Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Эволюция среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Печорского артезианского бассейна

ВАК РФ 04.00.06, Гидрогеология

Автореферат диссертации по теме "Эволюция среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Печорского артезианского бассейна"

На правах рукописи

МИТЮШЕВА Татьяна Павловна

ЭВОЛЮЦИЯ СРЕДНЕДЕВОНСКО-НИЖНЕФРАНСКОГО ВОДОНОСНОГО КОМПЛЕКСА ПЕЧОРСКОГО АРТЕЗИАНСКОГО БАССЕЙНА

Специальность 04.00.06 - Гидрогеология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 1997

Диссертационная работа выполнена в отделе геологии горючих ископаемых Института геологии Коми научного центра УрО РАН, г.Сыктывкар

Научный руководитель:

доктор геолого-минералогических

наук, профессор [В.А.Дедеев

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, проф. А.И.Коротков кандидат геолого-минералогических наук, И.Л.Хархордин

Ведущее предприятие: ВНИГРИ (г. Санкт-Петербург)

Защита состоится 25 февраля 1998 года на заседании диссертационного совета Д.063.15.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова по адресу: 199026, г.Санкт-Петербург, 21 линия, д.2, аул., ГаЪНРШЛ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института (технического университета)

Автореферат разослан ^ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.г.-м.н., доцент

А.В.Кузьмин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Несмотря на длительность изучения проблемы формирования ионно-солевого состава подземных вод, их дальнейших преобразования в ходе эволюции, исследований гидрогеохимической зональности, взаимосвязи зон катагенеза с подземными водами по прежнему актуальны и в настоящее время.

Среднедевонско-нижнефранский комплекс является одним из наиболее продуктивных в Печорском нефтегазоносном (артезианском) бассейне. С ним связано более 40 месторождений нефти и газа. Вместе с тем потенциал комплекса еще не исчерпан, свидетельством чего являются открытия новых залежей углеводородов (УВ). Воды среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса (ВК) Печорского артезианского бассейна перспективны для использования в качестве минеральных и промышленных. К настоящему времени накоплен огромный фактический материал, анализ которого позволяет провести комплексное изучение литолого-фациальных, современных и палеогидрогеологических условий, без чего невозможно эффективное планирование комплекса геологоразведочных работ, направленных на поиски углеводородного сырья и других полезных ископаемых. Исследование генезиса подземных вод, изменений их состава в процессе взаимодействий в системе вода-порода имеегг огромный научный и практический интерес, поскольку позволяет воссоздать процессы образования флюидов, проследить пути их миграции, характер и направленность постседиментационных преобразований пород и состава вод, оценить перспективы нефтегазо-носности.

Решению этих проблем на примере изучения среднедевонско-нижнефранского ВК Печорского артезианского бассейна (ПАБ) посвящена настоящая работа.

Цели и задачи. Цель данной работы состоит в изучении генезиса вод и эволюции среднедевонско-нижнефранского ВК ПАБ на основе исследования современных и палеогидрогеологических условий. Для достижения этой цели решались следующие задачи:

изучение вертикальной гидрогеохимической зональности ПАЕ и выяснение причин ее формирования;

анализ особенностей ионно-солевого состава вод среднедевон-ско-нижнефранского ВК ПАБ;

исследование термобарических условий среднедевонско-нижнефранского ВК ПАБ и их влияния на гидрогеохимическую обстановку;

моделирование взаимодействий в системе вода-порода; реконструкция условий формирования и эволюции среднедевон-ско-нижнефранского ВК в связи с нефтегазоносностью. Научная новизна исследований. На основе анализа особенностей компонентного состава подземных вод среднедевонско-нижнефранского ВК в зависимости от глубины и термодинамических параметров среды выявлены характер распределения концентраций ионов в рассолах и направленность преобразований ионно-солевого состава вод хлоркальциевого типа (по В.А.Сулину) в процессе эволюции, отражающие пластовую инверсионную вертикальную гидрогеохимическую зональность в пределах изучаемого ВК. Установлена ведущая роль процессов дегидратации глинистых пород в формировании гидрохимического облика рассолов и инверсионной вертикальной гидрохимической зональности ПАБ. Построена серия палеогидродинамических карт ВК среднедевонско-нижнефранских отложений для основных этапов развития Печорского бассейна. Анализ карт позволяет проследить эволюцию ВК, установить области создания напора и флюидного питания элизион-ного бассейна, направления движения флюидов, гидродинамические области минимальных напоров. В течение всей истории геологического развития осадочного чехла Печорского бассейна, области пьезо-минимумов в целом сохраняли свое местоположение, что создавало благоприятные условия для нефтегазонакопления.

