Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






ПОНЯТИЕ О НЕФТЕГАЗОМАТЕРИНСКОЙ СВИТЕ





Нефтегазообразование — сложная совокупность процессов, протекающих в недрах, т.е. эти процессы в природе наблюдаемы быть не могут. Видны лишь их фиксированные результаты, запе­чатленные в некоторых естественных телах, как в пространстве, в котором эти процессы протекали. Естественным телом, где осу­ществлялись (и при соответствующих условиях осуществляются и ныне) процессы нефтегазогенерации, является нефтегазомате-ринская свита (НГМ-свита). Это понятие было введено в науку около 70 лет назад классиками геологии (Архангельский, 1927; Губкин, 1932; и др.). В ту пору методы органической геохимии только зарождались, и объекты, соответствующие этому понятию, выделялись чисто геологическими методами, а главными их при­знаками были литологический состав и цвет. Такой первоначаль­ный подход оказался верным, ибо содержал в себе и геологичес­кую, и (в скрытом виде) геохимическую информацию, так как именно цвет является главной внешней геохимической характе­ристикой любой осадочной породы и определяется, за редким исключением, соотношением концентрации ОВ и форм железа. В дальнейшем, на заре органической геохимии как науки, но уже при развитых химических методах исследования (40-45 лет на­зад) при обнаружении «повсюдности» УВ, т.е. при фиксации тех или иных их количеств в любой осадочной породе, понятие «нефтегазоматеринская свита» стало расплываться, терять свои очертания. Однако около 15 лет назад стало возможным вновь обратиться к этому понятию на новом уровне исследований. Зна­чительность такого понятия непротиворечиво обосновывается с позиций учения о формациях как о парагенезах пород (по Н.С. Шатскому, Н.П. Хераскову и др.) в сочетании с иерархией (соподчинением) уровней организации вещества геологических объектов: атомы → молекулы → минералы → породы → форма­ции → парагенезис формаций → субоболочки (геолинзы) → обо­лочки (геосферы). В табл. 4.1 представлен иерархический прин­цип восходящей ветви онтогенеза УВ и их скоплений, место НГМ-свит на этой иерархической лестнице. Атомному уровню отвечает дифференциация изотопов нефтегазообразующих эле­ментов; молекулярному — образование радикалов, молекул УВ и




 

родственных им веществ. «Минеральный» уровень в данном слу­чае — само ОВ как породообразующий элемент более низкого уровня, входящий в объект более высокого уровня (породу); на этом уровне осуществляется обособление компонентов группово­го состава ОВ. На породном уровне реализуется отрыв от ОВ его подвижных компонентов, т.е. вступает в действие механизм эмиграции УВ и происходит образование микронефти. Превра­щение же микронефти в собственно нефть (макронефть), процес­сы миграции и аккумуляции нефти и газа происходят уже на формационном уровне, где осуществляется дивергенция — под­разделение формаций на нефтегазогенерирующие (материнские) и нефтегазосодержащие (или потенциально нефтегазосодержа-шие. т.е. формации — резервуары). Пространственная совокуп­ность НГМ-свит, находящихся в ГЗН, образует очаг нефтегазооб-разования (ОНГО), а пространственная совокупность нефтегазо-содержащих горизонтов (залежей, месторождений) — зону нефте-газонакопления (ЗНГН). В свою очередь совокупность ОНГО и ЗНГН и образует нефтегазоносный бассейн (НГБ) — объект субоболочечного (геолинзового) уровня, а совокупность НГБ со­ответствует так называемой УВ-сфере.

Итак, НГМ-свита — элементарный объект формационного уровня. И.О. Брод более 40 лет назад определял НГМ-свиту как формацию (Брод, Еременко, 1957). Поскольку всякая геологичес­кая формация представляет собой парагенетическую ассоциацию пород, постольку НГМ-свите (формации) можно дать следующее

определение: НГМ-свита — парагенетическая ассоциация обога­щенных автохтонным ОВ пород, рождающая в процессе литогене-тической эволюции углеводороды, способные к аккумуляции.

