом, реже — доломитом и битумами, во втором — происходят метасоматическая доломитизация известняков и их насыщение жидкими УВ. Рассмотрим подробнее заключительную стадию тектоногидротермальной активизации, которая, помимо процесса доломитизации, сыграла исключительную роль в формировании залежей нефти в кровле доюрского комплекса.

Процессы, приводящие к нефшенасышению пород фундамента и доломитизации известняков

Для того, чтобы выяснить источники подвижного магния, необходимого для вторичной доломитизации известняков, важно понять специфику гидротермальных процессов, происходивших в эпицентрах активизации — ископаемых рифтовых прогибах и изолированных грабенах. Там, как отмечалось, широко распространены базальты нижнего — среднего триаса.

Минералого-геохимические исследования пород туринской серии (Коробов А.Д.,1988) показали, что при кислотном выщелачивании (каолинизации и окварцевании) аргил-лизированных базальтов, т.е. в процессе, который мы наблюдаем в первую (прогрессивную) стадию тектоногидротермальной активизации погребенного (закрытого) рифта, происходит мобилизация большинства элементов. Последние образуют следующий ряд подвижности:

№ > Мд > Са > К > Мп > Б! > Р. При этом вынос Ма составляет 96,7; Мд - 95,0; Са - 93,6; К - 93,1; Мп — 73,2; Б! — 60,0 % первоначального их содержания в аргиллизиро-ванных (смектитизированных) породах.

Учитывая широчайшее развитие триасовых базальтов в разрезе переходного комплекса Западно-Сибирской плиты и их большие мощности (особенно в мегаграбе-нах), можно говорить о колоссальных количествах подвижного магния и других элементов, которые поступали в гидротермальные системы, функционирующие в погребенных палеорифтах и изолированных впадинах. Часть этих нагретых растворов проникала по разломам и оперяющим трещинам в породы осадочного чехла и включалась в гидродинамику артезианского бассейна, обогащая пластовые воды привносимыми элементами. Другая часть растекалась по контакту фундамент — чехол. В обоих случаях в пределах грабенов и сопредельных территорий формировались ресур-гентные ("вновь возникающие") горячие растворы, обязанные своим происхождением смешению гидротерм изверженного комплекса триаса с кислыми пластовыми водами осадочного чехла, прежде вызывавшими глеевый эпигенез. Это способствовало прогреву отложений и преобразованию рассеянного в них ОВ в микронефть, с одной стороны, и гидротермально-метасоматиче-скому преобразованию самих пород - с другой.

На первое обстоятельство необходимо обратить пристальное внимание, поскольку установлено (Аммосов И.И. и др., 1982; Гречишников Н.П., 1978, 1991), что в большинстве случаев для продуцирования УВ при наличии нефтематерин-ских пород для термогенетического преобразования ОВ одного лишь кондуктивного теплопереноса недостаточно. При кондуктивном теп-

лопереносе отложения остаются "недогретыми", и чтобы состоялось активное образование УВ, необходимо воздействие на них еще и конвективного теплопереноса, обусловленного, как в нашем случае, циркуляцией гидротермальных растворов рифтового изверженного комплекса [3]. Очень важно подчеркнуть, что проявление конвективного тепломассопереноса за счет восходящих, а позднее нисходящих потоков гидротермальных растворов по трещинным системам сопряжено с выносом УВ-флюидов из нефтематеринских пород. Это, в частности, наблюдается на Баже-новском месторождении Западной Сибири (Гречишников Н.П., 1991). На этом основании можно утверждать, что при тектоногидротермальной активизации региона (предположительно на рубеже юры и мела) такое перераспределение УВ, а именно их затягивание нисходящей конвективной ветвью ресургентных растворов в кровлю доюрского комплекса, носило широкомасштабный характер. При этом происходило воздействие горячих вод, одновременно обогащенных Мд, Мп, Ре, Са и другими элементами, а также УВ-флюидами, на контрастные по составу алюмосиликатные и карбонатные породы. В итоге мине-ралообразующие процессы, сопровождающие формирование коллекторов и его заполнение нефтью, протекали в этих породах совершенно различно.