Практическая значимость работы. Выявленные закономерности изменения химического состава подземных вод в ходе эволюции и результаты моделирования взаимодействий в системе вода-порода позволяют прогнозировать как гидрогеохимический облик вод, так и направленность процессов преобразования воды и пород,

а следовательно, и характер изменения коллекторских свойств последних в пределах малоизученных территорий. На основе установленного инверсионного распределения компонентов в водах средне-девонско-нижнефранского ВК, включая промышленно значимые бром, стронций, литий, в зависимости от глубины залегания отложений, представляется возможность осуществить прогноз и предварительную оценку территорий на воды промышленного значения. Построенные палеогидродинамические карты могут быть использованы для оценки перспектив нефтегазоносности Печорского бассейна, выявления путей миграции флюидов, выделения возможных зон нефтегазонакопления, определения времени, в течение которого изучаемые отложения находились в зонах нефте- и газообразования.

Используемые материалы. Исходным гидрогеологическим материалом послужили данные опробования среднедевонско-нижнефранского ВК в 370 скважинах (результаты химических анализов воды, водорастворенного газа, замеров температуры и давления), представленные в фондовых работах производственных объединений "Ухтанефтегазгеология", "Архангельскгеолдобыча" и Ти-мано-Печорского НИЦ (ТПО ВНИГРИ). В работе использована также опубликованная и фондовая литература по геологии, тектонике, литологии, гидрогеологии и нефтегазоносности большого числа авторов, в том числе: Е.А.Барс, Е.А.Баскова, С.Б.Вагина, В.А.Дедеева, Р.И.Злочевской, Ю.И.Зытнера, Л.Н.Капченко, А.А.Карцева, В.В.Колодия, А.Г.Коссовской, З.В.Кривошеевой, З.В.Ларионовой, Б.А.Лебедева, Г.В.Лебедевой, Г.П.Лысенина, Б.Н.Любомирова, Л.В.Мигунова, В.М.Милькова, Н.М.Невской, А.М.Никанорова, Е.В.Пиннекера. С.Л.Шварцева.

Апробация и публикации. Результаты исследований опубликованы в 19 научных работах. Основные положения диссертационной работы докладывались на различных конференциях: международных - "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, 1997) и "Структура и эволюция минерального мира" (Сыктывкар, 1997); всероссийских -XII Геологической конференции Республики Коми (Сыктывкар, 1993) и VI Толстихинских чтениях (Санкт-Петербург, 1997); региональной - "Моделирование геологических систем и процессов"

(Пермь, 1996); XII Коми республиканской молодежной научной конференции (Сыктывкар, 1994) и научных конференциях Института геологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, 1992-1996).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 146 страниц текста, 94 рисунка, 10 таблиц, список использованной литературы из 234 наименований и текстовое приложение.

Работа выполнена в отделе геологии горючих ископаемых Института геологии Коми НЦ УрО РАН под научным руководством

доктора геолого-минералогических наук, профессора В.А.Дедеева], в рамках тем "Природные углеводороды европейского севера России" и "Эволюционно-генетические основы прогноза и закономерности распространения горючих ископаемых в осадочных бассейнах европейского севера России". Автор искренне признателен академику РАН профессору Н.П.Юшкину, к.г.-м.н. Н.А.Малышеву, к.г.-м.н. Б.А.Пименову за организационную помощь и поддержку в работе, сердечно благодарит научных сотрудников Института геологии Коми НЦ Н.В.Конанову, А.В.Корзуна, С.В.Лыюрова, Е.О.Малышеву, В.А.Носкова, М.Б.Пименова, Н.Н.Рябинкину, С.В.Рябинкина, Н.Н.Тимонину, Я.Э.Юдовича за советы и рекомендации, высказанные при работе над диссертацией.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приводятся данные о структуре платформенного чехла Печорской плиты (раздел 1) и характеристика гидрогеологических условий Печорского артезианского бассейна (раздел 2).

На основе анализа газогидрохимических и гидродинамических условий предшествующими исследователями установлена вертикальная зональность подземных вод осадочного чехла ПАБ как нормального, так и инверсионного типов. К нижней инверсионной зоне (глубины проявления от 2.8 до 6.2 км), где наблюдается постепенное снижение минерализации вод с глубиной, В.М.Мильков и другие относят среднедевонско-нижнефранский терригенный и ордовикско-нижнедевонский карбонатный ВК.

Объектом исследования данной работы является терригенный среднедевонско-нижнефранский ВК, который объединяет в своем составе отложения эйфельского, живетского ярусов и нижнефранс-кого подъяруса девонской системы. Глубины залегания кровли отложений данного комплекса изменяются от нуля и первых сотен метров до 9 км в пределах Большесынинской впадины и Среднепечорс-кого поперечного поднятия. Максимальные мощности пород (более 2000 м) установлены в пределах Печоро-Кожвинского мегавала. Исследованиями Л.И.Филипповой, З.В.Ларионовой и других установлено, что среднедевонско-нижнефранский комплекс в целом характеризуется развитием песчаных толщ от 20 до 80% от общего объема отложений. Песчаники среднего девона имеют мономинеральный кварцевый состав, а верхнедевонские содержат также зерна полевых шпатов, сланцев, слюд. Преобладают хорошо отсортированные мелко- и среднезернистые, реже крупнозернистые разности. Пористость отложений изменяется в пределах 6-22% (до 35%), проницаемость -от 1 до 1000-10'15 м2и более. Региональной покрышкой для рассматриваемого ВК служат глинистые и карбонатно-глинистые породы нижнефранского возраста, мощность которых достигает 700 м.

