Литология и коллекторские свойства отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья

Глава 2. Литология баженовского горизонта на западе Широтного Приобья.

В последние годы бурное развитие технологий геофизических исследований скважин (ГИС) и сейсмического моделирования часто приводит к отказу от литологических исследований каменного материала. Однако, по мнению автора, происходит недооценка реальных возможностей комплексных исследований. В настоящей диссертационной работе предпринята попытка показать, какую практическую пользу можно извлечь из них.

Изученные автором отложения баженовского горизонта на западе Широтного Приобья весьма разнородны литологически (рис.1). Валовый литологический состав отложений следующий. Силициты составляют до 80 %, обычно более 50 %, органическое вещество - 4-20 %, глины - до 25 %, представлены иллитом до 12 %, смектитом до 10 %, хлоритом до 5 %, каолинитом до 5 % (обычно 1-2 %), кальцит до 10-15 % встречается в виде раковин фораминифер и кокколитофорид, пирита 5-10%. Очевидно, что состав отложений баженовского горизонта на территории исследований преимущественно кремневый, а не глинистый. Накопление подобных отложений обычно происходит в условиях крайне низких скоростей седиментации.

В основном объеме кремневой толщи располагаются отдельные маломощные слои, толщиной 1-3 м, вторично выполненные кальцитом, либо доломитом, сквозь которые просматривается реликтовая биоморфная (радиоляриевая) структура. В этих слоях содержание кальцита или доломита достигает 80 %, содержание органического вещества не превышает 5 %, глинистое вещество практически отсутствует (до 2 %).

Основными ключами расшифровки древних обстановок осадконакопления являются литологические типы (ЛТ) и определенные по ним генетические типы отложений. В данной диссертационной работе использована генетическая классификация морских отложений, разработанная В.Т. Фроловым в 1984 г.

Выделены следующие литотипы отложений (рис.1): радиоляриты (К3), доломиты кремнистые апорадиоляритовые (Д1), доломиты апорадиоляритовые (Д2), доломиты битуминозные апорадиоляритовые (Д3), известняки мелко-среднекристаллические апорадиоляритовые (И1), известняки с цементом прорастания апорадиоляритовые (И2), известняки комковатые микритовые (И3), известняки микритовые трещинно-кавернозные (И4), глинисто-кремневые (К1) и карбонатно-кремневые (К2) породы, обогащенные органическим веществом, также биотурбированные кремневые породы с кремневыми стяжениями (К4).

Проведенный автором литогенетический анализ позволил распознать способ образования этих литотипов. Генетически практически все отложения баженовского горизонта на западе Широтного Приобья являются планктоногенными образованиями. Этот генотип на территории исследований автором разделен на два подтипа: подтип биогенных отложений (радиоляриты: К3, Д1, Д2, Д3, И1, И2) и подтип терригенно-биогенных (с преобладанием последних) отложений (ЛТ К1, К2, К4).

Терригенно-биогенные отложения составляют основной объем баженовского горизонта. Это микролинзовидные, тонкослоистые глинисто-кремневые породы (ЛТ К1, К2), обогащенные органическим веществом и остатками скелетов планктона. Среди них выделяется интервал разреза, утративший микролинзовидную текстуру. Отложения этого интервала (ЛТ К4) практически изотропны, комковаты, с типичной ихнитолитовой текстурой. Утрата первичной тонкослоистой текстуры может быть связана только с биотурбацией осадка. Биотурбация указывает на присутствие кислорода в придонных водах и верхней части осадка во время накопления этих отложений. Кислород способствовал сгоранию органического вещества, что отразилось в пониженном содержании Сорг в данных породах, относительно небиотурбированных разностей. Кроме того, этот процесс сопровождался выделением углекислоты и, как следствие, подкислением среды в осадке. Биотурбированные отложения образуют единый слой, толщиной 2-4 м, в верхней части низкорадиоактивной пачке разреза всех скважин, фиксируя длительный период аэрируемости придонных вод и верхней части осадка кислородом.

Биогенные отложения представлены в основном вторично преобразованными радиоляритами, которые накапливались в периоды резкого преобладания биогенной седиментации над терригенной.

Проведение стадиального анализа, подкрепленного изотопным анализом кислорода и углерода карбонатных минералов (рис.2), позволило выявить основные этапы постседиментационных преобразований пород.

Наиболее разнообразны вторичные преобразования радиоляриевых илов. После седиментации в радиоляритовом иле, состоящем из кремневых скелетов планктона и органического вещества, представленного мягким тельцем, происходило активное разложение ОВ анаэробными бактериями, за счет чего выделялось огромное количество углекислоты, и в осадке создавалась кислая среда. В условиях затрудненной связи придонных вод с поровыми водами осадка в кислой среде внутреннее пространство раковин радиоляритов выполнялось опалом, который позднее трансформировался в опал-СТ и низкотемпературный тридимит. В катагенезе окремнелые прослои, как наиболее проницаемые, подвергались доломитизации, происходившей благодаря внедрению в них щелочных растворов. Эти растворы выделялись из вмещающих радиоляриты глинисто-кремневых пород на стадии катагенеза при трансформации смектитов в иллиты. В результате кремнезем частично выщелачивался, на его месте кристаллизовался доломит. Так формировались апорадиоляритовые кремнистые доломиты, обладающие вторичным пустотным пространством, развитым между расположенными рыхло идиоморфными кристаллами доломита и в микротрещинах между полуаморфным кремневым веществом и кристаллическим доломитом.

