CC BY
89
УДК 550.7:574,587(574,583)
О.Н. Злобина
ИНГГ им. А.А. Трофимука СО РАН, Новосибирск
ТРОФОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ СОХРАНЕНИЯ И КОНЦЕНТРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В НЕФТЕМАТЕРИНСКИХ ОТЛОЖЕНИЯХ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО БАССЕЙНА
O.N. Zlobina
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS Acad. Koptyug av., 3 , Novosibirsk, 630090, Russian Federation
TROFOLOGY CONCEPTION OF THE ORGANIC SUBSTANCE PRESERVATION AND CONCENTRATION IN THE WEST SIBERIAN BASIN PETROPARENT DEPOSITS
At the results of the detailed petrograhpic studies it was established that the upper Jurassic deposits (incapable to generate oil) have been intensively bioturbatied. The forms with tracefossils Chondrites had highest quantity of the population. Apparently, this ihnofossils belonged to the colony eurybiontic organisms (detritofags), which preferred seaweed detritus and products of its bacteria destruction. This organisms has played important part in pauperization of the «bagenov» sea coastal parts by sapropel when its biggest in primary deposits. Assume, that seaweed plantations - biofilters (the same to modern) could absorbe much hydrocarbons, for example metane, which emanated on the fracture zones from Paleozoic rocks, lying under thick Jurassic deposits. The saturation of the benthonic layers by metane created impossible environment for detritofags. Thus, conditions for preservation of the sapropel, saturated by hydrocarbons, were created.
Большинство учёных, поддерживающих гипотезу органического происхождения нефти, считает, что основным исходным веществом для её образования являлся планктон, обеспечивающий наибольшую биопродукцию в морских бассейнах. Некоторые исследователи подчёркивают особую роль диатомовых водорослей, строение которых способствовало сохранению органического вещества при его осаждении на дно бассейна в виде детрита, и в течение последующих седиментогенеза и диагенеза. В юрских толщах Западной Сибири основными нефтематеринскими осадками являются отложения баженовского горизонта. Морской бассейн, исходя из схемы структурно-фациального районирования келловея и верхней юры Западной Сибири [1], был, в целом, изометричной, округлой формы. При этом битуминозные отложения баженовского горизонта (мулымьинская, тутлеймская, баженовская свиты) приурочены к центральной части акватории, с некоторым смещением относительно условного центра на запад. Область распространения нефтематеринских пород имеет неправильные очертания, занимая циркум-континентальное положение на юге (Омский фациальный район), максимально расширяясь на шестидесятой параллели (Казым-Кондинский, Фроловско-Тамбейский, Пурпейско-Васюганский и Сильгинский районы) и значительно сужаясь на севере Западной Сибири. По
периферии бассейна наблюдаются слабо или небитуминозные отложения: Так, в крайне западной части, в Приуральском и Ямало-Тюменском районах выделяются федоровская свита и верхнеданиловская подсвита с содержанием органического углерода в среднем не более 2,5 %. Вдоль юго-восточного, восточного и северо-восточного обрамления бассейна в пределах Тебисского, Ажарминского и Тазо-Хетского фациальных районов выделены марьяновская и яновстанская свиты, также, с низким содержанием сапропелевого органического вещества. В северо-восточном секторе гольчихинская свита Гыданского района битуминозна лишь в отдельных прослоях. Осадки баженовского горизонта, неспособные генерировать нефть, формировались в литоральной и сублиторальной зонах. Изучение современных бассейнов свидетельствует о том, что наибольшая численность и биомасса планктонных водорослей наблюдаются в неритических водах, там, где имеет место обогащение поверхностных горизонтов биогенными элементами в результате сезонных процессов (в умеренных широтах), прибрежных апвеллингов или речного стока (в предустьевых участках). В открытом океане фитопланктона, как правило, заметно меньше, чем у берегов, и особенно чётко проявляется широтная зональность. Таким образом, самая высокая биомасса планктона
-5
(10 г/м и более) продуцируется в средних широтах, в зонах прибрежных подъемов вод, дивергенций течений и часто повторяющихся сгонных явлений
-5
на побережье. Суточные величины фитопродукции достигают 3-5 г/см . Кроме того, на этих же участках наблюдается пышное развитие бентосных водорослей, образующих заросли вплоть до глубины 200 м. Количество бентоса на литорали исчисляется килограммами и даже десятками килограммов на квадратный метр [2]. Сопоставление имеющихся данных свидетельствует о том, что распределение сапропелевого вещества в породах баженовского горизонта не соответствует обстановкам современных акваторий. Основные факторы, обусловившие обратную зональность, до настоящего времени не определены.
