Содержание к диссертации
Введение
1 Геологическое строение и нефтегазоносность палеоцен-эоценовых отложений 9
1.1 Состояние изученности отложений 9
1.2 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза 14
1.3 Тектоника 23
1.4 Нефтегазоносность 32
1.4.1 Краткая характеристика залежей углеводородов 32
1.4.2 Состав и свойства нефтей и газов 41
1.5 Гидрогеологические условия и термобарический режим 51
1.5.1 Гидрогеохимическая и гидродинамическая характеристика ... 51
1.5.2 Современные геотермические условия 56
1.5.3 Пластовые давления 60
2 Палеогеографические и фациальные условия формирования палеоцен-эоценовых отложений и накопления органического вещества 62
3 Оценка нефтегазоматеринского потенциала пород 77
3.1 Геохимическая характеристика пород 77
3.2 Геохимическая характеристика органического вещества пород по данным физико-химических методов анализа 81
3.3 Геохимическая характеристика органического вещества пород по данным экспресс-пиролиза «Rock-Eval» 91
3.4 Методические аспекты определения типа органического вещества... 94
3.5 Нефтегазоматеринские породы и характеристика их генерационного потенциала 104
3.6 Корреляция рассеянного органического вещества пород и нефтей... 114
4 Условия генерации углеводородов и формирования их скоплений 116
4.1 Катагенез органического вещества пород 116
4.2 Генерационная зональность углеводородов 128
4.3 Термобарическая зональность углеводородных скоплений 142
5 Количественная оценка перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений по геохимическим показателям 144
3аключение 157
Список использованной литературы
- Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
- Гидрогеохимическая и гидродинамическая характеристика
- Палеогеографические и фациальные условия формирования палеоцен-эоценовых отложений и накопления органического вещества
- Геохимическая характеристика органического вещества пород по данным физико-химических методов анализа
Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях сокращения минерально-сырьевой базы, обусловленного истощением залежей углеводородов (УВ) в мезозойских отложениях Центрального и Восточного Предкавказья и невысокой эффективностью проводимых здесь геологоразведочных работ (ГРР), все более очевидной становится необходимость оценки перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений, как одного из объектов прироста запасов УВ. Несмотря на длительный период изучения палеоцен-эоценовых отложений на территории Ставропольского края состояние их изученности в настоящее время, на фоне высокой степени освоенности ресурсов УВ в регионе в целом, остается недостаточным для решения многих актуальных проблем нефтегазоносности, связанных, прежде всего, со специфическими условиями формирования ловушек и залежей УВ в нетрадиционных породах-коллекторах (глинистые, глинисто-карбонатные) и т. п.
Целью работы является обоснование перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края) на базе обширного геолого-геохимического материала, полученного с помощью современных аналитических методов исследований.
Основные задачи исследования:
1. Изучение особенностей геологического строения и нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений, палеогеографических и фациальных условий их формирования и накопления органического вещества (ОВ).
2. Установление закономерностей изменения по площади и разрезу свойств и состава ОВ и УВ палеоцен-эоценовых отложений.
3. Выявление особенностей катагенетических преобразований ОВ палеоцен-эоценовых отложений.
4. Обоснование условий генерации УВ и формирования их скоплений в палеоцен-эоценовых отложениях с использованием результатов геохимических методов исследований.
5. Качественная и количественная оценка перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья (территория Ставропольского края) по геохимическим показателям.
Научная новизна:
1. На основе анализа результатов комплекса геохимических методов изучения ОВ палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья и детальных исследований палеогеографических и фациальных условий их формирования выявлены генетические типы (подтипы) рассеянного в породах ОВ и впервые составлены схемы, отражающие закономерности его распространения.
2. Разработана новая модель катагенетического преобразования ОВ и генерации УВ в нефтегазоматеринских породах (НГМП) палеогена изучаемой территории с использованием результатов люминесцентно-битуминологического, пиролитического и углепетрографического анализов рассеянного в породах ОВ, а также данных о современных и палеотермобарических условиях недр.
3. Впервые составлена схема раздельного прогноза на нефть и газ палеоцен-эоценовых отложений по комплексу геохимических показателей.
4. Проведена количественная оценка перспектив нефтегазоносности палеоцен-эоценовых отложений территории исследования с использованием новой геолого-геохимической информации.
Защищаемые положения:
1. Выявленные закономерности распространения ОВ разного происхождения в палеоцен-эоценовых отложениях. На основной части Центрального Предкавказья преобладает сапропелево-гумусовый подтип ОВ, в Восточном Предкавказье – гумусово-сапропелевый подтип. Доля сапропелевой составляющей закономерно увеличивается в восточном и юго-восточном направлениях, что обусловлено палеогеографическими и фациальными условиями осадконакопления.
