Содержание к диссертации
Список сокращенийГлава 1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕОЛОГИИ И ГЕОХИМИИ БАЙКАЛЬСКОЙ ВПАДИНЫ
1.1. Геологические исследования
1.2. История изучения газов района
Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ
2.1. Стратиграфия и литология осадочного комплекса
2.2. Тектоника
2.3. Характеристика подземных вод
Глава 3. НЕФТЕГАЗОНОСНОСТЬ ЮЖНОБАЙКАЛЬСКОЙ ВПАДИНЫ
3.1. Геолого-геохимическая характеристика газопроявлений
3.2. Нефть и битумопроявления "
3.3. Газопроявления
Глава 4. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ ГАЗОВОЙ РАЗГРУЗКИ, ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ, ГАЗОВОГО ВУЛКАНИЗМА И МЕЛКОФОКУСНОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ
4.1. Газовые гидраты Байкала
4.2. Грязевые вулканы
4.3. Районирование Байкальской рифтовой зоны
Введение к работе
Объектом исследования являются кайнозойские и мезозойские отложения центральной части Байкальской рифтовой зоны (Южнобайкальская впадина), их геологическое строение и возможность генерации углеводородов в осадочной толще.
Актуальность работы. Признаки нефти и газа на Байкале известны с начала XVIII века исследовательские работы проводились здесь и проводятся до настоящего времени (И.Д. Черский, Г.Е. Рябухин, В.Д. Рязанов, СП. Ситников, А.В. Арсентьев, В.П. Исаев, В.И. Москвин и др.).
Отдельными исследователями предпринимались попытки определить природу этого явления, но до сих пор вопрос не решен. На необходимость изучения нефти Байкала указывали многие ученые, в том числе И.М. Губкин, который еще в довоенное время рекомендовал начать поиски нефти в устье Селенги.
Большинство геофизических и буровых работ было сконцентрировано на сухопутной части Южнобайкальской впадины (ЮБВ), бурением изучен осадочный разрез на глубину до 2-3 км, а по последним данным его толщина составляет 8—14 км. Тектоническое строение самой погруженной части Байкальской рифтовой зоны остается слабо изученным, что осложняет понимание процессов генерации и миграции углеводородов (УВ).
Полученные в последнее время новые данные о распространенности газогидратного слоя и «грязевого» вулканизма позволили получить некоторые представления о пространственном распределении углеводородов на геотории Южнобайкальской впадины.
Систематическое изучение процессов нефтегазообразования во впадинах байкальского типа не проводилось, обобщающих работ по нефтегазоносности данного региона нет. Изучение нефте-, газо- и битумопроявлений в этом регионе и их увязка с геологическим строением имеют важное значение для понимания процессов нефте- и газообразования в пресноводных осадках внутриконтинентальных бассейнов.
Цель работы - повысить достоверность данных о процессах нефтегазообразования в осадочной толще Южнобайкальской впадины через использование комплекса геохимических, тектонических, гидрогеологических и литолого-стратиграфических факторов.
Научная задача - установить пространственную и генетическую связь естественных проявлений горючих газов, нефтей и битумов с геологическим строением и процессами генерации углеводородов в осадочном комплексе Южнобайкальской впадины.
Фактический материал и методы исследования. Теоретической основой решения поставленных задач послужили идеи В.Д. Рязанова, B.F.
Пуцилло, Г.Е. Рябухина, В.В. Самсонова, Г.Г. Лебедя, В.П. Исаева о том, что геологические и геохимические условия ЮБВ благоприятны для образования и накопления значительных запасов УВ, их образование происходит в мезозойско-кайнозойских осадках Байкала, на поверхность углеводороды разгружаются с разных глубин и, видимо, имеют различный генезис. В работе использованы данные бурения по 11 глубоким и более 100 колонковым скважинам (Г.Е. Рябухин, В.В. Самсонов, М.И. Кузьмин и др.), гидрогеологических исследований Байкальского артезианского бассейна (Б.И. Писарский, И.С. Ломоносов и др.), сведения о неоднородности распределения теплового поля и распространенности газогидратов ( С В .
Лысак, B.C. Лебедев, А.Д. Дучков, В.А. Голубев, А.Г. Ефремова, О.М. Хлыстов, Г.Н. Калмычков), геофизические данные по электроразведке, сейсморазведке, аэромагниторазведке, наземной магниторазведке, гравиразведке и др. (А.П. Булмасов, В.П. Пятчин, М.М. Мандельбаум, П.Ю. Легейдо и др.).