Наряду с термином «нефтегазоматеринская свита» в литера­туре нередко встречается термин «нефтематеринская свита» (НМ-свита). При этом имеется в виду, что данная свита может генери­ровать в жидкие и газообразные УВ; также используется термин «газоматеринская свита» (ГМ-свита), где способны генерировать­ся преимущественно газообразные УВ. Более общее понятие «нефтегазоматеринская свита» заменяется «потенциально нефте­газоматеринская свита», «нефтегазопроизводящая свита», «нефте-газопроизводившая свита». Иногда они употребляются как сино­нимы, а иногда как альтернативные друг другу. На самом же деле эти термины выражают понятия, характеризующие последова­тельные этапы эволюции рассматриваемого природного объекта нефтегазоматеринской свиты.

Термин «потенциально нефтегазоматеринская свита» (ПНГМ-свита) отвечает этапу начального существования объекта от седиментогенеза до раннего протокатагенеза включительно, когда генерационные свойства объекта только сложились и гото­вы к реализации. Однако в геологии известно немало случаев, когда нефтегазоматеринский потенциал объектов так и остался нереализованным вследствие недостаточной зрелости. Примером таких потенциально НГМ-свит, очень богатых ОВ, могут служить диктионемовые сланцы нижнего ордовика и кукерские сланцы среднего ордовика Эстонии. Термин «нефтегазопроизводящая свита» характеризует этап реализации потенциала (от конца про­токатагенеза до начала апокатагенеза), при этом форма термина свидетельствует о том, что генерация УВ происходит и в настоя­щее время. Это, как правило, имеет место в областях современ­ного погружения на континентальных окраинах и в некоторых молодых кайнозойских бассейнах континентов, где НГМ-свиты находятся в зоне максимальных за их историю температур (май­копская свита олигоцена-миоцена некоторых районов Предкав­казья, формация Монтерей верхнего миоцена Калифорнии). Тер­мин «нефтегазопроизводившая свита» прежде всего предполагает генерацию УВ только в геологическом прошлом. Однако этот термин имеет двоякое значение. Во-первых, он может означать прекращение генерации УВ на каком-то этапе эволюции НГМ-свиты (вследствие восходящих движений, снижения теплового потока и др.), когда генерационный потенциал еще не исчерпан. Примером таких объектов могут служить доманиковая формация Русской плиты, НГМ-свиты венда Непско-Ботуобинской антек-лизы и куонамская свита нижнего-среднего кембрия Анабарской антеклизы Сибирской платформы. Второе значение рассматрива-





 

емого термина — практически полная реализация НГМ-свитой своего потенциала (глубокий апокатагенез вплоть до метагенеза). Примером таких объектов являтся НГМ-свиты силура и девош Предуральского прогиба (прежде всего его складчатого борта), а также НГМ-свиты рифея-венда и нижнего кембрия северо-запад Сибирской платформы. Для каждого конкретного объекта выде­ление НГМ проводится с учетом уровня катагенетической зре­лости. Так, конкретная свита, находящаяся в данный момент в термобарических условиях, отвечающих МК5, будет являтюг нефтепроизводившей и газопроизводящей, т.е. уже отдавшей жидкие УВ и в настоящий момент генерирующая только газ.

Цитологический спектр пород, слагающих НГМ-свиты, дос­таточно широк. Напомним, что при прочих равных условиях для сохранности ОВ в седиментогенезё и аэробном диагенезе, т.е для его фоссилизации, наиболее благоприятны осадки пелитовой размерности; к тому же глинистые минералы, являясь хорошими сорбентами, адсорбируют растворенное ОВ из вод бассейна в процессе седиментации. В связи с этим в обшем случае в фаци-альном профиле осадочных пород — от конгломератов до глин (аргиллитов), и глинисто-карбонатных пород обогащенность ав­тохтонным ОВ находится в прямой зависимости от количества глинистой примеси. В то же время в ряду карбонатные → глинис­тые карбонаты → мергели → карбонатные аргиллиты послед­ние члены по концентрации ОВ не уступают чисто глинистым породам, а нередко превосходят их (рис. 4.1). Для «чистых» кар­бонатов и их глинистых разностей, т.е. для первых членов ряда, статистически характерны малые концентрации ОВ, но и здесь они иногда бывают повышены и в глинистых разностях достигают нескольких процентов. Для этих пород существенную роль играет петрографический тип карбонатной составляющей, определяемый фациальной принадлежностью породы: при про­чих равных условиях наивысшие концентрации ОВ приурочены к хемогенным и фитогенным (водорослевым) разностям карбона­тов, тогда как органогенные (зоогенные), обломочные и оолито­вые разности карбонатных пород содержат, как правило, ничтож­ные количества автохтонного ОВ.

