CC BY
94
УДК 552.5:551.76(571.51)
ЛИТОГЕНЕЗ ЮРСКО-МЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОЧНОГО БОРТА БОЛЬШЕХЕТСКОЙ ВПАДИНЫ (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ РАЗРЕЗА ТУКОЛАНДО-ВАДИНСКОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ СКВАЖИНЫ-320)
Н.Ф. Столбова, О.В. Бетхер*, Ю.В. Киселев
Томский политехнический университет. E-mail: [email protected] *Томский государственный университет
Рассмотрены особенности осадконакопления и последующих диагенетических, катагенетических и наложенных эпигенетических преобразований пород в разрезе. Представляется, что процессы наложенного эпигенеза, имели определяющее значение в образовании зон разуплотненных пород, перспективных для локализации залежей углеводородов.
Изучение литогенетических особенностей формирования осадочных толщ на основе детальных минералого-петрографических и литогеохимичес-ких исследований необходимо прежде всего для использования их в совершенствовании критериев прогноза нефтегазоностности. Туколандо-Вадинс-кая параметрическая скважина-320 пробурена в зоне сопряжения Западно-Сибирской и Хатангско-Вилюйской нефтегазоносных провинций на восточном склоне Большехетской впадины для изучения перспектив нефтегазоносности Пур-Тазовской нефтегазоносной области Западно-Сибирской плиты.
Исследования разреза отложений, вскрытых скважиной, выполнены в петролого-геохимичес-кой лаборатории Института геологии и нефтегазового дела ТПУ. Детальные литологические и мине-ралого-петрографические исследования разреза по образцам керна проведены в интервалах вскрытия нижнемеловых отложений яковлевской (К^12-а, jak) - 1800...2215 м, малохетской (К1Ь1-шеЬ) -2215...2589 м, суходудинской (К1у-Ь, -2589.3374 м и нижнехетской (К1Ь-у1, пеИ) -3374.3737 м свит, яновстанской свиты нижнемелового-верхнеюрского возраста ^кшг-К^, 1ап) -3737.4135 м, а также отложений сиговской свиты ^3о1-кш1, - 4135.4287 м верхнеюрского и ма-лышевской (J2bt-k1, ш1) - 4376.4521 м свиты сред-неюрского возраста. Исследования базировались на развиваемом в последние годы флюидодинами-ческом подходе к нефтегазоносности самоорганизующихся осадочных бассейнов [1].
Юрско-меловая толща в районе бурения скважины представлена морскими, лагунными и континентальными осадками: чередованием глинистых и обломочных пород с разнообразными переходными разновидностями - от песчаников к алевролитам и аргиллитам, нередко содержащих прослои углей. В процессе становления отложения разреза претерпели значительные преобразования: седиментационно-диагенетические, ката- и мета-генетические - при накоплении осадков и эволюции их в процессе погружения осадочного бассейна, а также наложенные эпигенетические [2], сопровождающие процессы флюидомиграции и формирования нефтегазовых объектов в период инверсионного развития территории. Разделить минеральные ассоциации стадиального и наложенного
эпигенеза часто достаточно сложно из-за конверге-нтности признаков того и другого явлений.
Ниже рассматриваются особенности седимен-тогенеза и постседиментационных преобразований пород по свитам разреза.
Малышевская свита. В изученном интервале отложений преобладают мелко-среднезернистые, разнозернистые песчаники (полевошпатово-квар-цевые граувакки), нередко с прослоями алевролитов и алевропесчаников. Структурно-текстурные особенности пород свидетельствуют об их катаге-нетическом уплотнении, гравитационной коррозии, выразившейся в конформно-регенерацион-ных сочленениях зерен, инкорпорации, а также регенерации кварца и, в меньшей степени, полевых шпатов. Отмечается серицитизация полевых шпатов, хлоритизация биотита.
Процессы наложенного эпигенеза проявились в карбонатизации пород - образовании кальцита, сидерита и доломита. Карбонаты корродируют ал-лотигенные зерна, заполняют сформировавшееся пустотное пространство.
