CC BY
64
УДК 553.3/.9:550.4:622.1(470.56)
Овчинников В.В., Пономарева Г.А.
Оренбургский государственный университет E-mail.ru: [email protected]
К ВОПРОСУ О ГЕНЕЗИСЕ САДКИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ АСФАЛЬТИТА
В настоящее время возрастает интерес к наличию металлов в нефтях, природных битумах, асфальтитах. Цветные металлы, особенно медь, представляют интерес в связи с проведением работ по изучению комплексных руд медистых песчаников Вятской зоны Поволжья и восточной окраины Восточно-Европейской платформы.
Обнаружение ряда геохимических аномалий в пределах Садкинского месторождения асфальтита, расположенного в Бугурусланском районе Оренбургской области, свидетельствует об особой геохимической обстановке, связанной с асфальтитами, а также и с приконтактовой зоной.
Особая геохимическая обстановка, создавшаяся на Садкинском месторождении, обязана существованию тектонической трещины и накоплению в ней углеводородов нефтяного ряда, а металлы, возможно, сорбируются вмещающимися породами из газов, нефти и битумов на небольшую глубину в зоне осветления пород. Доказательством этого являются следующие факты: жильный тип месторождения, приуроченность к тектонической трещине, присутствие аномально высоких содержаний в асфальтитах и в зоне контакта пород с асфальтитами следующих элементов: V, №, Мо, Си, Мд, Со, Ад, и и других металлов, а также эффузивов и вулканических стекол и обнаружение крупнокристаллического пирита октаэдрического облика в приконтактовых метасоматитах.
Рассматривая геологические позиции медного оруденения, можно прийти к выводу об эпи-генетичности медной минерализации относительно осадка, в котором она ныне концентрируется, и о связи медного оруденения с тектонической трещиной, заполненной асфальтитами.
Возможно, что тектонические процессы действительно могли сопровождаться глубинными эманациями мантийной природы, в том числе и углеводородными.
Ключевые слова: Садкинское месторождение асфальтита, тектоническая трещина, аномально высокие содержания V, №, Мо, Си, Мд, Со, Ад, и и др., особенности распределения металлов, обломки эффузивов, естественный керамзит.
В Бугурусланском районе Оренбургской области, расположенном в платформенной ее части (Русская плита), находится жильное месторождение асфальтита - битума нефтяного ряда. Особенность его заключается в следующем:
1. Жильный тип;
2. Месторождение приурочено к тектонической трещине, которая осложняет практически горизонтально лежащие водно-осадочные (лагунные и др.) отложения позднетатарского-кунгурского времени;
3. Наличие аномально высоких содержаний в асфальтитах следующих элементов: V, №, Мо, Со, Си, Ag, и;
4. Обнаружение в шлифах приповерхностных пород, вмещающих жилу асфальтита, обломков «эффузивов» и вулканического стекла в количестве 20-30%;
5. Асфальтит относится к подклассу гиль-сонитов, которые отличаются высокой температурой плавления битума (до 200 оС).
Вертикальная поисковая скважина на нефть (№10) проследила проводник жилы асфальтита до глубины 800 м (рисунок 1).
Вопросы происхождения месторождения, ныне выработанного, освещены в фондовой
геологической и научной литературе [1], [2] и др. и базируются на следующих постулатах: битумы, и асфальтит в их числе, есть продукты естественной разгонки (естественных гипергенных изменений) нефти, в результате которой около 90% вещества нефти рассеялось, а содержавшиеся в нефти в ничтожных количествах металлы в битумах сконцентрировались. Возникшая трещина заполнялась нефтью. Источником асфальтита считаются нефти нижне-верхнепермских отложений, которые в свою очередь образовались за счет углеводородов из терригенных фаций нижнего карбона [2]. Такие вопросы, как и откуда в нефти появились металлы, что их там удерживает и сам механизм жилообразования не рассматриваются, так как считалось, что источник нефти находился чуть ниже, где в осадках (глубина порядка 800 м) кунгурского возраста имелась, ныне выработанная, залежь метана, а металлы содержались во вмещающих породах и сорбированы из них. Но дело в том, что нефть избирательно сорбирует не все, даже, к примеру, халькофильные элементы, но сорбирует элементы, считающиеся мантийными - V, №, Мо, Pd и др., а также особенный элемент и, а
концентрирует далеко не пропорционально их кларкового содержания в осадочных породах.
