Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимические критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской структурно-фациальной зоны

ВАК РФ 04.00.13, Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Геохимические критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской структурно-фациальной зоны"

А к 0

На правах рукописи

Шаминова Марина Ивановна

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НЮРОЛЬСКОЙ СТРУКТУРНО-ФАЦИАЛЬНОЙ ЗОНЫ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Специальность 04.00.13 - Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск 1998

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научные руководители:

доктор геолого-минералогических наук, профессор А.Г. Баки ров кандидат геолого-минералогических наук, доцент Н.Ф. Столбова

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор В.М. Гавшин. кандидат геолого-минерапогических наук, доцент В.Н. Ростовцев.

Ведущая организация: ТО СНИИГГиМС

Защита диссертации состоится "¿3 " рекяор я 1998 года в 15 часов в 111 аудитории 1 корпуса ТПУ на заседании диссертационного совета К 063.80.08 в Томском политехническом университете Адрес: 634034, г. Томск, пр. Ленина,30

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Томского политехнического университета.

Автореферат разослан " ,jU) " -¡i0ii$)li( 1998 г.

7

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогических наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В последнее время большая часть мезо-кайнозойских месторождений Западной Сибири разбурена и эксплуатируется, поэтому для увеличения объемов добычи нефти встал вопрос об оценке нефтегазоносности глубокоза-легагощих палеозойских отложений. На территории Томской области в Нюрольской структурно-фациальной зоне отложения палеозойского возраста вскрыты во многих скважинах, что создает благоприятные условия для проведения геохимических исследований. Последние стали необходимыми, т.к. традиционные методы исследования, среди которых преобладали геофизические, оказались недостаточными для изучения сложнопостроенных палеозойских отложений фундамента.

С позиции теории органического происхождения нефти оценка нефтегенераци-онного потенциала осадочных бассейнов в значительной степени базируется на выявлении нефтематеринских пород доманиковых фаций и изучении их геохимических особенностей. Геохимическая история развития нефтегазоносных бассейнов характеризуется многократной сменой окислительно-восстановительного потенциала окружающей среды, связанной преимущественно с захоронением и разложением ОВ, генерацией и эмиграцией УВ. Одним из элементов-индикаторов этих сложных явлений может быть уран, имеющий устойчивую геохимическую связь с захороненным ОВ и меняющий миграционную способность при изменении потенциала БЬ. В связи с вышеизложенным, в решении проблемы поиска новых перспективных площадей наиболее актуальным является разработка достоверных геохимических критериев выявления и исследования нефтематеринских отложений.

Цель и задачи исследования. Целью исследований являлось выявление геохимических критериев нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской структурно-фациальной зоны. Для достижения поставленной цели было необходимо решение следующих задач:

1) обоснование и выбор комплексной методики геологических и геохимических исследований; 2) выявление отложений доманикового типа в палеозойском комплексе пород; 3) изучение закономерностей их положения в разрезах скважин и распространения по латерали; 4) изучение геохимических фаций их формирования; 5) выявление среди отложений доманикового типа пород, обогащенных захороненным

*

органическим веществом; 6) изучение характера их бшуминозности с выделением пород с сингенетичной битуминозностью; 7) исследование генетической связи урана с вещественным составом палеозойских отложений; 8) установление закономерностей концентрации бора и органофильных элементов в нефтегазоноеных отложениях; 9) выработка и обоснование геохимических критериев оценки нефтегазоносности территории.

Фактический материал. В основу работы положены материалы литолого-геохимических исследований юго-востока Западно-Сибирской плиты, выполненных автором в составе литологической группы кафедры минералогии и петрографии ТПУ, под руководством доцента Н.Ф. Столбовой, при проведении хоздоговорных работ с ОАО "Томскиефтегазгеология", Томским отделением СНИИГГи МС, Томск-геолкомом в период с 1977 по 1997 год. При выполнении работ автором была отобрана коллекция образцов из отложений мезозоя и палеозоя (более 10 тысяч), задокументировано более 100 разрезов скважин, просмотрено и изучено более 2 тысяч петрографических шлифов. Более 1000 пршшшфовок исследовалось при помощи люминесцентного микроскопа, около 200 образцов, обогащенных ЗОВ изучено методом осколочной радиографии. Частично использовались коллекции Томского отделения СНИИГГиМС Ю.А Фомина и сотрудников СНИИГГиМС И.А. Олли, А.И. Ларичева, Г.Д. Исаева, а также материалы поисково-разведочных работ и результаты исследований разведочных скважин на нефть и газ, любезно предоставленные геологическими фондами нефтегазоразведочных экспедиций и Геолкомом Томской области. Термические, реттеноструктурные, химические и спектральные анализы (более 500) были выполнены в центральной лаборатории ГГП и Запсибгеология (г. Новокузнецк), концентрации урана, бора и других элементов были измерены в лаборатории нейтронно-активационного анализа Томского отделения СНИИГГиМС под руководством Ю.М. Столбова (более 1000 анализов).

Методы исследований. Исследования проводились комплексно, с использованием традиционных геологических и геофизических методов изучения пород (полевых, минералого-петрографических, литостратиграфических, методов ГИС), а также внедряемых геохимических методов, базирующихся на ядерных свойствах элементов. К ним относятся методы ядерной физики - метод определения урана по запаздывающим нейтронам, метод осколочной радиографии, нейтронно-радиациоиный ме-

тод определения бора и других микроэлементов, реализуемых на базе исследовательского ядерного реактора Томского политехнического университета. Обработка результатов исследований осуществлялась на персональной ЭВМ с использованием методов математической статистики.

Научная новизна. Впервые, на зональном уровне, на основе литолого-спрагиграфического, минералого-петрографического и геохимического изучения пород разрезов с применением ядерной аналитики выявлены геохимические критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской СФЗ. Показана возможность использования литсгеохимических данных (распределение керогена типа-П, урана, бора и других микроэлементов) для выделения нефтегазоматеринских отложений и прогнозирования перспективных участков в глубокозалегающих горизонтах палеозоя.

Практическая значимость. Результаты исследований вошли в научные отчеты и рекомендадии н использованы в работах ОАО "Томскнефтегазгеология".

Полученные выводы позволяют оптимизировать выбор объектов для поисков нефти и газа на юго-востоке Западно-Сибирской плиты. Предложенный комплекс исследований и геохимических критериев выявления нефтегазоносных отложений может быть использован при изучении палеозойских карбонатных отложений Западной Сибири.

Конкретно значимые выводы исследования:

1. В палеозойских отложениях Нюрольской структурно-фациальной зоны выявлены и прослежены два горизонта нефтематеринских пород доманикового типа в низах кыштовского (Д1К1) и лугинецкого (Д3 горизонтов.

2. Результаты исследований были использованы при составлении карты перспектив нефтегазоносности Нюрольской СФЗ.

3. В пределах изучаемого района выделено восемь перспективных участков, где вероятность скопления углеводородов наиболее высока.

4. По восточной окраине Нюрольской структурно-фациальной зоны прослежены тектонические структуры и зоны развитая метасоматитов вблизи отложений лугинецкого и кыштовского горизонтов, которые являются элементами регионального контроля нефтегазоносности.

5. Применение выявленных геохимических критериев на разведанных месторождениях (Малоичской, Калиновой, Еллей-Игайской и других площадях), имеющих притоки нефти, подтверждают достоверность выводов.

Основные защищаемые положения.

1. В палеозойских отложениях Нюрольской структурно-фациальной зоны выявлены отложения доманикового типа, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, Сорг и битуминозностью. Между радиоактивностью и Сорт, установлена прямая корреляционная зависимость. Для этих пород характерны повышенные концентрации урана связанного с органическим веществом сапропелевого типа. В отложениях доманикового типа отмечены повышенные концентрации бора и других элементов-примесей (V, N1, Со, вг и др.), распределение которых отражает геохимическую специфику среды осадконакопления.