Уникальная возможность исследований различных концентраций и условий накопления органического вещества в породах баженовского (верхнеданиловская подсвита, мулымьинская и тутлеймская свиты) и залегающих ниже георгиевского и васюганского горизонтов (нижнеданиловская подсвита, абалакская свита) была реализована автором при изучении юрских отложений Северо-Сосьвинского, Шаимского и Красноленинского районов (Приуральская часть Западной Сибири). В результате с использованием авторской методики [3, 4] были построены палеогеоморфологические схемы, а по данным комплекса аналитических методов вычислены физико-химические параметры среды осадконакопления, элементные фациальные индикаторы и индексы химического выветривания, позволяющие предполагать, что в верхней юре Приуральская часть ЗС находилась в области умеренно-теплого климата. Граница между главной зоной нефтеобразования (ГЗН), совпадающей с областью распространения мулымьинской и тутлеймской свит, и верхней зоной газообразования (ВЗГ), где выделяется даниловская свита, проходит по территории Шаимского
нефтегазоносного района [5]. Даниловская свита содержит в низких концентрациях битумоиды и органическое вещество (ОВ), в составе которого преобладают остатки высшей наземной растительности. Глинистые породы абалакской свиты, подстилающей мулымьинскую и тутлеймскую, включают продукты наземной растительности в количестве, превышаемом кларковое, однако не являются нефтепроизводящими [6] по причине незрелости ОВ. Тем не менее, ОВ в перекрывающих свитах - мулымьинской, тутлеймской и баженовской уже зрелое. Следует учитывать, что методами органической геохимии в породах измеряются параметры их современного состояния, а не первичные характеристики осадка, т. е. отсутствие сапропелевого вещества в исследуемых образцах не означает, что его изначально не было в отложениях.
В результате детального петрографического изучения автором установлено, что породы даниловской и абалакской свит в значительной степени биотурбированы. Самую высокую плотность популяции имели, вероятно, формы со следами жизнедеятельности Chondrites. Очевидно, эти ихнофоссилии принадлежали колониальным эврибионтным организмам с разновозрастными особями, которые, являясь детритофагами, предпочитали в питании водорослевой детрит. Возможно, это связано с их физиологическими особенностями. При пропускании особями через себя порций осадка, в их экскрементах оставалось значительное количество детрита наземной растительности, а сапропелевое вещество усваивалось практически полностью. Наблюдения и описания ихнофации Cruziana (Chondrites) подтверждают это. Так, в отложениях васюганского горизонта, сформировавшихся в обстановках переходных от континентальных к морским, отмечаются углисто-глинистые прослои с отпечатками крупных фрагментов наземной растительности на плоскостях наслоения. Эти прослои сохранились, несмотря на то, что в подстилающих и перекрывающих алеврито-глинистых породах наблюдаются индивидуальные ихнофоссилии Chondrites. Их численность и распределение в осадке могут быть различными. Как правило, если условия формирования становятся более мористыми, плотность популяции возрастает. Таким образом, появление в отложениях ихнофоссилий Chondrites может свидетельствовать о присутствии в первичном осадке водорослевого детрита, что в совокупности с другими показателями указывает на определённые обстановки осадконакопления.
Морскими биологами в современных экосистемах были обнаружены новые элементы некоторых пищевых цепей. Установлено, что черви, населяющие в море илистые субстраты, способны не только заглатывать пищу и пропускать её через пищеварительный тракт, но и усваивать питательные вещества через кожу. Основная роль в обогащении осадков растворимыми сахарами и аминокислотами принадлежит бактериям, разлагающим детрит различного происхождения. Высокие скорости колонизации новых мест обитания достигаются, если личиночные формы существуют в виде планктона, в то время как взрослые организмы ведут бентосный образ жизни. Замечено, что личики некоторых бентосных червей
превращаются во взрослую форму, только когда в глубине под ними оказывается подходящий субстрат. Они, являясь частью планктона и попадая в зону устойчивых морских течений, могут быть отнесены далеко от мест обитания родительских особей. После метаморфоза во взрослую бентосную стадию часть личинок погибает из-за не соответствия среды обитания экологическим требованиям.
Породы верхнеданиловской подсвиты биотурбированы настолько, что при первом рассмотрении кажутся абсолютно однородными. Возможно, что в древних экосистемах существовала тесная симбиотическая связь между детритофагами и бактериями. Таким образом, эти организмы сыграли самую важную роль в обеднении даниловской свиты сапропелевым веществом при его колоссальном наличии в первичном осадке. Об исключительно благоприятных условиях для развития в георгиевское и баженовской время продуцентов свидетельствуют прослои с обильными остатками консументов. Разрезы нижнеданиловской подсвиты сложены ракушняками и аргиллитами, насыщенными включениями раковинчатого детрита, с самыми разнообразными следами жизнедеятельности. Высокая плотность консументов возможна, только при наличии соответствующей трофической базы.