В отдельных интервалах свиты породы раздроблены и катаклазированы. В катаклазированных песчаниках часто развита вторичная пористость. Преобладают поры неправильной формы, иногда крупные по размерам, переходящие в каверны.
Признаки миграции битумоидов проявляются в виде прожилков с углеводородами (УВ), выполненных хлоритоподобным минералом.
Сиговская свита. Породы свиты представлены преимущественно песчаными разновидностями (граувакковые аркозы, полевошпато-кварцевые граувакки, редко мезомиктовые) с прослоями алевролитов и аргиллитов. Для песчаников характерно диагенетическое и катагенетическое уплотнение, пиритизация, карбонатизация и сидеритизация. Идиоморфные ромбовидные кристаллы доломита, обнаруживаемые в поровом пространстве песчаников, замещают карбонатный цемент, а сидеритовые выделения, трассируют трещинки в терригенных зернах. Образование доломита, по-видимому, обусловлено процессами углекислотного метасоматоза.
Яновстанская свита. Отложения свиты согласно залегают на нижележащих отложениях и сложе-
ны преимущественно тонкозернистыми разновидностями обломочных и глинистых пород с ритмичными тонкослоистыми текстурами. Изредка они сменяются более или менее однородными алевроп-саммитовыми прослоями. Песчаники имеют преимущественно аркозовый или мезомиктовый состав. Вверх по разрезу постепенно снижается роль песчаных разновидностей пород.
В отложениях нижних горизонтов свиты в алев-роаргиллитах постоянно обнаруживаются новообразования пирита: в виде псевдоморфоз по скелетным остаткам фораминифер и радиолярий, в виде форм выполнения ходов илоедов, а также микроконкреций. Формирование пирита обусловлено восстановительными условиями среды минералообра-зования, вероятно, еще на ранней стадии диагенеза.
Все это указывает на формирование пород этой части разреза в спокойной застойной обстановке морского бассейна, нарушаемой иногда увеличением гидродинамической активности среды.
Тонкозернистые разновидности пород сопровождаются гелефицированным органическим веществом, керогеном типа II и битумоидами. Породы би-отитизированы и гидрослюдизированы. Здесь же под воздействием мигрирующих растворов произошло интенсивное замещение серицитом полевых шпатов и обломков пород, а также их карбонатизация.
Карбонатизацией охвачены в основном песчано-алевритовые разновидности пород. Для нижних горизонтов свиты характерно образование базального, пойкилитового и коррозионного типов цементации. Выше по разрезу в песчаниках развита поровая карбонатизация. Среди карбонатизированных пород встречаются секущие выклинивающиеся прожилки, выполненные желтыми битумоидами (рис. 1).
Рис. 1. Прожилки битумоидов (1) в пористых алевролитах (гл. 4007,2 м). Прозрачный шлиф. Без анализатора. Николи Ц. Увел. 60
Нижнехетская свита. Отложения свиты представлены переслаиванием обломочных и глинистых пород. Песчаники представлены аркозами, реже по-левошпато-кварцевыми граувакками и мезомикто-выми разновидностями. Исходя из особенностей гранулометрического состава, алевро-песчаные прослои формировались в гидродинамически активных фациальных обстановках. Степень сортиро-ванности терригенного материала песчаников раз-
лична. Текстуры слабо ориентированные, неоднородные. В породах присутствует пирит, указывающий на восстановительные условия, реже - глауконит, свидетельствующий о слабо восстановительной геохимической среде диагенеза. Катагенетические преобразования выразились в уплотнении пород.
Наложенные эпигенетические преобразования проявились в карбонатизации, гидрослюдизации, биотитизации катагенетически преобразованных пород, а также формировании новообразованных пор.