2. На основе геохимических критериев в палеозойских отложениях Нюрольской СФЗ выделено два горизонта нефтематеринских пород доманикового типа, приуроченных к стратиграфическим границам границам в-О) и В^-Бз (в пределах кыштовского (Д1«1) и лугинецкого (Дз^) горизонтов). Нефтематеринские породы формируются в обстановках резковосстановительных геохимических фаций пред-рифовых, зарифовых и внутририфовых впадин и характеризуются следующими геохимическими показателями: высокой радиоактивностью (20 мкР/час и более), аномальными концентрациями урана (на порядок выше кларковых), обогащенно-стью ураноносшлм захороненным ОВ (керогеном типа-Н), высокими концентрациями бора и других элементов-примесей. Кроме этого породы характеризуются сингенетичной битуминозностью.

3. На основании выделенных геохимических критериев в палеозойских отложениях Нюрольской СФЗ выделено 8 перспективных участков, в пределах которых прогнозируется широкое развитие нефтематеринских пород доманикового типа с сингенетичной битуминозностью и аномальными накоплениями ураноносного ке-рогена, зон вторичной флюидодинамической проработки с многочисленными следами миграции битумоидов и отрицательными геохимическими ореолами микроэлементов. Таким образом, использование методов прикладной ядерной геохимии урана и других элементов позволяет оптимизировать поиск и выявление новых нефтегазовых месторождений в пределах Нюрольской СФЗ.

Апробация работы. Защищаемые положения и основные результаты работы докладывались на III Всесоюзном совещании "Геохимия горючих сланцев" (г. Таллин, 1982), Всесоюзной конференции "Конкреции и конкреционный анализ" (г. Тюмень, 1983), V региональной научно-пракгаческой конференции "Молодые ученые и специалисты ускорению научно-технического прогресса" (г. Томск, 1986), IV годичной конференции ВМО (г. Тюмень, 1987), конференции "Региональной использование природных ресурсов Сибири" (г. Томск, 1989), в школе-семинаре "Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа" (г. Алма-Ата, 1990), Всесоюзной конференции "Радиографические методы исследования в радиогеохимии и смежных областях" (г. Новосибирск, 1991), Всесоюзной конференции "Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа" (г. Алма-Ата, 1991), Всесоюзной школе радиогеохимии (Новосибирск, 1992), научно-практической конференции "Перспективы нефгегазоносности слабо-изученных комплексов отложений юго-востока ЗСП" (г. Томск. 1995), конференции "75 лет геологического образования в ТГУ" (г. Томск, 1996), научных семинарах кафедр минералогии и петрографии, научном семинаре факультета геологоразведки и нефтегазодобычи Т1ТУ.

Работа выполнена в Томском политехническом университете на факультете геологоразведки и нефтегазодобычи.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ. Материалы и результаты исследований реализованы в 8 научно-исследовательских отчетах по хоздоговорным и бюджетным темам.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 134 наименований, иллюстрирована 5 7 рисунками и 1Ь таблицами, содержит ZSi страниц текста.

Автор искренне благодарен научным руководителям: доктору геолого-минералогических наук, профессору АГ. Бакирову и кандидату геолого-минералогических наук, доценту Н.Ф. Столбовой за постоянное внимание, поддержку, консультации и обсуждение результатов исследований.

На разных этапах работы автор пользовался консультациями, советами и помощью многих специалистов, занимающихся нефтегазоносными отложениями Западной Сибири. Автор особенно признателен И. А Олли, Г.И. Тищенко, В.И. Биджа-

кову, Г.Д. Исаеву, З.Я. Сердюк, А.И. Ларичеву, Ю.В. Киселеву, Ю.М. Столбову, Ю.А. Фомину, А.И. Березовскому, М.В. Шалдыбину, участие которых способствовало выполнению работы.

1. Проблемы иефтегазоносности отложений доманикового типа

Для выработки геохимических критериев нефтегазоносности отложений доманикового типа важны знания о процессах лигификации ОВ, его составе, типах керо-гена, литолого-геохимических особенностях и условиях формирования пород в условиях доманнковых фаций седиментогенеза - диагенеза.

Анализ современных представлений о процессах лигификации органического вещества и типах керогенов (Д. ван Кревелен; Б.Тиссо, Д.Вельте, Е.С. Ларская, Н.Б. Вассоевич; Э.М. Галнмов; Н.Ф. Столбова, В.М. Гавшин, Я.Э Юдович) позволяет утверждать, что захороненные в осадочных породах рассеянные органические вещества (РОВ) представляют собой геополимеры, характеризующиеся твердым состоянием, устойчивым строением, определенным химическим составом и закономерными чертами эволюции. В синтезе геополимеров участвуют переходные металлы, которых обычно много в иловых осадках. Они не только выступают катализаторами, ускоряющими процессы синтеза, но и входят в состав геополимеров. Одним из активных металлов является уран. В породах, формирующихся в резковосстановительных обстановках, встречаются твердые уран-органические геополимеры. Твердые, устойчивые к химическому воздействию продукты поликонденсации ОВ называются ке-рогенами /Тиссо, Вельте, 1981/.

Рассмотрение результатов типизации РОВ приводят к следующим выводам:

- растворимые формы РОВ хорошо изучены и имеют однозначное толкование, а нерастворимые формы РОВ, имеют менее четкие классификационные признаки и в них выделяют от двух до пяти типов и подтипов;

- всеми методами однозначно выделяется кероген тала - III (он же "гумусовый", "террагенный", тип -II - по Е.С. Ларской);

- наиболее проблематично разделение керогенов типа-I и типа-II (по отечественной терминологии они относятся к сапропелевому типу, близких по многим признакам.

Разделение нерастворимых форм ОВ за рубежом на три типа керогена имеет реальное основание не только по химизму и особенностям диагенеза ОВ, замечено, что для большинства нефтематеринских пород и горючих сланцев характерен кероген типа-П.

Так как образование керогенов происходит через реакции химического синтеза геополимеров с участием металлов, то, очевидно, что определение типов керогенов возможно и при исследовании их геохимической связи с металлами.

Многими исследователями было отмечено, что проявление радиоактивных аномалий в осадочных породах связано с захороненным ОВ /А.П. Виноградов, 1963; В.И. Данчев, Н.П. Стрелянов, 1979, В.М. Гавшин, 1984 и др./.

На сегодняшний день сложились следующие представления об ураносности ЗОВ: - растворимые формы ЗОВ - гуминовые и фульвовые кислоты, а также биту-моиды, микронефть и продукты ее дифференциации содержат незначительные концентрации урана, на два - три порядка ниже кларковых для осадочных пород /Е.С. Глотова, Г.П. Готгах, 1980/; - "гумусовые" ЗОВ (кероген типа - III имеет концентрации урана, лежащие в пределах пхЮ"7 - пхЮ"6 %; - данные об ураноносности керогена типа-1 противоречивы; - кероген типа-П характеризуется аномально высокими концентрациями урана /Н.Ф. Столбова и др., 1982/.

Детальное изучение ураноносности отложений баженовской свиты Западной Сибири /И.И. Плуман, 1971, 1977 и И.П. Запивалов, 1977/ показало высокую степень корреляционной связи урана с Сорт, в нефтематеринских породах.

2. Методика исследования

В основе методологии исследований нефтегазоносных отложений палеозоя

Нюрольской структурно-фациальной зоны лежат представления об органическом осадочно-мнграционном происхождении нефти и формировании ее в нефтематерин-

ских породах. Опирается методология на нефтеобразование в отложениях доманико-

вого типа, обогащенных ураном /С.Г. Неручев, 1982; С.Г. Неручев и др., 1986/ и на результаты связи урана с захороненным органическим веществом. Достаточность и необходимость исследований обеспечивается комплексом традиционных стратигра-

фических, литологических и минералого-петрографическнх методов, дополненных геохимическими, люминесцентными и битумннологическими методами анализа,

способствующими детализации, углублению исследований и переводу их на более высокий уровень.

Геохимические исследования состояли в изучении закономерностей распределения и концентраций урана, связи его с керогеном типа-П, а также в изучении геохимического поведения бора и других микроэлементов в отложениях доманиковых фаций. Применяемые при этом нейтронно-активационный и метод трековой радиографии являются эффективными аналитическими методами прямого определения содержаний и распределения урана в геологических объектах. Для определения концентраций бора применялся нейтронно-радиационный анализ.