2. Модель катагенетического преобразования ОВ пород палеогенового возраста, составленная по результатам анализа комплекса геохимических параметров, позволяющая определять положение зон генерации УВ разного фазового состояния. Генерация жидких УВ начинается при палеотемпературах, близких к 100 оС (температура максимума выхода УВ, Тмах = 421 426 оС, отражательная способность витринита, Ro = 0,5 0,55 % - в зависимости от подтипа ОВ).
3. Установленные нефтегазогенерационные потенциалы пород палеоцен-эоцена, в наибольшей степени реализованные на территории Восточно-Ставропольской впадины (восточная часть), Прикумской системы поднятий, Ногайской ступени и северного борта Терско-Каспийского передового прогиба. Для формирования газовых скоплений условия более благоприятны в пределах Центрального Предкавказья, а нефтяных – Восточного Предкавказья. Наибольшим нефтегазогенерационным потенциалом обладают отложения кумского возраста.
4. Оценка прогнозных ресурсов УВ, проведенная с использованием современных представлений о геологическом строении палеоцен-эоценовых отложений и геохимических особенностей, содержащегося в них ОВ, подтверждающая целесообразность постановки ГРР для поиска нефтяных скоплений на территории Восточного Предкавказья. Первоочередным объектом работ являются кумские отложения.
Практическая значимость и реализация результатов. Использование разработанной модели катагенетического преобразования ОВ пород палеогенового возраста и генерации УВ, а также построенной с ее помощью схемы раздельного прогноза на нефть и газ позволяет достаточно точно определять граничные интервалы проявления главной фазы нефтеобразования (ГФН) в процессе катагенеза и выявлять положение главной зоны нефтеобразования (ГЗН) как в разрезе отложений, так и в плане на территории их распространения. Результаты, полученные автором, могут быть использованы при планировании ГРР на нефть и газ в пределах Центрального и Восточного Предкавказья. Разработки автора, касающиеся оценки ресурсной базы УВ палеоцен-эоценовых отложений восточных и юго-восточных районов Ставропольского края, использовались при выполнении 4 научно-исследовательских отчётов НИИ проблем и новых технологий в нефтегазовой промышленности (НИИ ПНТ НП) и ОАО «СевКавНИПИгаз», выполненных для Территориального агентства по недропользованию по Ставропольскому краю (2004 г.), ЗАО «Юг-Георесурс»
(2006 г.) и ОАО «Газпром» (2007 - 2008 гг.).
Фактический материал. В основу диссертационной работы положены результаты научных исследований, выполненных автором в период с 2004 по 2011 годы и базирующихся на данных бурения, гидрогеологических, геофизических и геохимических материалах по более 300 скважинам, пробуренным на территории Центрального и Восточного Предкавказья (Ставропольский край), изучения кернового материала (около 1400 образцов пород, в т.ч. микроскопическое изучение 70 шлифов), на анализе устьевых и глубинных проб нефтей (134 пробы), свободных, попутных и водорастворенных газов (80 проб), многочисленных публикациях по исследуемой проблеме.
Для решения поставленных в ходе работы над диссертацией задач автором были исследованы образцы пород палеоцен-эоценового возраста из пробуренных в Ставропольском крае скважин, подвергшиеся геохимическим исследованиям в специализированных лабораториях НИИ ПНТ НП, ИГиРГИ и ОАО «СевКавНИПИгаз». В частности, в работе использовались данные о содержании в породах органического углерода (180 определений), результаты люминесцентно-битуминологического (около 1000 определений) и пиролитического (в модификации «Rock-Eval» – 184 определения) анализов, а также результаты определений отражательной способности витринита.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы прошли первичную апробацию на XXXIV, XXXV и XXXVIII научно-технических конференциях по итогам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2004, 2005 и 2008 годы (Ставрополь, 2005, 2006, 2009 гг.); III, IV научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов «Газовой отрасли – энергию молодых ученых!» (Ставрополь, 2008, 2010 гг.); XII региональной научно-технической конференции «Вузовская наука – Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2008 г.); VIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и научных работников «Международные и отечественные технологии освоения природных минеральных ресурсов и глобальной энергии» (Астрахань, 2009 г.); IX Международной конференции «Новые идеи в науках о земле» (Москва, 2009 г.); VII Международной научно-практической конференции «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (Кисловодск, 2010 г.).
Публикации: По теме диссертации опубликовано 13 работ, из них три – в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
В объеме палеогеновых отложений Предкавказья выделяются два самостоятельных комплекса, разделенных региональным стратиграфическим перерывом. Верхний комплекс включает часть майкопской серии, нижний - охватывает палеоцен-эоценовые отложения, литологически представленные терригенно-карбонатными породами, характеризующимися резкой фациальной изменчивостью и значительным колебанием толщин.
