CC BY
169
Е. Б. Суворова, Э. Н. Преображенская
СТРОЕНИЕ ВЕРХНЕВИЗЕЙСКО-СЕРПУХОВСКОГО КАРБОНАТНОГО РАЗРЕЗА МЕСТОРОЖДЕНИЯ МЕДЫНСКОЕ-МОРЕ,
ШЕЛЬФ ПЕЧОРСКОГО МОРЯ
Отложения нижнего карбона шельфа Печорского моря входят в верхневизейско-нижнепермский нефтегазоносный комплекс, к которому приурочено большинство открытых залежей углеводородов. Нижнекаменноугольные карбонатные породы вскрыты частично некоторыми скважинами с редким отбором керна и являются наименее изученными по сравнению с вышележащими отложениями комплекса. В связи с вышесказанным, интерес представляет охарактеризованный керном разрез нижнего карбона скважины1 месторождения Медынское-море.
Площадь Медынское-море расположена в восточной части шельфа Печорского моря (рис. 1), в структурно-тектоническом отношении приурочена к Медынско-Сарембой-ской антиклинальной зоне Варандей-Адзьвинской структурной зоны (ВАСЗ). В 1997 г. на площади открыто нефтяное месторождение.
Рис. 1. Схема расположения месторождения Медынское-море на шельфе Печорского моря.
1По просьбе организации — владельца керна номер скважины не указывается. © Е. Б. Суворова, Э. Н. Преображенская, 2009
Предметом исследования являлись карбонатные породы визейского и серпуховского ярусов2. Общая мощность отложений, представленных керном (вынос керна), составляет 119,85 м, что соответствует 99% от величины проходки, равняющейся 121,3 м. Это единственный разрез на шельфе Печорского моря, который дает детальное визуальное представление о литологическом строении пород окско-серпуховского возраста и может служить основой для дальнейших сопоставлений с разрезами соседних скважин. Карбонатные отложения нижнего карбона вскрыты так же скважинами на морских площадях Приразломной, Варандей-море, Дресвянской и др., но интервалы долблений имеют мощность от 7 до 28 м, при этом выход керна в среднем составляет от 19 до 36%, в единичных случаях достигая 70%.
На основании литологического изучения и палеонтологических определений в рассматриваемом разрезе площади Медынское-море установлены отложения веневского горизонта верхней части визейского яруса, а также тарусско-стешевского и протвин-ского горизонтов (рис. 2). Причем отложения протвинского горизонта несогласно перекрываются породами башкирского яруса среднего карбона.
Рис. 2. Литолого-стратиграфический схематический разрез окско-серпуховских отложений площади Медынское-море.
Мощность охарактеризованного керном разреза отложений веневского горизонта (окский надгоризонт) площади Медынское-море составляет 45,5 м. Отмечается цикличность строения разреза.
2Материал предоставлен ФГУП «Арктикморнефтегазразведка», г. Мурманск.
Отложения представлены массивными бежевыми вакстоунами, местами до паксто-унов, в которых встречены редкие прослои с крупными, до 3 см, целыми раковинами брахиопод. Вакстоуны содержат мелкий детрит морской фауны (брахиопод, криноидей, фораминифер, кальцесфер, редко обломки кораллов). Цементирующая масса представлена микрозернистым кальцитом, стенки фораминифер и кальцесфер гранулированы и имеют темную оторочку, что свидетельствует о пребывании фауны в зоне волнового воздействия. Обломки раковин брахиопод частично перекристаллизованы. Формирование этих отложений происходило в спокойных условиях ниже воздействия базиса волновой активности.
Вверх по разрезу бежевые вакстоуны постепенно сменяются на флаутстоуны, наблюдается постепенное увеличение размера детрита. Среди биокластов преобладают криноидеи и обломки раковин брахиопод. Отмечаются крупные горизонтальные сти-лолиты.
В разрезе присутствуют маломощные прослои темно-серых известняков, завершающих последовательности вакстоунов, пакстоунов и флаутстоунов. Иногда темно-серые известняки содержат фрагменты нижележащих разновидностей известняков. Нижняя граница темно-серых известняков постепенная, местами бухтообразная, а контакт с вышележащими породами — резкий. В шлифе порода представляет собой брахиоподово-криноидный вакстоун с сериями горизонтальных и субгоризонтальных микростилоли-тов. В шлифах особенно ярко заметны процессы растворения, границы биокластов бухтообразные, местами микростилолиты секут обломки фауны. Часто стилолиты заполнены битумом. Прослои этих известняков могут свидетельствовать о кратковременных перерывах в осадконакоплении и частичном растворении отложений.
