Содержание к диссертации
Введение
Глава І. КРЕМНИСШЕ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЕ ТОЛЩИ ИХ НЕФТЕНОСНОСТЬ
1,1, Состояние проблемы "аутигенная нефтеносностькремнистых толщ" I&
1.2» Основные литотипы силицитов; кремнистые толщи складчатых областей. 18
1.3. Нефтеносность кремнистых толщ. 51
Глава П. УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КРЕМНИСТЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАВДХ ТОЛЩ.
2.1. Распространенность кремнистых толщ. Связь углеродистого и кремненакопления в фанеро-зойской истории Земли 84
2.2. Особенности накопления кремнистых осадков . , 105
2.3. Преобразование кремнистых толщ в литогенезе. 129
Глава Ш. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО КРЕМНИСШХ ТОЛЩ И ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ В КАТАГЕНЕЗЕ
3.1. Характеристика органического вещества кремнистых толщ разного типа 156
3.2, Некоторые общие закономерности геохимии органического вещества кремнистых толщ 2.5
Глава ІУ. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ НЕФТЕМАТЕРИН-СКОГО ПОТЕНЦИАЛА КРЕМНИСТЫХ ТОЛЩ
4.1. Исходное органическое вещество кремнистых толщ 2.^0
4.2, Нефтематеринский потенциал кремнистых толщи условия его реализации 274
Глава У. КРЕМНИСШЕ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИЕ ТОЛЩИ ИХ НЕФТЕНОСНОСТЬ. . 321
5.1. Раннекатагенетическая генерация углеводородов и условия образования незрелых нефтей. $21
5.2. Характеристика нефтей кремнистых толщ. ^68
Глава УІ. УСЛОВИЯ ФОРШРОВАНИЯ АУТИГЕННОИ НЕФТЕНОСНОСТИ КРЕМНИСТЫХ ТОЛЩ
6.1. Коллекторские свойства силицитов. Формирование природного резервуара в кремнисто-глинистых толщах 391
6.2. Катагенетические ловушки и условия их возникновения 426
6.3. Аутигенная нефтеносность - свойство кремнистых углеродеодержащих толщ , 435
6.4. Перспективы нефтегазоносности кремнистых толщ 446
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ^54
Список литературы 458
- Состояние проблемы "аутигенная нефтеносностькремнистых толщ"
- Особенности накопления кремнистых осадков
- Характеристика органического вещества кремнистых толщ разного типа
Введение к работе
Актуальность проблемы» Развитие экономики в ближайшие десятилетия будет обеспечиваться традиционными источниками энергии -нефтью и газом» Уменьшение темпа прироста запасов нефти и газа, связанное с сокращением открытий крупных месторождений, заставляет геологов-нефтяников обратиться к так называемым нетрадиционным объектам поисков нефти и газа, к каковым относятся углеродсодержащие силициды и глинисто-кремнистые толщи. Кремнистые углеродсодержащие образования известны в разрезах практически всех систем фанерозоя. Они представляют практический интерес как концентраторы серебра, молибдена, ванадия, никеля. До недавнего времени исследования этих толщ лежали вне сферы проблем нефтяной геологии, хотя кремнистые толщи имеют достаточно широкое распространение как в бассейнах складчатых областей, так и на платформах; наиболее широко распространены они в пределах Тихоокеанской активной окраины» Интерес к подобным толщам в последние два десятилетия резко возрос благодаря открытию в них ряда месторождений: Окружного (кайнозой Сахалина), Оалымской группы (верхняя юра Западной Сибири), месторождений в экваториальной части Калифорнийских бассейнов в формации Монтерей, в том числе крупнейшего - Поинт-Аргуэлло-Уэсо. В районах старой промышленной нефтегазоносности открыты новые месторождения (сланцы Хантерсвилл - юго-западная Пенсильвания, арканзасские новакулиты - шт.Оклахома (а также в Калифорнии, Арканзасе, Техасе. Осенью 1989 г. были получены притоки нефти на Восточно-Кай-ганском месторождении в районе Охи (Сев.Сахалин).
Объектом исследования являются кремнистые углероде одержащие толщи; они рассматриваются с позиций осадочно-миграционной теории, происхождения нефти, т.е. как элементы осадочного бассейна, способные генерировать, аккумулировать и отдавать УВ; уровень их катагенетической пре образованности не выходит за пределы мезокатагенеза. Таким образом кремнистые углероде одержащие толщи в осадочном бассейне представляют собой автономную систему» включающую нефте-газопроизводящую толщу, нетрадиционный коллектор и рассматриваются в качестве аутигенно нефтеносных.
Особенность рассматриваемых толщ и залежей УВ в них заключается в том, что нефть в них находится в породах, обладающих очень низкой проницаемостью. Залежи обычно некрупные, для них характерна слабая связь со структурным планом и зачастую отсутствие водонапорного режима. Нефтеносными (и реже газоносными) являются крем» нистые толщи, породы в которых имеют различный уровень катагене-тической преобразованности. Особенно важным в этой проблеме является возможность генерации нефти на раннем (протокатагенетическом) уровне преобразования данных отложений, что откры вает широкие перспективы поисков нефти на небольших глубинах. Этот вопрос при- обретает первостепенное значение для старых нефтедобывающих районов ( Волго-Уральекий регион), где даже мелкие залежи на небольших глубинах могут оказаться экономически рентабельны, и для акваторий окраинных морей, где кремнистые толщи имеют региональное распространение.
Следует подчеркнуть, что конкретная картина генерации УВ в конкретных толщах требует уточнения и детализации в рамках современной концепции осадочно-миграционной теории нефтегазообразова-ния. Особенности генезиса УВ в рассматриваемых толщах в значительной степени зависят от специфики исходного ОВ и минерального состава матрицы, которые во многом определяются составом исходной био » продукции, что в конечном итоге детерминирует нефтематеринский потенциал пород и условия его реализации, состав нафтидов, емкостные свойства пород, другими словами, аутигенную нефтеносность кремнистых толщ, что и определяет актуальность поставленной проблемы.
Цель работы: выявление геологических и геохимических законо-номерностей нефтеобразования и нефтегазонакопления в кремнистых углероде одержащих толщах осадочных бассейнов; разработка теоретических моделей нефтеобразования в условиях конкретных толщ Основные задачи работы.
