книги из ГПНТБ / Формационный метод в прогнозе и изучении месторождений горнохимического сырья

182

относится к прерывисто-непрерывному типу. Прерывистость болей значительна на месторождении Дойки. В границах сероносной за­ лежи заключено 2,7%, а рудного тела 3,0% пустых пород в виде безрудных интервалов мощностью 0,3—2,0 м.

В выборках использованы все секционные керновые пробы и скважины, вошедшие в границы общего (общая выборка) и про­ мышленного (промышленная выборка) оруденения. Таким обра­ зом, общие выборки включают промышленные. Эмпирические ряды распределения содержаний серы приведены в табл. 13, а показа­ тели условий нормальности распределения (асимметрии и экс­ цесса) — в табл. 14.

Серные руды, представленные разными карбонатными породами, имеют очень близкие средние содержания и сходные кривые рас­ пределения (рис. 51 и 52). В зависимости от способа учета (хими­ ческие анализы проб и средние содержания скважин) наблюда­ ется эволюция статистических показателей содержаний серы. При переходе от частных единиц наблюдения (проба) к более крупным (скважина) показатели изменчивости — размах колебаний содер­ жания и коэффициент вариации — уменьшаются. Изменение вели­ чины средних содержаний находится в пределах основных ошибок их определения. По месторождению Дойки более значительное расхождение является следствием включения при расчете сред­ него в ряде скважин нерудных интервалов. Содержание по этим интервалам условно принято равным нулю. Наблюдается и эволю­

Находки серы в кепроке Эльтонского соляного купола

Проявления самородной серы в кепроках соляных куполов представляют большой интерес. Интервал гипергенных изменений с накоплением серы на определенных гипсометрических уровнях предопределяется соответственными базисами эрозии в процессе размывов сульфатно-карбонатных пород (Отрешко, 1968). В Прикаспии интенсивный размыв, с которым связан процесс серообразования в кепроках соляных куполов, имел место в плиоцене. Здесь, в связи с ритмичностью неотектонических движений, усло­ вия для образования самородной серы возникали на ряде уровней, которым соответствует 7— 8 установленных осерненных горизонтов (Кирсанов, Отрешко, 1968).

Эльтонская солянокупольная структура состоит из нескольких тектонических блоков, которые различаются между собой харак­ тером надсолевых образований. Так, в пределах северо-восточной части структуры выделяются Улаганский и Северный блоки. Пер­ вый имеет сравнительно мощный кепрок (52—122 м), который перекрыт среднеюрскими и среднетриасовыми глинами, песками, известняками, мергелями и песчаниками. Северный блок отлича-

184

ется резкой эродированностью кепрока и соответственным измене­ нием его мощности от 6,5 до 60 м. Выше располагается песчано­ глинистая толща плиоцена (акчагыльский и апшеронский ярусы), имеющая в основании базальный горизонт, отражающий, видимо, начальный этап осадконакопления в долинах палеорек.

Отмеченные выше различия в надсолевых отложениях свиде­ тельствуют о неравномерном движении смежных блоков в про­ цессе формирования структуры (Ю. А. Косыгин, 1960 г.). В предплиоценовое время Северный блок был относительно приподнят и подвергся глубокому эрозионному размыву, уничтожившему отло­ жения мезозоя и значительно затронувшему кровлю кепрока. Таким образом, здесь имели место условия, способствующие серообразованию. Это подтверждается пересечениями по скважинам, расположенным в различных частях Северного блока на значи­ тельном удалении (5—7 км) друг от друга (табл. 15).

Т а б л и ц а 15

*

Абсолютные отметки серной минерализации (в м)

Намечаются три гипсометрических уровня. Наиболее высокий (скв. 23) соответствует самой верхней части кепрока. Серопроявление здесь связано с плотной пепельно-серой алевролитовой поро­ дой. Сера образует гнездовидиые скопления от 0,2 до 0,5 см, рав­ номерно развитые по разрезу сероносного слоя. Средневзвешенное по слою содержание элементарной серы составляет 8,15%. По-ви- димому, рассматриваемое проявление имеет локальный характер; расположенные на весьма близком расстоянии от этого пересече­ ния (50 м) скважины 21 и 25 осерненность в аналогичных обра­ зованиях не встретили. Остальные серопроявления приурочены к ангидритовым разностям и представлены тонкими (до 1 мм) сетчато-ветвистыми, реже одиночными прожилками, выполненными, скрытокристаллической серой желтого цвета. Местами, в узлах пересечения, прожилки имеют раздувы в виде мелких гнезд и вкраплений. Обычно прожилки разно ориентированы и имеют различную густоту. Интервалы с густой сетью по мощности не превышают 0,5—2,0 м, чередуясь с интервалами редкой сети прожилков.