Согласно «Унифицированной стратиграфической схеме палеогеновых отложений Северного Кавказа и Предкавказья» (2000 г.) палеогеновая система состоит из трех отделов: палеоценового, эоценового и олигоценового. Отложения палеоценового и эоценового отделов на рассматриваемой территории распространены повсеместно и хорошо охарактеризованы комплексом микрофауны.
Детальными исследованиями палеогеновых отложений, в частности, палеонтологическим обоснованием возраста свит палеоцен-эоценовых отложений и сопоставлением их разрезов в пределах Центрального и Восточного Предкавказья занимались: Б.П. Жижченко (1954), Л.А. Польстер (1954), Б.А. Онищенко (1985), В.Д. Сомов, Е.К Шуцкая, В.Г. Морозова, Л.С. Тер-Григорьянц (1977), Н.Ф. Фролова, Е.И. Пережогина, Н.В. Жевненко (1984) и другие (рис. 1.2).
Кайнозойская группа KZ Палеогеновая система Р Палеоценовый отдел Pi Представлен мергелями, песчаниками, алевролитами и по своим литолого фациальным особенностям подразделяется на верхний и нижний подотделы.
Н.В. Жевненко с дополнениями) на маастрихтских отложениях (Марьинская, Советская, Курская, Александровская, Янкульская, Северо-Нагутская и другие площади) и перекрывается образованиями карапагинского возраста. Особенностью строения эльбурганской свиты в пределах изучаемой территории является неполнота разрезов (преимущественно в подошвенной и кровельной частях). Это обусловлено ее трансгрессивным залеганием на подстилающих отложения верхнего мела и неравномерным размывом перед накоплением карапагинской свиты.
В низах эльбурганской свиты выделяются кармалиновские слои (Б.А. Они-щенко, 1972), распространенные в Западном и Центральном Предкавказье (Рас-шеватская, Казинская, Грачевская, Петровская, Благодарненская и другие площади), и отложения датского яруса, распространенные в Восточном Предкавказье.
Проблемой стратиграфического положения датского яруса занимались ряд исследователей (Е.К. Шуцкая (1965, 1970), В.Г. Морозова (1946), М.М. Москвин (1960), Д.М. Халилов (1960) и др.). В результате анализа обширного геолого-геофизического и палеонтологического материала нижняя граница палеогеновой системы в Восточном Предкавказье соответствует подошве датского яруса, основанию зоны Eoglobigerina taurica (МСК, выпуск 22, 1985 г.). Датские отложения распространены лишь в восточных и юго-восточных районах (Максимокум-ская, Чкаловская, Прасковейская, Колодезная, Величаевская и др. площади), где сложены глинистыми известняками и мергелями толщиной первые метры. В пределах этой территории отмечается идентичность литологического состава датских образований с подстилающими маастрихтскими породами [21].
На небольшом участке в северо-западной части Восточного Предкавказья (Голубинская, Гороховская, Синебугровская, Арзгирская и другие площади) кармалиновские слои трансгрессивно залегают на отложениях датского яруса (Б.А. Онищенко, 1974), в пределах же остальной территории - в основном на отложениях кампанского (Расшеватская площадь) и маастрихтского (Грачевская, Безопасненская и др. площади) ярусов. Кармалиновские отложения представлены серыми и светло-серыми, обычно слабосцементированными, преимущественно карбонатными песчаниками и алевролитами. В фракционном составе песчаников преобладают (до 76 %) частицы размером 0,25 - ОД мм, а в составе алевролитов -частицы 0,1 - 0,01 мм. Зерна в основном хорошо отсортированы и окатаны, исключением являются песчаники, отобранные из скважин 1 Арзгирской и 42 Рас-шеватской, характеризующиеся пестрым составом, угловатой формой зерен, размер которых меняется от 0,01 до 1 мм, и наличием углистых включений. Толщина кармалиновских слоев изменяется от 20 до 90 м (Расшеватская площадь).
В пределах Центрального Предкавказья нижнепалеоценовые отложения сложены карбонатными алевролитами и песчаниками (с зеленоватым оттенком за счет примеси глауконита), которые содержат прослои темных аргиллитов и пласты детритусовых известняков. Песчаники мелкозернистые, обычно слабо и средне сцементированы, плохо отсортированы [21]. Эльбурганские отложения Центрального Предкавказья характеризуются бедными палеонтологическими находками редких фораминифер {Nonionella sp., Hetepolepa ex gr. Lesta, Cibicidoides tavorabilis и др.), поэтому границы свиты проводятся весьма условно: верхняя -по кровле крепкого сливного песчаника с Hetepolepa Lesta и обломками устриц [20], нижняя, например, в районе г. Ставрополя - по смене песчаных образований карбонатными (известняками маастрихтского возраста), а также по массовому появлению Globorotalia angulata (по Е.К. Шуцкой).