В ряде случаев, в ассоциации с прожилковыми битумоидами наблюдаются линзовидные выделения гелефицированного органического вещества и пирита, а также послойная гидрослюдизация и би-отитизация пород. Карбонатизация чаще "трассирует" субвертикальные пути миграции флюидов и битумоидов, проявления которых неоднократно фиксируются в разрезе. При этом кальцит выполняет поры и тонкие межзерновые каналы. На участках, где наблюдается масштабная карбонати-зация с образованием базального цемента, количество пор резко сокращается и порода становится практически непроницаемой.
Суходудинская свита. Отложения свиты представлены большей частью мелко-тонкозернистыми песчаниками (граувакковые аркозы, собственно аркозы) и алевролитами с прослоями углей и углистыми аргиллитами в верхней части разреза. Здесь доминируют косослоистые текстуры с признаками взмучивания. Оценка статистических параметров распределения гранулометрических показателей свидетельствуют об однородности гранулометрического состава терригенного материала, а низкие значения параметров асимметрии (Ж 1,0) и эксцесса (£<1,0) - о формировании отложений в среде с относительно вялыми гидродинамическими характеристиками, соответствующими мелководной прибрежной зоне. Для пород из зон переслаивания характерно повышение величин А и Е, соответственно, до 2...2,8 и 4...14,2.
По данным гранулометрического анализа не-равномернозернистые (или тонко-среднезернис-тые), а также относительно однородные песчаники со слабо выраженной ориентированной текстурой и коэффициентом сортированности ¿0<1,4 следует рассматривать как отложения пляжей. В верхних горизонтах свиты степень сортированности улучшается (¿0=1,48...1,66). В песчаниках суходудинс-кой свиты повышено содержание акцессорных минералов - турмалина, циркона, цоизита.
Постседиментационные диагенетические преобразования выразились в уплотнении осадков, глинизации пород, пиритизации, трансформации органического вещества в минеральную форму.
Катагенетические преобразования пород связаны с развитием конформных зерновых контактов, интенсивной регенерацией кварца и отчасти поле-
1 м м
вых шпатов, формированием "шиповидных" структур, а также с локальной перекристаллизацией ка-олинитового цемента (рис. 2).
Рис. 2. Песчаник неравномернозернистый, граувакковый ар-коз (гл. 2608,4 м) с: 1) катаклазированнымизернами полевых шпатов; 2) поровым каолинитовым цементом и 3) регенерацией серицитизированного калиевого полевого шпата (4). Прозрачный шлиф. С анализатором. Николи +. Увел. 60
Наложенные эпигенетические преобразования пород проявились на фоне тектонических подвижек, способствующих формированию микротре-щиноватости, дезинтеграции и дроблению обломков, появлению новообразованных пор. Повсеместно наблюдается биотитизация, гидрослюдизация и хлоритизация пород. Следует отметить, что часто имеет место чередование в разрезе участков развития кальцитового цемента и интенсивной регенерации кварца
Малохетская свита. Отложения свиты согласно залегают на породах суходудинской свиты и представлены переслаиванием обломочных и глинистых разновидностей пород - песчаников, алевролитов, аргиллитов и прослоев с их тонким переслаиванием. В разрезе свиты повсеместно встречаются остатки захороненного растительного детрита, иногда с видимым "клеточным" строением.
Песчаники мелкозернистые (реже средне-, тонкозернистые) имеют преимущественно граувакко-во-аркозовый состав и характеризуются средней или низкой сортировкой обломочного материала (50>1,49), слабой окатанностью зерен. О периодической смене вялотекущих процессов осадконакоп-ления в слабо подвижных условиях водного бассейна обстановками с высокой гидродинамической активностью среды, свидетельствуют вариации статистических параметров - асимметрии и эксцесса и их повышение, соответственно, до 1,32 и 4,5.
Широкое распространение в разрезе тонкозернистых осадков указывает на перенос материала во взвешенном состоянии и его аккумуляцию на значительном удалении от источника сноса. Отложения, близкие к континентальным, фиксируются по укрупнению размерности зерен, появлению косос-лоистых текстур. Активизация гидродинамики среды, соответствующая формированию отложений пляжей, подтверждается увеличением статистических параметров распределения гранулометрических показателей - асимметрии и эксцесса, улучшением сортированности осадков.