Воды ВК среднедевонско-нижнефранских отложений опробованы до глубины 4700 м и имеют хлоридно-натриевый состав и минерализацию от 33 до 249 г/л. В рассолах исследуемого ВК определены йод (1.0-88.4 мг/л), бром (60-1260 мг/л), бор (3-572 мг/л), железо (Fe2") (4.4-625 мг/л), литий (1.2-30.0 мг/л), стронций (105-750 мг/л), рубидий (0.1-3.0 мг/л), кремниевая кислота (2.4 мг/л), сероводород (менее 20 мг/л). Состав водорастворенных газов - метановый, азотно-метановый (СН4 - 37-93%, сумма тяжелых углеводородов -0.5-30.5%, N, - 1-61%, С02 - 0.1-2.6%, Не -0.08-0.5%, Аг -0.042.32%). Газовый фактор варьирует в пределах 0.1-3.8 нм3/м3. Температура изменяются от 15.9 до 113.2°С, геотермический градиент - от 1.7 до 5.8°С/100м. Условия в ВК характеризуются нормальными и повышенными гидростатическими давлениями - от 70 до 710 кг/см2. Значения коэффициента аномальности достигают 1.56. Изотопный состав вод ВК изменяется: дейтерия (52Н) от -91 до -28%о, тяжелого кислорода (5180) от -8.6 до -1 %о.

Вторая глава состоит из четырех разделов. Первый из них посвящен анализу современных гидрохимических условий средиеде-вонско-нижнефранского ВК. Исследован характер распределения микро- и макрокомпонентов в водах в зависимости от минерализации, глубины, температуры, величины pH и т.д. В результате установлена пластовая инверсионная вертикальная гидрогеохимическая зональность рассолов среднедевонско-нижнефранского ВК. Изучению генезиса и возраста подземных вод изучаемого ВК посвящен второй раздел главы. На основе анализа химического и изотопного состава подземных вод, гидрохимических показателей обоснован седиментогенный морской и/или смешанный генезис рассолов среднедевонско-нижнефранского ВК. В формировании гидрохимического облика вод Печорского бассейна с увеличением глубины, возрастает роль вод зоны катагенеза различного происхождения: дегид-ратационных, конденсационных, солюционных и органогенных. В третьем разделе главы рассматриваются условия формирования гидрогеохимической зональности среднедевонско-нижнефранского ВК и их взаимосвязь с катагенетической зональностью пород. Ведущая роль в изменении состава вод и формировании зональности отводится дегидратации глинистых минералов. Характеристика термобарических условий приведена в четвертом разделе.

Третья глава посвящена изучению условий взаимодействия в системе вода-порода. В первом разделе изложены результаты моделирования взаимодействий в системе вода-порода выполненные с использованием программы SOLMINEQ (Y.K.Kharaka, W.D.Gunter, 1988). Показано, что при данном химическом составе вод возможно оценить насыщенность вод среднедевонско-нижнефранского ВК по отношению к 66 соединениям элементов. Необходимо отметить, что отсутствие данных по содержанию бария, кремния, алюминия и других элементов в водах ВК существенно ограничило комплекс оцениваемых минеральных образований.

Во втором разделе рассмотрены изменения химического состава рассолов исследуемого ВК в связи с процессами взаимодействия в системе вода-порода. На примере Колвинского мегавала показана зависимость формирования ионно-солевого состава подземных вод,

как от литолого-фациальных условий седиментации, так и от дальнейших преобразований в ходе их эволюции в системе взаимодействия вода-порода.

В четвертой главе изложена точка зрения автора на историю развития среднедевонско-нижнефранского ВК ПАБ. В первом разделе кратко изложены и проанализированы результаты ранее проведенных палеогидрогеологических исследований Печорского бассейна. Второй раздел посвящен характеристике эволюционного развития ВК среднедевонско-нижнефранских отложений. Изменения - геогидродинамических условий и их влияние на процессы нефтега-зонакопления иллюстрирует серия палеогидродинамических карт, построенных на начало определенных этапов в развитии Печорского бассейна.

ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ИХ ОБОСНОВАНИЕ

1. Изменения концентраций ионов хлора, брома, натрия, магния, кальция, стронция в водах среднедевонско-нижнефранского ВК, а также значении общей минерализации, плотности и ионной силы воды в зависимости от глубины залегания отложений, температуры и давления имеют инверсионный характер. До глубин 2.0-2.3 км, где температуры и давления достигают 60-70°С и 200-250 кг/см2, наблюдается увеличение концентраций компонентов, ниже этих глубин - уменьшение. Основным фактором, определяющим преобразование солевого состава рассолов среднедевонско-нижнефранского ВК и формирование инверсионной вертикальной гидрогеохимической зональности, является дегидратация глинистых пород в определенных термобарических условиях.

Изучение вертикальной гидрохимической зональности находит отражение в работах многих ученых, начиная с В.И.Вернадского, Б.Л.Личкова, Н.К.Игнатовича, Н.И.Толстихина, М.А.Гатальского и др.