Отложения эльбурганской свиты в Восточном Предкавказье палеонтологически надежно обоснованы (планктонные фораминиферы: Globigerina varianta, Globoconusa daubjergensis, Globorotalia pseudobulloides и др.; остатки морских ежей, остракоды) и представлены зелеными и оливково-зелеными алевритистыми мергелями, карбонатными глинами, реже аргиллитами.
Толщина свиты уменьшается с запада на восток и юго-восток до 10 - 15 м на Чкаловской и Советской площадях, а также к северу (до 50 - 60 м в районе г. Арзгира). Наибольшая толщина этих отложений (140 - 180 м) в пределах Восточного Предкавказья отмечена на Веселовской и Журавской площадях.
Верхний палеоцен Pj Карапагинская свита Pjkp Отложения карапагинской свиты (опорный нефлишевый разрез на р. Ку бань у г. Черкесска, С.А. Либерман, 2000), рассматриваемые ранее в пределах изучаемой территории под названием свиты Горячего Ключа, залегают согласно на эльбурганской свите, иногда в зонах поднятий с размывом на различных горизонтах верхнего мела, и перекрываются согласно абазинской свитой, трансгрессивно — черкесской и кумской свитами. В строении отложений карапагинской свиты четко обособляются две толщи. Нижняя сложена почти повсеместно (за исключением северных районов Центрального Предкавказья) черными глинами и аргиллитами, толщина которых варьирует от 20 - 40 м (в Восточном Предкавказье) до 80 - 200 м (в Центральном Предкавказье). Верхняя толща представлена песчаниками и алевролитами, сменяющимися вверх по разрезу мощной (до 150 м) песчанистой толщей, которая резко выделяется на диаграммах стандартного каротажа по значительным отрицательным аномалиям на кривой ПС [48].
В пределах Центрального Предкавказья карапагинская свита представлена мощной толщей песчано-алевролитовых пород с незначительными по толщине глинистыми прослоями. В восточных районах отложения свиты сложены в основном глинистыми породами, иногда слабо карбонатными и в разной степени алевритистыми, с редкими прослоями мергелей и глинистых алевролитов (Пра-сковейская, Чкаловская, Приозерная, Гороховская площади). Общая толщина свиты уменьшается с запада на восток (от 270 до 15 м), вплоть до полного их отсутствия на Галюгаевской площади, площади Русский Хутор, а также в Дагестане, где непосредственно породы раннеэоценового возраста залегают на верхнемеловых отложениях.
Гидрогеохимическая и гидродинамическая характеристика
Основная часть изучаемой территории в гидрогеологическом отношении расположена в пределах Восточно-Предкавказского артезианского бассейна (И.Г. Кис-син, 1960), представляющего собой крупную водонапорную систему в донеогеновых отложениях Центрального и платформенной части Восточного Предкавказья [27].
В Центральном Предкавказье водосодержащими породами являются палеоценовые и эоценовые (в основном черкесские, реже кумские) отложения, которые представлены мощной (500 - 600 м и более) толщей песчано-алевролитовых пород, разделенных небольшими прослоями глин и характеризующихся высокими коллекторскими свойствами (пористость — 20- -34 %, про-ницаемость — (1,2 - 2,5)-10" м") и аномально низкими напорами вод, по сравнению с выше- (хадумскими) и нижележащими (верхнемеловыми) отложениями, что свидетельствует о надежной изоляции этого комплекса отложений. Верхним водоупором служат глинисто-известково-мергелистые отложения верхнеэоценового возраста общей толщиной порядка 100 - 150 м вместе с глинами нижней части хадумского горизонта, нижним водоупором - верхнемеловые отложения. Условия питания мощного водоносного комплекса палеоцен-эоценовых отложений в Центральном Предкавказье весьма затруднены, а количество поступающей в него воды при этом сильно ограничено.
В Восточном Предкавказье изучаемые отложения представлены карбонат-но-глинистой толщей, практически не имеющей надежных водоупоров в нижней и верхней частях изучаемых комплексов, где водосодержащими породами являются трещиноватые мергели, глинистые известняки, аргиллиты, реже песчаники.
В пределах изучаемой территории палеоцен-эоценовые отложения характеризуются низкой водообильностью. Так, в Центральном Предкавказье притоки пластовой воды при опробовании скважин составляли не более 2-3 м3/сут, за исключением Александровской площади, где они достигали 21 м3/сут и м /сут в зеленой и карапагинской свитах соответственно. В пределах Восточного Предкавказья дебиты воды по скважинам изменяются от сотых долей до 20 м /сут, в основном не превышают 3 - 4 м /сут. Из палеоцен-эоценовых отложений значительные притоки воды были получены только в локальных зонах трещиноватости глинисто-мергелистых пород (196 м /сут - на Прасковейской и 80 м /сут — на Зимнеставкинской площадях). Наибольшая водообильность палеоцен-эоценовых отложений отмечается в пределах Минераловодского выступа, где дебиты воды в скважинах варьируют от 60,5 до 180 м3/сут.