185

Кроме отмеченной приуроченности серопроявлеиий к Север­ ному участку, намечаются их тяготение к юго-западному крылу структуры, протягивающемуся непосредственно вдоль оз. Эльтон.

Значительных отложений серы в кепроке Эльтонского купола ожидать не следует, так как состав его в основном сульфатный.

VII. Взаимоотношение сульфатоносных и газонефтеносных формаций как возможная предпосылка прогноза сероносности

Формационный анализ, или метод, находит все более широкое применение при региональных прогнозах на тот или иной вид по­ лезного ископаемого. Наиболее четко и ясно смысл и сущность формационного анализа определил Н. С. Шатский (1965). Он счи­ тает, что если полезное ископаемое входит в формацию как пара­ генетический член и если знать, к каким формациям приурочены полезные ископаемые как парагеиетические члены, то будет ясно, где их искать. Если выясняется тектоническое положение форма­ ции, то прогноз еще более уточняется. Исходя из определения фор­ маций как естественных парагенезов пород, формационный метод оказывается наиболее эффективным при прогнозе и поисках сингенетичных полезных ископаемых (фосфориты, калийные соли и др.). Однако изучение наблюдаемых в природе взаимоотношений от­ дельных членов (формаций) осадочной серии пород может быть использовано при региональных прогнозах на то или иное полез­ ное ископаемое, эпигенетическая природа которого в настоящее время не вызывает сомнения.

Н. С. Шатский считает, что существует очень большая группа месторождений, которые являются вторичными. Распределение вторичных концентраций подчиняется обычно иным закономерно­ стям, чем распространение первичных месторождений, однако эти вторичные накопления связаны со своими формациями, наложен­ ными на формации первичных концентраций. Такие наложения (пересечение формаций) создают иногда огромные накопления руд и нерудных ископаемых.

Самородная сера является типичным вторичным полезным иско­ паемым. Эпигенетическая природа ее залежей установлена рабо­ тами многочисленных исследователей (Кротов, 1935; Миропольский, 1935; Уклонений, 1940; Соколов, 1958; Отрешко, 1959; Юшкин, 1968 и др.). А. С. Соколов (1958) на основании анализа особенностей размещения осадочных месторождений самородной серы показал, что практически все залежи самородной серы при­ урочены к сульфатно-карбонатным комплексам (формациям, ко­ торые всегда размещаются в пределах нефтегазоносных провин­ ций или обрамляют их). А. С. Соколов указывает, что до сих пор не встречено ни одной залежи самородной серы осадочного типа, которая размещалась бы вдали от нефтегазоносных провинций или областей.

Залежи и месторождения самородной серы являются как бы

186

наложенными на первичные сульфатно-карбонатные формации, и концентрации серы в промышленных количествах представляют собой производное от воздействия на сульфатно-карбонатные толщи нефтяных углеводородов, мигрировавших из нефтегазонос­ ных комплексов.

А. И. Отрешко (1968) отмечает, что проникновение в сульфат­ но-карбонатные комплексы нефтяных углеводородов происходит при последующих после сформирования галогенных формаций тек­ тонических нарушениях.

Нефтегазоносные комплексы не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к формациям как к естественным парагенезам пород, так как нефтяные углеводороды, благодаря высокой под­ вижности, могут мигрировать из нефтематеринских комплексов в пористые отложения соседних формаций. Однако строгая приуро­ ченность этих комплексов к определенным типам структур земной коры (предгорные и краевые прогибы, внутриплатформенные впа­ дины — авлакогены, испытавшие в тот или иной этап геологиче­ ского развития интенсивное и устойчивое погружение), наличие

дельных нефтегазоносных областей и провинций позволяют рас­ сматривать нефтегазоносные комплексы с некоторой долей услов­ ности как самостоятельные формации. Нефть как производное этих формаций является, безусловно, аформационным полезным ископаемым.