Так, в скв. Тальниковая-10666 (Шаимский НГР) присутствие битумов отмечается в кровле кислотно-выщелоченных риолитов, т.е. алюмосиликатных пород. Они слагают экструзивные купола, прорывающие базальтовые покровы туринской серии. Жидкие УВ выполняют трещины, прожилки, жилы, каверны, пустоты и генетически ассоциируют с гидротермальными карбонатами: сидеритом, в меньшей степени доломитом; редко при-

сутствует кальцит и, возможно, родохрозит. Характерно, что битумы имеют темно-бурый до черного цвет. Светлоокрашенные разности не встречены. Микроскопические наблюдения показывают, что гидротермальный сидерит (реже доломит) замещает зерна кварца, реликты полевых шпатов, резорбирует каолинит, ранний глеевый сидерит (сферосидерит), развивается по основной массе измененных риоли-тов в зонах, где могла осуществляться трещинная циркуляция ресур-гентных растворов.

Петрохимические пересчеты по изоволюметрическому методу свидетельствуют, что гидротермальная карбонатизация, вызывающая импрегнацию кислотно-выщелоченных риолитов жидкими УВ (скв. 10666, глубина 1795 м), сопровождается почти полным выносом щелочей. Из пород также активно мигрируют Б! (50 % исходного содержания в измененных вулканитах), "П (37 %) и А1 (20 %). Кроме того, кислотно-выщелоченные риолиты почти в 2 раза обогащаются Мп, в 3,3 раза — Са, в 8,1 раз — Мд и в 31,8 раза (!) — Ре. Как мы убедились, Мп, Са и Мд поступали в ресургентные гидро-термы в значительной степени из кислотно-выщелачиваемых базальтов. Частично это касается и Ре, хотя большая его часть, видимо, поставлялась из осадочных толщ.

Аналогичные процессы установлены авторами статьи в алюмосиликаты ых отложениях кровли до-юрского комплекса Тальникового, Даниловского, Северо-Даниловского, Сыморьяхского и Толумского месторождений Шаимского ИГР. Схожая картина наблюдается и на Северо-Варьеганском месторождении, расположенном к северу от Нижневартовского свода. Там в нефтенасыщенных коллекторах, возникших в результате гидротермальной проработки черных палеозойских сланцев, карбонаты представлены почти одним сидеритом

(Зубков М.Ю., Федорова Т.А., 1989). В этой связи необходимо подчеркнуть, что в зонах исключительно глеевой сидеритизации УВ не были отмечены.

Из всего этого следует принципиальный вывод о единстве процесса образования коллекторов в алю-мосиликатных породах и их нефте-насыщения под влиянием нагретых ресургентных растворов. Алюмоси-ликатный субстрат достаточно устойчив (инертен) по отношению к агрессивным нисходящим водам. В таких породах возникает жильный тип ловушки УВ, приуроченный к наиболее хрупким гидротермальным метасоматитам сейсмонапря-женных зон (Коробов А.Д., Коробова Л.А., 2004). А как будет обстоять дело, если на пути нисходящих вторичных гидротерм встретятся легко разрушаемые карбонатные толщи?

При воздействии на известняки горячих ресургентных растворов, одновременно обогащенных Мд, Ре, Мп, 81 и другими элементами, а также УВ-флюидами, возникают нефтенасыщенные метасоматиче-ские доломиты, переходящие участками в доломитизированные известняки. Эти породы относятся ко второму по распространенности после органогенных известняков типу карбонатных отложений юго-вос-точной части Западно-Сибирской плиты [2].

Основная масса вторичных доломитов в скв. Малоичские-2-4 приурочена к трещиноватым известнякам. Доломит развит по кальциту. Порода состоит из изометричных, таблитчатых и ромбовидных кристаллов доломита размером 0,01-0,30, иногда 0,5-0,6 мм. Укладка зерен в одних случаях компактная, почти без промежуточных пор. Она определяется плотным соприкосновением между собой кристаллов доломита: ребро с ребром, грань с гранью. В других — компоновка рыхлая, при которой зерна

вторичного доломита контактируют друг с другом беспорядочно: вершина с гранью, грань с ребром. При этом отмечается увеличение межзернового пространства, что сопряжено с появлением пор размером от 0,02-0,50 до 1,0-2,0 мм [1, 2]. Такие поры, гидродинамически связанные с кавернами и трещинами, по которым активно циркулировали ресургентные растворы, Л.П.Гмид и С.Ш.Леви (1972) диагностируют как вторичные, возникшие за счет растворения, выщелачивания, доломитизации и перекристаллизации известняков. В этих случаях процесс развития вторичного доломита приводит к увеличению пористости пород.