Люминесцентная микроскопия применялась для изучения исходного ОВ, диагностики генетических типов битумоидов, определения основных направлений миграции.

Применение комплексного изучения разрезов позволило выделить горизонты нефтематеринских пород доманиковых фаций и обосновать геохимические критерии нефтегазоносное™ территории.

Э. Геологическое строение Нюрольской структурно-фациальной зоны (Нюрольской СФЗ)

НСФЗ сложена отложениями палеозойского и мезозойско-кайнозойского возраста. В целом НСФЗ характеризуется повышенной мощностью отложений и сложной тектоникой. Большинство скважин в пределах зоны вскрывают палеозойские отложения, что дает возможность проводить детальные научные исследования на первые сотни метров. Это затрудняет стратифицирование и приводит к неоднозначности толкования геологического строения. При испытании многих скважин получены промышленные притоки УВ.

Согласно стратиграфической схемы, предложенной В.И. Красновым, Г. Д. Исаевым и другими /1993/ и усовершенствованной Г.Д. Исаевым /1997/ общая стратиграфическая последовательность отложений и нх литологнческий состав может быть представлен следующим образом.

В ордовикской системе выделяется павловская свита (СЬ-зру), терригенно-карбонатного состава. Силурийская система включает карбонатные отложения ла-ринской свиты ^к), сельской толщи (в^!), межовской (8ггш) и майзасской (82пк)

н

свит. Девонская система включает базальты, базальтовые и авдезитовые порфирита и туфы болыпеичской свиты (Д^Ы), карбонатные отложения кыштовской свиты (Д)!к1), глинисто-карбонатные отложения лесной карбонатные отложения

солоновской-биазинской (Si2-3 s+bz), мирной (Д123тг), армичевской (Д* arm), гера-симовской (ДгЭ"), чузикской (Дзсг), лугинецкой CWg) свит, кремнисто-глинисто-карбонатные отложения чагинской (ftcg) свиты. Каменноугольная система объединяет: кремнисто-глинистые карбонатные толщи табаганской (Qtb) и кехорегской свит (Cjkx), объединенных в тамырсатскую серию; карбоиатно-терригенные толщи салатской (C2Jsa), елизаровской (C^'el) и средневасюганской (Cj.2sv) свит, объединенных в каргасокскую серию; вулканогенные образования пешеходной (C2-Piph), самлатской (C2-P1srn), касманской (Сг-Piks) толщ. Пермская система представлена восточно-никольской серией, включающей терригенные отложения киевской (Pi'ki) и чкаловской (Pi2ck) толщ, а также терригенными отложениями омеличской (Р2от) и глинисто-карбонатными отложениями арчинской (Р22аг) толщ.

В пределах Нюрольской СФЗ вьщелены также разнообразные по составу и возрасту интрузивные, эффузивные и вулканогенно-осадочные образования. В частности выделяются следующие вулканогенно-осадочные формации: андезит-базальтовая формация (S-ДО траппового типа (развита на западной и восточной окраинах Нюрольского СФЗ); меймечт^базальт-долеритовая формация (Дг-з) линей-ноприразломного типа (развита широко, особенно в южной части НСФЗ); андезит-липаритовая (С2-Р2) покровного типа (развита по окраинам Нюрольской СФЗ); ба-зальт-долеритовая формация (Р2-Т) траппового типа (заполняет самые погруженные участки палеозойской поверхности).

В Нюрольской СФЗ развиты три самостоятельные плутонические формации: гипербазитовая (S-Д!), которая развита на юго-западе Средневасюганского поднятия, ограниченного глубинными разломами; габбро-диабазовая формация (Д-Cj) -на юге района; гранитная формация (С3-Р1) - на северо-западной окраине НСФЗ.

В тектоническом плане Нюрольская СФЗ рассматривается разными специалистами в разном качестве: впадина, блок фундамента, срединный массив и т.п. Исследуемый район по данным О.Г. Жеро, B.C. Суркова и др. /1981/ относится к Ме-жовскому срединному массиву, являющемуся одной из областей позднегерцинской Центрально-Западно-Сибирской складчатой системы. Позднегерцинский и раннсме-

эозойский тектоногенез разбил его на блоки, опущенный блок получил название Нюрольская впадина. В.А. Бененсон и др. /1985/, опираясь на сейсмические исследования, считают неправомерным геосинклинальную концепцию. В целом, палеозойская поверхность под чехлом более молодых отложений характеризуется широким развитием тектонических нарушений северо-западного простирания, которые определяют блоковое строение фундамента. Формирование юрско-мелового чехла происходило синхронно с тектонической дезинтеграцией фундамента, раскалыванием последнего и перемещением отдельных блоков в вершкальном направлении. В настоящее время наиболее достоверно утверждение /Т.Д. Исаев, 1997/, что территория Нюрольской СФЗ, видимо, как и вся Западно-Сибирская плита к концу карбона пережила параплатформенный режим развития, к началу юры - тафрогеннмй континентальный. В мезозое и кайнозое - это молодая эпигерцинская платформа, испытавшая неогеново-четвертичный этап акгавизации.

4.Фащш палеозойских отложении

Для выработки геохимических критериев оценки нефтегазоносности необходимо изучение фациальных условий осадконакопления, т. к. от них зависит распределение ОВ н геохимические характеристики палеозойских отложений Нюрольской СФЗ.

За основу структурно-фациального районирования поверхности палеозоя взята схема районирования, предложенная В.И. Красновым и Г. Д. Исаевым /1993/, а также уточненная Г.Д. Исаевым /1997/.

Самостоятельность Нюрольской СФЗ обусловлена спецификой фацяального профиля девонской системы, отличающегося от отложений девона соседних струк-турно-фациальных зон доминированием морских рифогенных карбонатных отложений. Нюрольская СФЗ фациально неоднородна, области развития толщ и свит территориально ограничены. Пределы распространения толщ и свит силура, девона и карбона в глинисто-карбонатных и карбонатно-кремнисто-гдинистых фациях установлены вдоль западной, юго-западной, а также по восточной и северо-восточной территориям структурно-фациальной зоны, в центральной меридиональной часта - ри-фогенные толщи девона. Фациальная зональность Нюрольского палеобассейна в

позднем ордовике и раннем силуре изучена недостаточно. А в позднем карбоне -ранней перми доминируют континентальные эффузивно-осадочные формации.

Рифы диагностируются в разрезах межовской, кыштовской, солоновской, биа-зинской и герасимовской свит в широком возрастном диапазоне (с позднего силура по живетский ярус включительно).

С целью установления закономерностей распространения высокоуглеродистых урансодержащих горизонтов детально изучена динамика развития Нюрольского па-леобассейна. "Установлено, что в лохкове реализовалась первая стадия раннедевон-ского этапа рифообразования. Органогенные постройки развивались на мелководном поднятии, разделяющим на западе - крупное изолированное плато центральной платформы, сопровождаемое доминированием обломочных склоновых отложений, а на востоке - узкую зону "предрифового" склона. Эти глубоководные кремнисто-карбонатно-глинистые фации с теитакулитами, конодонтами и остракодами выделены в кыштовский горизонт. Породы этого горизонта обогащены ОВ, ураном и имеют геохимические характеристики, позволяющие отнести их к отложениям домани-кового типа.

В верхнем девоне в основании лугинецкой свиты выявлены высокоуглеродистые карбонатные породы с ураном, насыщенные остатками водорослевого и фора-миниферового детрита продуктами мелкой систематической принадлежности, а также скелетами рифообразующих организмов. Эта отложения выделены в лугинец-кий горизонт. Именно в них, в пониженных зонах рельефа, накапливалась значительная масса пелитового ураноносного органического вещества сапропелевого типа. В это время площадь морских отложений превышала современную территорию НСФЗ в несколько раз. Данный факт с учетом установления высокоуглеродистого лугинецкого горизонта указывает на большие перспективы обнаружения залежей нефти и газа в верхнедевонском комплексе доманикоидных отложений.

