книги из ГПНТБ / Прошляков, Б. К. Вторичные изменения терригенных пород-коллекторов нефти и газа

ния оказывается смещенным вверх или вниз. Анализ материа­ лов гранулометрии и микроскопических исследований, выпол­ ненный в связи с этим, показал, что в обломочных породах с низким содержанием цемента (до 10—15%) процесс растворе­ ния под давлением на контактах зерен кварца начинается на меньших глубинах (порядка 1150—1400 м), чем в породах с по­ вышенным количеством цементирующей части.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что совмест­ ное нахождение структур растворения и регенерированного кварца можно объяснить не одновременным, а последователь­ ным их образованием в процессе погружения. Следовательно, наличием структур растворения по материалам исследования пород Прикаспийской впадины не может являться надежным критерием для установления источника кремнезема, идущего

на регенерацию кварца.

Чтобы подтвердить точку зрения о том, что окварцевание песчано-алевритовых пород произошло за счет местного ма­ териала, возникшего при растворении кварца на контакте зе­ рен, некоторые исследователи приводят в качестве примера окварцевание алевролитов, залегающих в линзах и окружен­ ных непроницаемыми аргиллитами (Н. В. Смирнова, 1961). Это доказательство неубедительно, поскольку аргиллиты преж­ де были в известной мере проницаемыми глинами. Кроме то­ го, еще в 1956 г. М. И. Хилд допустил возможность каталити­

ворение обломочных зерен кварца, а растворенный кремнезем

мнезема, содержащегося в глинах при температуре более 100°С

лотнения) кремнезем из глин. Такой кремнезем может явиться материалом для регенерации обломочных зерен в песчаниках и алевролитах, менее уплотненных на соответствующих глубинах.

Что касается каемок регенерации, то их наличие на кварце из мезозойских отложений прежде всего определяется не источ­ ником кремнезема, а особенностями поверхности обломочных зерен и составом цемента. В красноцветных ветлужских отложе­ ниях, где обломочные зерна кварца часто имеют «железистую рубашку», такие каемки обычны, хотя и не обязательны. В ря­ де случаев «рубашки», по-видимому, растворяются омывающи­ ми подземными водами, вследствие чего зоны регенерации не отделяются от обломочных зерен.

31

Реже различаются каемки регенерации в сероцветных пес­ чано-алевритовых породах, где обломочные зерна, как правило, лишены «рубашек». Здесь каемки регенерации отделяются от обломочных зерен тончайшими оболочками (пленками) глины, сульфидов железа и хлорита. А. М. Цехомский (1960), изучив­ ший пленки на зернах кварцевых песков из различных райо­ нов Европейской части СССР, показал, что чаще всего они имеют гидрослюдистый, каолиннтовый, рудный (гидрогётитовый и гидрогематитовый) или смешанный состав. В случае кальцитового цемента (когда пленки на обломочных зернах имеют ограниченное распространение или отсутствуют вообще) реге­ нерационные выемки выделяются еще реже.

Из сказанного следует, что для решения вопроса о генези­ се кремнезема, идущего на регенерацию кварца, в каждом кон­ кретном случае необходим индивидуальный подход.

Явления окремнения карбонатных пород в Прикаспийской впадине многократно наблюдались при изучении образцов ме­ зозойского возраста. Как правило, окремнелые известняки и доломиты встречаются только в баскунчакских отложениях. В залегающих на меньших глубинах верхнемеловых породах вы­ деления халцедона не наблюдаются, а в верхнеюрских извест­ няках встречаются очень редко. Содержание эпигенетичного кремнезема в образцах колеблется в широких пределах— от следов до 20—40%. Обычно распределяется он в породах не­ равномерно, в виде желваков и микроконкреций с радиально­ лучистым строением (Аралсорская скв. СГ-1, интервал 3500,4— 3502,9 м), а также заполняет внутренние полости раковинок остракод (Портартурская скв. Г-17, интервал 3396—3399 м, Северо-Жетыбайская скв. 1, интервал 2914—2917 м и др.) или замещает обломки раковин более крупной фауны (рис. 5). Ха­ рактерно, что раковинки остракод не замещаются халцедоном и около одиночных их створок не отмечается эпигенетических выделений кремнезема. Обломочный кварц в известняках и до­ ломитах, где развито окремнение, обычно присутствует в не­ значительном количестве или отсутствует вообще, при этом следов его пребывания не наблюдается. В карбонатных поро­ дах Южного Мангышлака новообразования кварца появляются на глубине около 3000 м (Жетыбайская скв. 25 — 3069—3074 м, Жетыбайская скв. 2 — 3198—3200 м, на других площадях из­ вестняки вскрыты на меньших глубинах и не содержат вторич­ ного кремнезема). Глинистый материал на окремнение в кар­ бонатных породах, по-видимому, не влияет, поскольку оно отмечается как в чистых, так и в глинистых разностях известня­ ков и доломитов. Надо полагать, что выделение халцедона в карбонатных породах происходит за счет кремнезема, поступа­ ющего извне. В литературе описаны многочисленные случаи окремнения карбонатов за счет концентрации первичного крем­ незема, перемещавшегося в пределах пласта (Л. В. Пусто-