Анализ характера распределения кремнистых углероде одержащих толщ в разрезе фанерозоя.
2 Установление условий накопления кремнистых углеродсодержащих осадков, их фациальная типизация.
3. Выяснение закономерностей формирования нефтематеринского потенциала и условий его реализации.
Определение природы порового пространства в кремнистых толщах; выявление связей процессов нефтеобразования и формирование емкостных и фильтрационных свойств на различных этапах ката-генетической истории силицитов»
5. Прогнозирование аутигенной нефтеносности кремнистых толщ разного типа; прогноз состава раннекатагенетических нефтей.
Научная новизна работы. Шервые установлены закономерности изменения ОВ и его компонентов в кремнистых, туфогенно-кремнистых толщах ряда регионов Тихоокеанского пояса (Сахалин, Камчатка, Ко-рякия, Чукотка), прослежены связи процессов нефтеобразования с ка- тагенетической зональностью в кремнистых толщах. Установлены основ ные уровни и парагенез углеродистого и кремненакопления в фанеро-зойской истории Земли. Выявлены обстановки углеродистого кремнена-копления, благоприятные для формирования нефтематеринского потенциала. Впервые обращено внимание на то, что фтанитообразование, вопреки существующей точке зрения, в кайнозое также имело место. Показано, что на формирование исходного нефтематеринского потенциала влияет не только и не столько систематический и родовой состав биопродуцентов, сколько их экология и условия формирования танатаценозов. Результатом оптимальных эколого-танатоценотических предпосылок накопления .В является пульсационный синусоидальный характер хода процессов генерации жидких УВ в кремнистых толщах» выразившийся в последовательном проявлении в катагенетическом ряду суммарно до 3х фаз, обусловленных как гетерогенностью структуры бактериально-альгогенного ОВ, так и изменчивостью минеральных составляющих толщи. Масштаб проявления каждой из фаз определяется изначальным соотношением структурных фракций ОВ, а также строением толщи.
Установлены условия, механизм и масштабы протокатагенетичес-кого нафтидообразования незрелых нефтей и асфальтов Впервые выполнены исследования по влиянию кремнистой матрицы на реализацию нефтематеринского потенциала показано, что кремнезем в форме опала-А и опала-КТ существенно сдерживает реализацию Пнм,это влияние практически исчезает в кварцевой зоне. Установлено» что толщина зоны опала-КТ и положение её подошвы в разрезе зависит от состава перекрывающей толщи. При наличии пачки диатомитов, играющих роль теплоизолятора, толщина зоны опала КТ резко сокращается подошва располагается на небольших глубинах.
Показано, что процессы преобразования минеральной части породы, и прежде всего трансформация минералов кремнезема, сопровождаемые выделением воды и переформированием микроструктуры, тесно связаны с онтогенезом нефти и, глааньш о аэрм, с миграцией УВ и формированием коллектора»
Условием формирования аутигенной нефтеносности кремнистых толщ является пространственное, а в большинстве случаев и временное единство процессов генерации УВ и трансформации минералов кремнезема и глинистых, обусловившее формирование коллектора, ловушки и нефтяной залежи. Практическая значимость работы заключается в том, что результаты выполненных исследований расширяют представления о диапазоне нефтеносности кремнистых и глинисто-кремнистых толщ. Прежде всего, выделена фаза протокатагенетического нефтеобразования, благодаря чему значительно повышается перспективность небольших глубин, в том числе и в старых нефтедобывающих районах (Волго-Ураль-екая область, Предкавказье и др.). Установление этапности и стадиальной связи процессов нефтеобразования и формирование резервуара позволяет прогнозировать коллекторские горизонты и установить возможное распространение аутигенно-нефтеносных толщ в недостаточно изученных бассейнах и, прежде всего, в окраинных морях Востока СССР,
Результаты исследований использованы в отчетах Восточной экспедиции МТУ при разработке литолого-геохимических критериев прогноза и оценки перспектив нефтегазоносности Востока СССР, в том числе акваторий дальневосточных морей.
Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на Международных конгрессах по органической геохимии м в Москве, 1979 г и .М в Париже, 1989 г, на Международном Тихоокеанском конгрессе в Хабаровске, 1979 г., на 27м Международном геологическом конгрессе в Москве, на Всесоюзных конференциях, совещаниях, семинарах в Москве в МГУ (197%, 1977, 1979, 1980, 1981, 1982, 1984), ГЕОХЙ (1981, 1986), на Губкинских чтениях в МШГе (1987, 1989), в Баку (1976), в Геленджике (1974, 1978, 1980, 1984), в Одессе (1981), в Ташкенте (1982), в Мурманске (1983), в Ухте (1985), Ивано-Франковске (1986), в Ашхабаде (1987), в Сыктывкаре (1987), во Фрунзе (1988), Ленинграде (1989), на республиканских совещаниях в Петропавловске-Камчатском (1976, 1985), Южно-Сахалинске (1978, 1983).
Результаты исследований опубликованы в 50 статьях и тезисах докладов, в том числе в научном обзоре и двух монографиях (в соавторстве). Статьи публиковались в журналах Вестник МГУ, геология нефти и газа, Известия АН СССР, серия геология, Тихоокеанская геология, трудах Всесоюзных и международных конференциях в том числе труды "Петролгеохим" в Варне С1982, Кракове - ПНР (1986) и Оёль-неке ВНР (1988); в Китае (1988) в Париже (1989), Копенгагене (1990), в журналах Internationa! Geotogy Review и Organic Geochemistry.