б. Литолого-геохнмический анализ отложений палеозоя

Комплексное изучение отложений палеозойского возраста позволило выделить в Нюрольской СФЗ высокоуглеродистые породы, которые могут быть отнесены к нефтематеринским породам доманикового типа.

п

Возрастной диапазон распространения изучаемых отложений довольно широк -от границ силура до перми, отмечается четкая тенденция в приуроченности домани-коидных пород к стратиграфическим границам (нижним горизонтам нижнего и верхнего девона).

Доманикоидные породы кыштовскохо горизонта (О^}) представлены темными известняками, глинистыми, доломитизированными, В отложениях лугинецкого горизонта доманикоидные породы образуют две лиголотические разновидностями: темно-серые, глинистые органогенные известняки и черные кремнисто-глинистые известшнси.

Минералого-петрографический анализ этих пород выявил характерные тонкослоистые, параллелънослоистые. реже линзовиднослоистые текстуры. Структуры таких пород пелитоморфные, микро- и мелкозернистые. Часто отмечается детрит тонкостенных раковин угнетенных форм организмов (остракоды. гентакулиты). В составе пород преобладают карбонатные минералы, преимущественно кальцит, реже доломит, сидерит, анкерит, часто присутствует пирит, кремнистые минералы. Глинистые минералы представлены преимущественно гидрослюдами.

Породы характеризуются высоким содержанием захороненного органического вещества сапропелевого тина (5,08 %). Оно обычно имеет темно-бурые окраски, гон-кодисперсное состояние, пигментирует глинистое вещество и концентрируется в межзерновых промежутках, иногда встречается в егустаовых формах. К участкам скопления ЗОВ приурочены доломит, сидерит или пирит, здесь наиболее интенсивно наблюдается диагенетическая и эпигенетическая перекристаллизация минералов с укрупнением их зерен.

В целом минеральные особенности пород указывают на формирование их в солоноватых, восстановительных условиях среды седиментогенеза-диагенеза, в застойных фациальных обстановках при дефиците кислорода.

В изучаемых отложениях широко развито сапропелевое ОВ фито-зоогенной природы. Концентрации ОВ в отложениях доманиковых фаций палеозоя варьируют в широких пределах и контролируются фациальными условиями. Среднее содержание Сорт, в кыштовском горизонте составляет 1,15 % (в диапазоне от 0,21 до 3,46 %), а в лугинецком 1,4 % (в диапазоне от 0,01 до 5,08 %). Исследование битуминоз-ности палеозойских пород проводилось под микроскопом по отдельным литологиче-

1Ь

ским разновидностям в ультрафиолетовом свете. В целом, по результатам исследования, для палеозойских разрезов Нюрольской СФЗ характерно интенсивное развитие битумоидов. Содержание битумоидов варьирует в пределах от 0,01 до 0,03 %. Следы миграции эпнбшргандов и сингснсшчшле бнтумоиды обнаружены в 70 % образцов (рис.1), что свидетельствует о широко развитых процессах бигумообразо-вания. В проанализированных разрезах обнаружено 58 интервалов с сингенетичной бигуминозностью, что указывает на наличие нефтегенерирующих отложений в палеозое. Приурочены такие отложения к низам кыштовского горизонта нижнего девона и лугинецкого горизонта верхнего девона. Остаточный облик сингенетичных битумоидов говорит об интенсивной нефтеотдаче этих пород. Обнаружены многочисленные. неоднократно проявляющиеся, следы миграции в отложениях залегающих выше и ниже сингенетичных битуминозных горизонтов, что указывает на палеозойские источники УВ.

Доманикоидные отложения по данным ГИС отличаются повышенной гамма-активностью (от б и более мкР/час). Для них характерны также аномальные концентрации урана, превышающие кларковые в несколько раз и высокие содержания Сорт. Установлена прямая корреляционная зависимость между Сорг. и радиоактивностью в этих породах. Отмечается тенденция приуроченности литогеохимических аномалий урана к стратиграфическим границам среднего-верхнего девона (низы лугинецкого горизонта) и силура-девона (низы кыштовского горизонта).

Результаты изучения радиоактивности лугинецкого горизонта (рис.2) показали, что наиболее высокие содержания урана обнаруживают карбонатно-глинистые породы троговых глубоководных зон предрифовых фаций. Большая часть положительных геохимических аномалий (>5x10"' %) наблюдается именно в этой части Нюрольской СФЗ (Герасимовекая. Восточно-Герасимовская. Северо-Калиновая, Калиновая площади). Именно в глубоководных впадинах зоны с некомпенсированным режимом осадконакопления накапливаются породы, обогащенные ураноносным сапропелевым ОВ.

Чагинская свита характеризуйся высокой гамма-активностью, высокими содержаниями урана (С;; - 4-6x10"4 %) и Сорг. (до 1,2 %). В межрифовых впадинах наблюдаю! ся зоны с пониженным содержанием урана (менее 1,5х10"4 %). Здесь накапливаются отложения на небольшой глубине, в обегановках высокой аэрации и окис-

□ - в кыштовском горизонте (Д1к1) О-в лупшецюм горизонте (ДзЗй) О - в отложениях Д1-3 (кроме Д1к1 и Дз^)

Степень проявления эпигенетических битумоидов ® - широкое развюте (более, чем в 50 % образцов) 0 - среднее развитие (в 30-50 % образцов)

Рис.'. Л„~. Схема распределения бшумовдов в палеозойских отложениях Нюрольской СФЗ.

Условные обозначения

Радиоактивность пород

р . •.: | Си< 1,5x10"* %. Гамма-аггившсть менисо 4,0 мкР/Час f Си» 1,5-3,5x10"* Гамма-екгивность 4,0-6,0 шсР/час

Си- 3,5-5,0x10" %. Гамма-аетивность 6,0-8,0 мкР/час

Си>5,0х10"* Уа Гщ*ма-ажтни цосгь более 8.0 ихР/час

! I Границы яитофаций лугинецкого горизонта

I f I (цжф. прид. )

KVMWM« Площадь, скважина

Фации лугинецкого горизонта

I ■ Троговая глубоководная зона предрнфовых фаций.

кн»нсмя ц. фщни внугршаеяьфоаых впадин.

II] - Межрифовая зона склоновых биокластитов. IV - Фации зарифового плато.

Рис. . Схематическая карта радиоактивности пород лугинецкого горизонта (Дз^)- в средней части Нюрольской СФЗ

ления. В таких условиях ураноносное захороненное РОВ сапропелевого типа не накапливается (концентрации урана низки). На остальной территории развития луги-нецкого горизонта существовали морские геохимические условия осадконакопления не способствующие накоплению значительных количеств РОВ. Однако, несколько повышенные содержания урана до 2,0x1с4 % свидетельствуют о возможности накопления ураноносного керогена.

В то же время значительную часть территории Нюрольской СФЗ занимают фации зарифового плато. Среди них редко, но встречаются аномалии чуть повышенных содержаний урана (Южно-Урмапская, Еллей-Игайская площади). На всем остальном поле развития лугинецкого горизонта аномалии либо не вскрыты скважинами, либо представительность материала слишком мала.

Повышенные содержания урана наблюдаются также в литофациях внутри-шельфовых впадин. В таких неглубоких впадинах тоже могли существовать условия застойных бассейнов с накоплением захороненного РОВ сапропелевого типа. Следует отметить, что геохимические поля повышенной и пониженной радиоактивности иногда диагностируются на границах фаций. Основная их часть совпадает с границами фаций: положительные геохимические поля - с отложениями глубоководных зон предрифовых фаций, а отрицательные - с межрифовой зоной склоновых биокла-ститов. Таким образом, накопление урана связано с породами чагинской свиты, сформировавшимися в некомпенсированной обстановке глубоководного трога. Как показывают данные радиоактивности неплохие перспективы нахождения нефтсма-теринских пород лугинецкого горизонта, а значит связанных с ним залежей УВ существуют в области развитая фаций внутришельфовых впадин.