В случае если система придонная вода-осадок была открытой, радиоляриевый ил замещался кальцитом. Этому способствовал активный обмен ионами: избыток углекислоты из осадка удалялся в придонную воду, при этом щелочные морские воды проникали в осадок, подщелачивая среду. В результате кальцит, как наиболее реакционно-способный минерал, выпадал в осадок, выполняя сначала внутренние пустоты скелетов радиолярий, а затем и межскелетное пространство. Так формировались апорадиоляритовые известняки, пустотное пространство в которых представлено микротрещинами и микропустотами, развитыми между кристаллами кальцита разных генераций.

Детальное изучение литологии баженовского горизонта позволило составить подробные литологические колонки изученных скважин и сопоставить их между собой. На основании этого проведен циклический анализ, благодаря которому в теле баженовского горизонта на западе Широтного Приобья автором выделено пять циклитов (рис.1). Время накопления одного циклита составляет от 1 до 3 млн. лет. Формирование каждого циклита начиналось со смешанного терригенно-биогенного осадконакопления. Содержание глинистой примеси постепенно уменьшалось, отражая снижение объемов накопления терригенного материала, вплоть до практически полного его отсутствия в осадке. Резкому преобладанию в осадке биогенного материала над терригенным способствовали вспышки биопродуктивности зоопланктона, спровоцированные притоком арктических вод, насыщенных кислородом, в баженовский бассейн седиментации.

Единственный в разрезе слой доломитизированного радиолярита (рис.1), состоящий из ЛТ Д1, Д2, Д3 и ЛТ К1, располагается строго в кровле второго циклита (в кровле низкорадиоактивной пачки), и перекрывает биотурбированную часть разреза. Возможно, наличие кислорода в придонных водах во время накопления радиоляриевого ила второго циклита, способствовало сгоранию органического вещества, установлению кислой среды в осадке, растворению биогенных карбонатов. Поэтому этот слой радиолярита оказался сцементированным опалом, а не кальцитом, как слои радиоляритов, распространенные в кровле других циклитов. Кроме того, апорадиоляритовые известняки (ЛТ И1, И2), имеют меньшую толщину, по сравнению с доломитами (1 м против 3).

Структурный палеоплан баженовского горизонта на территории изученных месторождений сильно дифференцирован: крупные, различно ориентированные поднятия с пологими склонами переходят в прогибы. Установлена зависимость толщины радиоляритовых слоев от палеорельефа, связанная с особенностями осадконакопления: в палеодепрессиях толщина радиоляритовых слоев несколько выше, чем на склонах, а на вершинах палеоподнятий толщина слоев минимальная, вплоть до полного их отсутствия. Эти выводы необходимо учитывать при прогнозе распространения радиоляритовых слоев в межскважинном пространстве.

Для восстановления палеогеографических обстановок осадконакопления проведен фациальный анализ отложений. Кроме данных по изученным в пределах территории исследований разрезам скважин, привлечены выводы Ю.В. Брадучана (Брадучан и др., 1985) и официальные стратиграфические схемы. В результате в отложениях баженовского горизонта Западной Сибири выделено семь фаций. В данной работе фация понимается как часть стратона, отличающаяся литологическими и палеонтологическими признаками от соседних одновозрастных частей в пределах их горизонтального распространения (по А.Гресли).

Автором проведена интерпретация условий формирования выделенных фаций баженовского горизонта Западной Сибири, восстановлены обстановки осадконакопления, что позволило точнее интерпретировать данные по территории исследований.

Период накопления отложений баженовского горизонта на западе Широтного Приобья отличается доминированием объемов биогенной (планктоногенной) седиментации над терригенной (глинистой). Изредка аноксидные обстановки сменялись периодами аэрируемости придонных вод. Наиболее длительный такой период зафиксирован по биотурбированности отложений в верхней части второго циклита, выявленной на всей территории исследований. Вероятно, условия аэрации придонных вод кислородом существовали и локально - на наиболее контрастных поднятиях, где велика вероятность формирования отложений ракушняковых банок.

В рамках данных исследований автором выделено четыре стратиграфических уровня, сложенных радиоляритами, прослеженными в скважинах на расстоянии более 150 км (от Галяновского месторождения на юге до Большого месторождения на севере территории исследований). Ю.В.Брадучан в салымском типе разреза выделил их ровно столько же. Это указывает на коррелируемость разрезов на расстоянии в сотни км. Кроме того, судя по широкому площадному распространению фации, к которой относятся отложения территории исследований, выявленные закономерности осадконакопления баженовских отложений на западе Широтного Приобья носят региональный характер, поэтому их можно распространить, по крайней мере, на всю Фроловскую мегавпадину Западной Сибири.

Выводы по главе 2

В разрезе баженовского горизонта на западе Широтного Приобья описано одиннадцать литологических типов, которые генетически интерпретированы как планктоногенные отложения биогенной группы, которые разделены на биогенную и терригенно-биогенную подгруппы.

Наличие в разрезе биотурбированных отложений толщиной до 4 м указывает на существование довольно длительного периода аэрации придонных вод и верхней части осадка кислородом во время накопления баженовского горизонта.

Для каждого литотипа проведен стадиальный анализ, позволивший установить этапы и физико-химические условия процессов постседиментационных преобразований.

В разрезе баженовского горизонта выделено пять циклитов, прикровельные слои четырех из них фиксируют вспышки биопродуктивности зоопланктона, обусловленные проникновением в баженовский бассейн холодных арктических вод, насыщенных кислородом.

Автор считает, что выявленные закономерности осадконакопления отложений баженовского горизонта носили региональный характер, поэтому их можно распространить на всю Фроловскую мегавпадину Западной Сибири.