Фактический материал и личный вклад автора
Диссертация базируется на результатах личных многолетних по-левых и лабораторных исследованиях. Органической геохимией кайнзойских отложений Востока СССР автор занимается с 1962 г., работы были начаты в Камчатском геологическом Управлении; с 1969 г по 1971 г в очной аспирантуре при кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ под научным руководством проф. Н.Б.Ваесоевича, С 1971 года, в качестве сотрудника НИЧа геологического факультета, автор принял участие в проводимых кафедрой работах по литолого-геохимической оценке перспектив нефтегазоное-ности северо-западной части Тихоокеанского пояса. Автору принадлежат первые работы по геохимии ОВ кайнозойских отложений Камчатки и Корякин. Начиная с 1976 г проводится систематическое изучение сидицитов и глинисто-кремнистых толщ бассейнов Тихоокеанского пояса. Работа проводилась сначала в рамках хоздоговорной и госбюджетной тематики под руководством проф.Ю.К.Бурлина» и проходила в тесном контакте и содружестве с сотрудниками кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых и Тихоокеанской экспедиции. Практически на всех этапах исследований в этой работе активно участвовали кандидаты геол.-мин.наук Е.Е.Карнюшина, Е.П.Свистунов; Т.М.Шлыкова, содействовали работе сотрудники экспедиции А.Е. Архипов, Г.С.Брызгалова, В.Ф.Иванов, О.В.Крылов. Материалом для исследований послужили коллекции, отобранные как из обнажений в том числе и основных опорных разрезов кремниотых толщ, так из скважин поисковых и разведочных. По Тихоокеанскому региону основной каменный материал был собран непосредствен но автором при его участии в полевых работах на Камчатке 1962--1968 г.г., в Корякин 1969-1974 г.г., на Сахалине I976-I98I г.г», также использовались коллекции Г.Л.Берсона, В.И.Гречина, Р.В Данченко, В.Ф.Иванова, Е.Е.Карнюшиной, Л.И.Штрофановой, Е.П.Свиету нова, М.Н.Шапиро. Кроме того, автор принимал участие совместно с Е.Е.Карнюшиной в сборе каменного материала по кремнистым толщам других регионов: по Сакмарской зоне южного Урала, где были описаны и опробованы разрезы силура; минелитовые сланцы ( ) были отобраны в разрезах по Быстрице Надворнянской (Иваново-Франковекая область); неогеновые диатомиты Армении были описаны в GIGHOHCKOM районе. Кроме того, автором опробован стратотипический разрез по р.Доманик и р.Чуть, а также керн глубоких скважин Тимано-Печорского бассейна (Сандивей - 40-90, Баган-3, Возей, Мишвань и др.") Коллекции силицитов Убыли также любезно предоставлены] баженовской
свиты - кандидатом геол.-мин.наук И.Н.Ушатинским, минелитовой серии Предкарпатья - кандидатом геол.-мин.наук М.И.Габинетом, силицитов триаса и юры Приморья и Сихоте-Алиня - кандидатом геол.-мин наук Ю.Г.Волохиным.
Для решения поставленных задач был выполнен большой объем аналитических исследований, включающих определения: содержания органического углерода 700; содержание хдореформенного битумоида (А) 380 и спирто-бензольного битумоида (A) v I2D методом горя чей и холодной экстракции, - элементного состава битумоидов 450; компонентного состава хлороформенного битумоида 190,,нераствори-мого органического вещества (НОВ) - 35, элементной хроматографии, пиролитических исследований пород - 2ЭД, НОВ - Ю, инфра красной спектрометрии мальтенов, масел, асфальтенов - 45, хромас-спектрометрические - 12, изотопные - 14; рентгенеструктурные НОВ и асфальтенов - 18, определение ОС витринита 50, люмнниецентная микроскопия; рентгено-структурные и электронно-микроскопические исследования пород; определение физических свойств пород, включаю» щих теплопроводность, трешинностойкость.
Аналитические исследования выполнялись в основном на базе лабораторий кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых; ряд аналитических работ выполнен в лабораториях других научно-исследовательских и производственных организаций ВНИГРй, ВНИГНЙ, ГЕОХИ АН СССР, ИГИРГИ, МИНГ, НИИГЕОИнформсистем и лаборатории объединения "Сахалингеология", Камчатгеология, СВ КНИИ ДЦ АН СССР, СО АН СССР, НЙПИ Сахалинморнефтегаз. Сотрудникам кафедры, выполнявшим аналитические исследования Г.Ф.Артамоновой, А.М.Голицыну, Н.Л.Дымовой, Ю.А.Демину, А.В.Ермишину, Л,И. Ивановой, Т.Н.Корневой, Т.С.Кузнецовой, В.А.Левченко, Н.В.Митюшину, И.М.Натитник, А.Д. Радько, Е.В.Сливко, В.Н.Чернышеву, З.Г.Шоркиной, а также студентам, принимавшим участие в аналитических работах - Е. .Жилиной, М.Л.Кондаковой, М.А.Мойе, И.В.Свирко, Г.Р.Фаттаховой автор приносит искреннюю благодарность,
В момент завершения работы хочется вспомнить с глубокой признательностью учителей светлой памяти члеитКорр.АН СССР профессора Н.Б.Вассоевича и профессора В.Б.Оленина, при активном содей » ствии которых была начата эта работа.
Автор выражает искреннюю благодарность докторам геол.-мин. наук, профессорам Ю.К.Бурлину, Ю.И.Корчагиной и Б.А.Соколову, доценту, кандидату хим.наук А.Н.Гусевой за постоянные научные консультации, доброжелательную критику и поддержку в период рабо ты над диссертацией. Автор признателен также профессорам докторам геол.-мин.наук И.В.Высоцкому, В.В.Семеновичу, докторам геол, Ю
мин.наук А.И.Конюхову, Й.Е.Лейфману, доцентам, кандидатам геол,-мин.наук А.Я.Архипову, А.А.Трофимуку, к.К.Иванову за ценные советы и критические замечания.
Работе над проблемой нефтегазообразования в бассейнах Тихооке анского региона способствовали творческие контакты с геологами Дальнего Востока А.А.Агапитовым, Т.И.Кравченко, кандидатами геол.-мин.наук А.В.Гревцевьщ, Е.В. Грецкой, Р.В.Данченко, В.В.Крапивея-цевой, Е.А.Маргулис, Л.С.Маргулисом, Д.И.Митрофановой, О.В.Щер-банем, А.И.Юрочко, доктором геол.-мин.наук В.Г.Варнавским, с коллегами по Дальнему Востоку из БНИГРИ кандидатами геол.-мин.наук Т.А. Андиевой, Г.Л.Берсоном, Ю.Й.Воронковым, Ю.Н.Григоренко, О.И.Супру ненко.