В верхней части разреза увеличивается содержание светло-бежевых доломитизи-рованных известняков и доломитов и отмечается присутствие маломощных (5-10 см) белых и розовых строматолитоподобных прослоев. Желтовато-бежевые доломиты с прослоями, содержащими кальцитовые жеоды, постепенно переходят в темноокрашен-ные доломиты. Нефтенасыщение растет вверх по разрезу. Встречаются как полностью нефтенасыщенные породы, так и отдельные прослои, пропитанные нефтью.
Среди доломитов при исследовании в шлифах выделены две разновидности структур — микрозернистые и яснозернистые. Как правило, все эти структуры вторичны и различаются по характеру воздействия наложенных процессов.
Микрозернистые структуры характерны для вторичных доломитов, образовавшихся главным образом метасоматическим путем. Размер зерна в породе составляет 0,001— 0,02 мм. Часто отмечаются реликтовая структура первичного известняка, полуразрушенные обломки фауны и микрофауны, тени биокластов (рис. 3). Породы пористые, местами кавернозные, размер пор 0,03—0,06 мм, пористость, подсчитанная по шлифам, в среднем составляет 10—15%. В некоторых порах отмечены примазки битума. Часть пор местами залечена катагенетическим кальцитом. Породы, по-видимому, образовались в стадию позднего диагенеза в результате выщелачивания, доломитизации и частичной перекристаллизации исходной породы. Иногда удается установить первичную породу, впоследствии испытавшую доломитизацию и перекристаллизацию; ею, как правило, служил фораминиферово-водорослевый грейнстоун, содержащий биокласты различной сохранности.
Яснозернистые доломиты имеют размер зерна 0,06—0,1 мм. Яснозернистые структуры разделяются на следующие типы: гипидиоморфные, ксеноморфные и идиоморфные. Гипидиоморфная структура представлена поли-, округлополи- и груборомбоэдрическими зернами (рис. 4). Полиэдрические зерна доломита, часто шестиугольной или сфери-
Рис. 3. Вторичные пористые микрозернистые доломиты с реликтовыми структурами первичной породы. Микрофотография а, в — николи скрещены; б, г — с одним николем.
ческой формы, напоминают перекристаллизованные оолиты, они имеют внутреннюю радиально-лучистую зону, которая часто окрашена темным цветом или отсутствует; внешнюю перекристаллизованную зону и зубчатые края. Размер этих зерен практически постоянен, внешний облик может варьировать. Ксеноморфная структура доломита выражается в присутствии сростков лапчатых зерен, с редкими ромбическими зернами. В шлифе наблюдаются сплошные массы сростков (рис. 5). Реже всего встречается идиоморфная структура, где зерна представлены хорошо оформленными ромбоэдрическими кристаллами доломита (см. рис. 5). Часто в породах наблюдаются типы структур, переходящие один в другой.
Пористость яснозернистых доломитов варьирует от 5-7 до 10-15%, размер пор колеблется от 0,03 до 0,3 мм.
Типоморфные особенности или структура слагающих зерен доломитов по критериям Г. И. Теодоровича и С. Г. Вишнякова указывают на то, в какую стадию литогенеза происходила перекристаллизация [1]. Гипидиоморфная структура говорит о том, что порода формировалась в стадию раннего диагенеза. Ксеноморфная и идио-морфная структуры относятся к диагенезу и позднему диагенезу, катагенезу соответственно.
Завершается разрез окского надгоризонта перекристаллизованными строматолитоподобными толщами, с прослоями небольшой мощности (15-50 см) коричневато-бежевых и серых известняков.
Рис. 4. Гипидиоморфнозернистая (трмтура доломита. Микрофотография а, в — николи скрещены.
Коричневато-бежевые известняки (грейнстоуны) содержат известковые водоросли, раковины фораминифер плохой сохранности, редкие обломки брахиопод, кораллов. Цемент — спаритовый, кальцитового состава.
