Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Нефтематеринские свойства пород Бахчисарайского района

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Ма Чионг Хоа, Москва

/

/

с

/

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специальность: 04.00.17 - Геология, поиски и разведка нефтяных

и газовых месторождений

Научный руководитель: Профессор, д.м-г.н. О.К.Баженова

Диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

имени М.В. Ломоносова

Геологический факультет Кафедра геологии и геохимии горючих ископаемых

МА ЧИОНГХОА

НЕФТЕМАТЕРИНСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД БАХЧИСАРАЙСКОГО РАЙОНА

Москва 1999

СОДЕРЖАНИЕ

СТР

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................2

Глава 1. Геологическое строение Бахчисарайского района................6

1.1 Стратиграфия..........................................................................б

1.2 Тектоника...............................................................................43

Глава 2. Нефтематеринский потенциал и методы его изучения.........51

2.1. Понятие о нефтематеринском потенциале...........................51

2.2. Методы определения нефтематеринского потенциала.......72

Глава 3. Геохимическая характеристика органического вещества мезозойских и кайнозойских отложений Бахчисарайского района.....83

3.1. Геосинклинальный комплекс..............................................83

3.2. Субплатформенный комплекс............................................ 104

3.3. Нефтематеринские толщи Степного Крыма...................... 116

Глава 4. Условия формирования генерационного потенциала нефтематеринских свит Бахчисарайского района............................... 121

4.1. Таврическая серия............................................................... 121

4.2. Сеноман............................................................................... 129

4.3. Майкопская серия..................................1............................. 145

Глава 5. Нефтегазоносность Северо-Черноморского бассейна.......... 150

5.1. Нефтегеологическое районирование бассейна................... 150

5.2. Характеристика продуктивных отложений......................... 159

5.3. Состав и свойства углеводородных флюидов..................... 163

Заключение............................................................................................ 171

Список литературы.............................................................................. 174.

ВВЕДЕНИЕ

Бахчисарайский район — район многолетних студенческих практик разных геологических вузов России и Украины. Он достаточно хорошо изучен с разных позиций: стратиграфических, тектонических, литологических, петрографии осадочных отложений, магматизма и т.д, но он практически не изучен в отношении возможной нефтегазононости, поскольку располагается в южном обрамлении Северо - Черноморского бассейна. Разрез его совсем не изучен в отношении органической геохимии. Это связано, прежде всего, с низкими содержаниями органического вещества (ОВ) в большей части пород мезозойского разреза, и с отсутствием практического интереса к этому району с позиции возможной нефтегазоности. При этом обнажающие в районе мезозойские и кайнозойские отложения в более северных районах - в Северо -Черноморском бассейне погружены на значительные глубины, и с точки зрения нефтегазоносности представляет интерес. Исследование современными методами органической геохимии пород з южном обрамлении бассейна способствует более дифирицированной оценке их нефтематеринского потенциала. Кроме того, развиваемая ныне концепция покровно - надвигового строения Горного Крыма (В.В.Юдин и др. 1998г.) рассматривает Бахчисарайский район в качестве Предгорнокрымского потенциально нефтегазоностного района, в котором основные перспективы связываются с нижней частью мезозойского разреза, изученного нами.

Целью моей работы являются выявление неф гематеринеких толщ в разрезе мезозойских и кайнозойских отложений; установление нефтематеринского потенциала пород, условий его формирования и степени его реализации на основе использования современных методов органической геохимии.

В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:

1) Установление характера распределения основных геохимических параметров (Сорг, ХБА, (3, и др.) в мезозойских и кайнозойских отложениях.

2) Выделение нефтематеринских толщ и установление их нефтематеринского потенциала.

3) Определение условия катагенетической преобразованное™: ОВ и пород.

4) Использование геохимических параметров для реконструкции условий осадконакопления выделенных нефтематеринских толщ.

5) Геохимический анализ проб нефтей Северо - Черноморского бассейна; сопоставление результатов и интерпретация опубликованных данных по составу флюидов, корреляция их состава с возможными нефтематеринскими толщами.

6) Определение возможности использования геохимических показателей зрелости ОВ (Тмакс, пиролиза, ОР1, (3), а также данных по ОС витринита для решения геологических задач (установление зон разломов, приконтактовых зон невскрытых интрузий).