В зонах доломитизации иногда наблюдается окремнение известняков в виде включений вторичного кварца и халцедона. В некоторых случаях кремнистое вещество выполняет ядра раковин (Богуш О.И. и др., 1980). Источником кремнезема для ресургентных растворов могли быть кислотно-выщелачивае-мые при тектоногидротермальной активизации вулканиты туринской серии или породы осадочного чехла. Измененные базальты, как отмечалось, в таких случаях теряют до 60 % вЮ2.

Микроскопические исследования (Богуш О.И. и др., 1980; [1]) показали, что в доломитизированных известняках, как правило, отмечается приуроченность скоплений межзернового битума темно- и желто-бурого цветов к участкам интенсивной доломитизации. При этом происходит окрашивание кристаллов или отдельных его зон (периферических, центральных, промежуточных) жидкими УВ. На стенках вторичных пор, по трещинкам спайности и зонам роста доломита отмечаются пленки темных, вероятно, окисленных битумов. Пигментация минерала, согласно С.Ш.Леви (1964), связана с захватом У В кристаллической решеткой формирую-

DISCUSSIONS

щегося (растущего) доломита. Эти данные, а также наблюдения за характером нефтенасыщения алюмо-силикатных пород доюрского комплекса Шаимского НГР позволяют утверждать, что на этапе вторичной доломитизации происходит проникновение жидких УВ в карбонатные породы фундамента совместно с ресургентными растворами. Это находится в соответствии с выводом Е.М.Арабаджи и П.Н.Страхова (1995) о том, что моменту заполнения карбонатного коллектора УВ в Нюрольской впадине непосредственно предшествовало укрупнение межкристаллических пор за счет выщелачивания и перекристаллизации известняков. Следовательно, можно сделать принципиальный вывод, что в условиях тектоногид-ротермальной активизации погребенного палеорифта Западно-Си-бирской плиты формирование карбонатных коллекторов в породах фундамента и их насыщение УВ происходили одновременно под действием одних и тех же горячих растворов. Аналогичное заключение можно сделать и для алюмоси-ликатных пород доюрского комплекса.

В зонах сплошного нефтенасыщения, устанавливаемых под лю-миноскопом, трещины, каверны и поры во вторичных доломитах и доломитизированых известняках выполнены зеленовато-бурым и темно-бурым (до черного) битумом или битуминозно-глинистым веществом. Характерно, что ни в перечисленных пустотах, ни в стилоли-тах не был встречен желто-бурый битум (Богуш О.И. и др., 1980). Аналогичная картина наблюдается в алюмосиликатных породах доюрского комплекса Шаимского НГР. Авторы статьи вслед за О.И.Богушем и его коллегами (1980) считают, что это вызвано тепловым воздействием гидротерм: более легкие светлоокрашенные фракции были отогнаны, а

вязкие высокосмолистые (темные) — разжижались, приобретали способность к миграции и увлекались нисходящими потоками ресургент-ных растворов в кровлю складчатого основания.

Важно подчеркнуть, что вторичная доломитизация, сопровождавшаяся нефтенасыщением, протекала одновременно с процессами растворения, выщелачивания и перекристаллизации карбонатных пород [2]. В чем же состоят физико-химические особенности таких преобразований для погребенного палеорифта Западно-Сибирской плиты?