Так как залежи самородной серы представляют собой продукт реакции, в которой участвуют сульфаты сульфатно-карбонатных формаций (место протекания реакции) и нефтяные углеводороды, мигрировавшие из нефтегазоносных комплексов (формаций), ин­ тересно сопоставить характер взаимоотношения первичных синге­ нетических формаций (сульфатно-карбонатных и нефтегазоносных) и выяснить, какие типы их наложения являются наиболее благо­ приятными для образования промышленных концентраций само­ родной серы (вторичные накопления).

А. С. Соколов (1958), А. И. Отрешко (1966, 1968) и другие исследователи для всех известных сероносных бассейнов и провин­ ций осадочного типа отмечают совместное нахождение нефтегазо­ носных и сульфатно-карбонатных (галогенных) комплексов. Этот вывод вытекает из геотектонического развития тех участков земной коры, в пределах которых размещаются сероносные бассейны. Так как нефтяные углеводороды непосредственно участвуют в про­ цессах серообразования, которое выражается главным образом в восстановлении сульфатов до сероводорода, то наличие нефтега­ зоносных и сульфатно-карбонатных комплексов является обяза­ тельной предпосылкой для формирования залежей самородной серы.

По И. О. Броду (1964), характерной и важнейшей особенностью формирования нефтегазоносных комплексов является длительное

187

и устойчивое погружение отдельных областей, благодаря чему соз­ даются благоприятные термодинамические и физико-химические условия для преобразования рассеянного в породах органического вещества до стадии жидких и газообразных углеводородов. Дру­ гими словами, образование нефтяных углеводородов в некоторой степени является функцией глубины погружения осадочных потен­ циально нефтематеринских толщ.

По Н. М. Страхову (1962), сульфатно-карбонатные (галоген­ ные) комплексы, с которыми связаны месторождения самородной серы, формируются одновременно с крупными горообразователь­ ными движениями или непосредственно после них. Образование этих комплексов наряду с климатическим фактором можно рас­ сматривать как функцию обмеления (засолонения) морского бас­ сейна, превращения его в лагуну.

Таким образом, формирование указанных комплексов происхо­ дит в прямо противоположных условиях: для образования подвиж­ ной фазы нефтяных углеводородов необходимы значительные глу­ бины захоронения потенциально нефтематеринских пород, форми­ рование же сульфатно-карбонатных (галогенных) комплексов происходит в условиях регрессивного развития морского бассейна. Приуроченность обоих типов формаций к одним и тем же в тек­ тоническом отношении участкам земной коры (краевые прогибы, обрамляющие геосинклинальные системы различного возраста, внутриплатформенные впадины-авлакогены, испытавшие интенсив­ ное и устойчивое погружение) является следствием направленного геотектонического развития этих участков земной коры, что при­ водит к наложению формаций друг на друга (Отрешко, 1966, 1968). В образовании указанных комплексов основную роль играют два взаимно исключающих друг друга явления — погружение-и воздымание окружающих территорий, сопровождающиеся обмеле­ нием (засолонением) бассейна; поэтому должно было бы наблю­ даться смещение вверх по разрезу сульфатно-карбонатных (гало­ генных) толщ по отношению к нефтегазоносным.

В пределах Европейской части СССР для большинства нефте­ газоносных областей и провинций наблюдается указанное взаимо­ отношение рассматриваемых формаций. Анализ материалов по Русской платформе и ее обрамлению показывает, что здесь встре­ чаются и другие типы взаимоотношений указанных комплексов. В пределах рассматриваемой территории можно выделить четыре типа взаимоотношения нефтегазоносных и сульфатно-карбонатных (галогенных) формаций: 1 ) нефтегазоносные комплексы распола­ гаются стратиграфически ниже сульфатно-карбонатных (галоген­ ных) толщ (Прибалтийская впадина, Волго-Уральская и ТиманоПечорская нефтегазоносные провинции, Нижнее Поволжье и др.); 2 ) нефтегазоносные горизонты находятся в самой сульфатно-кар­ бонатной (галогенной) толще (Днепровско-Донецкая и Припятская впадины, Оренбургская область и др.); 3) нефтегазоносные гори­ зонты размещаются между двумя разновозрастными сульфатно-

188

карбонатными (галогенными) комплексами (Предкарпатский про­ гиб, Днепровско-Донецкая впадина и др.); 4) нефтегазоносные горизонты располагаются стратиграфически выше сульфатно-кар­ бонатных (галогенных) комплексов (Крымско-Кавказская нефте­ газоносная провинция, Эмбенская область) и др.