Автором были отобраны образцы из всех стратиграфических подразделений района практики, а также опробованы разреза майкопской серии по реке Альме и г.Кизылджар. Кроме того, использован каменный материал, отобранный ранее в районе практики студентам]-! и сотрудниками кафедры. Были выполнены люмицентно-битумонолический анализ (120обр.), определение Сорг (50 обр.), пиролиз по методу Рок-Эвал (около 50 обр.), химико-битумологический анализ (горячая и холодная экстракция 46 обр.), хроматографический анализ (28обр.), и определение ОС витринита (Юобр.), выборочно химический анализ на формы железа. Сорг; экстракция и хроматография битумоидов и нефтей сделаны в лаборатории кафедры.

Пиролиз был частично выполнен в лаборатории Геоинфорсистем и в университете Париж 6, хроматограммы частично в ИГИРГИ, ОС витринита определялось кандидатом геолого-минеральлогических наук А.М.Голицыным.

В семидесятые годы кафедрой геологии и геохимии горючих ископаемых проводились работы по оценке перспектив нефтеносности Северо- Черноморского бассейна, проводимых Соколовым Б.А, Высоцким И.В, Корчагиной Ю.И, Яковлевым Г.Е и др. На основании этих исследований было установлено, что основным нефтематеринскмм комплексом являются альбские отложения и рассчитан их нефтематеринский потенциал, но за 20 с лишним лет появились новые данные по нефтегазоносности, а также новые представления о структуре южного борта бассейна.

Диссертация выполнена на кафедре геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук, профессору O.K. Баженовой, старшему научному сотруднику кандидату геолого-минеральлогических наук Н.П.Фадеевой, доценту, кандидату геолого-минеральлогических наук Е.В.Соболевой, а также сотрудникам лабаратории органической геохимии кафедры геология и геохимия горючих испокаемых МГУ В.А.Левчеко и Г.Ф.Артамоновой за оказанную помощь и поддержку в проведении исследований.

s о

И1 IM !

Глава I. Геологическое строение Бахчисарайского

района.

1.1 Стратиграфия

В строение исследуемого района - междуречья р.Бодрак и Кача, находящегося в южном обрамлении Северо-Черноморского НГ бассейна принимают участие обширный по литологическому составу спектр горных пород широкого стратиграфического диапазона. Здесь присутствуют отложения всех систем мезозойской и кайнозойской групп, а также присутствуют древние-породы палеозоя - С и Р, судя по "экзотическим" глыбам.

Палеозойская группа

Породы этой группы представляются известняками нижнего карбона и верхней перми. Одна из таких глыб размером 24x18x6м находится на правом берегу р.Бодрак, у южной окраины сел. Трудолюбовка. Она сложена серыми массивными политоморфными известняками разбитых трещинами, выполненных жильным кальцитом, и содержит остатки водорослей Donezella ex Grlutugini masl., кораллов Chactetes sp. Junanophyllum irreguläre from., Lithostrotion äff. Baschkiricum perna и многочисленные фораминиферы globiralrulina parra tchern., astero-archaediscus baschkiricus krest. et teod и другие[24].

Мезозойская группа

Среди мезозойских образований выделяются отложения трех систем:Т, J, К. Триасовую и юрскую системы слагает сложный комплекс пород, среди которых установлены разнофациальиые терригенные отложения и вулканогенные породы геосинклинального ряда. Меловые

отложения, знаменующие установление субплатформенного режима, причем породы нижнего отдела этой системы имеют преимущественно глинисто-обломочный состав, а верхнего глинисто-карбонатый.

Триасовая и юрская системы

Терригенно-глинистые и вулканогенные породы триасовой и юрской систем установлены только в южной части исследуемого района, и слагают значительные пространства описываемой территории, занимая ее центральную, восточную и южную части. Характер взаимоотношений палеозойских и мезозойских пород нигде не вскрыт. Однако косвенно о них можно судить по "экзотическим " глыбам, которые были описаны выше. Можно ожидать, что триасово-юрский комплекс подстилается карбонатными субплатформенными отложениями верхнего палеозоя. Среди триасово-юрских отложений Бахчисарайского района целеобразно выделять [Ми леев, 1989]:

1. Крымский комплекс среднего триаса средней юры слагает основание Первой и Второй гряды Крымских гор, в состав комплекса входит:

а. Таврическая серия флишевого строения.