32

скважин (Зареченские, Северо-Жетыбайская 1, Портартурская, Акмамыкская 1, Джамбейтинская П-20, Хобдинская опорная и др.). Ниже, на глубинах порядка 2000—2300 м появляются пер­ вые следы регенерации кварца (Болганмолинская скв. 1, Севе­ ро-Жетыбайская 1, Зареченская Г-1 и др.) здесь широко развиты и струк­ туры растворения. Глуб­ же 2700 м регенерация кварца становится харак­ терной для всех песчано­ алевритовых пород, при этом наиболее ярко она проявляется при низком

(до 10—15%) содержа­ нии цементирующего ма­ териала. В различных районах Прикаспийской впадины кварц обломоч­ ных пород мезозойского возраста не достиг высо­ кой степени регенерации, поэтому песчаники и алевролиты сохраняют еще достаточно высокую пористость (k°T до 15%)

ются следы коррозии зерен кварца на контакте с кальцитом. При этом растворяются не только каемки регенерации, но и сами обломочные зерна (рис. 7). Участки растворения кварца во всех случаях метасоматически замещены кальцитом. Такая кар­ тина наблюдалась в ряде образцов и типична для глубокозалегающих пород.

34

Подобные явления отмечались в Тимано-Печорской впади­ не на глубине 3143—3143,9 м (Филиппова, 1967), а в Алданс­ ком районе Якутии — в обнажениях пород нижнекембрийского возраста (Ходак, 1956). В Архангельской глубокой скв. Р-1 (Северный Кавказ) коррозия зерен кварца ниже зоны окварцевания впервые зафиксирована в образце алевролита триасо­ вого возраста, поднятого с глубины 4200—4205 м. Выше по разрезу в интервале 4106—4133 м в серых аргиллитах широ­ ко развиты трещинки, выполненные кварцем.

Приведенные данные позволяют сделать вывод о том, что на больших глубинах при высоких температурах кварц стано­ вится неустойчивым и подвергается растворению. Поскольку

процессы растворения кварца проходят здесь очень медленно. Благодаря этому, регенерационные каемки на кварце частично сохраняются в прослойках песчано-алевритовых пород из Арал-

Таким образом, по материалам исследования песчано-алев­ ритовых пород (с содержанием цемента до 50%) из глубоких

Сувеличением количества карбонатно-глинистого материала

всмешанных алеврито(песчано)-карбонатно-глинистых поро­

дах до 60% вторичные изменения кварца почти полностью пре-

кращаются. Наблюдается лишь коррозия кварца, которая за­ фиксирована примерно в 20% образцов. С увеличением глуби­ ну залегания количество таких образцов не возрастает. Это позволяет считать, что коррозия кварца в них происходит на глубинах, не превышающих 1000—1500 м, пока породы остают­ ся высокопористыми, мало уплотненными.