Диагенетические преобразования пород выразились в глинизации полевых шпатов и локальной пиритизации пород.
В результате катагенетического преобразования пород свиты под влиянием давления, повышенной температуры, а также активизации минерализованных растворов на инверсионном этапе развития осадочного бассейна, произошли текстурно-структурные и минеральные изменения пород. Вследствие уплотнения и гравитационной коррозии появились конформные, инкорпорационные контакты зерен, а также проявления хрупких и пластических деформаций минеральных зерен, грануляция кварца, хлоритизация биотита, растворение полевых шпатов и замещение их глинистыми минералами с последующей трансформацией в поровый каоли-нитовый цемент. В ряде случаев отмечается перекристаллизация глинистого каолинитового материала, появление регенерированного и бластического кварца, особенно в нижней части разреза свиты.
Яковлевская свита. Отложения представлены переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов с прослоями песчано-алеврито-аргиллито-вого состава и углей с достаточно большим количеством захороненного фюзенизированного органического вещества с реликтовым сетчатым строением органической ткани.
Состав отложений, их угленосность, периодическое появление в разрезе свиты косой слоистости со следами взмучивания, указывают на регрессивно-трансгрессивный характер осадконакопле-ния в прибрежно-морской зоне.
Песчаники имеют преимущественно граувакково-аркозовый состав, отличаются конформной упаковкой зерен с инкорпорационными внедрениями обломков друг в друга в результате гравитационной коррозии, несут признаки деформации, что свидетельствует о проявлении катагенетических процессов.
Рис. 3. Катаклазированный песчаник с зоной (1) гидрослю-дизации (гл. 2080 м). Прозрачный шлиф. Без анализатора. Николи +
Характерной чертой строения большинства обломочных образований яковлевской свиты является проявление посткатагенетического катаклаза, глубоких эпигенетических преобразований пород и выщелачивания, особенно в средней части свиты
(рис. 3). Интенсивная миграция углекислых растворов вызвала не только глинизацию полевых шпатов и обломков пород, но и способствовала выносу глинистых продуктов, появлению "ноздреватых" пористых текстур. Как следствие, в этих интервалах образовалось вторичное пустотное пространство и значительно увеличилась пористость и проницаемость пород (рис. 4).
Рис. 4. Порово-кавернозный тип пористости в песчаниках (гл. 2078,5 м): 1) поры, 2) каверны и 3) капиллярные каналы. Прозрачный шлиф. С анализатором. Николи ||
В менее деформированных породах во вторичных порах обнаружены буровато-желтые пленки УВ. Зоны катаклаза в верхней и нижней частях сви-
М М Г"
ты запечатываются карбонатизированными отложениями с кальцитовым базально-поровым коррозионным цементом.
В алевролитах и аргиллитах признаки деструкции фиксируются в виде секущих и послойных трещин, "трассируемых" гидрослюдами и углеводородами.
На примере выборки алеврито-песчаных пород суходудинской и малохетской свит (50 обр.) были изучены данные по гранулометрическому и вещественному составу, содержанию урана, величине и/А1203-отношения, Сорг и карбонатизации с использованием кластерного, факторного и корреляционного анализов.
Кластерным анализом выявлено четыре обособленных таксона, соответствующих литогеохимичес-ки контрастным группам пород, выделяемым по ли-тогеохимическим данным: уплотненным породам, нередко флюидоупорам, соответствующим интервалам положительных аномалий (I кластер), разуплотненным породам - чаще песчаным коллекторам, отвечающим интервалам отрицательных аномалий (кластеры II-III) и карбонатизированным (до 56 %) уплотненным породам интервалов положительных аномалий и редким маломощным интервалам отрицательных аномалий (кластер IV). Выделена также серия переходных разновидностей пород.
