Горные породы, их состав и образование

Все горные породы характеризуются тремя важными характеристиками: минералогический состав, структура, текстура. По минералогическому составу горные породы могут быть: одноминеральными (мрамор, состав которого карбонат кальция) или полиминеральными (состоят из нескольких минералов). Такая важная характеристика, как структура (строение), определяется размером и формой слагающих минеральных зёрен (песчаник по размеру частиц может быть: мелкозернистый (D_f = 1-10 мм); среднезернистый, крупнозернистый (>10 мм)).

Третья важная характеристика – текстура (сложение) определяется пространственным взаиморасположением слагающих минеральных зёрен и характером заполнения породы (песчаник трёхслойный - пример слоистой структуры, она может быть горизонтально-слоистая, если осадок накапливался на горизонтальной поверхности; наклонно-слоистая, накопление происходит на склонны осадочного бассейна; прерывисто-слоистая). Образцом массивной структуры является глина, частицы которой расположены хаотически (бессистемно).

В земной коре на осадочные горные породы приходится всего 5% от общей массы горных пород. Магматические горные породы, как и метаморфические, которые по своей природе образуются на глубине на отдельных участках земной коры выходят на дневную поверхность.

Магматические породы бывают двух видов эффузивные (образуются в поверхностных условиях, где застывание и затвердение лавы происходит быстро, поэтому образуются очень мелкие кристаллы; для ЭП характерная неполнокристаллическая структура, при которой единичные кристаллы едва различимы; пример ЭП: базальты) и интрузивные (массивная структура, у которой минеральный состав однороден по всему объёму, а рисунок вытканный минералами породы в любом ее сколе одинаков, хотя может быть и пятнистая структура; пример: гранит). Магматические горные породы по содержанию основного минерала CО2 подразделяются на кислые (содержание оксида кремния SiO > 65%: граниты; средние (65-52%); основные (52-45%); ультраосновные (<45%). Если кислые и средние породы характеризуются большим содержанием светлых минералов в связи с чем из окраска светло-серая, то основные и ультраосновные состоял из темноцветных минералов.

Метаморфические горные породы (кварциты) это метаморфическая горная порода, состоящая преимущественно из кварца – одного из самых распространенных минералов в земной коре. Кварцит образовался путем метаморфизма (структурного изменения под действием высоких температур и давления) из кремнистых осадков.

К осадочным горным породам относят песчаник, алевролит, глина - терригенные горные породы и кальцит, доломит, мергель - карбонатные горные породы. Эти вышеперечисленные горные породы слагают осадочный чехол земной коры; на глубинах до 7-8 км на всем земном шаре открывают месторождения углеводородного сырья: нефтяные, нефтегазовые, нефтегазоконденсатными. Вместилищем этих углеводородов различного фазового состояние являются песчаники - горные породы, обладающие поровым пространством: открытыми, сообщающимися между собой порами, которые способны вмещать, пропускать и отдавать флюид. К флюидам относят жидкие и газообразные соединения (вода, нефть, газ, конденсат), способные перемещаться по горной породе.

Кроме песчаника к терригенным горным породам относится глина, которая так же широко распространена в осадочном чехле. Роль глин существенно отличается от роли песчаников, что определяется размером частиц слагающих глину. Их размер на два порядка и более меньше размера частиц песчаника, поэтому в случае глины открытая пористость в самом лучшем случае не превышает 5%, что исключает способность глин в обычных условиях содержать флюиды. Поэтому является флюидоупоровым, то есть не пропускает флюиды, как жидкие так и газообразные. Однако в особых условиях глина может пропускать флюиды когда при большом уплотнении глина растрескивается и образующиеся трещины пропускают флюиды. Особенной характеристикой глин является их обогощенность рассеянным органическим веществом - РОВ. Подобное возможно в том случае, когда глинистый ил на стадии седиментогенеза обогащаешься отмершими останками растительного и животного происхождения (водоросли, членистоногим и др.). Максимальное содержание захороненного РОВ в глинах колеблется от 3 до 27%; на содержании РОВ отражается цвет глины: от светло-синей до чёрной (содержит 10% РОВ, пример: Беженовская ...).

Такая горная порода глинисто-карбонатного или глинистого состава, который содержит РОВ, способное генерировать на стадии катагенеза жидкие, газообразные и твёрдые углеводороды называется нефтегазоматеринской породой.

Баженовская

Сапропелевый (алиновый) РОВ генерирует жидкие (нефтяные) углеводороды; гумусовый РОВ (алиновый) генерирует газообразные углеводороды; если гумусово-сапропелевое, то на стадии катагенеза оно генерирует конденсаты.

Карбонатно-кремнисто-глинистая порода, то есть в ее составе кроме глинистых минералов обязательно присутствуют карбонатные минералы и кремнезём в различных формах. Когда в данной породы на стадии катагенеза начинается процесс преобразования глинистых минералов, то происходит изменение структуры этих минералов и монтмориллонит переходит в гидрослюду с выделением в свободное состояние «возрождённой» воды. Одна молекула монтмориллонит способна выделить ... молекулы воды. Возрождённая вода поступает внутрь закрытой поры; ряд учёных выдвинули предположение, что эта вода является катализатором катагенеза рассеянного органического вещества данной породы.

На стадии диагенеза в процессе литификации осадка и переходе его в горную породу РОВ входит в структуры горной породы и уже представляет собой геологическую форму материи - кероген.

На стадии катагенеза в интервале температур 60-250С происходит деструкция (разложение) керогена на углеводороды нафтеновой, ароматической, алкановой структур, которые заполняют те же закрытые поры, что и возрождённая вода. В условиях высоких температур термическое расширение новообразованных жидких и газообразных углеводородов превышает на 2 порядка и более температурное расширение твёрдой фазы горных пород. В результате чего внутри закрытых пор нефтегазоматеринских пород формируется сверхгидростатическое поровое давление (СГПоД).

В результате чего стенки закрытых пор растрескиваются, что облегчает миграцию углеводородных флюидов по толще нефтегазоматеринской породы. В этом момент НГМП становится нефтегазопродуцирующей. Если новообразованные углеводороды не имеют возможности из НГМП в породы коллектор, то внутри НГМП формируются зоны автонефтегазоразрывов. Это обуславливает способность пород Баженовской свиты не только генерировать углеводороды, но и содержать их, поэтому эта свита и другие домоникоидные породы являются одновременно нефтепроизводящей породой и нефтегазосодержащей породой - вторичным коллектором.