В диссертацию вошли материалы собственных полевых исследований, проведенных за последние восемь лет на территории Южнобайкальской впадины, площадь которой составляет 18 000 км". С целью изучения геологии и геохимии Южнобайкальской впадины на данной территории в 1998-2003 гг. проводились: геохимическая съемка масштаба
1:200 000, опробование естественных нефте- и газопроявлений, отбор проб воды из источников и скважин, дегазация донных осадков и воды, промеры дна озера в авандельте Селенги, авиакартирование пропарин. В то же время проведены в малых объемах геофизические работы.
Всего за годы полевых работ пройдено маршрутами: посуше— 5120 км, по воде — 270 км, по льду озера Байкал - 3200 км, на вертолете - 250 км.
Отобрано на анализ: образцов грунта - 1250, газа - 1180, воды - 95, проб нефти - 8, донных осадков - 65 шт., шлама - 125 проб.
На участках, покрытых геохимической съемкой, расстояние между точками опробования и профилями, в среднем, составляло 2 км.
Аналитические работы по определению компонентного состава газов проводились в ИГУ на хроматографах «Цвет-100» и «Цвет-500» по методике, разработанной во Всесоюзном научно-исследовательском институте ядерной геофизики и геохимии (г. Москва). Люминесцентно-битуминологический анализ грунтов и шлама выполнялся в геохимической лаборатории Иркутского госуниверситета. При обработке материалов использовались стандартные компьютерные программы.
Проводился сравнительный анализ нефтегазоносности ЮБВ с крупнейшими НГБ - Прикаспийским и Сахалинским.
Защищаемые научные положения и основные результаты Поскольку Южнобайкальская впадина является центральной частью кайнозойского рифта, то, учитывая его строение можно утверждать, что углеводороды образуются в палеоген-неогеновых отложениях средней части впадины на глубинах более 2,5-3,0 км, откуда они мигрируют в направлении восточного борта до зоны активных разломов, что подтверждается разгрузкой через водную толщу Байкала. На этом этапе происходит биодеградация углеводородов сначала на дне, а затем в поверхностных условиях нефть окисляется до асфальтов и твердых битумов, а газ - до С02.
Установлено, что природные газы Южнобайкальской впадины представляют собой сложную смесь газов разного происхождения. Метан, сопровождающийся незначительным количеством его гомологов, генерируется биохимическим путем в верхней части разреза. Газы, нефти и битумы катагенетического происхождения слабо проявлены на поверхности.
На основании комплекса геолого-геохимических показателей: сейсмичность, возраст осадков, их состав, высокое содержание рассеянного органического вещества, повышенное тепловое поле, естественные выходы газа, нефти и битумов, присутствие «грязевых» вулканов, сделан вывод, что Южнобайкальская впадина является перспективным нефтегазоносным бассейном и произведено его нефтегазогеологическое районирование.
Новизна работы и личный вклад:
• на основании сравнительного анализа геохимических, тектонических, гидрогеологических, литологических данных и результатов бурения произведено нефтегеологическое районирование ЮБВ;
• анализ палеонтологических данных, литологического состава, данных глубокого и колонкового бурения, сейсморазведочных характеристик разреза доказывает наличие юрско-меловых континентальных отложений, подстилающих кайнозойскую толщу;
• в результате обобщения и систематизации данных по геохимии естественных газопроявлений на акваториях Селенгинского мелководья, Баргузинского и Чивыркуйского заливов, установлено, что все горючие газы на этих участках ЮБВ имеют практически одинаковый углеводородный состав;
• аналитическими исследованиями установлено, что в составе газов, выделяющихся со дна Байкала, главенствующим компонентом является метан с незначительными примесями гомологов, в небольших концентрациях присутствуют азот, диоксид углерода, водород и воздушный кислород;
• при анализе газогеохимических карт сделан вывод, что выявленные аномалии представляют собой главные очаги разгрузки и отражают закономерности химического взаимодействия исследуемых свободных газов с другими компонентами среды миграции. Наличие гелия в пробах газа свидетельствует о его поступлении из фундамента. Миграция гелия происходит через ослабленные зоны (разломы, зоны повышенной
трещиноватости). Ярко выраженные аномалии углекислого газа являются результатом массового окисления углеводородов на геохимических барьерах;
• на основе анализа химического состава и пространственного распределения свободных газов сделан вывод, что существенно метановые газы относятся к верхней части разреза Южнобайкальской впадины, а углеводородные газы, содержащие гомологи метана, мигрируют из его нижней части;
• данные о составе углеводородных газов донных осадков по профилю Исток
• Заречье, полученные автором, позволили установить закономерное присутствие сухих газов по периферии современной дельты Селенги и жирных газов к северу и югу от нее, где развиты озерные отложения и присутствуют нефтепроявления;
• по данным геохимической съемки, проведенной при личном участии автора, построены геохимические карты распределения концентраций метана, кислорода, диоксида углерода, битумов и гелия для территории Устьбаргузинской депрессии (совместно с В.П. Исаевым);
• по данным проведенного суточного мониторинга выделения газа в Посольском заливе озера Байкал установлено, что в течение суток дебит газа не меняется, из чего следует, что нижележащие горизонты обладают высокими коллекторскими свойствами и содержат стабильные скопления углеводородов.