В раннебаженовское время нефтематеринские породы на территории Шаимского района (мулымьинская свита), следуя профилю дна бассейна, формировались на 10-40 м глубже аргиллитов с низким содержанием сапропелевого вещества, а в Красноленинском районе (тутлеймская свита) на глубинах не более 70-80 м. Предполагается, что средняя толщина мулымьинской свиты составляет 70 м, тутлеймской - 27 м. Установлено, что максимальные концентрации органического вещества в мулымьинской свите характерны для аргиллитов (до 8,71 %), а в тутлеймской для глинисто-кремнисто-углеродистых пород (до 35 %). Возникает вопрос: почему эврибатные детритофаги не использовали все возможные ресурсы? При сопоставлении данных с картой доюрского основания [7] оказалось, что граница между ГЗН и ВЗГ проходит по контакту эффузивов триаса и палеозойских терригенно-сланцевых угленосных пород. На восток от этой границы отмечается главная гранитная ось региона, за которой в Красноленинском районе наблюдаются те же палеозойские породы с наложенными эффузивными комплексами пермо-триасового возраста. Гранитные массивы, нарушенные тектоническими трещинами, представляли собой источники сноса вплоть до начала баженовского времени. Предполагается, что плантации водорослей - биофильтров (по аналогии с современными) могли сорбировать значительное количество углеводородов, например метана, которые выделялись по зонам трещиноватости в гранитах из палеозойских зрелых пород, находящихся под мощной толщей юры. Сопоставление данных по катагенезу органического вещества подошвы юрских и кровли палеозойских отложений [8] показало, что палеозойский комплекс подвергся существенным термобарическим изменениям еще до формирования мезозойского платформенного чехла. Эти преобразования на
территории изученных районов были, вероятно, связаны с процессами триасового рифтогенеза. Часть потенциального газа сгенерированного в палеозое могла сохраниться, но в зонах с экстремальными термобарическими условиями и тектоническими нарушениями залежи углеводородов были разрушены. Кроме того, раннекелловейская трансгрессия способствовала повышению уровня грунтовых вод в регионе, а возрастающее по мере затопления территории давление мощной толщи воды вызвало перестройку внутрипластовых гидродинамических характеристик в ранее накопленных осадочных толщах. Таким образом, могли создаться благоприятные условия для транзита углеводородов различной степени сохранности к поверхности дна бассейна. Известно, что метан в 21 раз токсичнее СО2., насыщение им придонных слоёв создавало невозможную среду обитания для детритофагов и они в этой части бассейна не выживали, несмотря на благоприятные трофические условия. Сероводородное заражение, вероятно, в меньшей степени повлияло на ареалы распространения бентосных организмов. На некоторых уровнях в разрезах даниловской свиты сильно биотурбированные породы насыщены включениями пирита (крупные послойные конкреции, тонкая сыпь, псевдоморфозы по ихнофоссилиям).
Предложенная концепция раскрывает деструктивные биотические и конструктивные абиотические факторы накопления органического вещества в юрских отложениях Западной Сибири, хотя полностью не объясняет обратную зональность в распределении сапропелевого вещества «баженовского» моря.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Решение 6-го Межведомственного стратиграфического совещания по рассмотрению и принятию уточненных стратиграфических схем мезозойских отложений Западной Сибири, Новосибирск, 2003 г. - Новосибирск: СНИИГГиМС, 2004. - 114 с.
2. Соколова, М.Н. Питание и трофическая структура глубоководного макробентоса / М.Н. Соколова. - М.: Наука, 1986. - 208 с.
3. Злобина, О.Н. Опыт реконструкции ландшафтов юры Приуральской части Западной Сибири // Материалы научной сессии «Палеонтология, биостратиграфия и палеобиогеография бореального мезозоя». - Новосибирск, 2006. - С. 182-185.
4. Злобина, О.Н. Новые возможности геоморфологического метода в решении задач нефтегазовой геологии // Материалы III Международного научного конгресса «ГЕО-Сибирь-2007», 24-28 апреля 2007 г. - Новосибирск: СГГА, 2007. - С. 193-198.
5. Москвин, В.И., Данилова, В.П., Костырева, Е.А., Левчук, М.А., Парфёнова, Т.М., Моисеева, Н.В., Иванова, Е.Н., Фомин, А.Н. Источники нефти в залежах Шаимского нефтегазоносного района Западной Сибири // Геология и геофизика. - 2004. - Т. 45. - № 6.
- С. 730-741.
6. Конторович, А.Э., Данилова, В.П., Костырева, Е.А. и др. Органическая геохимия абалакской свиты Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна // Геология и геофизика. - 2000. - Т.41. - № 4. - С. 459-478.
7. Иванов, К.С., Кормильцев, В.В., Фёдоров, Ю.Н., Погромская, О.Э., Ерохин, Ю.В., Князева, И.В., Калеганов, Б.А. Основные черты строения доюрского фундамента Шаимского нефтегазоносного района // Материалы шестой научно-практической
конференции «Пути реализации нефтегазового потенциала ХМАО». Т. 1. - Ханты-Мансийск, 2003. - С. 102-113.
8. Фомин А.Н., Конторович А.Э., Красавчиков В.О. Катагенез органического вещества и перспективы нефтегазоносности юрских, триасовых и палеозойских отложений Северных районов Западно-Сибирского мегабассейна // Геология и геофизика.
- 2001. - Т. 42. - № 11-12. - С. 1875-1887.
© О.Н. Злобина, 2008