Анализ современных гидрогеохимических условий позволил выявить особенности распространения макро- и микрокомпонентов

в подземных водах ВК среднедевонско-нижнефранских отложений, которые выражены в пластовой инверсионной вертикальной гидрогеохимической зональности. Установлен инверсионный характер зависимости концентраций ионов хлора, брома, натрия, магния, кальция (рис. 1), минерализации, плотности, ионной силы воды при сохранении хлоридно-натриевого состава вод: до глубин 2.0-2.3 км, температуры 60-70°С и давления 200-250 кг/см2 наблюдается увеличение концентраций компонентов, ниже - их уменьшение. Содержания йода, сульфат- и гидрокарбонат-ионов имеют прямо пропорциональную зависимость от глубины и температуры.

СГ, мг/л

Вг", мг/л

Са , мг/л

Мд , мг/л

эооо босо

.4

1 Г А*

Г" '

1 £ ** ,юо . а«*-

* А 3000

«А * *

3500

« * » * 4600

. . .

•г« » •• . „

.' V* '*•

•Л"

I

*

••Л • ••

Л. ••' Г «. ■>" *»

V - ..-/ ..

<•4

Рис.1. Содержания ионов хлора, брома, натрия, кальция и магния в рассолах среднедевонско-нижнефранского ВК в зависимости от глубины залегания.

Зависимость степени минерализации вод среднедевонско-нижнефранского ВК от глубины залегания отложений комплекса имеет параболический вид. Рассчитанная модель-кривая выражается уравнением: у=121.9-х2-0.026-х+47645 (г=0.61, п=461).

Рассолы ВК среднедевонско-нижнефранских отложений практически на всей площади распространения можно отнести к водам промышленного значения. Выявленный инверсионный характер распределения ценных компонентов (брома, стронция, лития и, возможно, рубидия) в зависимости от глубины позволяет осуществить прогноз и предварительную оценку перспективности территории на

Д

»0

промышленные воды. Глубинам 1.5-3.0 км (инверсионной зоне) соответствуют максимальные концентрации элементов в водах ВК.

По результатам моделирования взаимодействий в системе вода-порода (степени насыщенности вод относительно равновесного состояния) и анализа вторичных изменений в отложениях среднеде-вонско-нижнефранского комплекса, выявлено, что интенсивность и направленность процессов постседиментационных преобразований пород, отражает инверсионную гидрогеохимическую зональность и определяется кислотно-щелочными и термобарическими условиями, минеральным составом вмещающих отложений и составом вод бассейна седиментации. Максимальное развитие процессов аутогенного минералообразования, вероятно, должно происходить в инверсионной зоне на глубинах более 1.5-2.0 км.

Следствием инверсионной вертикальной гидрогеохимической зональности стал вывод об ограничении использования бромного градиента В.А.Кротовой (Вг-100/Н) и коэффициента закрытости недр М.А.Гатальского (М/Н-10) для характеристики верхней части ПАБ и других, сходных по геологическому строению территорий, где наблюдается нормальный тип зональности гидрохимического разреза.

В южной части Колвинского мегавала отмечается комплексная гидрохимическая аномалия, для выяснения причин ее формирования проведено сопоставление литолого-фациальных условий среднеде-вонско-нижнефранских отложений, поглощенного комплекса глинистых пород нижнефранской покрышки и химического состава вод смежных ВК (среднедевонско-нижнефранского и верхнефранско-турнейского) в пределах Колвинского мегавала. Условия осадкона-копления морских среднедевонских отложений южной части Колвинского мегавала отличались активной гидродинамической обстановкой с накоплением более крупнозернистых разностей осадков. Предраннефранский перерыв наиболее активно проявился в приподнятой южной части Колвинского мегавала, привел к проникновению древних инфильтрационных вод в отложения ВК и последующему, более интенсивному развитию ионно-обменных реакций. Нижнефранская региональная глинистая покрышка на Усинском и

южной части Возейского месторождениях характеризуется преимущественным гидрослюдистым, смешаннослойным и каолинитовым составом, с повышенным содержанием в поглощенном комплексе щелочноземельных катионов (Са2+ и М§2+) и наименьшим и К+. Воды среднедевонско-нижнефранского ВК имеют пониженную минерализацию (60-103 г/л), концентрацию Са2+ и максимальные содержания Обстановка в водовмещающих отложениях благоприятна как для образования аутигенных минералов: каолинита, кремнезема, карбонатов (доломита, кальцита, сидерита), пирита и др., так и их растворения. Минерализация вод верхнефранско-тур-нейского ВК достигает 80-121 г/л.

В результате проведенных исследований установлено, что на фоне общего процесса метаморфизации вод среднедевонско-нижнефранского ВК, наблюдается наложение процессов формирования солевого состава вод в зависимости от особенностей литолого-фаци-альных условий седиментации, и направленности дальнейших преобразований в ходе эволюции в системе взаимодействия вода-порода, что приводит к образованию на Усинской и Возейской площадях особых гидрохимических условий, которые могут рассматриваться как аномальные. Значительные различия в гидрогеохимическом облике вод верхнефранско-турнейского и среднедевонско-нижнефранского ВК Колвинского мегавала указывают на отсутствие гидравлической связи смежных ВК и хорошие экранирующие свойства нижнефранской флюидоупорной толщи.