Необходимым условием образования эпигенетических место­ рождений самородной серы является внедрение нефтяных углево­ дородов в сульфатно-карбонатные комплексы, которые обычно содержат серу.

Наибольший интерес представляет первый тип взаимоотноше­ ния, в котором сульфатно-карбонатные комплексы как бы замы­ кают (венчают) разрез. Второй тип взаимоотношения неблагопри­ ятен для образования скоплений самородной серы из-за избытка нефтяных углеводородов, вследствие чего здесь создаются резко восстановительные условия, способствующие сохранению нефтега­ зовых залежей, но играющие отрицательную роль при формиро­ вании серных месторождений. В третьем типе промышленный ин­ терес представляет верхний сульфатно-карбонатный комплекс, взаимоотношение которого с нефтегазоносным комплексом напо­ минает первый тип. Четвертый тип, если не учитывать возможное латеральное (боковое) проникновение в сульфатно-карбонатный комплекс нефтяных углеводородов, необходимых для протекания реакций восстановления сульфатов до сероводорода, представля­ ется наименее благоприятным для серообразования.

Таким образом, исходя из представления, что миграция нефтя­ ных флюидов происходит из областей максимального давления в области и горизонты с меньшим пластовым давлением, наиболь­ ший интерес в практическом отношении представляют участки раз­ вития первого и третьего типов взамоотношения рассмотренных комплексов.

Как известно (Соколов, 1968; Отрешко, 1959, 1968; Алексенко, 1967 и др.), практически все крупные залежи самородной серы и основная масса серопроявлений в пределах Русской платформы и ее обрамления располагаются вдоль границ крупных структурных элементов. Например, Предкарпатские серные месторождения раз­ мещаются в краевой части юго-западной окраины Русской плат­ формы, примыкающей к Внешней зоне Предкарпатского прогиба. Средневолжские месторождения самородной серы локализованы на пологом крыле Жигулевского вала, обращенного в сторону Прикаспийской впадины. Небольшие залежи самородной серы от­ мечаются в зоне перехода Жигулевско-Пугачевского свода в Мелекесскую впадину. Большинство известных серопроявлений на во­ стоке Русской платформы и в Предуралье приурочено к погра­ ничным зонам перехода одних крупных структур в другие.

Участки стыка различных крупных структур в геотектоническом отношении являются наиболее мобильными, здесь наблюдаются интенсивные тектонические подвижки. Это создает благоприятные условия подтока необходимых для серообразования нефтяных

189

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Рассмотренные выше вопросы формационных и структурных обстановок локализации фосфатов, самородной серы и боратов уточняют и дополняют сведения о закономерностях строения и об­ разования как седиментационных, так и эпигенетических, инфиль- трационно-метасоматических месторождений. Использование све­ дений о формационных и структурных обстановках для прогноза и поисков месторождений при общем геолого-геохимическом под­ ходе характеризуется определенными методическими различиями. Познание закономерностей строения и размещения промышленных скоплений фосфоритов достигается анализом литолого-фациальных условий седиментации. Скопления боратов в галогенных толщах возникают как на эвтонической стадии высаждения солей, так и при последующих их эпигенетических преобразованиях. Образова­ ние залежей самородной серы в осадочных и вулканогенных ком­ плексах обязано исключительно эпигенетическим процессам, при­ чем происходящим в слоях и толщах пород определенного лито­ логического состава. Разнообразие условий формирования месторождений обусловливается миграционными особенностями рассматриваемых элементов.

Фосфор как малоподвижный элемент накапливается в корах выветривания и базальных частях разрезов эпиплатформенных и геосинклинальных морских бассейнов. Подвижный бор мигрирует с водосборных площадей и концентрируется в высокометаморфизованных водах галогенных бассейнов, осаждаясь на последних звтонических стадиях минералообразования. Месторождения фос­ фора и бора не являются одноактными образованиями. Повышен­ ные концентрации фосфора в корах выветривания возникают на разрушающихся фосфатоносных породах. Анализ материалов по фосфатоносным формациям, проведенный Б. Н. Волковым, убеж­ дает в том, что месторождения фосфоритов необходимо искать

взонах сочленения этих формаций. Роль сочленения формаций заключается в том, что в накопление промышленных залежей вовлекается фосфор не только морских вод, но и осажденный ранее

вподстилающей формации, когда породы последней подвергаются эрозионной и химической переработке при их морской абразии и

191