Результаты Г-радиографических исследований пород из отложений кьшповско-го и лугинецкого горизонтов позволили прийти к выводу, что аномальные концентрации урана связаны преимущественно с керогеном типа-П

Ураноносный кероген может быть равномерно рассеяно в породе, может носить сгустковый характер, или образовывать достаточно крупные до 3-5 мм стяженш Он имеет разные окраски, от желтоватых до черных. Распределение треки урана над породой равномерное, повторяющее распределение рассеянного органического вещества, в наиболее крупных сгуспсовых формах ЮВ уран распределяет« чрезвычайно равномерно по всему органическому материалу. Характер распредели

шя не меняется в зависимости от цвета, формы, прозрачности или анизотропии сгу-тса. При этом распределение треков урана не обнаруживает зональности или увели-!ения концентраций к периферии сгуспса, что исключает механизм сорбции урана >рганическим веществом. Высокая степень однородности распределения урана и по-ггоянная концентрация его в РОВ подтверждает механизм металлоорганического :интеза ураноносного керогена. Такой механизм реализуется на ранней стадии диа-енеза молодых осадков, предшествующей стадии поликонденсации ОВ. Концен-рация и равномерность распределения урана над ОВ не нарушается в связи с ката- и яетагенетическими преобразованиями пород, увеличением степени их дислоциро-(анности, а также переотложением керогена. При этих процессах кероген лишь пе-»емещается в интерстиционные промежутки, полости трещин, стилолитовые швы например в скв. Калиновая-7).

Изучение минерального состава пород с керогеном типа -II указывает на вос-ггановительный, соленый, щелочной характер среды в бассейне седиментации. В минеральных ассоциациях таких пород обнаруживается большое количество РОВ, фимеси анкерита, пирита, сидерита, фосфатного вещества, гидрослюд, иногда мон-"моришюнита и диккита. Наибольшее количество сапропелевого ураноносного ОВ >бнаружено в отложениях кыштовского и лугинецкого горизонтов.

Повышенные концентрации урана иногда связаны с окисленными битуминоз-шми продуктами, мигрировавшими в верхние горизонты по тектонически ослаб-юнным зонам. Такие продукты отличаются от керогена типа-П по текстурко-пруктурным особенностям.

Изучение геохимического поведения бора в палеозойских отложениях привело с выводам о возможности использования характера его статистического распределе-шя для восстановления геохимической специфики среды формирования домани-соидных отложений. Аномальные накопления бора (до 17,0*10"3 %) характерны для кфтематеринских пород. При изучении распределения элементов-примесей в дома-1ИКОИДНЫХ породах обнаружено обогащение нефтегазоматеринских пород ассоциа-щей микроэлементов сопутствующих ОВ - Мо, вЬ, №, V и др. Подобным микроэле-лентным составом характеризуются по данным В.М. Гавшина отложения баженов-;кой свиты.

На контакте палеозойских и мезозойских отложений обнаруживаются много численные линейные зоны дезинтеграции и метасоматического изменения палеозой ской поверхности. Они могут служить флюидоконтролирующими структурами npi наличии в разрезах нефтематеринских пород.

6. Геохимические критерии нефтегазоносности Нюрольской СФЗ

На основании проведенных литогеохимических исследований палеозойских от ложений удалось выработать геохимические критерии, повышающие эффективносп выделения, обогащенных керогеном типа-Ii нефтематеринских пород и оценки неф тегазоносносш территории. К ним относятся следующие критерии.

1. Повышенная радиоактивность и высокие содержания урана (превышаюпда кларковые), для соответствующих разновидностей пород палеозоя, которые находят ся в прямой корреляционной зависимости от содержаний Сорг.

2. В нефтегазоматеринских отложениях доманиковых фаций устанавливается reo химическая связь урана только с захороненным сапропелевым OB (керогеном та па-Щ, обнаруживающим сингенетичные битумоиды.

3. Нефтегазоматеринские отложения доманиковых фаций характеризуются ано мальными накоплениями бора и ассоциацией примесных элементов, подчеркиваю щей геохимическую специфику среды осадконакопления (Со, Sr, Ni, V и др).

4. Положительные литогеохимические аномалии урана в палеозойских отложения: приурочены к стратиграфическим границам S-Dt (кыштовский горизонт) и D2-D (лугинецкий горизонт) и находятся в зависимости от фациальных условий осадкона копления.

Использование выявленных геохимических критериев позволило составить схе матическую карту перспектив нефтегазоносности Нюрольской СФЗ.

7. Оценка перспектив нефтегазоносности отложений палеозоя в Нюрольской СФЗ

Выявление в отложениях девона Нюрольской СФЗ лугинецкого и кыштовског горизонтов, включающих нефтематеринские породы доманикового типа, наличи пород биазинской и герасимовской свит - потенциальных нефтегазоносных резер вуаров, а также обнаружение геолого-структурных региональных (флюидоконтролт

■ующих структур и зон метасоматитов) и локальных (зон тектонических нарушений, миоидоупоров) факторов контроля нефтегазоносности и использование информации [о результатам испытаний скважин с применением выделенных геохимических кри-ериев позволили произвести общую оценку перспектив нефтегазоносности и окон-урить участки, где вероятность обнаружения углеводородов наиболее высока.

В пределах Нюрольской СФЗ широко распространены рифогенные образования илура и девона. Они занимают центральную часть СФЗ шириной около 60 км, про-ягиваясь в субмеридиональном направлении на 360 км. Мощность этого комплекса сложений около 6,2 км.

Доманикоидные отложения лугннецкой и кыштовской свит занимают обшир-1ую территорию, прослеживали. в виде мощного трогового комплекса отложений :доль восточного борта "впадины" на границе с мелководно-шельфовыми образова-гиями силура и девона. Огложения доманиковых фаций кыгптовского горизонта гротягиваются на 200 км при ширине 10-20 км, а отложения соответствующих фа-щй лугинецкого горизонта - на 100 км при ширине 5-10 км. Среди них выявлены Остановки предрифовых, зарифовых и внутририфовых впадин, как наиболее благо-фиятные для накопления ураноносного керогена.

Одним из элементов зонального контроля нефтегазоносности являются линей-ше субвертикальные флюидообразующие структуры и зоны развития метасомати-гов, прослеженные по простиранию на 60 -70 км. Наиболее протяженная зона суб-леридионалышх, сближенных флюидоконтролирующих структур прослеживается то восточной окраине НСФЗ на 215 км вблизи доманикоидных отложений лугинец-<ого и кыштовского горизонтов.

Это зоны миграции углеводородов и флюидов из области генерации (трсговая тастъ Нюрольской впадины) в область аккумуляции, в резервуары рифогенного па-теозоя, низы чехла и отложения юры. С этими зонами связано проявление прямых признаков нефтегазоносноетн разного масштаба: от битуминизации и запаха УВ, до промышленных скоплений нефти и газа. Учитывая, что зоны миграции УВ прослеживаются на значительном расстоянии (от Казанской площади на юге, до Кильсин-гкой и Речной площади в направлении север-северо-запад, можно предполагать значительный нефгегазоматеринский потенциал Нюрольской СФЗ.

яг

К локальным факторам контроля нефтегазоносности следует отнести зоны по верхностной дезинтеграции палеозойских пород. Они характеризуются развттш участков структурного элювия, зон трещиноватости и карстования, которые могу обладать коллекторскими свойствами. По совокупности имеющихся геологически; данных и с учетом выработанных геохимических критериев выделено 8 таких участ ков, в пределах которых выявление новых нефтегазовых месторождений наиболе вероятно. Перспективными из них являются следующие:

Участок 1 расположен примерно в центре НСФЗ. Он охватывает территорию а Самлатской площади на северо-западе до Лугинецкой - на юго-востоке и Тамратско! - на юге. На участке преобладают отложения самлатской толщи, рифогенные отло жения герасимовской и лугинецкой свит. Здесь известно Шингинское месторожде ние углеводородов. Участок пересекает крупная региональная флюидообразующа. структура, протягивающаяся от Южно-Ельцовой площади на северо-западе до Гера симовской на юго-востоке. Под кислыми эффузивами самлатской толщи прогнози руется широкое распространив нефтематеринских пород.