Палеоценовый и эоценовый водоносные комплексы характеризуются схожими гидрогеологическими условиями (одинаковые области питания, совпадающие направления движения подземных вод, их близкий гидрохимический состав и закономерности его изменения), что объясняется отсутствием между ними надежных и регионально выдержанных водоупоров и позволяет рассматривать их в качестве единой гидродинамической системы, за исключением ряда участков (Александровская, Северо-Ставропольская площади), где эти комплексы разделены локальными (зональными) водоупорами. Однако разный ли-тологический состав пород и степень его выдержанности, а также особенности распределения пород-коллекторов в отложениях нижнего и среднего палеогена в пределах территории исследования определили различия между подземными водами этих комплексов отложений (рис. 1.14).
Абсолютные отметки пьезометрических напоров вод палеоценовых и эо-ценовых отложений изменяются в широких пределах — от+33 м до +1321 ми более. Зона пониженных пьезометрических напоров территориально приурочена к основной части Западного и Центрального Предкавказья, где значения напоров пластовых вод колеблются от +100 м до +33 м, а пьезометрические уклоны составляют всего 1-2 м/км [51]. На юге и юго-востоке изучаемой территории отмечается зона с повышенными (более +500 м) абсолютными отметками пьезометрических напоров подземных вод, достигающих в палеоценовых отложениях +1321 м (скважина 1 Георгиевская), в эоценовых - +816 м (скважина 4 Прасковейская). В пределах Восточного Предкавказья высокие напоры вод палеоценовых и эоценовых отложений сформировались в основном за счет отжима большого количества седиментационных вод (под влиянием геостатических нагрузок) из глинистых толщ палеогена в породы-коллекторы олигоцена, эоцена и палеоцена. При этом связь между соседними водоносными комплексами могла иметь место лишь в зонах повышенной трещинноватости, имеющих неравномерное локальное распространение.
В пределах Минераловодского выступа, где пьезометрические уклоны составляют 13 м/км, аномально высокие напоры вод обусловлены гидродинамической связью высоконапорных вод нижнего мела с верхнемеловыми и палео-цен-эоценовыми в локальных зонах тектонических нарушений.
В региональном отношении падение напоров подземных вод палеоценовых и эоценовых отложений отмечается от основной области питания (северный склон Кавказского хребта) в северном, северо-восточном и северозападном направлениях, локально осложняясь литологическои изменчивостью пород, к районам скрытой разгрузки, вероятно, располагающихся в пределах кряжа Карпинского (Бузгинское поднятие) [29, 47, 65]. Именно в этих направлениях гидроизопьезы становятся более разреженными, что отражает уменьшение скорости подземного потока и обусловлено большой толщиной водосодер-жащих пород и их повышенной проницаемостью.
На территории исследования в изучаемых водоносных комплексах выделяются гидрохимические и гидродинамические области, различающиеся по минерализации, ионно-солевому составу и степени метаморфизации вод. Так, на южном склоне Ставропольского свода в палеоценовых и эоценовых отложениях выделяется замкнутая гидродинамически аномальная зона распространения сильно опресненных вод (минерализация до 500 мг-экв/л), почти лишенных растворенного газа. Образование этой зоны обусловлено интенсивным подземным перетоком опресненных высоконапорных вод из нижнемеловых (альбских и, возможно, апт-ских) отложений в палеоцен-эоценовые (верхнемеловые размыты).
Палеогеографические и фациальные условия формирования палеоцен-эоценовых отложений и накопления органического вещества
Характер захороняемого в осадках органического материала, особенности его превращения в раннем диагенезе и дальнейшие изменения в катагенезе определяются фациально-геохимическими условиями формирования отложений (биопродуктивностью, климатом, скоростью осадконакопления, окислительно-восстановительным потенциалом среды, глубиной бассейна седиментации и др.). Поэтому установление закономерностей распространения фаций, максимально обогащенных ОВ и, как следствие, характеризующихся наибольшими потенциальными возможностями, имеет важное практическое значение.
Реконструкция условий формирования палеоцен-эоценовых отложений осуществлялась на основе обзора ранее проведенных литолого-фациальных и палеогеографических исследований, базирующихся на результатах палеотекто-нического, палеогеоморфологического, минералого-петрографического (изучение породообразующих, акцессорных, аутигенных, глинистых минералов), стратиграфического и др. видов анализов [10, 12, 22, 23, 48-51, 53, 59, 60, 64, 67, 72].