Дело в том, что нисходящие ресургентные гидротермы, обогащенные УВ, а также Мд, Ре и другими элементами, имели низкие значения рН. Это связано с тем, что каждый из первичных смешивающихся растворов был кислым: и тот, что прежде вызывал глеевый эпигенез, и тот, что выщелачивал породы, залечивая трещины в алюмосиликатных толщах минералами группы каолинита и кварцем. Поэтому нисходящие воды, проникая по ослабленным направлениям в отложения фундамента, которые перекрыты региональными непроницаемыми покрышками глинистых пород, взаимодействовали с известняками в обстановке почти закрытой системы с повышенными температурами. При этом разложение кальцита (арагонита?) сопровождалось, с одной стороны, процессами растворения и выщелачивания, а с другой — активным выделением С02 при нейтрализации кислых ресургентных вод.

Как известно, свободная углекислота в условиях закрытой системы поддерживает высокое парциальное давление углекислого газа, что, в свою очередь, приводит к росту в растворе содержания бикарбонатного иона. Г.И.Теодо-рович (1958), изучая карбонатона-копление, пришел к выводу, что в

условиях высокого давления С02 доломит менее растворим, чем кальцит. Следовательно, выщелачивание и растворение известняков доюрского комплекса в условиях погребенного палеорифта были сопряжены с переводом части кальция в раствор в виде CaHCOj и заменой его находящимся в растворе Мд. Наиболее просто структуру доломита можно описать как кальцитовую, в которой атомы Са в каждом втором слое катионов замещены Мд (Ридер Р.Дж., 1987). Сказанное хорошо иллюстрируется результатами химических исследований (табл. 2) и согласуется с экспериментальными работами Дж. Барона (Baron G., 1960), который показал, что доломит образуется в бикарбонатной среде при высоких давлениях С02.

Данные химического анализа (см. табл. 2) показывают, что доломитизация известняков Нюрольской впадины сопровождается уменьшением содержания Са (29,30-32,95 против 52,00-55,00 %) и увеличением количества Мд (16,87-21,36 против 0,30-0,80%, иногда 2,0-3,0 %) в породах. При этом установлена зависимость кол-лекторских свойств карбонатных отложений от содержания МдО: при его увеличении возрастает пористость пород [1].

Выводы Дж.Барона и Г.И.Тео-доровича в контексте предлагаемой нами модели объясняют закономерное усиление доломитизации известняков Малоичской площади по направлению к Межовскому своду [2], где отмечается максимальное для Нюрольской впадины содержание НСО3 в юрских отложениях и породах фундамента (Сердюк З.Я., Розин А.А., 1969; Перо-зио Г.Н., Мандрикова Н.Т., 1971).

Сказанное позволяет с новых позиций взглянуть на происхождение протодоломита подошвы осадочных пород, описанного Г.Н.Пе-розио и Т.Н.Мандриковой (1971).

Таблица 2

Содержание шелочно-земельных элементов и кремнезема, %, в нефтегазоносных карбонатных породах доюрского комплекса Нюрольской впадины [2]

Карбонатные породы Номер скважины СаО МдО вЮ2

Хемогенные известняки Скв. Верх-Тарские-3,12 Скв. Северо-Тарская-13 Скв. Малоичские-2,3,4 52,00-55,00 0,п (иногда 2,00-3,00) Нет данных

Органогенные известняки (кальцит) Скв. Верх-Тарские-2,3,7,12 Скв. Северо-Тарская-13 52,00-55,00 0,30-0,80 0,п (лишь в 2 случаях 1,17 и 8,80)

Доломитизированные органогенные известняки Скв. Малоичские-4,5 35,44-52,07 3,00-5,00 (иногда до 14,93) Нет данных

Скв. Северо-Тарская-13 Нет данных 3,19-13,74

Доломиты, переходящие участками в доломитизированные известняки Скв. Малоичская-2 Скв. Малоичские-3,4 29,30-32,95 16,87-18,84 18,10-21,36 0,п (иногда 3,00-5,00)