За оказание помощи в проведении аналитических исследований и творческие контакты автор благодарит докторш геол.-мин.наук С.Н.Белецкую, доктора биологических наук А.Я.Йвлева, доктора геол,-мин.наук М.Ж.Лоджевекую, доктора геол.-мин.наук В.Й.Горшкова, кан дидата физ.-мат.наук Ю.М.Королева, кандидатов геол.-мин.наук Т.П. Емец, В.В.Шиманского, А.И.Уткину, И.Ф.Юсупову.
Автор с глубокой благодарностью обращается к светлой памяти коллег-доктора геол.-мин.наук В.В.Иванова» кандидата геол.-мин. наук В.О.Савицкого, внесшим своими исследованиями большой вклад в изучение геологии и нефтегазоносности Востока СССР.
Особую благодарность автор выражает кандидату хим.наук О.А. Арефьеву и кандидату геол.-мин.наук Т.К.Баженовой, творческое участие которых в значительной степени способствовало завершению этой работы.
Работа над диссертацией не была бы завершена без постоянного творческого контакта с коллегами кандидатами геол.-мин.наук Е.Е. Карнюшшой, Т.А.Кирюхиной, Й.А.Назаревич, Н.В.Ирониной, Е.В.Соболевой, Н.П.Фадеевой, Г.ЛЛочия, Г.Е.Яковлева.
При оформлении работы большую помощь оказали Н.М.Власова, И.Н.Данилова, Г.Н.Куликова.
Всем названным товарищам автор выражает искреннюю признательность и благодарность.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, объемом работы 489 стр., списка литературы ( 511 наименований работ отечественных и зарубежных авторов), нумерация рисунков, и таблиц дается по главам I/I, 2/4, З/і; •1/2, 2/2 и т.д.
Состояние проблемы "аутигенная нефтеносностькремнистых толщ"
Развитие взглядов на аутигенную нефтеносность или на нефте » носкость нефтематеринских (НМ) толщ тесно связано с развитием взглядов на нефтеобразование в целом. Начиная с 30х годов, с момента выхода в свет монографии И.М.Губкина "Учение о нефти" органическая гипотеза происхождения нефти прочно вошла в нефтяную геологию. Изложенные в монографии взгляды на нефтеобразование составляют основу современной теории происхождения нефти. В качестве исходного вещества нефти И.М.Губкин рассматривал сапропель смешанного животно-растительного происхождения, накопившийся, главным образом, в мелководных морских условиях. Дальнейшее преобразование ОВ идет при перекрытии его порцией осадка под действием анаэробных бактерий. В процессе погружения из ОВ образуется диф-фузно рассеянная нефть, которая под действием давления вытесняется вместе с водой в пористые породы-коллекторы. Вся дальнейшая жизнь нефти связывалась с её перемещением по коллектору и скопле ниєм в ловушке, в приподнятом участке, куда рассеянная нефть поступает из относительно погруженных синклинальных зон. И.М.Губкин допускал образование капельно жидкой нефти уже в осадке, при этом основное внимание уделялось процессу выжимания УВ из НМ глинистой толщи, который наиболее интенсивно протекает в глубоких депрессиях. Сам процесс образования нефти рассматривался как биохимический или биокаталитический. И.О.Брод развил взгляды М.И.Губкина, подчеркнув, что определенную роль в нефтеобразовании играет длительное устойчивое погружение. В начале неособенно, в середине 60х годов появился ряд статей, касающихся новообразования УВ и битумоидов в зоне катагенеза: Дж.Хант (1962), Е.С.Ларская и Д.В# Жабрев (1964), И.Филшши (1965), Н.Б.Вассоевич, И.В.Шсоцкий, А.Н.Гусева, В.Б.Оленин (1967); В.А.Соколов (1967), М.Луи и Б.Тиссо (1967), А.Э.Конторович (1967) и др., которые позволили Н Б.Вассое-вичу сформулировать понятие о главной фазе нефтеобразования. "Новообразование и преобразование углеводородов (УВ) и пред-УВ на этапах раннего катагенеза путем слабого термолиза и (или) термо » катализа не вызывает сомнений. Этот процесс развивается сначала медленно, но в начале стадии среднего мезокатагенеза быстро уси» ливается. В результате термолиза... образуется много УВ, главным образом тех, которые входят в состав керосина и бензина. С этими этапами катагенеза, которые протекают при мощности перекрывающих отложений в 2 4 км и t = 80«I5GG, связана главная фаза нефте образования (ГФН)« Она знаменуется тем, что одновременно с новообразованием УВ, значительным увеличением в породах микронефти и её созреванием широко развиваются также процессы десорбции микронефти, её отрыва от материнской органики и от минеральных компонентов породы и интенсивной миграции путем усиленного растворения в воде и (или) в сжатых газах" (Вассоевич, 1967, стр.140).
В зарубежной литературе этапу рождения и существования нефти от« вечает "нефтяное окно"; для керогена П типа границам "нефтяного окна" отвечают значения ОС витринита R - 0,5-1$ ( Tissot, WeJte, 1978; Непжх et af.,I979) Основные положения ГФН были развиты и сформулированы в работе Н.Б.Вассоевича, Ю.И.Корчагиной, Н.В.Ло-патина, В.В.Чернышева (1969)« На примере разновозрастных и разно-фациальных отложений в бассейнах разного типа советскими и зарубежными исследователями определены и уточнены параметры ГФН для конкретных толщ и бассейнов. Начиная с конца 60х годов, термокаталитическая теория нефтеобразования господствует в нефтяной геологии.
Попутно с развитием учения о нефтеобразовании развивались и представления о нефтематеринских свитах. Понятие "материнская порода" для нефти было введено в 1865 г американским геохимиком Шнчеллом, За более чем столетнюю историю это понятие претерпело существенные изменения как в количественном так и в качественном отношении. Так, А.Д.Архангельский принимал за нижний предел возможного нефтеобразования в породе 2$ ОВ, в настоящее время эта .величина снизилась до 0,1$. Еще более расширился фациальный диапа » зон ШУМСОЛЩ. ЕСЛИ долгое время к таковым относились только гли« ниетые породы, то затем в категорию нефтематеринских попали известняки, а позднее алевролиты, силициты, песчаники, доломиты, вулка» ногенно-осадочные породы и даже угли ( Thomson et at. , 1984). Совершенно естественно, при расширении диапазона НМ-толщ, будет расширяться возможный диапазон возникновения в них аутигенной нефтеносности.
