Файл: Прошляков, Б. К. Вторичные изменения терригенных пород-коллекторов нефти и газа.pdf

тическое давление и в соответствии с известным принципом Рикке начинается растворение обломочных частиц в точках их соприкосновения. В связи с этим, а также в результате приспо­ собления частиц друг к другу за счет изменения их ориентиров­ ки, при постепенном увели­

ментах Е. М. Сергеева, 1946; В. П. Якушева, Н. В. Смирновой, 1964) не проис­ ходит даже на глубинах'

образом, повышению концентрации кремнезема в подземных водах. Области с повышенной температурой или высоким насы­ щением углекислотой, а также участки, где проявляются дру­ гие факторы, благоприятные для растворения различных форм БЮг, являются источником дополнительных количеств раство­ ренного кремнезема. Последний поступает вместе с подземны­ ми водами в результате пластовой или вертикальной миграции, а также вследствие диффузии.

Экспериментальные данные С. Д. Малинина (1956) свиде­ тельствуют о том (рис. 19), что в термодинамической обстанов­ ке, характерной для внутренних районов Прикаспийской впади­ ны, на глубине 2000—3300 м должен наступить минимум раст­ воримости углекислоты в воде. Учитывая, что природные воды сильно минерализованы (основная минеральная часть NaCl) и что растворимость углекислоты в растворе NaCl с повышением минерализации существенно понижается (Штернина и Фроло­ ва, 1952, см. рис. 14), можно полагать, что этот минимум раст­ воримости в природе должен быть выражен еще более резко. Поскольку применительно к конкретным термодинамической и геохимической обстановкам подземные воды насыщены кремне­

53

земом, то удаление даже небольших количеств углекислоты из жидкой фазы приводит к пересыщению вод этим компонентом. Следствием этого является регенерация обломочных зерен кварца и выделение новообразований халцедона в известняках и доломитах. В результате этих процессов содержание кремне­ зема в водах понижается до состояния равновесия и выделение его в твердую фазу прекращается.

При дальнейшем погружении пород, с возрастанием темпе­ ратуры и давления, а затем и растворенной углекислоты раст­ воримость кварца постепенно увеличивается. При температуре более 100°С и давлении даже близком к атмосферному (Киссин, Пахомов,-1967), а особенно при повышенном (Г. В. Мори и др., 1962), растворимость резко возрастает. В большинстве районов Прикаспийской впадины такая температура характер­ на для глубин свыше 4000—4300 м, которые соответствуют верхней границе зоны повторного растворения кварца. Возмож­ но, что последний начинает растворяться на меньших глубинах (порядка 3500 м), но вследствие еще очень слабой выраженно­ сти процесса, микроскопическими методами не улавливается. Крайне затрудненный водообмен тормозит растворение и вынос кремнезема.

В породах Южного Мангышлака и Восточного Предкавка­ зья процессы изменения и перераспределения кремнезема начи­ наются на меньших глубинах. Основной причиной этого, веро­ ятно, является более высокая температура, чем на равных глу­ бинах в Прикаспийской впадине.

ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНАТОВ В ПОРОДАХ МЕЗОЗОЙСКОГО РАЗРЕЗА

Карбонаты, как известно, являются одной из основных сос­ тавных частей терригенных осадочных пород. Особенности рас­ пределения и формы их нахождения в мезозойских породах изучались посредством тщательного макроскопического обсле­ дования образцов керна, микроскопических наблюдений и по данным химического анализа. При обработке слабой соляной кислотой карбонаты, а вместе с ними и некоторые другие сое­ динения переходят в растворенное состояние. Количество раст­ воримой части в терригенных породах варьирует от единиц до

50%.

Чтобы получить более полное представление о роли хемогенных образований в мезозойских отложениях Прикаспийской впадины, был произведен химический анализ растворимой (в 6%-ной НС1) части 117 образцов пород с определением СаО, MgO, К2О, Na20, FeO, Fe20 3, MnO, Sc9, S 03, C02, Cl, H20,

п. п. п. и н. о.. Кроме того, в 164 образцах было определено со­ держание кальция, магния (по методу Пчелинцева) и углекис­ лоты, входящей в минеральную часть породы. Минеральный

54

состав рассматриваемой части пород определялся путем соот­ ветствующих пересчетов по известной методике, изложенной в работе В. П. Флоренского, Б. В. Балыниной, А. Н. Лопакова (1964). Результаты пересчета части анализов приведены в табл. 8.

Основными соединениями, составляющими в сумме обычно свыше 97% растворимой части, являются СаСОз, CaMg(CC>3 )2, CaS04, FeC03, Fe20 3, FeO. До 2,5% составляет Н20 и менее

1% NaCl, КС1 и остальные.