К настоящему времени предполагается, что в большинстве случаев кальцит (редко арагонит) известняков является минералом-предшественником вторичного доломита. Исходя из этих соображений, а также учитывая, что Са+2 трудно внедриться в более мелкие позиции, в которых находится Мд+2 (Ридер Р.Дж., 1987), авторы статьи вслед за И.Г.Демчук (1992) полагают, что избыточный Са+2 в доломите (т.е. протодоломите) является остаточным от недозамещенного кальцита. Неполное замещение Са магнием в пропластах известняка и известковом цементе песчаников и алевролитов может быть объяснено дефицитом подвижного Мд+2 в гидро-термах. Это связано с затрудненным просачиванием ресургентных растворов через слабопроницаемые толщи нижней юры в вышележащие горизонты и значительным разбавлением их пластовыми водами. Кроме того, отрицательную роль играет недостаточно высокое давление С02 в разгерметизированной системе платформенного чехла. Ведь неспроста выявленные залежи углекислого газа на Шаим-ской, Межовской, Веселовской и

других площадях приурочены к основанию осадочного чехла или породам фундамента на их контакте с юрскими отложениями (Сердюк З.Я., Розин А.А., 1969).

В отношении воздействия на палеозойские известняки горячих нефтенасыщенных растворов, нельзя забывать о заметном присутствии в них подвижного Ре, которое находится в форме РеНСОз. Следствием этого является большая вероятность метасоматического замещения кальцита не только (не просто) доломитом, но и кристаллизующимся в структурном мотиве доломита анкеритом. Анкеритами называются все доломиты с заметным содержанием Ре в кристаллической решетке (Ридер Р.Дж.,1987), т.е. железистые доломиты. Реальность развития такого процесса прекрасно подтверждается экспериментальными работами Ф.В.Сыромятни-кова и И.М.Воробьева (1974), которые установили, что кислые (рН = 5) гидротермальные растворы, содержащие ионы Мд+2 и Ре+2, при повышенных давлении (49-Ю6 Па) и температуре 100-200 °С способны преобразовать кальцит в анкерит. По мнению этих исследователей, для

генезиса анкерита очень важны изменения рН равновесного ему раствора. В нашем случае это легко реализуется в почти закрытой природной системе кислый раствор — известняк на границе пород фундамента и осадочного чехла.

К сожалению, специальных работ по идентификации анкерита в карбонатных коллекторах фундамента Западно-Сибирской плиты не проводилось. Вообще же, железистые доломиты широко распространены в природе и характеризуют вполне определенную геодинамическую обстановку. Они, в частности, известны в лапичской (оси-повичской) свите рифея Белоруссии, где отличаются повышенным содержанием Ре203 (1-5 %), Мп (до 2 %), Ва, Бг и некоторых редких элементов (Бессонова В.Я., 1970). Это, по мнению К.Э.Якобсон и М.Т.Орловой (1985), свидетельствует о том, что район формирования доломитов был связан с сопредельной областью вулканизма, откуда поступали гидротермальные растворы, обогащенные перечисленными металлами и ответственные за возникновение метасо-матических доломитов. Выяснение

DISCUSSIONS

природы вторичных доломитов, контролируемых разрывной тектоникой, также показало (Петтиджон Ф.Дж., 1981), что эти породы, как правило, содержат больше Ре и Мп, чем материнские известняки, а сам процесс доломитизиции непосредственно связан с магматическими источниками.

Таким образом, в заключительную стадию тектоногидротермаль-ной активизации погребенного па-леорифта, скорее всего, осуществлялась метасоматическая анкерити-зация известняков. Следовательно, можно сделать уверенное предположение, что залежи НГГЗК должны быть локализованы не просто в доломитизированных, а в собственно анкеритизированных карбонатных толщах палеозойского фундамента. Однако, чтобы полностью удостовериться в этом, требуется проведение специальных исследований.

В заключение необходимо кратко остановиться на роли интрузий в процессе метасоматической доломитизации известняков.

Как отмечалось, в период ран-немезозойской тектономагматиче-ской активизации основные, реже кислые силикатные расплавы, внедрялись в палеозойские карбонатные отложения в прибортовых частях закладывающихся рифтовых грабенов и изолированных депрессий. Установлено, что на Малоич-ской площади в зонах контакта упомянутых интрузий с известняками фильтрационно-емкостные свойства последних резко улучшаются за счет возрастания вторичной пористости, кавернозности и трещинова-тости (Белова Е.В., Рыжкова С.В., 2000). Эти преобразования, как было показано, сопровождают процесс доломитизации известняков в условиях погребенного палеорифта. Это находится в соответствии с наблюдениями Н.П.Запивалова с коллегами (1975), установивших на Ма-лоичском месторождении простран-

ственное сонахождение вторичных доломитовых известняков и изверженных пород основного состава.