Особенностью ПАЕ является инверсионный тип вертикальной гидрохимической зональности как в разрезе осадочного чехла в целом, так и в пределах отдельных ВК (пластовая вертикальная зональность). При изучении вопросов формирования химического состава подземных вод данные о пластовом типе зональности, по мнению М.Е.Альтовского, имеют наибольшее значение. Наиболее ярко процессы преобразования вод Печорского бассейна прослеживаются в терригенном среднедевонско-нижнефранском ВК, залегающем непосредственно под нижнефранской глинистой и карбонатно-глини-стой толщей, являющейся региональным флюидоупором и источником элизионных вод. Наиболее вероятностной, по мнению автора,

представляется дегидратацпонная природа возникновения пластовой вертикальной гидрогеохимической зональности, изменения химического состава рассолов и снижения минерализации, не исключая при этом возможности локального опреснения за счет вод различного происхождения.

На справедливость данного утверждения указывает характер распределения тяжелых стабильных изотопов атомов воды дейтерия и кислорода-18. Установлен положительный "кислородный" сдвиг и обогащение вод "облегченным" водородом с увеличением глубины и температуры. Вероятнее всего эти явления связаны с изотопным обменом между водой и породой, и осуществляются посредством связанных вод при дегидратации глинистых минералов.

Гидрохимические изменения, выявленные при изучении солевого состава вод среднедевонско-нижнефранского ВК, хорошо согласуются с установленными в ходе экспериментальных исследований П.А.Крюкова, Н.П.Затенацкой, М.С.Котовой, В.В.Колодия и других преобразованиями отжимаемых из глин и илов растворов. Отмечается, что снижение минерализации вытесняемых в процессе дегидратации вод, сопровождается метаморфизацией их состава, снижением относительных содержаний хлора и магния, и увеличением - бикарбонатов, сульфатов и натрия.

Проведенный анализ термобарических условий Печорского бассейна не только подтвердил дегидратационную природу гидрогеохимических изменений, но и позволил выявить следующие особенности: на глубинах 2.3-2.5 км при температуре 60-80°С и давлении 200-250 кг/см2 отмечается скачкообразное уменьшение температуры и геотермического градиента. Поскольку большинство реакций дегидратации по данным Дж.Барст, Р.И.Злочевской, В.А.Королева, У.Файф и др., имеют эндотермический характер, наблюдаемый скачок (~20°С) может быть связан с затратами энергии на переход связанной воды глин, главным образом вод полислойной адсорбции, в свободное состояние.

Возникновение вертикальной зональности в толще глинистых пород, процессов, происходящих при дегидратации глин З.А.Кривошеева, Р.И.Злочевская и др. связывают главным образом,

дит развитие маловодных глинистых минералов, увеличение их плотности и стирание минералогических различий; разрушение граничных слоев воды, приводит к росту числа контактов на зерно, уменьшению пористости и проницаемости, повышению теплопроводности пород. Следствием этого является нарушение равновесия в системе взаимодействия вода-порода-ОВ-газ, наблюдается активизация вторичных преобразований пород, изменение химического и газового состава вод, трансформация органического вещества (ОВ), генерация УВ и другие изменения, которые вызывают формирование вертикальной постседиментационной зональности осадочного чехла, в том числе и гидрохимической.

2. Преобразования химического состава подземных вод хлоркальциевого типа (по В.А.Сулину) среднедевонско-нижне-франского ВК в процессе эволюции характеризуются обратной метаморфизацнен, понижением относительных содержаний ионов хлора, кальция, магния и повышением - сульфат-, гидро-карбонат-нонов и натрия с увеличением глубины залегания рассолов.

В результате анализа химического и изотопного состава подземных вод, гидрохимических показателей установлено, что рассолы среднедевонско-нижнефранского ВК имеют морской и смешанный генезис. Седиментогенные воды терригенных формаций, накопившиеся в окраинном платформенном бассейне, которому были свойственны мелководность и отклонения от нормально-морского соленого режима, сформированы в условиях гумидного климата и вероятно имели начальную минерализацию менее 35 г/л. Предранне-франский перерыв в осадконакоплении, способствовал проникновению инфильтрационных вод, особенно на приподнятых участках и мог оказать опресняющее воздействие на состав вод ВК.

Концентрации стабильных изотопов §2Н и 6180 в водах нижнего и среднего палеозоя ПАБ по данным Ю.Б.Селецким и др. характерны для преимущественно морских и смешанных с метеогенными седиментогенных вод. Используя данные изотопного состава, нами проведен анализ распределения 52Н и 5180 в зависимости от минерализации вод, глубины их залегания и температуры. Установлена

возможность участия вод различного генезиса в формировании рассолов ВК: органогенных, конденсационных, солюционных, дегидра-тационных, при преобладающем влиянии последних.