В течение палеоценовой и эоценовой эпох изучаемая территория по интенсивности тектонических движений (преимущественно нисходящих) разделялась на две крупные области — Восточное и Центральное Предкавказье, основой выделения которых являлось блоково-глыбовое строение фундамента [59, 60]. Районы Восточного Предкавказья представляли собой слабо дифференцированную относительно глубоководную область с некомпенсированным, преимущественно карбонатным осадконакоплением. В Центральном Предкавказье наблюдалась мелководная обстановка, где формировались терригенные и терригенно-карбонатные илы.
На протяжении палеоценовой и эоценой эпох морской бассейн в пределах изучаемой территории три раза расширялся и столько же раз сокращался. При каждом расширении бассейна палеогеографическая обстановка более или менее выравнивалась, при этом происходило усиление карбонатной седиментации. В регрессивные этапы наблюдалась более отчетливая дифференциация территории и усиливалась терригенная седиментация (Центральное Предкавказье).
Повышение тектонической активности в конце позднемеловой эпохи привело к постепенному сокращению верхнемелового бассейна. Начавшаяся регрессия особенно активно проявилась в раннепалеоценовое (датское) время. В породах нижних частей датского яруса многими исследователями отмечено повышенное содержание иридия, обусловленное, по-видимому, какими-то причинами глобального характера на рубеже мезозойского и кайнозойского периодов [51], что, вероятно, привело к гибели целых групп животных (рептилии, иноцерамы и др.).
В начале раннего палеоцена образовались области сноса, которые оказали существенное влияние на процесс осадконакопления в течение всего палеогенового периода [59]. Источник сноса обломочного материала располагался на севере и северо-западе от описываемой территории - в пределах Русской платформы (Украинский кристаллический массив и Воронежская антеклиза) [64, 72]. Кавказский архипелаг мог поставлять преимущественно пелитовый материал [59]. Подчиненное значение имели островки внутригеосинклинальной суши, периодически возрождающиеся под влиянием локальных положительных тектонических подвижек.
Расширение бассейна седиментации в пределах изучаемой территории началось с кармалиновского времени, за счет чего в раннепалеоценовое время возникли две области, характеризующиеся различными геотектоническими режимами, и, как следствие, палеогеографическими условиями осадконакопления, изменяющимися с северо-запада на юг-юго-восток [50], что в свою очередь внесло существенные изменения в состав фауны. Первая (песчано-алевритовая) зона охватывала районы Западного, Центрального и частично Восточного Предкавказья, где в условиях быстрого компенсированного погружения (до 500 м) существовала мелководная обстановка седиментации [59], роль индикатора которой выполняют сохранившиеся обломки толстостенных устриц [72]. Кармали-новский морской бассейн представлял собой крупный залив раннепалеоценового моря [48], береговая линия которого имела извилистые очертания с множеством заливов и полуостровов. Самые крупные заливы (районы Расшеватской и Серги евской площадей) вдавались в глубь суши до 40 км, а протяженность полуостровов, например, в районе Мирненской площади, достигала 30 км при ширине около 10 км. В этой части бассейна накапливались наиболее мощные песчано-алевритовые осадки преимущественно глауконитово-кварцевого состава с небольшими прослоями глинистого и известковистого материалов в условиях нормальной солености бассейна седиментации с небольшими тенденциями в сторону опреснения, возможно, за счет действия вод, поступавших вместе с терриген-ным материалом со стороны Русской платформы (И.Н. Капустина, А.И. Савина, 1967). На это указывают величины отношений (Fe/Mn = 59; Ba/Sr 1) и небольшое содержание К20 (1,7-2 %). В этих осадках отмечено несколько повышенное содержание железа и бария, по сравнению с более глубоководными, характеризующимися глинисто-карбонатным составом, и пониженное - стронция и марганца. Органический мир был довольно однообразен и представлен, главным образом, мелководными бентосными фораминиферами [72]. Остальная территория (южные районы Центрального Предкавказья, а также территория Восточного Предкавказья) в это время являлась сушей, поставлявшей терригенный материал.
Вторая (известково-глинистая) зона, сформировавшаяся за счет дальнейшего расширения бассейна седиментации в южном и юго-восточном направлениях, приурочена к Восточному Предкавказью. Здесь в раннепалеоценовое время отлагались маломощные (до 30 м) смешанные алевритово-мергельно-глинистые осадки (переходная фация) с большим количеством планктонных и бентосных форамини-фер в условиях относительно глубоководного моря с нормальной соленостью (К20 = 3,14 %). Южнее эта фация сменилась более глубоководными карбонатными илами [59] с преобладанием планктонных ассоциаций, формирование которых происходило в бассейне с едва повышенной соленостью (Fe/Mn = 9; Ba/Sr 1). В конце эльбурганского времени произошла регрессия моря, что обусловило почти повсеместный их размыв в предпозднепалеоценовое время, за исключением Арз-гирской, Мирненской, Голубинской, Гороховской, Барсуковской и др. площадей.