В обстановке тектоногидротер-мальной активизации ископаемого рифта основные интрузивы испытали глубокие изменения (пропилити-зацию, фельдшпатизацию, гидротермальную аргиллизацию, кислотное выщелачивание), что сопровождалось выносом из магматитов и перераспределением во вмещающие карбонатные толщи Мд, Ре, Мп и других элементов. Следствием явилась вторичная доломитизация известняков. Фильтрационно-емко-стные характеристики основных интрузивных пород за счет перечисленных изменений резко ухудшаются (Коробов Д.А., Коробова Л.А., 2003). Именно поэтому преобразованные интрузивы Нюрольской впадины, отвечающие по исходному составу диабазам, гиалобазальтам, диабазовым порфиритам, практически непроницаемы и характеризуются как флюидоупоры (Белова Е.В., Рыжкова С. В., 2000).

Выводы

В процессе исследований было установлено следующее.

1. Доломитизация известняков палеозойского фундамента Западно-Сибирской плиты происходила в условиях погребенного континентального рифта в результате тектоно-гидротермальной активизации. Последняя наиболее интенсивно проявилась на рубеже юры и мела и неоднократно возобновлялась в дальнейшем.

2. Источником Мд при метасоматической доломитизации известняков были базальты туринской серии (Т^г). выполняющие рифтовые мегапрогибы и генетически сопряженные с ними изолированные впадины. В этих структурах активизации функционировали рифтовые гидротермальные системы.

3. Вторичные доломиты формировались в результате воздействия ресургентных гидротермальных растворов, одновременно обогащенных Мд, Ре и другими элементами, а также УВ-флюидом, на толщи известняков в обстановке почти закрытой системы с повышенными температурами. Это вызвало синхронное образование карбонатных коллекторов в породах фундамента и их насыщение УВ. Битумы мобилизовались из нефтематеринских пород осадочного чехла нисходящими потоками ресургентных терм в кровлю доюрского комплекса по ослабленным направлениям.

4. Положительное влияние раннемезозойских интрузий на фильтрационно-емкостные свойства вмещающих известняков фундамента состоит в том, что они являлись проводниками постмагматических флюидов, которые ответственны за вторичную доломитизацию.

5. Можно уверенно предполагать, что в районе развития карбонатных коллекторов фундамента резервуары НГГЗК локализованы в анкеритизированных известняках.

Литература

1. Абросимова О.О. Формирование коллекторов в палеозойских карбонатных отложениях Малоичского месторождения нефти / О.О.Абросимова, Н.П.Запивалов, С.В.Рыжкова // Геология нефти и газа. — 1999. — № 9-10.

2. Запивалов Н.П. Нефтегазонос-ность карбонатных пород силура — нижнего карбона Западной Сибири / Н.П.Запивалов, З.Я.Сердюк, Л.В.Зала-заева, С.М.Яшина // Геология нефти и газа. - 1978. - № 1.

3. Краснов С.Г. О влиянии интрузий в фундаменте Западно-Сибирской плиты на нефтеносность баженовской свиты / С.Г.Краснов, М.Д.Хуторской // Докл. АН СССР. - 1978. - Т. 243. -№ 4.

© А.Д.Коробов, Л.А.Коробова, 2005

The studies carried out have established the following: I.Limestone dolomitization of Paleozoic basement of West Siberian plate occurred under buried continental rift conditions as a result of tectono-hydrothermal activation. 2.The source of Mg under metasomatic dolomitization of limestones were basalts of Turin suite (Тц) filling up rift megatroughs and genetically associated with them isolated troughs. 3.Secondary dolomites were formed under the effect of resurgent hydrothermal solutions simultaneously enriched by Mg, Fe and other elements as well as HC fluid, on limestone sections in situation of almost closed system with elevated temperatures. That led to synchronous formation of carbonate reservoirs in basement rocks and their saturation with hydrocarbons. 4. Positive effect of Early Mesozoic intrusions on rock-fluid system properties of country limestones of the basement resides in the fact that these were the guides (conductors) of postmagmatic fluids which are responsible for secondary dolomitization. 5. It is surely believed that in the area of basement carbonate reservoirs development, oil and gas reservoirs are localized in ankeritized limestones.