По наблюдениям Овчинникова В.В. в период разведки Садкинского месторождения асфальтитов установлено, что боковые для жилы осадочные породы, ранее красноцветные из-за образования в кислородной среде, осветлены и приобрели светло-серый цвет, а осветленные породы содержат крупнокристаллический пирит октаэдрического облика (рисунок 2).
Осветленными являются все ксенолиты вмещающих пород, заключенные в асфальтитах. Асфальтиты почти на 100% состоят из полимеризованного нефтяного вещества, зольность асфальтитов сравнительно низкая и редко превышает 4% [3].
По вмещающим асфальтитовую жилу породам проведены спектральные и химические анализы, по которым определено в них содержание Си, РЬ, №, V, Со, 2п, Ag, Мо, 2г, ТС, Ва, Sr, Fe, К,Са^,А^ Li, Cd, Sb, As и Nb [3].
Способ отбора проб на анализы от керна позволяет считать, что получена характеристика состава пород для всего разреза на глубину около 300 м.
Анализы показали присутствие в породах всех определяемых элементов кроме Cd, Sb, As и Nb. Большинство элементов содержится в количествах, близких к кларковым, но в образцах пород, отобранных из зоны контакта с асфальтитами, были установлены содержания никеля до 0,3%, молибдена до 0,3% и ванадия до 1%. По удаленным от зоны контакта с асфальтитами образцам повышенным оказалось только содержание меди и лишь по трем образцам. Содержание в образцах меди составило - 0,05; 0,07 и 0,2%.
Весь разрез, практически независимо от литологии, характеризуется очень высоким содержанием магния (1-3% до много более 3%), калия (1-3%), бария (0,01-0,07%) и стронция (0,01-0,1%).
Спектральные анализы отобранных проб показывают, что высокие концентрации V, №, Мо характерны только для асфальтитов и для зоны контакта пород с асфальтитами. Что же касается устойчиво довольно высокого содержания в породах Mg, Sr, Ва, К, то и оно, надо думать, тоже создает зону вокруг трещины.
По медьсодержащим породам из обнажения близ контакта с жилой отобрана штуфная
Рисунок 1. План и геологический разрез жилы Садкинского асфальтита
Рисунок 2. Садкинское месторождение, шахта. Образец №2: пирит из контактовых метасоматитов асфальтитовой жилы и татарских красноцветов
Овчинников В.В., Пономарева г.А. К вопросу о генезисе Садкинского месторождения асфальтита
проба известняков с медной зеленью, азуритом, купритом, самородной медью и керновая проба песчаника с медной зеленью по скважине №11 в интервале 15,1-16,9 м. Химическим анализом в штуфной пробе выявлено 3,5%, а в керновой пробе - 0,43% меди. По скважине №11 в подстилающих медистые песчаники известковых глинах спектральным анализом установлено 0,2% меди. Вкрапленность медной зелени была отмечена, кроме того, по скважине №11 в интервале 24,5-25 м (прослой песчаника), в интервале 95,7-96,7 м (прослой известняка); по скважине №12 в интервале 52,4-52,5 м (прослой песчаника с богатой вкрапленностью медной зелени). В 1936 году по скважинам ручного бурения, пройденным около залежи асфальтита, медная зелень была отмечена в интервале 12,9-13,8 м скважины №1 (песчаник с редкой вкрапленностью медной зелени), в интервале 12-13,75 м по скважине №2 (песчаник известковистый с редкой вкрапленностью медной зелени) в интервале 21,6-21,7 м по шурфу №4 (вкрапленность медной зелени в «мергелях» и известняках) и по шурфу №8 в интервале 5-7 м (медистый песчаник). В проанализированном образце из шурфа №8 показано 9,23% меди. Все отмеченные выше проявления меди приурочены к поверхностным отложениям малокинельской свиты, меденосными являются либо известняки, либо песчаники на карбонатном цементе. Медные минералы сосредоточены в цементе песчаников, а в известняках - по трещинам и кавернам вместе с вторичным кальцитом (рисунок 3).