Элементы катагенетической зональности и преобразования кварца в геологических разрезах отмечались рядом исследова­ телей (Рухин, 1953; Коссовская, Шутов, 1957; Прошляков, 1960, 1966, 1968; Карпов, 1965 и др.). Вместе с тем причины этого сложного и чрезвычайно важного для газонефтяной геологии постседиментационного явления изучены очень мало. В связи с этим в данной работе рассмотрены основные факторы ката­ генеза и оценена их роль в процессе перераспределения крем­ незема в породах. На основании этих материалов сделана по­ пытка воссоздать полную картину развития этапов вторичного изменения кварца.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРЕМНЕЗЕМА В ПОРОДАХ

Перераспределение кремнезема в осадочных породах проис­ ходит при активном участии подземных вод. При их отсутст­ вии были бы невозможны растворение кварца, халцедона, опа­ ла и других минералов, содержащих кремнезем, перемещение последнего в горных породах, течение процессов регенерации, а также вторичные выделения кварца и халцедона в известко­ во-доломитовых и других породах. -

Миграция кремния в природе,. как известно, может проис­ ходить в различных формах. В условиях земной коры она, повидимому, осуществляется главным образом в ионо- и молеку­ лярно-растворимых формах, реже в коллоидной, а также в виде кремне-органических соединений. Средой, в которой проис­ ходит миграция, являются подземные, воды и жидкие углеводо­ роды. Как известно, в нефтях различных районов присутствует кремний. Его содержание составляет от 5,43 до 60,49% зольно­ го остатка (А. Ф. Добрянский, 1961). Это обстоятельство заслу­ живает внимания при изучении явлений регенерации кварца в нефтяных районах, в частности в Урало-Волжской нефтенос­ ной области. В Прикаспийской впадине, особенно в ее западной части, где крупных скоплений нефти пока не обнаружено, роль последней в процессе миграции кремния не может быть сущест­ венной.

Рассматривая вопрос об источниках кремнезема, идущего на регенерацию кварца, некоторые исследователи (А. В. Копелиович, 1958; Н. В. Смирнова,, 1961; У. Т, Хуан, 1965 и др.) поль­

-36

давления, благоприятствующие растворению (принцип Рикке). Экспериментально это было доказано Г. В. Ферберном (1954), который наблюдал растворение зерен кварца в местах контакта и переотложение кремнезема в неподверженной сжатию части прибора.

Наряду с этим широко известны явления регенерации квар­ ца, когда его обломочные частицы цементируются кальцитом и не контактируют друг с другом, а также примеры окремнения известняков, в которых кварца вообще нет. В этих случаях не­ обходимо допустить поступление кремнезема со стороны и вы­ деление его в благоприятных условиях. Регенерация за счет Si02, приносимого извне, описана А. В. Копелиовичем (1965) и

Б. К. Прошляковым (1967, 1968).

Растворение и новообразование кремнезема определяются многими факторами, среди которых ведущее положение при­ надлежит температуре, давлению, углекислоте, концентрации водородных ионов. Немаловажное значение в этом процессе имеют фильтрационные свойства пород, а также количество, состав и особенности распределения цементирующего материа­ ла в песчано-алевролитовых породах.

Температура. Исследования Г. Б. Александера, В. М. Хесто­ на и Р. К. Илера (1954), Д. Е. Вайта с соавторами (1956) и других показали, что растворимость Si02 в значительной мере определяется температурой вод (рис. 8). По данным этих авто­ ров, в чистой воде она составляет при 0°С до 40—60 мг/л, а при 100°С — 350—420 мг/л. В водах Иелустонских и Стимбоутских

С. И. Пахомовым (1967) в опытах по взаимодействию водных растворов (соответствующих по составу и минерализации при­ родным водам) с горными породами при температурах от 20 до 200°С и атмосферном давлении. Оказалось, что в растворах и дистиллированной воде, взаимодействующих с алевролитами, концентрация H2Si03 с увеличением температуры до 150°С по­ вышалась медленно, а затем начала резко возрастать. В случае

мало изучены. На отдельных ее участках размером в тысячи квадратных километров геотермические исследования вообще не проводились. Однако уже имеющиеся данные (табл. 3) по­ зволяют получить общее представление о характере теплового поля. Максимальная температура замерена в Аралсорской скв. СГ-1. На глубине 6500 м* она достигает 163°С. Температура на

* Ниже геотермические исследования не проводились.

37

бина

5320 м)

8

* Расчетная температура.

•* В других скважинах района.