Минералогия карбонатной составляющей пород в принципе нейтральна к обогащению ОВ, т.е. она может быть как кальцито-вой (известковой), так и доломитовой, а также смешанной. В си­ликатном ряду осадочных пород обогащенными сапропелевыми альгогенным и (или) зоогенным планктонным ОВ, ответственны­ми за образование жидких УВ бывают, как правило, лишь гли­нистые породы (глины, аргиллиты), а также сильно глинистые алевролиты.


В песчаных, а тем более в грубых породах содержание сапро­пелевого ОВ обычно ничтожно (менее n·0,01%). Однако песчаные породы верхнего палеозоя и мезокайнозоя, т.е. генетически свя­занные с эпохами, когда высшая растительность завоевала конти­ненты, нередко бывают обогащенные гумусовым ОВ в детрит-ной форме 1—2% на породу. В случае песчано-алевритовых пород нижнего палеозоя-допалеозоя обогащение их ОВ связано с дет­ритом донных бурых водорослей (Laminarites,Vendotenia). Приме­ром формации, сложенной подобными породами, могут служить ламинаритовые слои котлинского горизонта V2 Русской плиты. Такие породы в палеозое—допалеозое встречаются редко. Бурые водоросли (Phaeophita) обладают крайне низким содержанием ли-пидов (1-3%), и их геохимическое поведение близко к таковому

гумусового ОВ.

Формации, сложенные вышеописанными разностями песча-но-алевритистых пород, могут рассматриваться лишь как газома­теринские свиты (ГМ-свиты).

Обогащенные сапропелевыми ОВ нередко бывают и крем­нистые породы, в особенности их глинистые разности (глинис­тые силициты). Источником ОВ в них являются планктонные во­доросли с кремневым скелетом (диатомеи и их предки). Такие породы слагают, например, пиленгскую свиту миоцена Сахалина,


часто встречаются в баженовской свите (J3) Западной Сибири, доманиковой свите (D3) Русской плиты, куонамской свите Є1-2 Сибирской платформы и в других формациях. В ряду эвапорито-вых пород слабое обогащение ОВ встречается иногда в глинистых разностях ангидритов.

Как и породы, формации бывают и моно- и полипородными. Минералы могут быть породообразующими и акцессорными; так же как и породы, их можно рассматривать как формациообразу-ющие и как акцессорные. Для НГМ-свит важно, чтобы обога­щенные ОВ породы были формациообразующими, а не акцессор­ными.

Остается выяснить, какая степень обогащения породы ОВ необходима и достаточна для того, чтобы считать ее элементом НГМ-свиты. Неотъемлемым свойством такой породы должна быть способность рождать и отдавать УВ, в том числе и жидкие (микронефть). Практика многолетних исследований показала, что нижним пределом концентрации Сорг в породе, с которого начи­нается отдача УВ (в случае сапропелевого и (или) существенно сапропелевого ОВ), является значение 0,1% на породу — при средних градациях катагенеза. Данное уточнение необходимо, так как концентрации ОВ (Сорг) в породах в процессе катагенеза уменьшается за счет генерации и удаления летучих углеводород­ных и неуглеводородных продуктов. Однако масштаб снижения не так значителен, но все же ощутим: в наиболее липидных сап-ропелитах концентрация Сорг от начала до конца катагенеза сни­жается в 3-4 раза (подробнее см. разд. 4.2).