Участок 2 расположен в крайней юго-восточной часта НСФЗ, занимает терри торию от Калиновой площади на севере, Казанской - на востоке и до границы облас та на юге. На западе площадь ограничивается Солоновской и Таволгинскими пло щадями. Здесь уже известно нефтегазопроявление на Казанской площади. Перепек тивы связаны с прослеживанием в ее пределах доманикоидов кыштовского и Луги нецкого горизонтов, рифогенных отложений силура и предполагаемой зоны флюи домиграции, сопровождаемой матасоматитами. Здесь имеются локальные подняли не изученные глубоким бурением.

Участок 3 расположен на юго-западе НСФЗ, протягиваясь от Еллей-Игайско] площади на юге, до границы Томской и Новосибирской областей. Перспективы об наружения залежей УВ связаны с возможностью продолжения на юг от Еллей Игайской площади зон развитая метасоматитов, участков распространения рнфо силура, широкого проявления тектонических зон дезинтеграции палеозойской пс верхности.

2.3

ВЫВОДЫ

Оценка нефтегазоносиости палеозоя Нюрольской СФЗ должна основываться на ¿явлении нефтематеринских отложений доманикового типа, формирующихся в гецифических геохимических условиях среды осадконакопления и диагенеза. При-гняя комплексные минералого-петрографические, литолого-стратиграфические и «химические методы исследований с использованием методов прикладной ядер-)й геохимии удалось установить два нефтематеринских горизонта в палеозойских жжениях (в низах кыштовского ^к!) и лугинецкого (03^) горизонтов), характе-вующихся повышенной радиоактивностью, сингенетичной битуминозностью, юмальными содержаниями урана, связанными с захороненным органическим ве-еством (керогеном типа-И), повышенными концентрациями бора и определенной ¡социацией микроэлементов-примесей.

Применение в поисковых работах указанных геохимических критериев, позво-)ет повысить эффективность и качество оценки нефтегазоматеринского потенциала ррвтории и с учетом изучения особенностей регионального и локального контроля гфтегазоносности выявить наиболее перспективные участки для обнаружения ско-иеиий углеводородов.

Список опубликованных работ по теме диссертащш

Яитолого-геохимические особенности доюрских нефтегазоносных отложений Се-фо-Останинской площади, Западно-Сибирская плита// Молодые ученые и специа-ясты народному хозяйству. Тез. докл. Регион. Научн. Конф. - Томск, 1980. -С. 151 -54.

Новые данные по магматизму юго-восточной часта Западно-Сибирской плиты Зеверо-Останинская площадь)// Магматические формации складчатых областей ибири. Проблемы их происхождения, рудоносности и картирования. Тез. докл. Ре-яон. Совещ. - Новосибирск, 1981. -С.85-87. (Соавтор: Столбова Н.Ф.). Литолого-геохимические особенности доюрских нефтегазоносных отложений Ел-гй-Игайской площади (юго-восточная часть Западно-Сибирской плиты// Геология минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрам-ения. Тез. докл. Регион, научн. конф. - Томск, 1082. -С. 30 - 31. (Соавторы: Гонча-ова Е.В., Столбова Н.Ф., Столбов Ю.М.).

zu

4. Микрораспределение урана в высокоуглеродисшх глинистых породах бажено! ской свиты// Геохимия горючих сланцев. Тез. докл. Всес. научн. конф.- Таллш 1982. -С. 167. (Соавторы: Е.В. Гончарова, Столбова Н.Ф., Столбов Ю.М.).

5. Распределение гафния и железа в разрезе палеозойских отложений юго-восточно части Западно-Сибирской плиты// IV Годичная конференция Тюменского отдел ВМО АИ СССР, 1983. -С 35. (Соавторы: Столбов Ю.М., Столбова Н.Ф., Судык АФ.).

6. Возможности применения метода осколочной радиографии для изучения услови: формирования сидернтовых конкреций// Конкреции и конкреционный анализ. Те: докл. IV Всесоюзн. научн. конф. - Тюмень, 1983. -С 140-141. (Соавторы: Столбо Ю.М., Столбова Н.Ф.).

7. Выделение нефтематеринских пород в разрезах скважин 7, 14, 15, 16 Калнново] площади (Нюрольская впадина)// Молодые ученые и специалисты - ускорению на учно-технического прогресса. Тез. докл. V регион, научн. техн. конф. - Томск, 1986. С. 112. (Соавторы: Екимцова Е.М., Столбова Н.Ф.)

8. Литолого-геохимические особенности палеозойских отложений Гераснмовско] площади (юго-восточная часть ЗСП)// Геология и минерально-сырьевые ресурсы За падно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления. Тез. докл. регион, научи конф. - Тюмень, 1987. -С. 188-189. (Соавтор Столбова Н.Ф.).

9. Органическое вещество и битуминозность палеозойских отложений Герасимов ской площади// Труды Всесоюзного семинара. - Москва, МГУ, 1987. -С. 160-161 (Соавтор Столбова Н.Ф.).

10. Результаты литологических исследований палеозойских отложений юго-восток Западной Сибири с привлечением геохимии бора// Актуальные вопросы геологи] Сибири. Тез. докл. Регион, научн. конф., т.1. - Томск, 1988. -С. 231. (Соавторы Бражникова Л.В., Столбова Н.Ф.).

11. Кремнистые породы в литогенезе палеозоя Западно-Сибирской плиты. Тез.докл Регион, научн.конф. - Томск, ТГУ, 1989. -С. 84. (Соавторы: Столбова Н.Ф.).

12. О выделении нефтематеринских пород в отложениях палеозоя Западной Сиби ри// Рациональное использование природных ресурсов Сибири. Тез. докл. Регион научн. конф. - Томск, ТГУ, 1989. -С. 85. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

Минералогия, геохимия и генезис кремнистых палеозойских отложений юго-1СТОЧНОЙ части Западной Сибири// Минералогия, геохимия и полезные ископаемые !бири. Сб. ВМО АИ СССР. - Томск, ТГУ, 1990. -С. 96-99. (Соавтор: Столбова Ф.).

Использование радиографии в нефтяной геологии на примере палеозойских ¡ъекгов Западной Сибири// Радиографические методы исследования в радиогеохи-ш и смежных областях. Тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. - Новосибирск, 1991. -С i. (Соавторы: Косицын Е.М., Столбова Н.Ф.).

Применение геохимии бора в изучении нефтегазоносных бассейнов// Особенно-и технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа. Тез. >кл. Всесоюзн. научн. конф. - Алма - Ата, 1991. -С. 38-39. (Соавтор: Столбова ,Ф.).

, Литолого-петрографические и минералого-геохимические особенности палео-йских отложений Герасимовского месторождения// Перспективы нефтегазоносно-и слабоизученных комплексов отложений юго-востока ЗСП. Тез. докл. Регион, на-[н. конф. - Томск, 1995. -С. 68. (Соавторы: Суханова О.Н., Столбова Н.Ф.). . Литогеохимические особенности доманикоидных отложений на территории Ю-В юта ЗСП// 75 лет геол. образования в ТГУ. Тез. докл. научн. конф. - Томск, ТГУ, >96. -С. 118. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

. Люминесцентная микроскопия в решении проблем нефтяной геологии// Труды зропекской конференции. Спектрометрические методы в минералогии. - Киев 10 -! сентября, 1996 - Киев, Украина, Геопринт, 1996. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Шаминова, Марина Ивановна, Томск

- . /V - V

' г « ^

/

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Шаминоеа Марина Ивановна

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ НЮРОЛЬСКОЙ СТРУКТУРНО-ФАЦИАЛЬНОЙ ЗОНЫ (ТОМСКАЯ ОБЛАСТЬ)

Специальность 04.00.13. - геохимические методы поисков

и;

месторождения полезных ископаемых

Диссертация на соискание ученой степени кацдцдата геолого-минералогических наук

Научные руководители

доктор геолого-минералогических наук, профессор АЛ . Б а кирок, кандидат геолого-минералогических наук, доцент Н.Ф. Столбова

Томск - 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ *

1. ПРОБЛЕМА НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ОТЛОЖЕНИЙ ^ ДОМАНИКОВОГО ТИПА

1.1 Современные представления о литификации органического И вещества. Понятие кероген и характеристика методов его диагностики.