Содержание железа в растворимой части терригенных пород довольно стабильно; сумма Fe0 + Fe2 0 3 здесь составляет 1— 4%, лишь изредка выходя за рамки этих пределов. В карбонат­ ных породах — известняке, доломите, писчем меле общее коли­

в красноцветных породах, однако постоянно в первых преобла­ дает закисное, а во вторых — окисное железо.

Сульфаты, как правило, представлены ангидритом и, реже, гипсом. Присутствуют они в незначительных количествах, не превышающих 0,5—1% растворимой части. Лишь в единичных образцах песчаников нижнетриасового возраста отмечались по­ вышенные (до 11,61%), явно вторичные концентрации сульфата кальция. Таким образом, можно сказать, что для терригенных (и карбонатных) отложений мезозойского возраста сульфаты не характерны. Не наблюдаются они в повышенных количест­ вах и в верхней части верхнепермского разреза. В нижней час­ ти этого осадочного комплекса, граничащего с соленосными кунгурскими отложениями, в красноцветных глинисто-алеврито­ вых породах и аргиллитах весьма обычными являются гнездо­ видные стяжения ангидрита (Аралсорская скв. СГ-1, Тепловские скважины и др.).

Карбонаты, как уже отмечалось, и по данным химических исследований являются одной из основных составных частей мезозойских терригенных пород Прикаспийской впадины. Кар­ бонатные породы слагаются преимущественно кальцитом (см. табл. 8). В баскунчакской серии триаса встречаются пласты доломитов небольшой мощности, а среди сероцветных терриген­ ных отложений нижнего мела, юры и верхнего триаса установ­ лены прослои сидерита.

Из табл. 8 следует, что на долю кальцита в породах прихо­ дится обычно свыше 80% карбонатной части, лишь в триасо­ вых отложениях в некоторых случаях преобладает доломит.

В растворимой части красноцветных нижнетриасовых и верх­ непермских отложений обычно недостаточно углекислоты, что­ бы «связать» весь магний в соответствующий карбонат. Ввиду того, что порода интенсивно «вскипает» при действии на нее слабой соляной кислотой, а содержание С02 обычно лишь не­ много превышает количество, необходимое для связывания

56

г

кальция в кальцит, есть основание считать магний составной частью не карбонатов, а каких-то иных соединений. Количество «избыточной» окиси магния достигает 4%-

Описанную выше особенность в свое время отмечали Л. В. Пустовалов (1937), В. И. Данчев (1947), В. П. Флоренский с со­ авторами (1964). Эти исследователи объясняют наличие «избы­ точного» магния присутствием в породах растворимых или ча­ стично разлагаемых слабой соляной кислотой силикатов магния типа полыгарскита, монтмориллонита и других минералов. В. И. Данчев (1947) подтвердил это предположение на матери­ алах верхнепермских отложений Казанского Поволжья. В на­ шем случае присутствие «избыточного» магния, по-видимому, связано с растворением железо-магнезиальных и магнезиаль­ ных хлоритов. Рентгеновский анализ показал, что после обра­ ботки глин 5%-ной НС1 рефлексы, характерные для магнези­ альных и других хлоритов, исчезают. В связи с невозможно­ стью точно восстановить состав минерала, из которого перехо­ дил в растворитель магний, «избыток» последнего отмечен в табл. 8 в виде самостоятельного компонента.

Суммарное содержание карбонатов в растворимой части мезозойских карбонатных пород достигает 99,2%, а в терригенных — 75—92 %• Обращает на себя внимание то обстоятельст­ во, что с общим понижением в породах растворимой части до­ ля карбонатов в последней уменьшается, а окислов железа и воды относительно увеличивается. Эта особенность определяет­ ся не повышением абсолютных количеств последних (эти вели­ чины остаются более или менее постоянными по всему разре­ зу), а понижением содержания карбонатов в породах. Вслед­ ствие этого при снижении количества растворимой части до 10% и ниже окислы железа и вода достигают в ней 40%, а кар­ бонаты уменьшаются до 60% и даже меньше. Такие соотноше­ ния особенно характерны для песчано-алевритовых пород, за­ легающих на глубине 2000—3000 м.

Микроскопическое изучение терригенных пород мезозойско­ го возраста показало, что карбонатный материал здесь имеет различные структурные формы и количественно распределяется в разрезе неравномерно. Это явление в значительной мере оп­ ределяется вторичными процессами и теснейшим образом свя­ зано с особенностями литологического состава пород, их физи­ ческими свойствами, термодинамическими, гидрогеологически­ ми условиями и другими факторами.

Как было показано выше, основным карбонатным минера­ лом является кальцит. В песчано-алевритовых породах При­ каспийской впадины Восточного Предкавказья, Южного Ман­ гышлака он представляет одну из основных составных частей цемента. На небольших глубинах (до 800—1000 м) кальцит имеет пелитоморфную и разнокристаллическую структуру. Ха­ рактерно, что в кайнозойских отложениях чаще встречается

58