Наличие пластовой вертикальной гидрогеохимической зональности инверсионного типа не противоречит общей направленности процесса метаморфизации вод среднедевонско-нижнефранского ВК. С увеличением глубины залегания, а соответственно, с повышением температуры и давления, снижаются относительные доли содержаний ионов хлора, кальция, магния и увеличиваются - натрия, сульфат- и гидрокарбонат-ионов при сохранении хлоридно-натриевого состава вод (рис. 2).

Рис. 2. Изменения относительных содержаний (%-экв/л) основных анионов и катионов в водах среднедевонско-нижнефранского ВК в зависимости от глубины.

Эволюция состава подземных вод ВК среднедевонско-нижнефранского отложений отражена в изменении гидрохимических коэффициентов. Согласно классификации Н.С.Курнакова-М.Г.Валяшко рассолы исследуемого ВК относятся к хлоридному типу, а по В.А.Сулину - к хлоркальциевому типу (гС1-гНа)/гМ§ - 1.0857.35. Преобразования солевого состава характеризуются обратной метаморфизацией с повышением соотношений г1Ча/гС1, (гС1-гКа)/г?у%, гБО^-ЮО/гС! (рис. 3). Коэффициенты изменяются в преде-

лах гЫа/гС1 - 0.47-0.99, С1/Вг - 90-1186, (Ша + гМ§)/гСа - 0.23-11.74, гБСМОО/гС! - 0-5.42, (Вг-100/Н) 2.8-72.8, (М/Н-10) 1.1-28.7. Гидро-

химические показатели отражают тенденцию изменения седименто-генного (нормально морского или опресненного бассейна) состава вод на стадии катагенеза с увеличением глубины и температуры, которая согласуется с общей направленностью преобразования состава вод установленной М.Г.Валяшко, а также А.Е.Гуревич и Л.Н.Капченко. Хлор-бромный коэффициент практически не зависит от изменения параметров среды в ВК (рис. 3), и более объективно отражает первичные условия формирования вод.

гМаЛС!

СГОг

300 БЭС

(гС1-гЫа!/гМд (гЭО,*100)/гС1

и 20 О ? 4

(гМа+|Мд)/гСа

1530

га х

25ЭО

3000

*

Л

А

к * * Л

Й.Л»

А ■

V .

А

М-

г

«осо |

!

Рис. 3. Изменение значений гидрохимических коэффициентов вод среднеде-вонско-нижнефранского ВК в зависимости от глубины.

Гидрохимические коэффициенты указывают на высокую степень метаморфизации рассолов исследуемого ВК, которая увеличивается по мере погружения водовмещающих толщ и повышения температуры, а также свидетельствуют в целом о хорошей гидрогеологической закрытости недр, сохранности от проникновения ин-фильтрационных вод. Линейный характер зависимостей относительных содержаний ионов и гидрохимических коэффициентов от глубины (рис. 2,3) косвенно подтверждает отсутствие воздействия "внешних" факторов на процессы преобразования состава подземных вод исследуемого ВК.

С увеличением глубины залегания отложений и температуры первостепенное значение в формировании гидрохимического облика

3^00

ЭОСО

40СС

вод Печорского АБ приобретают флюиды, формирующиеся в зоне катагенеза, главным образом, дегидратационные, а также, конденсационные, солюционные, органогенные разбавляющие и "омолаживающие" седиментогенные (морские и смешанные с палеометеоген-ными) воды. В основе изменения состава подземных вод лежат процессы постседиментационных преобразований в системе вода-порода-ОВ-газ.

3. В течение геологической истории развития Печорского бассейна, зоны разгрузки элизионных вод и УВ в среднедевон-ско-нижнефранском ВК, в основном, сохраняли свое местоположение, что благоприятно повлияло на условия формирования залежей УВ. В северной части бассейна эти зоны приурочены к Малоземельско-Колгуевской моноклинали, северной части Шапкина-Юрьяхинского вала, Лайскому валу, южной и центральной части Колвинского мегавала; в южной - к зонам выклинивания и минимальных мощностей среднедевонско-нижнефранских отложений в восточной части Ижемской впадины, Омра-Лузской седловины и Ухта-Ижемского вала.

Изучение химического и изотопного состава вод, и сопоставление с литолого-фациальными условиями позволяют предположить, как было отмечено ранее, седиментогенный морской и смешанный с палеометеогенными генезис вод среднедевонско-нижнефранского ВК. Формирование отложений преимущественно в грабенообразных прогибах, подъем территории в конце среднедевонского начале франского времени и размыв части терригенных пород в общих чертах предопределили современный характер их распространения, а также создали условия для проникновения в изучаемый комплекс палеоинфильтрационных вод. "Захоронение" вод в отложениях комплекса произошло в раннефранское время, когда накапливались карбонатно-глинистые осадки, образовавшие региональный флюи-доупор. Дальнейшее развитие среднедевонско-нижнефранского ВК (а также нижележащего ВК ордовикско-нижнедевонских отложений) благодаря высоким экранирующим свойствам нижнефранской толщи протекало в условиях элизионной гидродинамически закрытой зоны, где существовали весьма затрудненный и застойный режим и

благоприятные для накопления и сохранности залежей УВ условия, за исключением районов выхода отложений на поверхность.