б. Эскиординская серия флишоидно-обломочных отложений.

в. Карадагская серия основных вулканитов.

2. Верхнеюрские карбонатные отложения и конгломераты слагают Первую гряду Крымских гор.

Таврическая серия

Таврическая серия представляет собой мощную толщу терригенного флиша, сложенную многократно и закономерно чередующимися в разрезе

песчаниками, алевролитами и аргиллитами, и характеризуются монотонностью состава и интенсивностью дислокаций отложений. В региональной тектонической структуре таврическая серия слагает ядро Качинского поднятия. Она распространена в пределах Предгорной гряды, в верхнем течении всех рек, пересекающих ее и берущих начало на северном склоне главной гряды Крымских гор, от долины р. Белъбек на западе до долины р. Салгир на востоке. Представление о таврической серии развивалось со временем: в 1901г. К.К.Фохт [ 102] выделил древнейшие отложения Крыма под названием "таврических слоев", в дальнейшем получивших наименование флишевой таврической формации. В 1939 А.С.Моисеев [72] в северной части Качинского поднятия выделил в ней мелководную конгломератовую рэтско-лейасовую формацию, названную им эскиординской свитой. В ранней (1949г.) схеме М.Вн. Муратова [75] серия таврических сланцев делилась на три свиты: нижнюю-верхнетриасовую, переходную-среднюю (эскиординскую) и верхнюю-нижне-

среднелейасовую. Более дробное деление таврической серии 15 свит) предложили Н.В.Логвиненко и др., предполагая, что наиболее древние отложения могут иметь нижне-среднетриасовый возраст. Однако, последующие находки фауны показали ошибочность ряда положений этой схемы. В основу более распространенной в настоящее время стратиграфической схемы расчленения таврической серии положены работы А.И.Шалимова [110] по бассейнам рек Сальгир и Альмы. Эта схема приведена в "Геология СССР" [24] и в последней сводке М.В. Муратова [74] .Она предполагает двучленное деление серии на верхнетриасовую нижнетаврическую и лейасовую верхнетаврическую (эскиординскую) свиты с двумя типами разрезов каждой из них. Нижняя свита представлена нижней флишевой подсвитой и верхней эффузивной в Салгирском разрезе и только . флишем - в Альмкнском разрезе.

Эскиординская свита имеет грубообломочный состав в Салгирском разрезе и преимущественно глинистый в Альминс-ком. М.В.Муратов полагал, что в состав серии входят и лейасовые флишевые фации. Таким образом, таврическая серия включает верхнетриасовый-нижнеюрский флиш, а эскиординская свита является грубообломочной фацией ее верхней, лейасовой части.

Однако Н.В.Короновский и В.С.Милеев [48] показали, что мелководные эскиординские отложения в долине р.Бодрак имеют более широкий диапазон, включая породы от карнийского до плинсбахского возраста, и следовательно соответствуют по стратиграфическом)' объему таврической серии. Поэтому эскиординская свита должна быть повышена в ранге до серии и рассматриваться как возрастной аналог флишевой таврической серии. При этом они отмечали, что эскиординская серия по р.Бодрак представлена в тектоническом меланже Лозовской зоны смятия .

В.Н.Шванов [ 111 ] в долине правого притока р.Бодрак к северу от г.Кичиксараман нашел, как он полагал, в таврическом флише среднетриасовую фауну. В детальной стратиграфической схеме для бассейна р.Бодрак он выделил 7 пачек разного типа флиша [ 111 ] .Две нижние он датировал средним- поздним триасом, три средние считал позднетриасовым, а две верхние- лейасовым. Тем самым возрастной диапазон таврической серии был расширен : средней триас- ранняя ¡opa.