Строматолитоподобные прослои белого, иногда с розовым оттенком, цвета. При исследовании в шлифах установлено, что породы состоят из зерен кристаллического кальцита. Размер зерен колеблется от 0,02—0,06 до 0,1—0,8 мм. Слоистая структура расположения зерен имеет зональность: средняя часть выполнена вертикально расположенными столбчатыми и таблитчатыми кристаллами крупнозернистого кальцита; мелкосреднезернистый кальцит выполняет внешние и подстилающие слойки. По-видимому, зональность отвечает внутреннему строению строматолитоподобной водорослевой (?) постройки, впоследствии подвергнувшейся перекристаллизации. Местами отмечается незначительное окремнение в виде полного замещения отдельных зерен кальцита кремнеземом. Иногда внутри крупных кристаллов кальцита и между ними отмечены таблитчатые кристаллики гипс-ангидрита (0,04—0,06 мм). Часто видна начальная стадия замещения крошечных участков в кальците этим минералом. Присутствие минерала может указывать на несколько повышенную соленость морского бассейна. В шлифах строматолитоподобных прослоев наблюдаются кристаллы аутигенного кварца (0,25— 0,6 мм), содержащие реликтовые включения кальцита. Границы кварцевых зерен четкие, прямолинейные, зерна вмещающего кальцита имеют волнистые, неровные края, что указывает на растворение кальцита под действием роста кварца.
Рис. 5. Ксеноморфнозернистая (а, б) и идиоморфнозернистая (в, г) структуры. Микрофотография а, в — николи скрещены.
Граница с вышележащими породами серпуховского яруса проводится по контакту водорослевого известняка со слоем первых седиментационных брекчий.
Отложения серпуховского яруса выделены в составе тарусско-стешевского и протвинского горизонтов.
Мощность отложений тарусско-стешевского объединенных горизонтов — 30 м, отличительной особенностью разреза является присутствие брекчий. Брекчии переслаиваются с ненарушенными слоями доломитизированных известняков, напоминающих породы, наблюдаемые в разрезе визейского яруса. Выделяются седиментационные и постседиментационные брекчии.
К седиментационным брекчиям отнесены обвальные брекчии. Обвальные брекчии представляют собой обломки известняков и доломитов, погруженные в базальный цемент. Цемент брекчий микрозернистый доломитовый, обломки представлены различными типами известняков и доломитов. При исследовании в шлифах в обломках отмечено окремнение, зерна аутигенного кварца, в цементе присутствуют редкие вкрапления сульфидов.
В постседиментационном типе брекчий выделяются брекчии растворения эвапори-тов и вторичные брекчии. К брекчиям растворения эвапоритов в рассматриваемом разрезе отнесены прослои брекчий с крупными обломками карбонатных пород и неправильным положением кровли слоев. Образование таких пород связано с обрушением карбонатных пластов в результате растворения слоев ангидрита. Косвенным признаком наличия таких брекчий служит тот факт, что в одновозрастных разрезах соседних
площадей присутствуют толщи ангидритов, мощностью от 10 до 35 м (площади Приразломная, Варандей-море).
Вторичные брекчии развиваются по седиментационным брекчиям, часто присутствуют прожилки кальцита, иногда переходящие в кристаллические кальцитовые массы, заполняющие пространство между обломками.
Разрез тарусско-стешевских отложений заканчивается пачкой седиментационных обвальных брекчий, мощностью 8,4 м. Обломки плохо сортированы, размер обломков варьирует от 1—2 см до 7—12 см.
Породы протвинского горизонта имеют мощность 76,5 м. Отложения частично представлены керном, в целом проходка составила 45,4 м, вынос керна — 98%.
Разрез начинается с синседиментационных брекчий массивных плотных бежевых вакстоунов. Известняки содержат обломки тонкостенных раковин брахиопод, обломки кораллов до 5—7 см. Местами в брахиоподово-коралловых вакстоунах и пакстоунах отмечены прослои с обильным содержанием раковин брахиопод, расположенных горизонтально. Отмечаются окремненные остатки губок СНобЬеМое. В шлифах наблюдается разнообразие детрита известковых организмов — брахиопод, криноидей, кораллов, сине-зеленых и багряных водорослей, фораминифер.
Редко в породах содержатся маломощные прослои темно-серых известняков, иногда содержащие фрагменты бежевых известняков. Отмечены единичные прослои окремне-ния темно-серых известняков.
В разрезе пород протвинского горизонта, главным образом в нижней части, встречены интервалы развития трещиноватости и гнезд тектонических брекчий, в которых известняки разбиты полигональной сетью трещин и отмечается небольшое смещение обломков пород. На поверхностях дробления наблюдаются примазки битума.