Оценка факторных нагрузок показала, что се-диментогенный фактор, обусловленный обстановкой осадконакопления и определяющий структурно-текстурные особенности пород (размер терри-генных обломков, степень их сортированности и т.д.), является одним из ведущих. С увеличением размера зерен снижается коэффициент сортиро-
ванности, по-видимому, за счет заполнения поро-вого пространства более тонкими фракциями. Зоны разуплотнения, выделяемые по литогеохими-ческим данным, чаще приурочены к более крупнозернистым песчаникам, где интенсивнее проявились наложенные эпигенетические преобразования. В этом же петротипе песчаников в большей степени развиты регенерационный кварцевый цемент и вторичная карбонатизация. Влияние глинизации на коллекторские свойства песчаников неоднозначно. Этот процесс, по-видимому, является многостадийным. На начальной стадии происходит замещение алюмосиликатов глинистыми продуктами - проницаемость и пористость при этом снижается. На последующих стадиях, связанных, например, с выносом компонентов, степень разуплотнения пород увеличивается, что и отражается в структуре четвертого фактора.
Таким образом, формирование отложений разреза происходило в условиях регрессивно-трансгрессивного характера осадконакопления - от прибрежных отложений, с признаками псевдоабиссальных отложений в условиях низкой гидродинамической активности в более глубоководных частях морского бассейна (малышевская-точинс-кая-сиговская-яновстанская свиты, J2-з), до приб-режно-морских с высокой гидродинамической активностью в обстановках мелководья и пляжей, когда в прибрежных болотах и лагунах периодически формировались отложения континентальные, представленные прослоями углей и растительным детритом (нижнехетская-суходудинская-малохетс-кая-яковлевская свиты нижнего мела).
Диагенетические преобразования пород в разрезе выразились в уплотнении осадков, глинизации пород, трансформации органического вещества в минеральную форму, в формировании кероге-нов разных типов, в локальном развитии в разрезе новообразований сидерита, микроконкреций и псевдоморфоз пирита по скелетам фораминифер и радиолярий на ранних стадиях диагенеза (особенно в отложениях яновстанской-малохетской свит).
Катагенез осадков выразился в конформной упаковке зерен, инкорпорационном внедрении их друг в друга, появлении шиповидных структур, регенерации кварца, полевого шпата, гидрослюдиза-ции пород, а также катагенетической преобразо-ванности ОВ от протокатагенеза до начальных стадий апокатагенеза [3].
Миграция углеводородных флюидов нарушает физико-химическое равновесие систем, включающих минералы, кероген, битумоиды, воды, кислород. Это приводит к проявлению процессов наложенного эпигенеза, выражающихся в дислокационных и метасоматических преобразованиях окружающих пород [4]. Процессы наложенного эпигенеза, обусловленные миграцией окисляющих флюидов с УВ на этапе инверсионного развития территории, вызывают биотитизацию, хлоритизацию, гидрослюдизацию, серицитизацию, каолинитиза-
цию, пиритизацию и окварцевание пород. Щелочная флюидомиграция способствует широкому проявлению процессов карбонатизации: кальцитиза-ции, сидеритизации и доломитизации.
Выводы
Установлено, что особенности строения изученного разреза обусловлены сложными процессами формирования осадочных пород - от осадкообразования до нефтегазонакопления.
Детальное изучение литологических, текстурно-структурных и вещественных особенностей пород позволило выделить фациальные обстановки формирования отложений разреза.
Процессы наложенного эпигенеза, проявившиеся на фоне стадиальных преобразований пород и обусловленные процессами углекислотного метасоматоза, сопровождающего миграцию и окисление битумоидов, имели определяющее значение в образовании зон разуплотненных и уплотненных пород.
Интервалы наиболее интенсивного проявления процессов наложенного эпигенеза в породах разреза соответствуют аномальным участкам (отрицательным аномалиям), выделенным по литогеохи-мическим данным и представляющим собой зоны разуплотненных пород, перспективных с позиции возможной локализации в них залежей УВ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Соколов Б.А., Абля Э.А. Флюидодинамическая модель нефте-газообразования. — М.: ГЕОС, 1999. — 76 с.