Д.И.Панов [88] на основе схемы В.Н.Шванова выделил 5 толщ отложений таврической серии (две нижние толщи по В.Н.Шванову выделились в самостоятельную-ченскую свиту)

И так согласно схеме Д.И.Панова (рис.2) самая древняя толща таврической серии - аргиллитовая толща (аргиллитовый флиш, пачка III по В.Н.Шванову), отличающая значительным преобладанием аргиллитов с резкими прослоями алевролитов. В середине толщи- флишоидный песчаник

к

Ш

6

^ГТтгЬг?Длинна я." •

Рис.2 Схематическая геологическая карта триасово - юрских образований междуречья Бодрак - Марта: 1- граница нижхзнемеловых отложений, 2 -эскиординская свита (Т3- З-Толщи аргиллитового субфлиша (V) и толсторитмичного флиша (IV), 4- толща тонкоритмичного флиша (III), 5-толща «табачных» песчаников (II), б-аргиллитовая толща (Г); 7-ченкская свита (Т2„3); 8-разрывные нарушения: а- на поверхности, б- скрытые под меловыми отложениями; 9- геологические границы: а- достоверные, б-предполагаемые; 10- элементы залегания: а- прямые, б- опрокинутые; 11-линия разреза (по Д.И. Панову, 1978 г.).

и алевролиты. В верхней части толщи черные оскольчато- плитчатые аргиллиты с прослоями алевролитов. Мощность толщи 500 метров. Далее идет толща "табачных " песчаников (песчаный флиш, пачка IV, по В.Н.Шванову). Для нее характерны мощные песчаники, по состав}' в основном кварцевые с прослоями алевролитов 5-15 см и черных аргиллитов до 50 см. Общая мощность 220м. Стратиграфически выше расположена 3-я толща тонко ритмичного флиша (пачка V по В.Н.Шванову), резко сменяющая предыдущую. Она образована частым флюшоидкым чередованием аргиллитов и алевролитов, слои которых измеряются в первых сантиметрах, а мощность ритмов 2-20см. Видимая мощность толщи около 150м, общая мощность 300м. Далее идет 4-я толща толсторитмичного флиша (пачка VI по В.Н.Шванову), постепенно сменяют,ая предыдущую, характеризуется флишоидным чередованием аргиллитов и алевролитов. Мощность ритмов 50-60см. Часто присутствуют песчаники. Мощность толщи 750м. 5-я верхняя толща аргиллитового субфлища (пачка VII по В.Н.Шванову), постепенно сменяет предыдущую. Она представлена аргиллитами с конкрециями сидерита (до 5-6см)и пачками частого флишоидного переслаивания аргиллитов и алевролитов (7-8м) . Мощность толщи 250м. Общая мощность таврической серии около двух километров, возможно больше (рис.3).

И так таврическая серия представляет собой терригенный флиш, сложенный закономерно чередующимися ритмами песчаников, алевролитов и аргиллитов.

Существуют проксимальный и дистальный флиши, исходя из анализа состава и соотношений первого и второго элементов ритмов и их текстурных особенностей. В ядре Качинского поднятия проксимальный флиш объединен в альминскую толщу , а дистальный выделен как

Н

ш

гт'ч'чт-»

41 I, 1,1

гтттт • * «* •'

)•I • •»

11

* *

Рис. 3 Схема сопоставления разрезов триасовых и лейасовых отложений: 1-2 - район Кертмельского оврага; № 3- сводный разрез для междуречья Бодрак - Марта; № 4- район верховьев р. Альмы (по А. И. Шалимову). 1-песчаники; 2- алевролиты; 3- аргилиты; 4-8- места находок ископаемых: 4-монотисы, 5- аммониты, 6- белемниты, 7- микрофауна, 8- брахиоподы

патильская толща. Соотношение между которыми имеют тектонический характер [Милеев, 1989] .

Алъминская толща проксимального флиша широко раз ¡вита в пределах ядра Качинского поднятия. Она распространена в долинах рек Бел- бек, Кача, Марта, Альма, Салгир, и более ограниченно представлена в бассейне р. Бодрак -. Это главным образом сероцветный тонко ритмичный , реже среднеритмичный флиш.

В первом элементе развита в основном косая слоистость, языковые петроглифы редки и характерны более мелкие биоглифы. Практически в любом обнажении наблюдается тонкие прослои унифицированного детрита, который присутствует в рассеянном состоянии. Он то и придает породам серый и темно-серый цвет. В основании ритмов иногда встречаются горизонты детрита мелких тонкостенных раковин брахиопод, пелеципод и других беспозвоночных.

Палеонтологические данные позволяют заключить, что альминская толща охватывает широкий диапазон от карнийского яруса верхнего триаса до нижнего байосса средней юры.

Патильская толща дистального флиша распространена локально. Она установлена лишь в долине р. Бодрак , где прослеживается на Севере до плато Обсерватория на юге. патильский флиш в ср