Отложения нижне- и верхнепалеоценового возрастов накапливались в схожих условиях осадконакопления, что подтверждается их близким литологи ческим составом в пределах изучаемой территории.
К моменту начала позднепалеоценовой трансгрессии, во время которой под воды моря погрузилось все Предкавказье, существовал сильно выровненный рельеф, сложенный полого залегающими преимущественно нижнепалеоценовыми, реже верхнемеловыми породами. В начале карапагинского времени в спокойной слабо восстановительной (подтверждается наличием сидеритовых конкреций) морской среде повсеместно накапливались глины выдержанной толщины, к верху сменившиеся песчано-алевритовыми осадками, формировавшимися в мелководных условиях. В конце второй половины карапагинского времени произошла регрессия моря, которая завершилась полным осушением изучаемой территории, именно поэтому выделение отложений, соответствующих этому этапу се-диментационного цикла, представляет значительные трудности. Это связано с тем, что однородная песчано-алевритовая толща, слагающая верхнюю часть ка-рапагинской свиты, литологически неотделима от мелководных отложений нижней (трансгрессивной) части свиты. В карапагинское время, по сравнению с эль-бурганским, сократилось разнообразие планктонных фораминифер, исчезли на-нопланктон и остракоды, появились радиолярии (организмы с кремнистым панцирем), наблюдался расцвет агглютинирующих семейств фораминифер [67].
Геохимическая характеристика органического вещества пород по данным физико-химических методов анализа
ОВ палеоцен-эоценовых отложений Центрального и Восточного Предкавказья на протяжении ряда лет изучалось многими исследователями: С.Г. Не-ручевым, М.С. Бурштаром, К.Ф. Родионовой и СП. Максимовым, Д.А. Мир-зоевым, Л.И. Джапаридзе, Г.Н. Чепаком и др. [1, 11, 43, 57, 76, 78]
В настоящей работе выполнен анализ результатов геохимических исследований пород разных лито логических типов, полученных в лабораториях ВНИГНИ, ВНИГРИ, ИГиРГИ, ВНИИГАЗ, СФ «СевКавНИПИнефть», ОАО «СевКавНИПИгаз». Изученные образцы керна были отобраны в пределах Ставропольского края в интервале глубин 371,4 - 3303 м.
Исследования показали, что палеоцен-эоценовые отложения в разной степени обогащены органическим углеродом (Сорг), хлороформенным (ХБ) и спиртобензольным (СББ) битумоидами, что наглядно отображено на рисунках 3.1, 3.2. Геохимическая характеристика ОВ пород по подразделениям палеоцен-эоценового возраста представлена ниже.
Палеоценовые отложения. Среднее содержание Сорг в разных литологи-ческих типах пород палеоценового возраста составляет: в глинистых - 0,76 % (при колебании от 0,5 до 1 %), в песчаных - 0,38 % (при колебании от 0,17 до 0,72 %), в карбонатных - 0,26 %. В составе ОВ глинистых отложений на долю ХБ приходится в среднем 2,36 %, СББ — 8,36 %, остаточного нерастворимого углистого вещества - 89,08 %. Гуминовые кислоты обычно отсутствуют или содержатся в весьма небольшом количестве.
Содержание ХБ в отложениях палеоценового возраста изменяется в широких пределах - от менее 0,01 до 0,12 %, при этом их средняя концентрация в породах разного литологического состава практически одинакова (в песчаниках — 0,018 %, в известняках - 0,024 %, в глинах и аргиллитах - 0,027 %).
Черкесская свита. Глины и аргиллиты черкесского возраста характеризуются наибольшими значениями Сорг - от 0,25 до 4,48 % (среднее содержание 1,66 %), в мергелях и известняках его содержание в 2,2 - 3,5 раза меньше (0,77 и 0,48 % соответственно). В наибольшей степени обогащены ОВ аргиллиты Архангельской (Сорг = 4,48 %), мергели Прасковейской (Сорг = 3,47 %) и Озек-Суатской (Сорг — 3,64 %) площадей. Содержание ХБ в породах черкесской свиты изменяется в широком диапазоне от, 0,0003 (Расшеватская, Кармалиновская площади) до 1,58 % (Озексуатская площадь). Средняя концентрация ХБ в мергелях составляет 0,21 %, в известняках и глинах — существенно меньше (0,062 и 0,037 % соответственно). Песчаные породы характеризуются наиболее низкими значениями ХБ (0,0003 - 0,02 %). Области максимальной концентрации нейтральных битумоидов в пределах Центрального Предкавказья приурочены к Родниковской площади (0,095 %), Восточного Предкавказья - к Журавской (0,085 - 0,17 %), Озек-Суатской (0,55 - 1,1 %) и Архангельской (0,6 %) площадям.