Как уже говорилось, повышенные содержания меди в песчаниках и известняках малокинельской свиты пространственно тяготеют к тектонической трещине, которая для меди, возможно, являлась рудоподводящей. Рассматривая геологические позиции медного оруденения, можно прийти к выводу об эпигенетичности медной минерализации относительно осадка, в котором она ныне концентрируется, и о связи медного орудене-ния с тектонической трещиной, заполненной асфальтитами.
Медь, возможно, пришла и мигрирует по зоне тектонического нарушения, она, очевидно, сопровождала нефтяное вещество и имеет с ним сродство.
Что же касается урана, то из 40 отобранных в очистном пространстве рудника образцов асфальтита и приконтактовых с ним пород, уран установлен в 28 в количестве 0,001-0,001%. Анализ выполнен в лаборатории Уральского геологоуправления. Не обнаружен уран в 10 образцах асфальтита и в одном (из 10) при-контактовой, обеленной вмещающей породе, а самое высокое содержание урана - 0,003% принадлежит образцу асфальтита. В воде рудника содержится 0,001% урана [3].
Два образца Садкинского асфальтита из геологического музея Оренбургского государственного университета (ОГУ) были проанализированы в лаборатории физических методов исследования кафедры геологии ОГУ методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермическим атомизатором на содержание благородных металлов (БМ), в том числе платиноидов, по методике количественного анализа, разработанной во ВСЕГЕИ (2006), которая предусматривает определение металлов платиновой группы (МПГ) и золота. Также определялось содержание ванадия, никеля и кобальта в этих же образцах (аналитик Пономарева Г.А.).
В связи с тем, что изучаемые образцы содержат углеродистое вещество (УВ), применялась специальная дополнительная операция окисления УВ [4], позволяющая в ряде случаев определять с платиной, палладием, золотом и серебро. УВ, как известно, обладает особо высокими адсорбционными свойствами как для МПГ, так и для золота и серебра.
В результате проведенных исследований асфальтита, были получены следующие данные (приведены средние значения): Аи- 5 мг/т, Ag - 5,343 г/т, Pd - 3 мг/т, V - 98,50 г/т, Со -0,81 г/т, N - 15,39 г/т. Платина не обнаружена (концентрационный предел обнаружения - 0,19 мкг/л). Из полученных данных следует, что Pd явно преобладает над Р^ хотя нефти практически всех месторождений Оренбургской области по данным [4], [5] имеют, как правило, платиновую специализацию, а содержания Ag гораздо выше, чем Аи, что, в общем-то, согласуется с данными по месторождениям нефти платформенной части Оренбургской области [4].
Следует также отметить, что в работах [4], [7] была показана роль мантийной компоненты в благороднометальной специализации углево-
дородных флюидов в нефтегазовых месторождениях Оренбургской части Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, а также ультра-мафитовый характер распределения платины и палладия в них.
Вполне возможно, что тектонические процессы могли сопровождаться глубинными эманациями мантийной природы, в том числе и углеводородными.
В настоящее время возрастает интерес к наличию металлов в нефтях, природных битумах, асфальтитах. Благородные и цветные металлы также представляют интерес в связи с проведением работ по изучению метал-лоносности углеродсодержащих формаций Уральской металлогенической провинции, которые охватывают одноименную складчатую область Восточного Оренбуржья [6].
Суммируя все выше сказанное, следует отметить, что особая геохимическая обстановка, создавшаяся на Садкинском месторождении, обязана существованию тектонической трещины и накоплению в ней углеводородов нефтяного ряда, а металлы, возможно, сорбируются вмещающимися породами из газов, нефти и битумов на небольшую глубину в зоне осветления пород.
Самой поразительной особенностью Садкинского месторождения асфальтита является обнаружение в шлифах приповерхностных пород, вмещающих жилу асфальтита, обломков «эффузивов» и вулканического стекла в количестве 20-30% [3].