В отличие от минеральных составляющих породы ОВ являет­ся настолько значимым, настолько «агрессивным», что уже при содержании в породах Сорг > 0,1 вес.% оно оказывает влияние на свойства пород и прежде всего на наиболее визуально значи­мое — цвет, а также на всю их «геохимическую жизнь». В целях (и с позиций) изучения нефтематеринских свойств все породы поделены на следующие группы по концентрациям в них Сорг (по восходящей, вес.%): 1) породы со сверхрассеянной формой ОВ (Сорг < 0,1); 2) субдоманикоидные (0,1-0,5); 3) доманикоид-ные (0,5-5,0); 4) доманикитные (5,0-25,0). Эти три термина образованы по названию доманиковой формации (D3) Русской плиты, одной из наиболее широко распространенных на террито­рии России и наиболее рано описанных. Последнюю, пятую груп­пу пород составляют собственно сапропелита, где Сорг > 25 % на породу, т.е. ОВ по объему заведомо превышает 50% и является преобладающим породообразующим элементом (табл. 4.2). О ко­личественном «барьере» между первой и второй группами пород говорилось выше. На рубеже субдоманикоидных и доманикоидных пород (0,5%) статистически также отмечается смена свойств и


особенностей пород — как правило, сероцветные породы перехо­дят в темноцветные (коричневые и черные). Такое изменение цветовой гаммы пород присуще подстадиям мезо- и апокатагене-за. В протокатагенезе цвет пород, обогащенных ОВ, в значитель­ной мере определяется биоценотическим составом исходного ОВ. Так, в случае планктонных водорослей порода при любых кон­центрациях Сорг имеет желтоватый или светло-коричневый цвет. В самом ОВ уже не встречаются диагенетически окисленные раз­ности, распознаваемые углепетрографическими методами (окси-

сорбоколлоальгинит).

Граница доманикоидов и доманикитов проходит при Сорг = 5 вес. %. Это значение выбрано не только потому, что оно удобно как «половинное» в десятичной системе исчисления, но и потому, что, во-первых, близко к медианному и среднеарифмети­ческому значениям Сорг в стратотипических разрезах доманико­вой формации D3 (по сотням аналитических определений), во-вторых, характер статистического распределения Сорг в этих разрезах обнаруживает две совокупности пород с «провалом» 5 вес. %, т.е. доманиковая формация состоит из доманикитов


орг > 5-22%, с модой 7-9%) и из доманикоидов (Сорг = 0,55%. с модой 0,8-1,5 %). Субдоманикоиды (Сорг = 0,1-0,5%) крайне редки, породы со сверхрассеянной формой не встречаются.

Итак, к нефтегазоматеринским (точнее — к микронефтегазо-материнским, т.е. отдающим микронефть) по критерию концен­трации Сорг относятся породы всех вышеперечисленных групп, кроме первой (со сверхрассеянной формой ОВ). В этих породах (с концентрацией Сорг < 0,1% на породу) степень битуминизации ОВ (β, %) не снижается во второй половине мезокатагенеза, т.е. практически не зависит от степени преобразованности в отличие от более обогащенных пород, что свидетельствует об отсутствии способности отдавать подвижные компоненты породами первой группы. Более того, в конце мезокатагенеза и в апокатагенезе концентрации битумоидов в породах с различным содержани­ем Сорг выравниваются и не превышают обычных значений (п-0,001 %); при этом для субдоманикоидных и более богатых пород такие концентрации характеризуют остаточные битумоиды, а в породах со сверхрассеянной формой ОВ они являются исход­ными. Те же пределы концентраций Сорг характеризуют и форма­ции в целом (т.е. НГМ-свиты) с соответствующими названиями; для формаций концентрации рассчитываются как средневзвешан-ные для слагающих их типов пород (при недостатке информации приходится довольствоваться среднеарифметическими значения­ми Сорг). Таким образом, к нефтегазоматеринским относятся формации субдоманикоидные, доманикоидные, доманикитные и формации сапропелитов. В каждом из типов этих форма­ций типы пород по концентрации могут варьировать в широких пределах.