Кумекая свита. В пределах изучаемой территории среднее содержание Сорг в известняках и мергелях кумского возраста составляет 2,53 %, при этом в отдельных образцах концентрация Сорг достигает 6,53 % (Каясулинская площадь). В глинах содержится от 0,38 до 4,11 % Сорг, при среднем значении 1,69 %.
Содержание Сорг закономерно увеличивается в юго-восточном направлении, в сторону погружения кумских отложений и уменьшения доли терригенной составляющей в разрезе, от 1,13 % (Сенгилеевская площадь) до 6,53 % (Каясулинская площадь). В наибольшей степени обогащены ОВ карбонатные породы Искринской, Архангельской, Каясулинской и Озек-Суатской площадей (среднее содержание Сорг - 3,2 - 3,52 %). Меньшим содержанием Сорг характеризуются глинистые породы Журавской (1,8 %) и Караногайской (1,02 %) площадей.
Средняя концентрация ХБ в мергелях и известняках составляет 1,56 и 1,01 % соответственно, в глинах - 0,6 %. Породы кумской свиты отличаются наиболее высоким содержанием нейтральных битумоидов в восточной и юго-восточной частях изучаемой территории, где средняя концентрация ХБ в пределах Курской площади составляет 1,21 %, Советской - 2,94 %, Архангельской -2,17 %, Озек-Суатской - 0,83 %.
В кумских породах Центрального Предкавказья, где содержание ХБ колеблется от 0,005 (Октябрьская площадь) до 0,23 % (Ровненская площадь), отмечено преобладание концентрации кислых битумоидов над нейтральными. Так, в районе Сенгилеевской площади содержание кислых битумоидов изменяется в интервале 0,108 - 0,155 %, а нейтральных - 0,023 - 0,033 %, что позволяет судить об их окислительном характере. Аналогичная ситуация характерна для ОВ белоглинских и черкесских отложений Ставропольского свода, битуминозные компоненты которого на 74 - 90,4 % представлены кислыми фракциями. Средние значения содержания СББ в известняках и мергелях составляют соответственно 0,11 % и 0,36 %. В отдельных образцах мергелей концентрация СББ достигает 0,76 % (Архангельская и Емельяновская площади).
Состав ХБ является результатом влияния различных факторов: условий осадконакопления, состава исходного ОВ, присутствия сингенетичных компонентов, наличия условий отдачи собственных битумоидов, способных к перемещению, катагенетических воздействий и т.д. В групповом составе битумоидов Центрального Предкавказья преобладают смолистые (53,4 - 87,2 %), а Восточного Предкавказья - масляные компоненты [43].
Белоглинская свита. Среднее содержание Сорг в известняках составляет 0,68 %, в мергелях — 1,37 %. В отдельных образцах мергелей концентрация Сорг достигает 5,7 % (Каясулинская площадь). В глинах содержится от 1,11 до 5,7 % (в среднем 3,28 %). Средняя концентрация ХБ в мергелях и известняках составляет 0,15 %, в глинах - 0,25 %. Отложения белоглинской свиты характеризуются низкой битуминозностью пород практически на всей изучаемой территории, за исключением ряда площадей, где содержание ХБ составляет на: Ровненской — 0,26 %, Архангельской - 0,55 %, Емельяновской - 0,35 %, Палеогеновой -0,2 %. Среднее содержание кислых спиртобензольных битумоидов в мергелях -0,19 %, а в отдельных образцах достигает 0,5 %. В известняках их содержание значительно ниже (0,022 %).
В составе ОВ глинистых пород эоценового возраста на долю ХБ приходится в среднем 9 %, СББ - 12,35 %, гуминовых кислот — 0,75 %, остаточного нерастворимого углистого вещества — 77,9 % соответственно [43].
Во всех литологических разностях пород эоценового возраста Восточного Предкавказья установлено превышение содержания нейтральных битумоидов над кислыми, что свидетельствует об их высокой степени восстановленности. В частности, для пород белоглинского и кумского возрастов отношение ХБ/СББ составляет на площадях: Палеогеновой — 1,1 - -5, Емельяновской — 2,52 - 8, Долинной — 1,33 - 4, Арбалинской - 2,2 + 5,3, Архангельской - 2,4 -=- 5,7. Закономерное увеличение с глубиной степени восстановленности битумоидов отмечено на примере кумских и черкесских отложений Архангельской площади, где в среднем отношение ХБ/СББ составляет соответственно 4,1 (при колебании от 2,4 до 5,7) и 11,1 (при колебании от 6,2 до 16). Повышенные значения отношения ХБ к СББ на этой площади объясняются большими глубинами, более жесткими термобарическими условиям и, следовательно, более высоким уровнем катагенетической превращенности ОВ, по сравнению с другими территориями.