Среди нефтеносных толщ выделяются два типа: эпигенетично-нефтеноеные, не содержащие НМ породни сингенетично-нефтеносные свиты, состоящие из переслаивающихся НМ и нефтевмещающих толщ. Изучение типов еингенетично-нефтеносных свит проводилось А.Д.Архангельским, Р.Айзенштадтом, Н.Б.Вассоевичем, Л.А.Гуляевой,Н.А. Еременко, Д.В«1абревым, З.Л.Маймин, Ш.Ф.Мехтиевым, В.Б.Татарским, В.Н.Тихим и др, Первая их классификация была разработана В.Е.Хаи ным (1954), где эти свиты выделялись в качестве нефтеносных фаций. В качестве примера наиболее типичных аингенетично-нефтеносных многими исследователями приводятся майкопская свита ок кие и караганские отложения Предкавказья. Ш.Ф.Мехтиев (I960) назвал залежи нефти "первичными", если они аккумулированы в породах-коллекторах той же свиты, что и предполагаемые ЕШ-породы. В рассматривав мых сингенетично-нефтеносных свитах НМ-породы и породы-коллекторы разделены по литотипам; формирование скоплений в ахях толщах - результат внутриформационной миграции.
Сторонником образования залежи нефти без миграции, полностью in situ, был К.П.Калицкий. Им развивалась гипотеза об образовании нефти из скоплений водного мелководного растения Zoostera , захороненных в песках при их погружении. Представления К.П.Калиц-кого вызвали широкую дискуссию, но были подвергнуты резкой крити» ке со стороны Й.М.Губкина и др.геологов-нефтяников.
На единство нефтематеринских и коллекторских свойств в одном литотипе на примере карбонатных пород запада Сибирской платформы впервые обратили внимание Т.К.Баженова и Э.В.Чайковская (I960,1961 г.г.).
Нефтеносности кремнистых пород и толщ в целом посвящено немного padc-т. Широко известна до недавнего времени была только нефтеносность формации Монтерей Калифорнии, Нефти в этой формации считались первичными еще с конца прошлого века. Считалось, что источником нефти в этой мощной толще являются диатомовые. Р.Каль-верт (1933) писал: "После разрушения диатом остается кремнезем и масло... Скопления масла, первичного, или образовавшегося от разложения растительного вещества диатом, возможно, во многих случаях являются источниками образования нефти". В книге А.И.Леворсена "Геология нефти" есть небольшой раздел "кремнистые породы-коллекторы", где в качестве примера последних автор приводит кремнистые сланцы Монтереи, "хрупкие, беловато-бурые, твердые породы, напоминающие девонские новакулиты, продуктивные на некоторых месторождениях Западного Техаса". Емкостные свойства кремнистых пород автор связывает как с трещиноватостью, так и с кавернами растворения (Леворсен, 1958).
Исследования кремнистых толщ Востока СССР с позиций их возможной нефтегазоносности были начаты работами И.Б.Плешакова, проводимыми на Восточном Сахалине в середине 30х годов. И.Б.Плешаков выделил пиленгскую свиту, образование которой связано с перекристаллизацией кремнезема диатомовых. Автор рассматривал эту толщу как нефтепроизводящую, которая может обеспечить скопления нефти в вышележащих песчаных горизонтах. Впоследствии эти выводы были под » тверждены исследованиями Н.Б.Вассоевича и К.Ф.Рахманова, Все указанные авторы, а позже и Л.И.Красный, обращали внимание на сходство кремнистых пород Сахалина с формацией Монтереи. Коллектор-ские свойства кремнистых пород пиленгской свиты изучались в разные годы Е.М.Смеховым, С.Н.Алексейчиком, В.А.Шустовым, К.М.Обмо-рышевым, Б.К.Остистым; все вышеуказанные исследователи рассматривали силициты этой толщи в качестве трещинного коллектора.
С начала 70х годов, с момента открытия месторождения Окружного, основной продуктивный горизонт которого - пиленгская свита, начался новый этап исследования кремнистых пород и толщ, их неф-тематеринских и коллекторских свойств, условий их накопления и преобразования. Эти исследования проводились как на Сахалине, так и в других районах Дальнего и Северо-Востока (Бурлин, Баженова, Карнюшина, Конюхов, 1976, Баженова, Бурлин, Карнюшина, 1977, 1978, 1979, 1981, 1982; Баженова, Бурлин 1986, 1988, Юрочко, І98І,
Юрочко, Кузнецова, Свитенко, 1981, Данченко, Чочия, 1981, Данчен ко, 1982, Ярошевич, Кравченко, 1982, Шшснина, Васильева, 1985, Калинко, 1907 и др. Примерно к этому же времени приурочены два других более крупных открытия; Салымского месторождения в кремнисто-глинисто-углеродистых образованиях баженовской свиты Западной Сибири и крупного месторождения Пойнт Аргуэлло-Уэсо в экваториальной части бассейна Санта-Мария в Калифорнии, приуроченного к кремнистой формации Монтерей. Это дало толчок к расширению исследований по кремнистым породам в США и во всем мире. (Ф.Г.Гурари, 1961, 1974, 1970, І98І, 1984; И.В.Гончаров, 1985, 1987; Т.В.Дорофеева, 1980, 1983; В.М.Добрынин, 1978, 1979; Ю.М.Зубков и др., 1984, 1985, 1988; А.Э.Конторович, 1975, 1976; И.И.Нестеров, 197I, 1973, 1977, 1979; С.Г.Неручев и др., 1973, 1981; А.А.Трофимук и др., 1981; И.Н.Ушатинский и др., 1978, 1980, 1981, IsaaKS , Ris-ctott , Garrison , 1983; Isaacs t 1984; WiCCiams f 1934; Witl iams and Rierners , 1983; Graham and wMiams , 1985; Grain »Mero , Patterson , 1985). Ранее считалось, что кремнистые породы в зоне мезокатагенеза не способны быть нефтепроизводящими и отдавать ми-грационно-способные компоненты вследствие "запечатонности" кремнеземом, исследования различных кремнистых толщ СССР - доманика, куанамской свиты, минелитовои серии, баженовской свиты, кремнистых толщ Сахалина (Баженова и др., 1972, Тихомиров, 1978, Белецкая» 1980, 1981, Конышева, Сахибгореев, 1976, Кузнецова, 1989 и др.); показали, что процессы перераспределения и отдачи битуминозных компонентов в них имеет место, что было подтверждено экспериментально.