В верхней части разреза присутствуют бежевые мелкодетритовые известняки с серыми кремневыми стяжениями неправильной формы. Светло-серые и бежевые известняки постепенно переходят в рыжеватые разности, окраска объясняется примесью гидроокислов железа. Местами гидроокислы подчеркивают слоистость или присутствуют в виде вкраплений. К кровле разреза рыжеватые известняки переслаиваются со светло-серыми и темно-серыми глинистыми разностями. Разрез протвинского горизонта заканчивается слоем серых литобиокластических известняков.
Граница с отложениями среднего карбона проводится по подошве темно-серых тонкослоистых известняков, содержащих фрагменты светлых известняков и хорошо заметна по ГИС сильным пиком гамма-активности пород. Согласно определениям фауны, выше этой границы встречены раннебашкирские кораллы. По фораминиферам возраст вышележащих башкирских отложений датируется не древнее северокельтменского горизонта нижнего подъяруса башкирского яруса.
В изученном разрезе были выделены литотипы пород (таблица), на основании которых, опираясь на стандартные типы микрофаций, приведенные в работе Дж. Л. Уилсона (Уилсон Дж. Л., 1980), были прослежены микрофациальные и фациальные изменения.
Проведенный анализ карбонатных пород позволяет сделать вывод о том, что в верх-невизейское время (веневский горизонт) в пределах рассматриваемой структуры в спокойных условиях происходило карбонатное осадконакопление, по-видимому, существовала относительно неглубокая впадина на мелководном шельфе. Характер цикличности разреза говорит о постепенном падении уровня моря. В конце поздневизейского времени отмечаются наиболее мелководные условия в бассейне. Строматолитоподобные известняки маркируют наибольшее понижение уровня моря.
Литотипы и фациальная принадлежность пород окско-серпуховского возраста площади Медынское-море
Литотип Микрофациальные условия Фация
Бежевый пелитоморфный сливной вакстоун-пак-стоун, содержит редкие горизонтальные и субвер-тикальные стилолиты. Мелководный морской бассейн. Спокойные условия седиментации, ниже базиса волновой эрозии. Фации шельфа, свободный водообмен.
Мелкодетритовый бежевый пакстоун, с включениями крупных целых раковин брахиопод. Содержит стилолиты горизонтальные и субвертикальные.
Серый лито-биокластический известняк. Растворение пород под воздействием метеорных вод, при выводе отложений до уровня моря.
Темно-серый брекчиевидный линзовидно-слоистый известняк с фрагментами нижележащих пород. В некоторых случаях окремненный.
Темно-серый известняк, тонкослоистый. Может содержать мелкие включения кальцита.
Светло-серый пелитоморфный вакстоун-пакстоун с обломками кораллов и брахиопод, в верхней части разреза появляются обломки криноидей, редкие кремнистые включения. Содержит редкие окрем-ненные остатки губок СЬ,аеЬеЫ(1ае. Субвертикальные трещины залечены кальцитом. Стилолиты. Мелководный морской бассейн, с водами нормальной солености. Чистая прозрачная вода.
Бежевый мелкодетритовый вакстоун с крупными обломками брахиопод и кораллов, с субгоризон-тальными стилолитами.
Синседиментационная брекчия пелитоморфного брахиоподово-кораллового вакстоуна-пакстоуна, отмечены следы растворения в виде разнонаправленных стилолитов. Мелководный бассейн с водами нормальной солености. Подводные землетрясения^)
Серый пелитоморфный известняк с рыжими прослоями и пятнами характерен для верхней части разреза и залегает в основании серых пелитоморф-ных и мелкодетритовых известняков. Периодические окислительные условия.
Бежевые с желтоватым оттенком волокнисто-комковатые доломитистые грейнстоун. Содержат тонкие прослои и жеоды кальцита, реже голубоватого ангидрита. Содержат редкие слои с неопределимыми вытянутыми остатками фауны. Седиментация выше базиса действия волны. Полуизолиро-ванные морские отмели.
Белые и розовые строматолитоподобные слои и прослои, редко содержат линзы доломита. Водорослевая слоистость. Приливно-отливные отмели.
В тарусско-стешевское время, вероятно, происходило сульфатно-карбонатное осад-конакопление в условиях лагуны. Процессы подводных землетрясений, карстообразо-вания, растворения эвапоритовых слоев и обрушения пород в поздние этапы литогенеза привели к формированию брекчий.