Стекла обнаружены в керне скважины №10, пробуренной примерно в 50 м от жилы асфальтита на глубине 38 м от поверхности (кутулукская свита - 40 м, мало-Кинельская -90 м). Как следует из описания шлифов (на примере шлифа №1), исследуемый образец - «песчаник мелкозернистый с железисто-глинистым и кальцитово-глинистым цементом. Минералогический состав: кварц - 10%, полевой шпат -10%, обломки эффузивов и вулканического стекла - 30%, мусковит, биотит, хлорит - 5%, обломки карбонатов менее 1%. Цемент: гидроокислы железа - 5%, глинистое вещество - 30%, кальцит - 5%, углистое вещество - 5%, глауконит (?) - единичные зерна» [3].
При описании шлифа №3 (глубина 45 м) также указывается на наличие «обломков кремней и эффузивов в количестве 20%» [3].
Можно было бы сомневаться в объективности петрографических определений, однако, сделанные Овчинниковым В.В. находки последних лет заставляют считать их верными
1 - медные минералы на поверхности образца (серое); 2 - то же по трещине
Рисунок 3. Образец №1. Садкинское месторождение, карьер. Известняк с малахитом, азуритом и купритом по трещинке
Овчинников В.В., Пономарева Г.А. К вопросу о генезисе Садкинского месторождения асфальтита
и принадлежащими особому платформенному типу вулканов Оренбургской области [8].
Авторам так представляется механизм появления в породе обломков эффузивов и вулканического стекла: в начальную стадию образования трещины к поверхности шли разогретые газы, у поверхности произошел взрыв; захваченные потоком газа глинистые частицы приповерхностных пород сплавились и образовали стекла, которые выпали вместе с привнесенным газом «эффузивным» веществом недр в водную среду.
Можно было бы отнести такой взгляд к нереальному, но в 2012 году при просмотре проб песчано-гравийной смеси (ПГС) из аллювиальных террасовых отложений реки Урал (около г. Оренбурга) Овчинниковым В.В. были обнаружены стекла (естественный керамзит) в пробах ПГС №1, 2, 4, 8, 9, отобранных по скважинам шнекового бурения с глубин 2-7 м от поверхности земли, пробуренным по залежам песчано-гравийно-галечной смеси, во фракции 10-20 мм в виде идеально круглых (шарообразных) и некруглых включений, а также в виде обломка, с сохранившейся боковой поверхностью. Керамзит представляет собой ячеистое стекло со сплошной коричневой поверхностью и внешне мало отличим от техногенного керамзита из неизвестковых аптских глин раннемелового возраста, получаемого путем обжига во вращающейся печи при температуре порядка 1000 оС (рисунок 4).
Плотность обнаруженного керамзита, как правило, меньше единицы, но есть невспучив-шиеся включения размером 2-3 мм с плотностью больше единицы, выделенные из песчаных фракций ПГС. Отличия выявленного естественного керамзита заключаются в следующем:
1. Белая известковая пленка на поверхности и пелитоморфный кальцитовый цемент песчанистого наполнителя части гранул, а
1 - природный керамзит (№ 3) из террасовых отложений р. Урал (Чернореченско-Павловское месторождение ПГС); 2 - техногенный керамзит
Рисунок 4. Образцы керамзита
также включения пелитоморфного известняка размером 1-2 мм в ячейках гранул;
2. Меньший размер гранул против обычного размера техногенного керамзита;
3. Наличие наполнителя внутри некоторых гранул и на их боковой поверхности кремнисто-халцедоновых песчинок размером до 5 мм (кремни и яшмы разных красивых оттенков).
Чернореченско-Павловское месторождение ПГС находится в пределах горного отвода Оренбургского нефтегазоконденсатного месторождения (ОНГКМ). Выявленный «керамзит» свидетельствует о том, что в недавнее прошлое время поверхности Земли достигали разогретые до 1000 оС (негорящие) газовые струи с небольших глубин. Захваченные газом частицы вспучивающихся глин (вероятно известковистая глина №ак) проталкивались в ПГС, влага из которой должна была предварительно испариться. Начавшийся процесс выброса газа прекратился самопроизвольно.
С абсолютной долей вероятности можно предположить, что обнаруженный керамзит есть результат длительного пожара на газоразведочной скважине бывшего объединения «Оренбурггеология». Аварийная скважина находилась не далее 8-10 км на юго-восток от
месторождения ПГС. Другой вариант - истечение разогретого до 1000 °С газа из пластов ОНГКМ абсурден.