На примере разрезов кремнистых толщ северо-запада Тихоокеанского пояса было показано, что интенсивный рост битуминизации ОВ, перераспределение и отдача битуминозных компонентов в них начинается раньше, чем в глинистых и терригенных, - в протокатагенезе
(Бурлйн и др., 1976, Баженова и др.,1977, 1979, 1982). Факт более раннего созревания OB в формации Монтереи и ухода микронефти выше по разрезу, чем кровли "нефтяного окна", был отмечен Клейпулом с соавторами ( CCaypool et зі , 1979). Новообразование УВ и микронефти в протокатагенезе признается большинством исследователей. Дискуссионным является вопрос, могут ли эти УВ образовывать собственные скопления. По мнению ДжЛанта, 9% нефти, 1% газа и МО% асфальта образуется в диагенезе (протокатагенезе) (Хант, 1982), В последнее десятилетие в разных регионах мира установлены так называемые незрелые нефти. Они пространственно и генетически связаны с незрелыми НМ-породами, Незрелость нефтей доказана стерер-химическими показателями. К незрелым относятся тяжелые нефти Израиля (Tannenbaum, Дігenshtat, 1984), нефти некоторых Восточных бассейнов Китая С \л J et al , 1986); незрелые нефти и конденсаты обнаружены в бассейнах Боффорта-Маккензии ( Snou/den and owM, 1982). Нефти формации Монтереи из экваториальной части бассейна также незрелые, к таковым относятся и нефти месторождения Окружного.
Особенности накопления кремнистых осадков
Происхождению кремнистых (кремниевых) пород посвящено очень много работ советских и зарубежных исследователей; также не меньшее количество публикаций касается проблемы углеродистого накопления. В то же время очень мало работ, затрагивающих кремнисто-угле родистое осадконакопление. Данный раздел представляет собой попытку такого комплексного исследования этой проблемы, цель которой наметить пути её решения на материале преимущественно кайнозойских углеродеодержащих кремнистых толщ севера Тихоокеанского региона.
С конца 19 века и поныне существуют две основных генетические гипотезы кремненакопления: вулканогенно-осадочная и биогенно-оса-дочная. Основоположником первой можно по праву назвать Е.Девиеа, считавшего геосинклинальные силициты вулканическими породами или глинистыми сланцами, подвергшимися окремнению в результате воздействия гидротермальных и вулканических эксгаляций. Вулканогенно-осадочную гипотезу генезиса кремнистых пород в СССР развили Н.М. Афанасьева, В.А.Голубовский, Г.СДзоценидзе, Л.И.Красный, В.И.Муравьев, Л.М.Рейфман, И.В.Хворова, Т.Н.Хераскова, Д.ГЛелидзе, Н.С. Шатский и др. Особо необходимо отметить работы И.В.Хворовой (1968, 1980, 1981, 1983), внесшие неоценимый вклад в познание кремнистых пород. Ею показана связь кремнистых пород с офиолитами, приуроченность их распространения к зонам глубинных разломов. Сторнники этой гипотезы допускают как хемогенную, так и биогенную садку кремнезема. Основными возрожениями против вулканогенно-осадочной гипотезы, на наш взгляд, являются, во-первых, несоответствие масштабов вулканогенного и кремнистого накопления в геосинклинальном процессе, во-вторых, ритмичный характер подавляющего числа кремнистых толщ, с частым изменением содержания кремнезема по разрезу и выдержанностью - по слоистости, не объяснимой с позиций вулканического поступления кремнезема.
В пользу биогенной гипотезы образования кремнистых толщ, развиваемой в СССР П.Л.Безруковым, А.П.Лисициным, А.И.Конюховым, М.И« Левитаном, Ю.А.Богдановым и др.свидетельствует на наш взгляд, больше доводов: I) широкое распространение кремнистых толщ в кайнозойском разрезе и в современных осадках пространственно и хронологически не связанных с вулканогенными образованиями; 2) отсутствие хемогенной стадии кремнезема в течение кайнозоя вследствие недосыщенности вод кремнеземом; 3) мощное биогенное кремненакоп-ление в мезо-кайнозое на платформах (формация ожок); 4) непрерывный ряд постепенных переходов от силицитов с биогенной структурой -- диатомитов к кварцевым породам, типа халцедонолитов, фтанитов, кремнистых сланцев и прослеженный на ряде мощных разрезов кремнистых толщ разных регионов; 5) установление реликтов органоген-г ной структуры в палеозойских силицитах.
В целом, разделяя эту точку зрения и рассматривая кремнистые углеродеодержащие породы, как биогенные силициты, следует подчеркнуть, что"биогенные" они только по способу осаждения кремнезема, источник же его, видимо, полигенный, в том числе и вулканогенный. Влияние вулканического материала на продуктивность фитопланктона отмечалось для многих регионов. Так, по данным Е.Р.Малеева (1974), после извержения вулкана Шевелуч на Восточной Камчатке в близлежащем озере Ажабачьем популяция диатомовых возросла от 10 тыс/л до I млн/л, т.е. в 100 раз. Такое резкое увеличение численности крем-нестроящего фитопланктона наблюдается только в случае попадания в водоем кислых продуктов эруптивной деятельности. Подтверждая не прямой характер связи распространения кремнистых формаций и вулканизма, Н.С.Шатский (1955) назвал их отдаленно-вулканогенными. Действительно, во многих случаях те участки древних геосинклиналей, куда поступало повышенное количество пирокластики, становились в те же периоды ареной кремненакопления. Опиааны, однако, и случаи, когда вулканизм не сопровождался накоплением силицитов в широких масштабах, или оба процесса были разорваны во времени. Таким образом, можно предположить, что интенсивный вулканизм лишь создавал предпосылки для накопления кремнистых толщ. Реализовались же эти предпосылки лишь в тех случаях, когда возникали условия, благоприятствовавшие жизнедеятельности организмов с кремневой функцией.