История развития ВК среднедевонско-нижнефранских отложений проиллюстрирована серией палеогидродинамических карт, построенных на начало определенных этапов в развитии Печорского бассейна (к началу доманикового времени, визейского, кунгурского веков, триасового периода и среднеюрсксй эпохи), а также истори-ко-гидрогеологическим графиком. В палеозое наблюдается преимущественное развитие элизионных этапов в эволюции Печорского бассейна, что оказало воздействие на гидродинамический режим подземных вод, формирование условий затрудненного водообмена. Палеогидрогеологические карты отражают гидрогеохимическую и катагенетическую зональность, и существенно дополняют представления об изменении структурного плана территории. Используя метод аналогии с современным состоянием палеореконструкции позволили проследить изменение гидрохимической обстановки и палеогидродинамических условий во времени и по площади распространения отложений комплекса, динамику развития процессов катагенеза: в т.ч. дегидратации пород, отжатая элизионных вод и связанных с ними УВ.

На основании палеогидрогеологических построений представляется возможным выделить перспективные для нефтегазонакопления территории, определить время, в течение которого изучаемые отложения находились в зонах нефте- и газообразования. Основной областью создания напора и флюидного седиментационного питания среднедевонско-нижнефранского ВК был Печоро-Кожвинский па-леопрогиб, где, начиная с позднедевонской эпохи до начала каменноугольного периода, могло происходить интенсивное вытеснение связанных вод из глинистых пород и генерация жидких УВ. В связи с перестройкой структурного плана территории, к кунгурскому веку область максимальных напоров смещается в формирующийся Пре-дуральский прогиб. Менее значимые палеопрогибы располагались на месте современных северной части Колвинского мегавала и прилегающей области Денисовского прогиба, Морейюской депрессии Варандей-Адзьвинской зоны. К началу каменноугольного периода

отложения на этих территориях достигли глубин, соответствующих ГФН. В южной части Печорского бассейна существовали две палео-впадины Ярегская и Пашня-Савиноборская (последняя возможно была связана с Печоро-Кожвинским палеопрогибом), которые служили местными зонами питания и напора. Благоприятные для неф-теобразования термодинамические условия в Мичаю-Пашнинской зоне и восточной части Верхнепечорской впадины сложились только к началу каменноугольного периода. Инверсия тектонического режима на границе перми и триаса проявилась в переформировании этих палеовпадин в Мичаю-Пашнинский и Ухтинский валы, которые превратились в области разгрузки подземных вод и накопления УВ, мигрировавших из Предуральского прогиба по направлению к Тиману. В течение каменноугольного и пермского периодов область нефтегенерации в пределах среднедевонско-нижнефранских отложений расширилась и охватила всю территорию южной части Печорского бассейна. Породы среднедевонско-нижнефранского комплекса достигли глубин, соответствующих ГФГ на территории современного Печоро-Кожвинского мегавала к кунгурскому веку, Предуральского прогиба - к триасу. Усиленная генерация газообразных флюидов была возможна также в северной части Колвинского мегавала и прилегающих территорий Денисовского прогиба, начиная с юрского периода. В породах среднедевонско-нижнефранского комплекса до настоящего времени сохранилась возможность нефте- и газообразования, что подтверждают исследования степени катагенетиче-ской преобразованности органического вещества С.А.Данилевского и З.П.Скляровой. Наиболее благоприятные условия для нефтеобра-зования существуют на территории Омра-Лузской седловины, Мало-земельско-Колгуевской моноклинали и прилегающей акватории Печорского моря.

Латеральная миграция флюидов в пределах среднедевонско-нижнефранского ВК из областей максимального погружения и напора к зонам пониженных условных приведенных напоров элизион-ных вод осуществлялась преимущественно до кунгурского века, до начала структурной перестройки Печорского бассейна. Гидродинамические построения В.В.Ягодина, Н.М.Невской указывают на воз-

можность современной латеральной миграции подземных вод в южной части Печорского бассейна. Отсутствие регионально выдержанной флюидоупорной толщи в кровле ордовикско-нижнсдевонского комплекса создавало благоприятные условия для перемещения флюидов из среднедевонско-нижнефранских отложений в нижележащие карбонатные и терригенные породы. Главной зоной нефтега-зонакопления для флюидов одовикско-нижнедевонских отложений в северной части Печорского бассейна, служил Большеземельский па-леосвод (в современном плане - Хорейверская впадина). Развитие и активизация разломной тектоники в результате структурной инверсии и трещиноватости пород способствовали вертикальному перемещению флюидов. Зоны разгрузки подземных вод и УВ в пределах среднедевонско-нижнефранского комплекса отложений, как показывают палеогидродинамические карты, в течение эволюции Печорского бассейна в целом имели стабильное положение, что наиболее благоприятно для формирования залежей У В. В южной части Печорского бассейна они приурочены к зонам выклинивания и минимальных мощностей в восточной части Ижемской впадины, Омра-Лузской седловины и Ухта-Ижемского вала. На севере бассейна - к Малоземельско-Колгуевской моноклинали, северу Шапкина-Юрьяхинского вала, Лайскому валу, южной и центральной частей Колвинского мегавала. Именно в пределах вышеуказанных территорий сосредоточена большая часть известных месторождений нефти и газа, приуроченных к изучаемым отложениям.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1 Механизм образования Коротаихинской впадины // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. Тез. докл. -Сыктывкар, 1992. - С. 15-16. (соавтор Н.В.Конанова).