Описанный пример образования стекол в ПГС террасовых отложений реки свидетельствует в пользу правильности объяснения природы появления стекол в приповерхностных водноосадочных породах Садкинского месторождения асфальтита. Заполнение образовавшейся полости (трещины), по нашему мнению, происходило послевзрывным веществом, возможно разогретыми углеводородами, с больших глубин, которые содержали и известные мантийные элементы, и уран. Осадочные вмещающие породы могли обогащаться при этом металлами за счет углеводородов лишь в при-контактовой зоне жилы.
Время образования Садкинского месторождения асфальтита самое позднее - пермское, позднетатарское. Основанием для такого утверждения служит наличие «эффузивов»
и вулканических стекол в позднетатарских (малокинельских) отложениях, лежавших в то время вблизи поверхности земли.
Таким образом, своеобразие геохимической обстановки Садкинского месторождения комплексного сырья обусловлено следующими факторами:
1. Приуроченность месторождения к тектонической трещине, осложняющей практически горизонтально лежащие водно-осадочные (лагунные и др.) отложения позднетатарс-кого-кунгурского времени;
2. Присутствие аномально высоких содержаний следующих, возможно мантийных элементов - V, Ni, Mo, Со, Mg, Cu, Ag, U в асфальтитах, а также наличие медной минерализации во вмещающих породах;
3. Обнаружение обломков «эффузивов» и вулканического стекла в шлифах приповерхностных пород, вмещающих жилу асфальтита.
23.01.2015
Список литературы:
1. Копрова, Н.А. Условия образования жильных месторождений асфальтита на территории Куйбышевской и Оренбургской областей / Н.А. Копрова [и др.] // Тр. Куйбышевск. НИИ НП., 1961. - Вып. 7. - 123 с.
2. Мжачих, К.И. К вопросу о генезисе сернистых асфальтов и асфальтитов Оренбургской области / К.И. Мжачих // Геология и разработка нефтяных месторождений. Тр. Гипровостокнефть, 1959. - Вып. 2. - С. 178-200.
3. Овчинников, В.В. Отчет о результатах посково-разведочных работ, произведенных в 1964-1965 гг. на Садкинском месторождении асфальтита в Бугурусланском районе Оренбургской области (инв. № 3675) / В.В. Овчинников, М.М. Филиппенко. - Оренбург, 1966. - 50 с.
4. Пономарева, Г.А. Региональные закономерности распределения платиноидов в Оренбургской части Южного Урала: автореф. дис....канд. геол-мин. наук: 25.00.11. - Екатеринбург, 2013. - 23 с.
5. Пономарева, Г.А. Микроэлементный состав нефти Оренбургских месторождений / Г.А. Пономарева, П.В. Панкратьев, А.А. Хальзов. - Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург: ОГУ 2012. - № 1. - С. 125 - 131.
6. Пономарева, Г.А. Золотопроявления в черносланцевых формациях палеозоя восточного Оренбуржья и их генезис / Г.А. Пономарева, В.П. Лощинин // Вестник Оренбургского государственного университета. - Оренбург: ОГУ, 2013. - № 5. - С. 147-151.
7. Никифоров, И.А. Интерпретация геохимических данных с помощью диаграмм равнодействующих / И.А. Никифоров, Г.А. Пономарева // Международный независимый институт Математики и Систем «МиС». Мат-лы VIII Международной НПК «Актуальные вопросы развития инновационной деятельности в новом тысячелетии». - Новосибирск, 2014. - № 8. С. 104-108.
8. Овчинников, В.В. Позднемезозойско-кайнозойский сателлит Главного уральского надвига, его трубки взрыва и минералы алмазоносной кимберлитовой ассоциации / В.В. Овчинников // Уральский геологический журнал. - Челябинск, 2003. -С. 127-132.
Сведения об авторах:
Овчинников Владимир Васильевич, пенсионер
Пономарева Галина Алексеевна, доцент кафедры геологии геолого-географического факультета Оренбургского государственного университета, кандидат геолого-минералогических наук
460018, г Оренбург, пр-т Победы, 13, ауд. 3206, тел. (3532) 372543, е-таП: [email protected]