1.2 Развитие представлений об ураноносности нефтематеринских пород

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ & 3 ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ НЮРОЛЬСКОЙ СФЗ НЪ

3.1 Состояние изученности региона

у. О

3.2 Стратиграфия Нюрольской СФЗ

3.3 Магматизм 61

3.3.1 Вулканогенно-осадочные формации ^

3.3.2 Плутонические формации 70

3.4 Тектоника ¡И

4. ФАЦИИ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

4.1. Ландшафтные фации и палеогеографический анализ

4.2. Кьпптовский горизонт

4.3. Лугинецкий горизонт & %

5. ЛИТОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОТЛОЖЕНИЙ 92 ПАЛЕОЗОЯ

5.1 Петрографический анализ

5.2 Особенности минерального состава палеозойских отложений

5.3 Битуминозность палеозойских отложений 1 ^

5.3.1 Битуминозность отложений кьпптовского горизонта * 3

5.3.2 Битуминозность отложений герасимовского горизонта

5.3.3 Битуминозность отложений лугинецкого горизонта

5.4 Результаты исследований радиоактивности палеозойских / 3 О

отложений

5.5 Результаты f-радиографических исследований

5.6 Результаты изучения геохимического поведения бора /55

5.7 Распределение микроэлементов в отложениях доманиковых фаций /83

5.8 Результаты изучения зон дезинтеграции и метасоматического 1&9 изменения палеозойской поверхности.

6. ГЕОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ ¿04 НЮРОЛЬСКОЙ СТРУКТУРНО-ФАДИАЛЬНОЙ ЗОНЫ

7. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВ НЕФТЕГАЗОНОСНОСТИ т ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ш Список использованных источников ¿16

?

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В последнее время большая часть мезо-кайнозойских месторождений Западной Сибири разбурена и эксплуатируется, поэтому для увеличения объемов добычи нефти встал вопрос об оценке нефтегазоносности глубокоза-легаюпдах палеозойских отложений. На территории Томской области в Нюрольской структурно-фациальной зоне отложения палеозойского возраста вскрыты во многих скважинах, что создает благоприятные условия для проведения геохимических исследований, т.к. традиционные методы исследования методы исследования, среди которых преобладали геофизические, оказываются недостаточными для изучения сложнопостроенных палеозойских отложений фундамента.

С позиции теории органического происхождения нефти оценка нефтегенера-ционного потенциала осадочных бассейнов в значительной степени базируется на выявлении нефтематеринских пород доманиковых фаций и изучении особенностей их геохимического строения. Геохимическая история развития нефтегазоносных бассейнов характеризуется многократной сменой окислительно-восстановительного потенциала окружающей среды, связанной преимущественно с захоронением и разложением ОВ, генерацией и эмиграцией УВ. Одним из элементов-индикаторов этих сложных явлений может быть уран, имеющий устойчивую геохимическую связь с захороненным ОВ и меняющий миграционную способность при изменении потенциала ЕЙ. В связи с вышеизложенным, в решении проблемы поиска новых перспективных площадей наиболее актуальным является разработка достоверных геохимических критериев выявления и исследования нефтематеринских отложений.

Цель и задачи исследования. Целью исследований являлось выявление геохимических критериев нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской структурно-фациальной зоны. Для достижения поставленной цели было необходимо решение следующих задач:

1) обоснование и выбор комплексной методики геологических и геохимических исследований; 2) выявление отложений доманикового типа в палеозойском комплексе пород; 3) изучение закономерностей их положения в разрезах скважин и распространения по латерали; 4) изучение геохимических фаций их формирования; 5) выявление среди отложений доманикового типа пород, обогащенных захороненным органическим веществом; 6) изучение характера их битуминозности с выделением

пород с сингенетичной битуминозностью; 7) исследование генетической связи урана с вещественным составом палеозойских отложений; 8) установление закономерностей концентрации бора и органофильных элементов в нефтегазононсых отложениях; 9) выработка и обоснование геохимических критериев оценки нефтегазонос-ности территории.

Фактический материал. В основу работы положены материалы литолого-геохимических исследований юго-востока Западно-Сибирской плиты, выполненных автором в составе литологической группы кафедры минералогии и петрографии ТПУ, под руководством доцента Н.Ф. Столбовой, при проведении хоздоговорных работ с ОАО "Томскнефтегазгеология", Томским отделением СНИИГТи MC, Том-скгеолкомом в период с 1977 по 1997 год. При выполнении работ автором была отобрана коллекция образцов из отложений мезозоя и палеозоя (более 10 тысяч), задокументировано более 100 разрезов скважин, просмотрено и изучено более 2 тысяч петрографических шлифов. Более 1000 пришлифовок исследовалось при помощи люминесцентного микроскопа, около 200 образцов, обогащенных ЗОВ изучено методом осколочной радиографии. Частично использовались коллекции Томского отделения СНИИГГиМС Ю.А Фомина и сотрудников СНИИГГиМС И.А Олли, АИ. Ларичева, Г.Д. Исаева, а также материалы поисково-разведочных работ и результаты исследований разведочных скважин на нефть и газ, любезно предоставленные геологическими фондами нефтегазоразведочных экспедиций и Геолкомом Томской области. Термические, рентгеноструктурные, химические и спектральные анализы (более 500) были выполнены в центральной лаборатории ГГП и Запсибгеология (г. Новокузнецк), концентрации урана, бора и других элементов были измерены в лаборатории нейтронно-активационного анализа Томского отделения СНИИГГиМС под руководством Ю.М. Столбова (более 1000 анализов).

Методы исследований. Исследования проводились комплексно, с использованием традиционных геологических и геофизических методов изучения пород (полевых, минералого-петрографических, литостратиграфических, методов ГИС), а также внедряемых геохимических методов, базирующихся на ядерных свойствах элементов. К ним относятся методы ядерной физики - метод определения урана по запаздывающим нейтронам, метод осколочной радиографии, нейтронно-радиационный метод определения бора и других микроэлементов, реализуемых на базе исследовательского ядерного реактора Томского политехнического университета. Обработка

с?

результатов исследований осуществлялась на персональной ЭВМ с использованием методов математической статистики.

Научная новизна. Впервые, на зональном уровне, на основе литолого-стратиграфического, минералого-петрографического и геохимического изучения пород разрезов с применением ядерной аналитики выявлены геохимические критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Нюрольской СФЗ. Показана возможность использования литогеохимических данных (распределение керогена типа II, урана, бора и других микроэлементов) для выделения нефтегазоматеринских отложений и прогнозирования перспективных участков в глубокозалегающих горизонтах палеозоя.

Практическая значимость. Результаты исследований вошли в научные отчеты и рекомендации и использованы в работах ОАО "Томскнефтегазгеология".

Полученные выводы позволяют оптимизировать выбор объектов для поисков нефти и газа на юго-востоке Западно-Сибирской плиты. Предложенный комплекс исследований и геохимических критериев выявления нефтегазоносных отложений может быть использован при изучении палеозойских карбонатных отложений Западной Сибири.

Конкретно значимые выводы исследования:

1. В палеозойских отложениях Нюрольской структурно-фациальной зоны выявлены и прослежены два горизонта нефтематеринских пород доманикового типа в низах кыштовского (Дгк1) и лугинецкого (Дз горизонтов.

2. Результаты исследований были использованы при составлении карты перспектив нефтегазоносности Нюрольской СФЗ.

3. В пределах изучаемого района выделено восемь перспективных участков, где вероятность скопления углеводородов наиболее высока.

4. По восточной окраине Нюрольской структурно-фациальной зоны прослежены тектонические структуры и зоны развития метасоматитов вблизи отложений лугинецкого и кыштовского горизонтов, которые являются элементами регионального контроля нефтегазоносности.

Применение выявленных геохимических критериев на разведанных месторождениях (Малоичской, Калиновой, Еллей-Игайской и других площадях), имеющих притоки нефти, подтверждают достоверность выводов.

Основные защищаемые положения.