2 Палеогидрогеологические условия западной части Печорской синеклизы // Тез. докл. междунар. конференции по потенциалу нефти и газа в Баренцевом и Карском морях и прилегающей суше. - Мурманск, 1992. - С. 19. (Paleohydrogeological condition of the western part of Pechora basin // Abstracts of International conference on "The oil and gas prospectivity of Barents-Kara Seas and adjacent land areas. Murmansk, 1992, P.19.)

3 Палеогидрогеологические условия терригенного среднедевонско-пашийского водоносного комплекса южной части Ижма-Печорского артезианского бассейна // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента: Тез. докл. - Сыктывкар, 1992. - С. 28-29.

4 Литолого-фациальная и гидрогеологическая характеристика верхнедевонских отложений центральной части Печоро-Колвинского авлакогена // Проблемы геологии Тимано-Североуральского сегмента литосферы. -Сыктывкар, 1993. - С. 36-37. (соавтор Л.В.Петрова).

5 Палео- и современные гидрогеологические условия среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Большеземельского артезианского бассейна // Геология и минерально-сырьевые ресурсы европейского Северо-Востока России: Тез. всеросснйск. геол. конф. - Сыктывкар, 1993. -Т.2. - С. 71-72.

6 Взаимодействие в системе вода-порода на примере среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Печорской синеклизы // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. Тез. докл. III научной конференции Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. - Сыктывкар, 1994. - С. 40-41.

7 Влияние мантийных неоднородносгей на температурный режим Кол-винского мегавала // Тез. XII Коми республиканской молодежной научной конференции. - Сыктывкар, 1994. - С. 87. (соавтор Н.В.Конанова).

8 Гидрохимическая характеристика среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Большеземельского артезианского бассейна // Тез. XII Коми республиканской молодежной научной конференции. - Сыктывкар, 1994. - С. 86.

9 Палеогидрогеологические условия среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Печорской синеклизы // Актуальные проблемы геологии нефти и газа. Тез. докл. - Ухта, 1995. - С. 55-57.

10 Роль флюндоупорных отложений в формировании химического состава подземных вод (на примере Колвинского мегавала) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. Материалы IV научн. конф. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. - Сыктывкар, 1995.-С. 39-41.

11 Современные и палеогидрогеологические условия среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса северной части Печоро-Колвинского авлакогена // Геология горючих ископаемых европейского севера России. - Сыктывкар, 1995. - С. 81-89. (Тр. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН; Вып. 85).

12 Определение генезиса и возраста подземных вод (на примере вод палеозоя Печорского бассейна) // Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента. Информ. материалы 5-ой науч. конф. Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. - Сыктывкар, 1996. - С. 7376.

13 Условия формирования и эволюция среднедевонско-нижнефранского водоносного комплекса Печерской синеклизы // Моделирование геологических систем и процессов. Материалы регион, конф. - Пермь, 1996. -С. 249-252.

14 Paleohydrogeological condition of the Pecîiora basin // 30th International Geological Congress. - Abstracts, V.3. Beijing, China, 1996.

15 Влияние температуры и структуры воды на формирование вертикальной зональности осадочного чехла (на примере Тишяо-Печорского бассейна) // Структура и эволюция минерального мира. Материалы к между-народн. минералог, семинару. - Сыктывкар, 1997. - С. 125-126.

16 Вода, структура воды и ее роль в эволюции осадочного чехла (на примере Печорской синеклизы) // Тез. докладов III международн. конф. "Новые идеи в науках о Земле". - Москва, 1997. - Т.4. С. 142.

17 Геотермические особенности Печорского бассейна // Новые идеи в геологии и геохимии нефти и газа (к 95-ти летию Н.Б.Вассоевича). - М., 1997. - С. 72-73.

18 Гидрогеохимическая зональность Печорского артезианского бассейна II Проблемы изучения химического состава подземных вод. Шестые Тол-стихинские чтения: Материалы научно-практической конференции. -СПб, 1997. - С. 38-41.

19 0 возможности использования гидрохимических показателей для характеристики гидрогеологических условий Тимано-Печорской провинции / Тез. докл. научн.-практ. конф., посвященной 90-летию со дня рождения В.М.Сенюкова "Геология и разработка газовых месторождений". - Ухта, 1997. - С. 40-41.

РИЦ СПГГИ. 23.12.91. 3.410. Т. 100 экз. 199026 Санкт-Петербург, 21-я линия, 2