Источником кремнезема, поступающего в океан, является также континент, главным образом, коры выветривания на суше. Этому источнику кремнистого материала придавал большое значение А.Д.Архан-ь гельский, но роль выносимого с суши кремнезема, видимо, сторонниками этой гипотезы завышена. Так, например, по данным А.П.Лисицы на (1978) в Беринговом море кремневый фитопланктон усваивает за сутки столько кремнезема, сколько выносится реками в это море в течение года, 0 второстепенной роли суши как поставщика Si Op свидетельствует недонасыщенность не только морских, но и речных вод кремнеземом, и отсутствие садки хемогенного опала в значительных масштабах в течение всего фанерозоя.
Кремнезем разными путями попавший в морской (океанический) бассейн полностью обезличивается в динамическом резервуаре океана и выпадает в осадок благодаря жизнедеятельности организмов с кремневой функцией. Около 85-90% современного кремненакопления осуществляется диатомовыми водорослями, на втором месте - радиолярии, затем - кремневые губки и силикофлагелляты. Диатомеи-синтезирую-щие организмы, обитают в самом верхнем слое воды. Источником кремнезема для их жизнедеятельности, являются, по мнению А.П.Лисицина, Ю.А.Богданова, М.И.Левитана и др., прежде всего, глубинные воды океана, богатые кремнеземом и другими биофильными элементами. Их поступление в поверхностный слой определяется глобальными дивергенциями, восточными околоматериковыми течениями, формирующими Калифорнийский, Чилийско-Перуанский и Западно-Африканский апвел-линги, циркумконтинентальными и прочими течениями.
В современных зонах кремненакопления распространены в основном глинисто-кремнистые разности и нет высоко-кремнистых осадков. Самые высокие содержания кремнезема - &1% отмечены для плиоценовых илов приантарктического шельфа в скважинах D5BP (15071 1980). Образование высококремнистых илов зависит от разбавления кремнистого материала терригенно-глинистым и карбонатным. Максимальная скорость накопления биогенного опала не должна превышать 174 г/см 2 в ХООО лет (Лисицын, 1978). Скорости же терригенного осадконакопления зачастую превышают эту цифру. Поэтому даже в областях экстремально высокой биопродуктивности фитопланктона кремнистая седиментация в значительной степени подавляется терри-генной. Это очень хорошо проявляется в современную эпоху, отличаю щуюся высокими скоростями терригенного сноса.
Большую роль в формировании биогенных кремнистых осадков играет гидродинамика бассейна. Во-первых, её влияние проявляется в поставке питательных веществ, обусловливающих развитие фитопланктона; во-вторых, транспортировка и переотложение уже накопившихся илов течениями, суспензионными потоками в значительной степени определяет участки размещения кремнистых осадков. Характер рельефа дна бассейна седиментации также влияет на расположение кремнистого осадка: биогенно-кремнистые илы не встречаются на крутых склонах, в зоне действия сильных течений, в волно-прибойной полосе.
Современная биогенная кремнистая седиментация происходит в различных частях морей и океанов, и кремнистые осадки накапливаются в разных геоморфологических элементах дна. Большая часть осадков - достаточно глубоководные пелагические и гемипелагические. Такие илы образуют обширные поля на дне окраинных морей и в океане. Широко распространены также шельфовые и склоновые осадки. Последние характеризуются ритмичным строением, Тонкая ритмичность обусловлена чередованием прослоев,главным образом,с разной кремнистостью, реже с разной гранулометрией, У подножий склонов формируются кремнистые дистальные турбидиты. В случае высокой песчанис-тости этих осадков, снесенных со склона, образуются песчаные тела с кремнистым цементом. Эти кремнистые турбидиты являются хорошими коллекторами, К подобным древним кремнистым турбидитам приурочены залежи нефти на месторождениях Бета и Уилмингтон в бассейне Лос-Анджелес ( Sears , 1984). На склонах накопление относительно чистых кремнистых осадков происходит только во впадинах и котловинах, огражденных внутрисклоновыми поднятиями, и на террасах, где отсутствуют придонные течения. Поэтому даже в пределах одного геоморфологического элемента - склона, подножья склона и т.д. кремнистость осадков крайне неравномерна, распределение их мозаично; в плане картина распространения - пятнистая.
На возможность и условия кремнистой седиментации существенное влияние оказывает климат. Не случайно обширные пояса кремне-накопления распространились только с середины мезозоя и особенно в кайнозое. Холодное Калифорнийское течение, существовавшее начиная с мелового периода, а возможно и с конца юры, определило почти непрерывное биогенное кремненакопление различной интенсивности у западной окраины Америки (Barron , h/euer, 1983). В кайнозое при общем похолодании, по сравнению с мезозоем, также четко выделяются эпохи относительных похолоданий. Такое похолодание отмечено со второй половины эоцена - в раннем олигоцене (Богданов и др., 1978). В северном полушарии первое материковое ледники Ю млн. лет (граница позднего и среднего миоцена), первое покровное оледенение 3 млн.лет. Синхронно с изменением интенсивности оледенения в пределах поясов кремненакопления происходило изменение биопродуктивности и биоседиментации (Богданов и др., 1978). Резкое расширение кремнистого оеадконакопления в неоген-четвертичное время обусловлено, по мнению М.А.Левитана и Ю.А.Богданова следующими факторами: I) усиленное поступление Si Op с суши; 2) вулканическая активность, 3) резкая активизация горизонтальной и вертикальной циркуляции гидросферы в ходе общего похолодания материкового оледенения, что привело к поступлению в зону фотосинтеза огромных количеств кремнезема из динамического резервуара океана (Левитан, Богданов, 1980).