• анализ площадей распространения естественных нефтегазопроявлений, показал, что образование углеводородных газов в верхних горизонтах дельтовых отложений крупных рек ЮБВ преимущественно биохимическое.
Нефть, битумы и «жирные» газы образованы в результате катагенетических процессов в неоген-палеогеновых и возможно мезозойских отложениях;
• наличие мощной осадочной толщи, высокого теплового поля, значительное содержание рассеянного органического вещества в Южнобайкальской впадине дают основание выделить нефтегазоносный бассейн и провести предварительное районирование. В дальнейшем интерес представляют схожие по геологическим условиям впадины байкальского типа - Дархатская, Хубсугульский, Тункинская, Северобайкальская, Баргузинская, Верхнеангарская, Муйская, Баунтовская, Ципинская, Чарская, Токкинская.
Практическая значимость. Построенные карты, графики, гистограммы, схемы, профили дают возможность моделировать геохимические процессы, протекающие в осадочной толще БРЗ, которые приводят к образованию углеводородов. Установлена закономерность расположения естественных нефтегазопроявлений, фиксируемых на поверхности озера Байкал. Проводится их сравнение с известными проявлениями в других районах земного шара. Знания о закономерности размещения пропарин и интенсивности газовыделений позволят безопасно проводить зимние дороги по льду озера. Изучение газогидратного слоя имеет важное экологическое значение. Детальное исследование естественных проявлений углеводородных флюидов существенно дополняет геохимическую составляющую байкальской природной среды как «объекта Мирового наследия». Знания о нефтегазоносности ЮБВ можно использовать при поисках газа в других впадинах БРЗ. В случае обнаружения скоплений нефти и газа в других впадинах Байкальской рифтовой зоны республика Бурятия получает возможность создания собственной базы углеводородного сырья.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на совещании в г. Улан-Удэ (юбилейная конференция «Геологической службе Бурятии - 50 лет») в 2003 г. и Всероссийском совещании «Эффективность и целесообразность применения наземных геохимических методов при проведении региональных и поисковых работ на нефть и газ на территории Российской Федерации», (Новосибирск, 2005 г.).
По теме диссертации опубликовано двенадцать работ, из них в ведущих рецензируемых журналах - 2 статьи (Вестник Иркутского государственного технического университета, Известия высших учебных заведений. Геология и
разведка).
Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем текста 155 страниц, 24 рисунка, 14 таблиц.
Список литературы включает 164 наименования.
Благодарности. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, профессору, доктору геолого-минералогических наук В.П. Исаеву за постоянную помощь и поддержку. В процессе работы над диссертацией автор пользовался советами и консультациями специалистов ИНГГ СО РАН, ГФУГП «Бурятгеоцентр», Геологического института СО РАН, Лимнологического института СО РАН, Института земной коры СО РАН, Иркутского госуниверситета, а также А.Н. Булгатова, Ю.П. Гусева, А. Кашика, А.Г. Миронова, В.В. Самсонова, А.В. Татаринова, Н.А. Фишева, О.М. Хлыстова и других, за что выражает им глубокую благодарность. Автор выражает признательность студентам геологического факультета ИГУ, участвовавшим в проведении полевых работ.
При выполнении настоящей работы автор постоянно ощущал помощь и содействие преподавателей и лаборантов Кафедры геологии нефти и газа Иркутского государственного университета.