В породах практически бескарбонатных и низкокарбонатных (в глинистых и глинистоалевритовых) за нижний концентрацион­ный предел Сорг необходимо принимать величину несколько большую — не 0,1, а 0,2% на породу. Последнее связанно с тем, что в силикатных породах значительно выше изначальное содер­жание минеральных окислителей, прежде всего окисного железа, поэтому и ОВ в них более окислено в анаэробном диагенезе и при прочих равных условиях нефтематеринский потенциал его ниже.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что вышеприведенная классификация пород (и формаций) по признаку концентрации Сорг и все выше охарактеризованные их свойства относятся ис­ключительно к объектам, содержащим сапропелевое и(или) су­щественно сапропелевое ОВ, биоценотически представленное планктонными водорослями (альгинит) и(или) зоосоставляюшей (хитинит), иногда с небольшой примесью бентосных водорослей (псевдовитринит). Такие объекты характеризуют осадочный до-


кмбрий (без зоосоставляющей), нижний и большую часть сред­него палеозоя, т.е. представляют НГМ-свиты, сформированные в эпохи, когда не существовало высшей наземной флоры и накап­ливающееся в бассейнах ОВ было гарантировано от примесей, аллохтонных по отношению к самому бассейну. Подобные НГМ-свиты наиболее характерны для бассейнов древних плат­форм и их краевых частей. В верхнем палеозое, мезозое и осо­бенно в кайнозое чисто сапропелитовые формации более редки, особенно в морских фациях. В кайнозое часто встречаются сап­ропелитовые доманикоидные и доманикитные формации озерно­го генезиса аридных зон, например формация Грин Ривер Север­ной Америки.

Несмотря на то что на протяжении всей геологической исто­рии в целом в субаквальных условиях обитали, а стало быть, и посмертно захоронялись в осадках представители всех типов рас­тительного и животного царств, состав фоссилизированного ОВ осадочных пород чаще всего формировался за счет ограниченно­го числа групп организмов. Более того, в породах доманикоид-ных и доманикитных формаций состав ископаемых организмов, как правило, специфичен и систематически ограничен. Даже в присутствии нескольких типов и классов организмов констатиру­ется чрезвычайно бедный их родовой и видовой состав. Класси­ческий, предельный вариант — ОВ кукерского горючего сланца О2 (кукерсита) Русской плиты. Электронномикроскопические ис­следования показали, что оно полностью состоит из остатков планктонных синезеленых водорослей (Gloeocapsamorpha).

НГМ-свиты позднего палеозоя, мезозоя и кайнозоя накапли­вались во времена, когда континенты были уже основательно за­селены высшей растительностью, в том числе и в значительной степени древесной с большей биологической массой, плохо под­дающуюся окислению даже в зоне аэрации. Это не могло не при­водить к ощутимому сносу растительного детрита в бассейны се­диментации. Следствием этого, естественно, явилось то обстоят­ельство, что на огромных пространствах бассейнов в осадках за-хоронялось смешанное ОВ. И только на участках акваторий, зна­чительно удаленных от источников сноса, а также в озерных кот­ловинах аридных зон могли накапливаться чистые сапропелиты. В упомянутые эпохи накопление ОВ в существенно большей сте­пени зависело от климатических условий, нежели в более ранние эпохи палеозоя-допалеозоя.

Можно даже утверждать, что сама климатическая зональ­ность с заселением континентов растительностью приобрела бо­лее четкое выражение. Следствием сноса континентального рас­тительного детрита в бассейны явилось общее увеличение кон­центрации ОВ практически во всех типах пород, особенно в тер-


ригенных. Поскольку за генерацию жидких УВ, т.е. за нефтеобра-зование, ответственны прежде всего сапропелиты, то при сме­шанных разностях ОВ нижний предел концентрации Сорг для нефтегазоматеринских пород (и формаций) становится расплыв­чатым и неоднозначным. Во всяком случае это значение заведо­мо выше 0,1—0,2%, каковым оно является для пород с чисто сап­ропелевым ОВ. Практически все терригенные породы, по край­ней мере мезокайнозоя, содержат не меньшие количества Сорг, а более низкими концентрациями (n·0,01%) обладают лишь карбо­натные «белоцветные» породы (например, известняки верхней юры, верхнего мела, эоцена и сарматского яруса Крыма и Кавка­за). Однако НГМ-свиты PZ3, MZ и KZ как объекты формацион-ного уровня выделяются без особого труда; в то же время оце­нить их нефтегазоматеринский потенциал намного сложнее, чем в НГМ-свитах с чисто сапропелевым ОВ — прежде всего вслед­ствие латеральной и вертикальной изменчивости в породах соот­ношений ОВ разных генетических типов.