Характеристика органического вещества кремнистых толщ разного типа
Кайнозойские силициты Тихоокеанского региона. Органическое вещество кайнозойских отложений Сахалина и Камчатки изучалось в ходе тематических исследований и геологической съемки, проводимых территориальными геологическими управлениями, МГУ, СО ВНИГРИ. Результаты этих исследований были обобщены в сводном отчете Тихоокеанской экспедиции МГУ "Литолого-геохимические предпосылки неф 356
тегазоносности северо-западной части Тихоокеанского подвижного пояса" (Ю.К.Бурлин, О.К.Баженова и др., 1975). В этом районе кремнистые толщи объединены в группу терригенно-туффито-кремнистых формаций и дана общая геохимическая характеристика ОВ этих формаций. В целом для группы терригенно-туффито-кремнистых формаций характерны следующие особенности: X) в основном невысокие, близкие к кларковым содержания Сорг (исключение составляют глинистые силициты курасийской свиты, 2) преимущественно сапропелевый состав ОВ, 3) восстановительные условия диагенеза; 4) относительно высокая степень битуминизации ОВ, по сравнению с терригенными образованиями тех же уровней катагенеза.
С 1976 г. нами проводится планомерное исследование ОВ силици-товых и глинисто-кремнистых толщ различных районов Тихоокеанского пояса: описаны и исследованы практически все известные разрезы в естественных обнажениях и ряда скважин о.Сахалин, Восточной Камчати-ки, Корякского нагорья, Хатырской впадины; обобщен и проанализирован геохимический материал по глинисто-кремнистым толщам Западной Камчатки, Охотоморскому региону (Магаданские морские скважины), разрезы скважин глубоководного бурения DSDP, Курильским островам Японии, Калифорнии и некоторым другим районам Тихоокеанского региона. Схема расположения изученных разрезов в пределах Сахалина, Корякско-Камчатской области приведена на рис.1 1/3. о.Сахалин.
На о.Сахалин кремнистые толщи развиты наиболее широко, они имеют значительные мощности (более IOGG м) и характеризуются большим разнообразием литотипов пород,
В Пограничном прогибе открыто первое на Сахалине месторождение нефти, приуроченное к кремнистой толще, Окружное. Кремнистая толща включает пиленгскую свиту и нижнюю часть перекрывающей её борской свиты, мощность пород изменяется от 150 м до почти 1000 м на западе прогиба в р-не р.М.Хузи, степень катагенеза пород в различных частях прогиба изменяется от ІЖо До МКр, большая часть разреза, в том числе в пределах месторождения, находится в зоне ПКо низы разреза на МК-г. Нами изучался керн скважин Окружной, Хузинской, Лангерийской площадей, разрезов по р.М.Хузи, Пион, р.Керосинной, р.Ягодному. Содержание GQрг по разрезам скважин изменяются от 0,3 до 2,9%; по литотипам значения распределены следующим образом; халцедонолиты 0,3-0,9$, мода 0,9$ (и -26), опоковидные силициты -0,8-2,5, мода 1,2$ (п, =81), кремнистые аргиллиты 0,6-2,9$, мода» -1$ (а =42), т.е. несколько повышенные значения свойственны опо-ковидным силицитам, пониженные - халцедонолитам. В породах содержание реакционноспособного железа изменяется от 1,5 до 7,5$, преобладают значения 2-3$, закисное железо, как правило, преобладает над окисным; но незначительно, сера сульфидная изменяется от следов до 0,6$, т.е. преобладающие диагенетические обстановки -восстановительные с частой сменой на слабовосстановительные и нейтральные. Все породы в разведочных и поисковых скважинах характеризуются повышенными содержаниями битумоидов: ХБ(А) - 0,02-1,5$, СББА - 0,04-1$, отношение ХБА/СББА близко к единице, в отдельных образцах содержание СББА выше. Степень битуминизации пород высокая , изменяется от 6 до 51$, т.е. судя по этим значениям и характеру распределения битуминозных компонентов в люминисцентных шлифах, битумоиды в основном параавтохтонные, перераспределенные. Для изучения состава сингенетичных битумоидов анализировались образцы "пустых" скважин, в которых не было получено притоков (Лангерийской-51 и Хузинской-18). Исследование состава битумоидов открытых и закрытых пор, проводилось по методике С.Н.Белецкой. Часть анализов выполнено во ШИГРИ. Так, в образце І8/Ї (глД450 м) но результатам люминисцентной микроскопии битумоид сингенетичный, равномерно распределенный в породе, имеющей яркое лимонно-желтое свечение, фиксируется заполнение пор и трещин легким флюидом, поступающим из матрицы породы. Содержание C0Dr в этом образце невысокое - 0,66 -34$, Битумоиды открытых пор - ХБ д (недроб-леная порода) и закрытых НБД (дробленая) имеют сходный УВ. Резкое преобладание метаново-нафтеновых фракций (рис.2/3 бимодальное распределение циклических УВ, преобладание пристана и фитана над Н Ср7 и H-Cjg. В целом в битумоиде резко преобладают масла. Элементный состав ХБ(А): С-77,10, Н-9,72, (0+N +8 ) и 13,18$. В этом образце содержание ДСББ(А) ниже,чем ХБ(А), отношение ХБ(А)/ /ДСББ(А) І,8; в других образцах близкого интервала спирто-бензоль-ный битумоид преобладает, т.е., видимо, имеет место перераспре- деление кислых и восстановленных компонентов.
Разрез р.Керосинной представлен в основном светлыми опоко-видными силицитами и халцедонолитами, степень их катагенеза не превышает ПКо, содержание G0Dr 0,6-0,96$, не более 1$, породы отличаются повышенной битуминозностью (18-40$). На рис.3/3 приведена хцюматограмма масел битумоида. УВ фракция практически ли-шена метановых УВ, они, видимо, эмигрировали, - 39,7$, но не смотря на такие высокие значения в , битумоид остаточный. Разрез по р.Ягодному также характеризуется повышенными значениями f и резкими вариациями в компонентном и элементном составе би-тумоидов. По заключению С.Н.Белецкой образцы пл.Хузинской и р. Керосинной (ПКо) по соотношению миграционных процессов близки к породам майкопской свиты, находящимся на более высоком уровне -градация МКто, но при значительно более низком содержании метановых УВ и асфальте нов.