Г Эрнесту Александровичу Бакирову - 75 лет

23 мая 2005 г. исполнилось 75 лет Эрнесту Александровичу Бакирову — доктору геолого-минералогических наук, профессору, академику Академии естественных наук РФ, академику Международной академии информатизации, Международной гуманитарной академии, Международной академии духовного единства, заслуженному деятелю науки РФ, заслуженному деятелю науки и техники Туркменистана, почетному нефтянику, почетному работнику газовой промышленности, лауреату премии им. акад. А.Н.Вернадского, трижды лауреату премии им. акад. И.М.Губкина.

Эрнест Александрович родился в Горьком (Нижний Новгород) в семье геолога-нефтяника. Трудовую деятельность начал с 13 лет. В 1953 г. закончил Московский нефтяной институт им. И.М.Губкина. В МНИ (ныне РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина) прошел путь от ассистента до профессора (1969), декана факультета газонефтяной геологии, геофизики и геохимии (1974-1978), заведующего кафедрой теоретических основ поисков и разведки нефти и газа (1978-1994).

Организаторский талант Э. А. Бакирова проявился на общественной государственной работе. В 1990 г. он был избран депутатом Моссовета, был первым председателем постоянной комиссии Моссовета по образованию и членом Президиума Моссовета, заместителем Председателя Совета Москвы. С 1991 по 1998 г. работал заместителем и первым заместителем Премьера Правительства Москвы. С 1999 г. является советником мэра Москвы.

Профессор Э.АБакиров внес крупный вклад в разработку теоретических проблем нефтегазовой геологии. Многие годы он разрабатывает и развивает идеи научно-педагогической школы И.М.Гцбкина и его продолжателей — профессоров А.А.Бакирова и М.М.Чарыгина, основав новое научное направление — методику комплексного прогнозирования нефтегазоносности недр.

Эрнест Александрович — один из авторов теории моделирования природных геологических систем. Под его руководством впервые в нашей стране разработаны и широко внедрены в промышленность методы динамического воздействия на пласт с целью повышения нефтеотдачи. Проведенные им исследования закономерностей размещения нефти и газа эпигерцинской платформы СССР, в частности Средней Азии, Северного Кавказа, Западной Сибири, имели большое народно-хозяйственное значение. Мировое признание получил учебник (в соавторстве с А.А.БаКировым) "Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа". Учебник "Нефтегазоносные провинции и области зарубежных стран" до сих пор является настольной книгой для многих ученых, аспирантов и студентов нефтегазовых вузов.

Под руководством Э.А. Бакирова защищено более 40 кандидатских и 5 докторских диссертаций. Он является автором и соавтором 140 работ, в том числе 6 учебников, 7 монографий, 17 авторских свидетельств по фундаментальным и прикладным проблемам нефтяной и газовой геологии.

Профессор Э.А.Бакиров награжден орденами "За заслуги перед Отечеством", "Благословенного князя Даниила", "Знак Почета" и др., Почетными знаками Министерств нефтяной, газовой промышленности и высшего образования СССР, МВД РФ, Минобороны РФ и др.

Все, кому доводилось работать с Эрнестом Александровичем, отмечают его целеустремленность, умение находить правильное решение в самых различных жизненных ситуациях. Простота и доброжелательность, неиссякаемый оптимизм, острый аналитический ум помогают ему легко устанавливать контакты с людьми, позволяют поддерживать душевное равновесие в трудные периоды жизни, сохранять удивительную работоспособность и продуктивность научного творчества.

Дорогой Эрнест Александрович, поздравляя Вас с 75-летним юбилеем, желаем Вам доброго здоровья, благополучия, творческих успехов и многих лет активной и плодотворной научной, педагогической и общественной деятельности на благо отечественной нефтегазовой отрасли!

РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина Редколлегия и редакция журнала "Геология нефти и газа"

Л