2. Лебедев Б.А. Геохимия эпигенетических процессов в осадочных бассейнах. — Л.: Недра, 1992. — 239 с.
3. Ларичев А.И., Рязанова Т.А., Меленевский В.Н. и др. Геохимическая характеристика юрско-мелового разреза восточного
борта Большехетской впадины // Вестник Томского гос. ун-та. — 2003. — Прилож. № 3(11), апрель. — С. 300—302.
4. Столбова Н.Ф., Ненахов Ю.Я. Петрографические и минералогические особенности продуктивных отложений верхнеюрского возраста Вахского месторождения нефти // В кн.: Природо-комплекс Томской области. — Т. 2. Геология и экология. — Томск: Изд-во ТГУ, 1995. — С. 67—73.
УДК 552.321+550.93+550.4
U-Pb ИЗОТОПНЫЙ ВОЗРАСТ ГРАНИТОИДОВ БРЕНЬСКОГО МАССИВА (ВОСТОЧНАЯ ТУВА)
С.Н. Руднев, А.Г. Владимиров, Е.В. Бибикова*, А.Е. Телешев, П.Ф. Ковалев**
Институт геологии СО РАН. г. Новосибирск. E-mail: [email protected] *Институт геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН. г. Москва. E-mail: [email protected] "Комитет по геологии и использованию недр Республики Тыва (Тувагеолком). г. Кызыл
Впервые U-Pb изотопным методом по циркону получены первые данные о времени формирования "довулканических" и "после-вулканических" гранитоидов, входящих в состав Бреньского массива. Установлено, что U-Pb изотопный возраст "довулканических" гранитоидов составляет 450±5 млн лет (поздний ордовик), "послевулканических" — 385±5 млн лет (ранний девон). U-Pb изотопные оценки возрастов полностью подтвердили ранее сделанные геологические выводы о резком разрыве в возрасте этих магматических образований. Несмотря на то что полученная U-Pb изотопная оценка возраста "довулканических" гранитоидов в пределах аналитической ошибки перекрывается с оценкой U-Pb изотопного возраста предшествующих гранитоидов таннуольс-кого диорит-тоналит-плагиогранитного комплекса (451±5,7 млн лет), они резко отличаются друг от друга по вещественному составу и формационной принадлежности.
Бреньский массив входит в состав крупнейшего в Алтае-Саянской складчатой области (АССО) Ка-ахемского гранитоидного батолита (> 30 000 км2), расположенного в раннекаледонских структурах юго-западного складчатого обрамления Сибирского кратона (рис. 1). До начала 80-х годов XX века, все гранитоиды, входящие в состав Бреньского и ряда других массивов в Восточной Туве, из-за их сходства, вызванного красной окраской (пелитиза-ция калиевых полевых шпатов) и пространственной сопряженностью с фаунистически охарактеризованными вулканитами, относили к раннедевонс-кому вулканоплутоническому бреньскому комплексу, противопоставляя их существенно плагиок-лазовым гранитоидам раннепалеозойского танну-ольского комплекса.
Детальное изучение петрографического состава пород северо-восточной части Бреньского массива и их геологических взаимоотношений с вулканогенными образованиями сайлыгской свиты нижнего девона (см. рис. 1) показало [1], что гранитоиды
бреньского комплекса подразделяются на две раз. " »» / новозрастные группы: довулканическую (додево-
нскую) и "послевулканическую" (девонскую). Выделение двух разновозрастных ассоциаций в составе Бреньского массива имело важное региональное значение не только для Восточной Тувы, но и для АССО в целом, поскольку существенная часть "де-вонотипных" гранитоидных комплексов в этом регионе традиционно относилась к девонским образованиям из-за их состава и характерного облика, хотя данные о разновозрастности бреньского комплекса