В протвинский этап развития произошла очередная трансгрессия. Изобилие морских организмов, в частности, кораллов и багряных водорослей, указывает на мелководный морской бассейн с водами нормальной солености.
К концу раннекаменноугольного — началу среднекаменноугольного времени отмечен перерыв в осадконакоплении. Отложения запалтюбинского горизонта серпуховско-
го яруса, вознесенского и краснополянского горизонтов башкирского яруса в разрезе не установлены.
В окско-серпуховских отложениях, по данным ГИС, выделены два продуктивных горизонта [2]. Горизонт III приурочен к породам протвинского возраста, в котором установлены коллекторы кавернозно-порового типа, представленные доломитами и известняками с пористостью Кп=9 %. В окских отложениях присутствует продуктивный горизонт II+III, со средней пористостью коллекторов Кп ср=10,4%.
Признаки явного нефтенасыщения по керну наблюдаются в верхневизейской части разреза (окский надгоризонт), продуктивный горизонт II+III, где присутствуют доломиты и доломитизированные известняки с определенной по шлифам пористостью 10-15%. Пористость — вторичная, в породах развиты поры доломитизации и доломитизации-перекристаллизации.
Шельф Печорского моря в геологическом отношении является северным продолжением Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПП). Для сухопутной части ТПП исследователями установлено, что в начале поздневизейского времени вся территория ТПП была охвачена трансгрессией [3]. На мелководном шельфе накапливались преимущественно карбонатные илы с богатым набором органических остатков. Приподнятые участки морского дна характеризовались распространением литокластических, пелоидных и оолитовых разностей, а опущенные — развитием тонкозернистых илов, обедненных органическими остатками. В районе ВАСЗ существовала впадина на мелководном шельфе с компенсированным осадконакоплением. Литологические особенности верхневизейских отложений указывают на последовательное падение уровня моря в течение позднего визейского времени. В начале серпуховского времени произошло значительное обмеление морского бассейна, связанное с падением уровня Мирового океана. В это время в условиях аридизации климата на месте шельфовой равнины произошло формирование засолоненной лагуны, периодически заливаемой морскими водами нормальной солености. Вторая половина серпуховского века началась с нового подъема уровня моря и опреснения морского бассейна. Наступил непродолжительный этап карбонатного осадконакопления. На рубеже раннего и среднего карбона вновь отмечается значительный перерыв в осадконакоплении, маркируемый выпадением из разреза некоторых горизонтов верхнего подъяруса серпуховского яруса и нижнего подъяруса башкирского яруса.
Результаты изучения строения окско-серпуховского разреза площади Медынское-море подтверждают сходство фациальных обстановок и согласуются с закономерностями, выделенными для сухопутной части ТПП.
Исследование литологического строения и состава разреза позволяет установить смену фациальной зональности отложений, литологические особенности пород-коллекторов. На основании изученного материала можно сделать вывод о том, что формирование пород с улучшенными фильтрационно-емкостными свойствами в окско-серпуховском разрезе на исследуемой площади связано с воздействием наложенных процессов доломитизации и перекристаллизации.
Summary
Suvorova E. B., Preobragenskaia E. N. Upper visean-serpukhovian carbonate section of Medynskoe-more oil field, Pechora sea.
Upper visean-serpukhovian section is investigated. The rocks was cored in Medynskoe-more local structure. Medynskoe-more oil field was discovered in 1997, and located in eastern part of the Pechora offshore.
The section is divided into venevian, tarusian-steshevian and protvian horizons by lithological composition and paleontology. It was revealed that productive horizon’s connected with secondary pore collectors, which formed by dolomitization and recristallization processes.
Keywords: Pechora sea, uppervisean-serpukhovian section, carbonate rocks.
Литература
1. Постседиментационные изменения карбонатных пород и их значение для историко-геологических реконструкций. М., 1980.
2. Федоровский Ю. Ф. Перспективы нефтегазоносности карбонатных верхне-среднепалеозойских отложений на российском шельфе Баренцева моря / Автореф. дис. ... канд. геол.-минер. наук. М., 2007.
3. Жемчугова В.А. Верхний палеозой Печорского нефтегазоносного бассейна (строение, условия образования, нефтегазоносность). Сыктывкар, 1998.
4. Уилсон Дж. Л. Карбонатные фации в геологической истории / Пер. с англ. М., 1980.