1. В палеозойских отложениях Нюрольской структурно-фациальной зоны выявлены отложения доманикового типа, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, Сорг и битуминозностью. Между радиоактивностью и Сорг. установлена прямая корреляционная зависимость. Для этих пород характерны повышенные концентрации урана связанного с органическим веществом сапропелевого типа. В отложениях доманикового типа отмечены повышенные концентрации бора и других элементов-примесей (V, N1, Со, Бг и др.), распределение которых отражает геохимическую специфику среды осадконакопления.

2. На основе геохимических критериев в палеозойских отложениях доманикового типа Нюрольской СФЗ выделено два горизонта нефтематеринских пород приуроченных к стратиграфическим границам границам и В2-03 (в пределах кыштовского (Дхк±) и лугинецкого (Дз1§) горизонтов). Нефтематеринские породы формируются в обстановках резковосстановительных геохимических фаций пред-рифовых, зарифовых и внутририфовых впадин и характеризуются следующими геохимическими показателями: высокой радиоактивностью (20 мкР/час и более), аномальными концентрациями урана (на порядок выше кларка), обогащенностью ураноносным захороненным ОВ (керогеном типа-П), высокими концентрациями бора и других элементов-примесей. Кроме этого породы характеризуются сингене-тичной битуминозностью.

3. На основании выделенных геохимических критериев в палеозойских отложениях Нюрольской СФЗ выделено 8 перспективных участков в пределах которых прогнозируется широкое развитие нефтематеринских пород доманикового типа с сингенетичной битуминозностью и аномальными накоплениями ураноносного ке-рогена, зон вторичной флюидодинамической проработки с многочисленными следами миграции битумоидов и отрицательными геохимическими ореолами микроэлементов. Таким образом, использование методов прикладной ядерной геохимии урана и других элементов позволяет оптимизировать поиск и выявление новых нефтегазовых месторождений в пределах Нюрольской СФЗ.

Апробация работы. Защищаемые положения и основные результаты работы докладывались на: III Всесоюзном совещании "Геохимия горючих сланцев" (г. Таллин, 1982), Всесоюзной конференции "Конкреции и конкреционный анализ" (г. Тюмень, 1983), V региональной научно-практической конференции "Молодые ученые

■ *

и специалисты ускорению научно-технического прогресса,!' (г. Томск, 1986), IV годичной конференции ВМО (г. Тюмень, 1987), конференции "Региональной использование природных ресурсов Сибири" (г. Томск, 1989), в школе-семинаре "Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа" (г. Алма-Ата, 1990), Всесоюзной конференции "Радиографические методы исследования в радиогеохимии и смежных областях" (г. Новосибирск, 1991), Всесоюзной конференции "Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа" (г. Алма-Ата, 1991), Всесоюзной школе радиогеохимии (Новосибирск, 1992), научно-практической конференции "Перспективы нефтегазоносно-сти слабоизученных комплексов отложений юго-востока ЗСП" (г. Томск. 1995), конференции "75 лет геологического образования в ТГУ" (г. Томск, 1996), научных семинарах кафедр минералогии и петрографии, научном семинаре факультета геологоразведки и нефтегазодобычи ТПУ.

Работа выполнена в Томском политехническом университете на факультете геологоразведки и нефтегазодобычи.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ. Материалы и результаты исследований реализованы в 8 научно-исследовательских отчетах по хоздоговорным и бюджетным темам.

1. Литолого-геохимические особенности доюрских нефтегазоносных отложений Северо-Останинской площади, Западно-Сибирская плита// Молодые ученые и специалисты народному хозяйству. Тез. докл. Регион. Научн. Конф. - Томск, 1980. -С. 151 - 154.

2. Новые данные по магматизму юго-восточной части Западно-Сибирской плиты (Северо-Останинская площадь)// Магматические формации складчатых областей Сибири. Проблемы их происхождения, рудоносности и картирования. Тез. докл. Регион. Совещ. - Новосибирск, 1981. -С (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

3.Литолого-геохимические особенности доюрских нефтегазоносных отложений Ел-лей-Игайской площади (юго-восточная часть Западно-Сибирской плиты// Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления. Тез. докл. Регион, научн. конф. - Томск, 1082. -С. 30 - 31. (Соавторы: Гончарова Е.В., Столбова Н.Ф., Столбов Ю.М.).

4. Микрораспределение урана в высокоуглеродистых глинистых породах баженов-ской свиты// Геохимия горючих сланцев. Тез. докл. Всес. научн. конф.- Таллин^ 1982. -С. 167. (Соавторы: Е.В. Гончарова, СтолбоваН.Ф., Столбов Ю.М.).

5. Распределение гафния и железа в разрезе палеозойских отложений юго-восточной части Западно-Сибирской плиты// IV Годичная конференция Тюменского отдела ВМО АН СССР, 1983. -С 35. (Соавторы: Столбов Ю.М., Столбова Н.Ф., Судыко А.Ф.).

6. Возможности применения метода осколочной радиографии для изучения условий формирования сидеритовых конкреций// Конкреции и конкреционный анализ. Тез. докл. IV Всесоюзн. научн. конф. - Тюмень, 1983. -С 140-141. (Соавторы: Столбов Ю.М., Столбова Н.Ф.).

7. Выделение нефтематеринских пород в разрезах скважин 7, 14, 15, 16 Калиновой площади (Нюрольская впадина)// Молодые ученые и специалисты - ускорению научно-технического прогресса. Тез. докл. V регион, научн. техн. конф. - Томск, 1986. -С. 112. (Соавторы: ЕкимцоваЕ.М., СтолбоваН.Ф.)

8. Литолого-геохимические особенности палеозойских отложений Герасимовской площади (юго-восточная часть ЗСП)// Геология и минерально-сырьевые ресурсы Западно-Сибирской плиты и ее складчатого обрамления. Тез. докл. регион, научн. конф. - Тюмень, 1987. -С. 188-189. (Соавтор Столбова Н.Ф.).

9. Органическое вещество и битуминозность палеозойских отложений Герасимов-ской площади// Труды Всесоюзного семинара. - Москва, МГУ, 1987. -С. 160-161. (Соавтор СтолбоваН.Ф.).

10. Результаты литологических исследований палеозойских отложений юго-востока Западной Сибири с привлечением геохимии бора// Актуальные вопросы геологии Сибири. Тез. докл. Регион, научн. конф., т.1. - Томск, 1988. -С. 231. (Соавторы: Бражникова Л.В., Столбова Н.Ф.).

11. Кремнистые породы в литогенезе палеозоя Западно-Сибирской плиты. Тез.докл. Регион, научн.конф. - Томск, ТГУ, 1989. -С. 84. (Соавторы: СтолбоваН.Ф.).

12. О выделении нефтематеринских пород в отложениях палеозоя Западной Сибири// Рациональное использование природных ресурсов Сибири. Тез. докл. Регион, научн. конф. - Томск, ТГУ, 1989. -С. 85. (Соавтор: СтолбоваН.Ф.).

13. Минералогия, геохимия и генезис кремнистых палеозойских отложений юго-восточной части Западной Сибири// Минералогия, геохимия и полезные ископаемые

Сибири. Сб. ВМО АИ СССР. - Томск, ТГУ, 1990. -С. 96-99. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

14. Использование радиографии в нефтяной геологии на примере палеозойских объектов Западной Сибири// Радиографические методы исследования в радиогеохимии и смежных областях. Тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. - Новосибирск, 1991. -С 65. (Соавторы: Косицын Е.М., Столбова Н.Ф.).

15. Применение геохимии бора в изучении нефтегазоносных бассейнов// Особенности технологии геохимических методов поисков месторождений нефти и газа. Тез. докл. Всесоюзн. научн. конф. - Алма - Ата, 1991. -С. 38-39. (Соавтор: Столбова Н.Ф.).

16. Литолого-петрографические и минералого-геохимические особенности палеозойских отложений Герасимовского месторождения// Перспективы нефтегазоносности слабоизученных комплексов отложений юго-востока ЗСП. Тез. докл. Регион, научн. конф. - Томск, 1995. -С. 68. (Соавторы: Суханова О.Н., Столбова Н.Ф.).

17. Литогеохимические особенности доманикоидных отложений на территории Ю-В части ЗСП// 75 лет геол. образования в ТГУ. Тез. докл. науч