В нефтегеологической науке давно и хорошо известно, что ОВ распределено в стратисфере неравномерно как по латерали, так и по вертикали. Около 40 лет назад было замечено, что гори­зонты, представленные породами, обогащенными ОВ, т.е. НГМ-свиты, распределены по разрезу не хаотично, а вполне законо­мерно: они отвечают трансгрессивным и регрессивным фазам циклов седиментации разных порядков; в то же время инундаци-онным и эмирсионным фазам обычно соответствуют форма­ции, породы которых крайне бедны ОВ. Для палеозоя—допалео-зоя отмечается следующая закономерность: для регрессивных НГМ-свит характерен более фитопланктонный состав исходного ОВ, тогда как в трансгрессивных аналогах в ощутимых количес­твах обычно присутствует фитобентос, а в палеозое и(или) зоо-бентос и зоопланктон. В породах регрессивных НГМ-свит обыч­но ниже концентрация форм железа — диагенетических мине­ральных окислителей. В связи с этим изначальный Пнм этих по­род при прочих равных условиях выше, чем таковых в трансгес-сивных НГМ-свитах. По объему НГМ-свиты обычно отвечают литостратиграфической свите либо подсвите, иногда пачке, что стратиграфически может соответствовать ярусу, подъярусу, гори­зонту, иногда целому отделу. Наблюдается закономерность (име­ющая и исключения): чем моложе НГМ-свита, тем меньший стратиграфический объем она охватывает и тем более мелкий цикл седиментации характеризует. В рифее НГМ-свиты отвечают обычно фазам циклов в 90 млн лет, в венде и раннем палеозое — в 45 млн лет; в среднем и позднем палеозое НГМ-свиты своим положением подчеркивают в разрезе еще более мелкие циклы (в 22,5, иногда в 11 млн лет). Такого же порядка периодичность


чередования НГМ-свит можно отметить и в мезозое. Характер и масштаб периодичности появления НГМ-свит в кайнозое прак­тически не изучены, хотя сам факт периодичности фиксируется и здесь. Вышеотмеченная ярко выраженная периодичность в распо­ложении НГМ-свит характеризует шельфовую седиментацию. В случае халистатической седиментации, присущей преимущест­венно окраинам континентов, обогащение осадков ОВ могло происходить, вероятно, в течение всего довольно длительного срока; в результате сформировавшиеся НГМ-свиты могут охваты­вать сразу несколько систем (например, палеозой Таймыра и Лемвинской зоны Приполярного Урала, средний-верхний палео­зой и триас Скалистых гор Канады).

Причины вышеописанного феномена — распределение НГМ-свит в стратисфере (точнее, в УВ-сфере) сложны, не единичны и пока еще недостаточно исследованы. Они требуют специального рассмотрения, но здесь ограничимся лишь вышеприведенным кратким описанием самого феномена.

В заключение отметим, что НГМ-свиты известны во всех системах палеозоя, мезозоя и кайнозоя, а также в венде и рифее. Поскольку фиксируется синхронность циклов седиментации раз­ных порядков для различных бассейнов, постольку возможна и корреляция НГМ-свит между собой и прослеживание их на регио­нальном, межрегиональном и даже на глобальном уровнях. Наи­более распространенными в мире являются НГМ-свиты верхнего девона-раннего карбона и верхней юры, а также нижнего-сред­него кембрия, среднего ордовика, нижнего силура, нижней пер-ми, нижнего мела-сеномана, олигоцена-миоцена (см. рис. 2.3).








Date: 2015-04-23; view: 615; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2018 year. (0.013 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию