МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ ОТЛОЖЕНИЙ ВАНАВАРСКОЙ СВИТЫ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ КЕРНА СКВАЖИНЫ №0 ЭННОЙ ПЛОЩАДИ (Восточная Сибирь)
|
Перечень условных обозначений 6
Введение 7
1. Геологическое строение и нефтегазоносность катангской седловины (Восточная Сибирь) 10
1.1 Стратиграфия Катангской седловины Катангской нефтегазоносной области 12
1.2 Тектоническое строение Катангской седловины 16
1.3 Нефтегазоносность 18
2. Структурно-вещественная неоднородность ванаварской свиты на примере разреза,
вскрытого скважиной № 0 Энной площади 23
2.1 Литологическая характеристика керна ванаварской свиты в скважине № 0 Энной
площади 24
2.2 Петрографическая характеристика пород ванаварской свиты 29
2.2.1 Петрография терригенных пород нижней пачки ванаварской свиты 29
2.2.2 Петрография терригенных пород средней пачки ванаварской свиты 32
2.2.3 Петрография терригенных пород верхней пачки ванаварской свиты 33
2.3 Минералогическая характеристика отложений ванаварской свиты 35
2.4 Геохимическая характеристика пород ванаварской свиты 41
2.5 История геологического развития пород ванаварской свиты 53
Заключение 57
Список литературы 59
Приложение А - Результаты полного рентгено-структурного анализа глинистой составляющей пород ванаварской свиты 63
Приложение Б - Результаты рентгено-структурного анализа переходного (глинистого) минерального комплекса ванаварской свиты 64
Приложение В - Результаты рентгено-структурного анализа аллотигенного и аутигенного минеральных комплексв ванаварской свиты 65
Приложение Г - Распределение микроэлементов в нижней и средней пачках ванаварской свиты 66
Приложение Д - Распределение микроэлементов в верхней пачке ванаварской 67 свиты
Приложение Е - Литологическая колонка ванаварской свиты в скважине № 0 Энной площади 68
Введение 7
1. Геологическое строение и нефтегазоносность катангской седловины (Восточная Сибирь) 10
1.1 Стратиграфия Катангской седловины Катангской нефтегазоносной области 12
1.2 Тектоническое строение Катангской седловины 16
1.3 Нефтегазоносность 18
2. Структурно-вещественная неоднородность ванаварской свиты на примере разреза,
вскрытого скважиной № 0 Энной площади 23
2.1 Литологическая характеристика керна ванаварской свиты в скважине № 0 Энной
площади 24
2.2 Петрографическая характеристика пород ванаварской свиты 29
2.2.1 Петрография терригенных пород нижней пачки ванаварской свиты 29
2.2.2 Петрография терригенных пород средней пачки ванаварской свиты 32
2.2.3 Петрография терригенных пород верхней пачки ванаварской свиты 33
2.3 Минералогическая характеристика отложений ванаварской свиты 35
2.4 Геохимическая характеристика пород ванаварской свиты 41
2.5 История геологического развития пород ванаварской свиты 53
Заключение 57
Список литературы 59
Приложение А - Результаты полного рентгено-структурного анализа глинистой составляющей пород ванаварской свиты 63
Приложение Б - Результаты рентгено-структурного анализа переходного (глинистого) минерального комплекса ванаварской свиты 64
Приложение В - Результаты рентгено-структурного анализа аллотигенного и аутигенного минеральных комплексв ванаварской свиты 65
Приложение Г - Распределение микроэлементов в нижней и средней пачках ванаварской свиты 66
Приложение Д - Распределение микроэлементов в верхней пачке ванаварской 67 свиты
Приложение Е - Литологическая колонка ванаварской свиты в скважине № 0 Энной площади 68
Данная работа посвящена одной из актуальных проблем современной литологии - диагностике минералого-геохимических индикаторов физико-химических и палеогеографических условий седиментогенеза. Научная значимость исследований заключается в получении новых оригинальных знаний о вещественном составе позднедокембрийских терригенных пород Восточной Сибири и закономерностях его изменения. Практическая ценность работы определяется нефтегазоносностью изучаемых отложений, которые рассматривается в качестве потенциальных коллекторов. Четкое понимание условий образования этих осадков позволяет прогнозировать вариации коллекторских свойств пород, как в масштабах месторождения, так и региональных структур. Основным объектом исследования является ванаварская свита в пределах Собинско-Тэтэрского выступа северной части Катангской седловины одноименной нефтегазоносной области.
Целью проводимых исследований является определение вертикальной минералого-геохимической изменчивости отложений ванаварской свиты в разрезе вскрытом скважиной Энная №0.
В этой связи решались следующие задачи: структурно-текстурный анализ керна скважины № 0 Энной площади и реконструкция палеорежимов осадкообразования; определение петрографического состава, количественных характеристик минералов и гранулометрического состава; анализ распределения в разрезе аутигенных и глинистых минералов; определение химического состава пород, анализ закономерностей вариаций лито-геохимических индикаторов условий седиментогенеза в разрезе ванаварской свиты.
Работа проводилась на кафедре петрографии и в центре коллективного пользования "Аналитический центр геохимии природных систем" ТГУ (ЦКП АЦГПС). Диссертация выполнена по материалам хоздоговорных работ с ООО «» по теме "Литоло-геохимические исследования кернового материала по поисково-оценочной скважине № 0 Энной площади для нужд ООО «»" (договор №). В качестве фактического материала рассматривалось 105 образцов из скважины № 0 Энного участка.
Помимо традиционных минералого-петрографических исследований, определение минерального состава пород опиралось на результаты рентгеноструктурного (52 образца) и рентгенофлуорисцентного анализов (18 образцов), масс-спектрального определения содержания элементов и на данные растровой электронной микроскопии сопровождавшиеся энерго-дисперсионной диагностикой основных минеральных фаз (35 образцов). Текстурно-структурные исследования керна, петрографическое изучение прозрачных шлифов и определение микроэлементов методом масс-спектрометрии с 7
индуктивно связанной плазмой проводились по инициативе автора сверх объемов договорных работ.
Рентгеноструктурный анализ проводился инженерами ЦКП Небера Т. С. и Бородиной А.И. измерения производились с помощью дифрактометра X'PERT PRO, фирмы PANalytical. Рентгенофлуоресцентный анализ проводился инженером ЦКП Асочаковой Е. М. на приборе OXFORD ED 2000 - энергодисперсионный
рентгенофлуоресцентный спектрометр фирмы «OXFORD Instruments Analytical». В качестве внутренних и корректирующих стандартов были использованы BCR-2, СГХМ-1, СГ-3, ССЛ-1. Масс-спектральное определение содержания элементов в анализируемых образцах проводилось инженерами ЦКП: Никитиной Е. И., Трофимовой Т.В., Рабцевич Е. С. И Бабенковым Д. Е. на аппарате Agilent 7500cx, Agilent Technologies. Съемка осуществлялась по оригинальной методике Ю.В. Аношкиной (Anoshkina Yu.V. and athers.. .2013). Качество полученных результатов оценивалось на основании стандартов BCR-2, СГХМ-1, СГ-3, ССЛ-1. Электронная микроскопия выполнена инженером ЦКП Корбовяк Е. В. на базе аналитического комплекса сканирующего электронного микроскопа «VEGA II LMU» совмещенного с энергодисперсионным рентгеновским спектрометром модели INCA Energy 350.
По результатам проведенных исследований сформулировано три защищаемых положения:
1) По результатам литологических исследований разреза ванаварской свиты в ее составе выделяется три основные пачки: нижняя пачка сложена чередованием разнозернистых песчаников с примесью аргиллитов; средняя пачка сложена переслаиванием зеленовато-серых и красноцветных песчаников с аргиллитами; третья пачка сложена переслаиванием аргиллитов с алевролитами и песчаниками. Литотипы в составе разных пачек отличаются друг от друга по гранулометрическому составу; степени сортированности и преобразования составу обломочного материала и аутигенных минералов, структурно-минералогическому типу цемента.
2) По характеру распределения глинистых минералов в разрезе ванаварской свиты снизу вверх устанавливаются палыгорскитовая, палыгорскит-смешанослойная и смешанослойная зоны. Распределение аутигенных минералов позволяет выделить доломитовую, гематит-сульфатную и галитовую зоны. Объем минеральных зон совпадает с объемом ранее выделенных пачек.
3) Вариации химического состава пород обнаруживают, что вверх по разрезу ванаварской свиты увеличиваются показатели зрелости осадка, его удаленности от источника сноса, солености осадочного бассейна, что свидетельствует о трансгрессивном характере седиментации.
Личный вклад автора: документация керна и отбор образцов в составе отряда ТГУ (Тишин П.А. и Корбовяк Е.В.). Рентгеноструктурный анализ образцов в составе аналитической группы (Небера Т.С. и Иванова М.О.). Описание шлифов. Обработка и интерпретация результатов аналитических работ
Апробация результатов проводилась в рамках защиты научно-производственного отчета на НТС ООО «», на 54-й международной научной студенческой конференции МНСК - 2016 была опубликована статья «Вариации минералогического состава в разрезе ванаварской свиты (Энная площадь)». На ХХ междунаподном научном симпозиуме студентов и молодых ученых им. Академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» была опубликована статья «Рентгенография хлоритов. Особенности диагностики».
Автор выражает глубокую признательность директору ЦКП АЦГПС ТГУ Тишину П. А. за помощь при написании дипломной работы, доценту кафедры минералогии и геохимии ТГУ Небера Т. С., за обучение работы с дифрактометром X'PERT PRO и расшифровке рентгенограмм. Отдельные методические вопросы интерпретации первичных результатов обсуждались с инженером ЦКП Афонином И. В, доцентом кафедры петрографии, Вологдиной И.В.. За проведение масс-спектрального и рентгенофлуорисцентного анализов инженерам ЦКП: Никитиной Е. И., Трофимовой Т.В., Рабцевич Е. С., Бабенкову Д. Е., Асочаковой Е. М., а также за помощь при отборе проб Корбовяк Е. В.., и за помощь в подготовке проб к анализам Кремеру И. О.
Целью проводимых исследований является определение вертикальной минералого-геохимической изменчивости отложений ванаварской свиты в разрезе вскрытом скважиной Энная №0.
В этой связи решались следующие задачи: структурно-текстурный анализ керна скважины № 0 Энной площади и реконструкция палеорежимов осадкообразования; определение петрографического состава, количественных характеристик минералов и гранулометрического состава; анализ распределения в разрезе аутигенных и глинистых минералов; определение химического состава пород, анализ закономерностей вариаций лито-геохимических индикаторов условий седиментогенеза в разрезе ванаварской свиты.
Работа проводилась на кафедре петрографии и в центре коллективного пользования "Аналитический центр геохимии природных систем" ТГУ (ЦКП АЦГПС). Диссертация выполнена по материалам хоздоговорных работ с ООО «» по теме "Литоло-геохимические исследования кернового материала по поисково-оценочной скважине № 0 Энной площади для нужд ООО «»" (договор №). В качестве фактического материала рассматривалось 105 образцов из скважины № 0 Энного участка.
Помимо традиционных минералого-петрографических исследований, определение минерального состава пород опиралось на результаты рентгеноструктурного (52 образца) и рентгенофлуорисцентного анализов (18 образцов), масс-спектрального определения содержания элементов и на данные растровой электронной микроскопии сопровождавшиеся энерго-дисперсионной диагностикой основных минеральных фаз (35 образцов). Текстурно-структурные исследования керна, петрографическое изучение прозрачных шлифов и определение микроэлементов методом масс-спектрометрии с 7
индуктивно связанной плазмой проводились по инициативе автора сверх объемов договорных работ.
Рентгеноструктурный анализ проводился инженерами ЦКП Небера Т. С. и Бородиной А.И. измерения производились с помощью дифрактометра X'PERT PRO, фирмы PANalytical. Рентгенофлуоресцентный анализ проводился инженером ЦКП Асочаковой Е. М. на приборе OXFORD ED 2000 - энергодисперсионный
рентгенофлуоресцентный спектрометр фирмы «OXFORD Instruments Analytical». В качестве внутренних и корректирующих стандартов были использованы BCR-2, СГХМ-1, СГ-3, ССЛ-1. Масс-спектральное определение содержания элементов в анализируемых образцах проводилось инженерами ЦКП: Никитиной Е. И., Трофимовой Т.В., Рабцевич Е. С. И Бабенковым Д. Е. на аппарате Agilent 7500cx, Agilent Technologies. Съемка осуществлялась по оригинальной методике Ю.В. Аношкиной (Anoshkina Yu.V. and athers.. .2013). Качество полученных результатов оценивалось на основании стандартов BCR-2, СГХМ-1, СГ-3, ССЛ-1. Электронная микроскопия выполнена инженером ЦКП Корбовяк Е. В. на базе аналитического комплекса сканирующего электронного микроскопа «VEGA II LMU» совмещенного с энергодисперсионным рентгеновским спектрометром модели INCA Energy 350.
По результатам проведенных исследований сформулировано три защищаемых положения:
1) По результатам литологических исследований разреза ванаварской свиты в ее составе выделяется три основные пачки: нижняя пачка сложена чередованием разнозернистых песчаников с примесью аргиллитов; средняя пачка сложена переслаиванием зеленовато-серых и красноцветных песчаников с аргиллитами; третья пачка сложена переслаиванием аргиллитов с алевролитами и песчаниками. Литотипы в составе разных пачек отличаются друг от друга по гранулометрическому составу; степени сортированности и преобразования составу обломочного материала и аутигенных минералов, структурно-минералогическому типу цемента.
2) По характеру распределения глинистых минералов в разрезе ванаварской свиты снизу вверх устанавливаются палыгорскитовая, палыгорскит-смешанослойная и смешанослойная зоны. Распределение аутигенных минералов позволяет выделить доломитовую, гематит-сульфатную и галитовую зоны. Объем минеральных зон совпадает с объемом ранее выделенных пачек.
3) Вариации химического состава пород обнаруживают, что вверх по разрезу ванаварской свиты увеличиваются показатели зрелости осадка, его удаленности от источника сноса, солености осадочного бассейна, что свидетельствует о трансгрессивном характере седиментации.
Личный вклад автора: документация керна и отбор образцов в составе отряда ТГУ (Тишин П.А. и Корбовяк Е.В.). Рентгеноструктурный анализ образцов в составе аналитической группы (Небера Т.С. и Иванова М.О.). Описание шлифов. Обработка и интерпретация результатов аналитических работ
Апробация результатов проводилась в рамках защиты научно-производственного отчета на НТС ООО «», на 54-й международной научной студенческой конференции МНСК - 2016 была опубликована статья «Вариации минералогического состава в разрезе ванаварской свиты (Энная площадь)». На ХХ междунаподном научном симпозиуме студентов и молодых ученых им. Академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» была опубликована статья «Рентгенография хлоритов. Особенности диагностики».
Автор выражает глубокую признательность директору ЦКП АЦГПС ТГУ Тишину П. А. за помощь при написании дипломной работы, доценту кафедры минералогии и геохимии ТГУ Небера Т. С., за обучение работы с дифрактометром X'PERT PRO и расшифровке рентгенограмм. Отдельные методические вопросы интерпретации первичных результатов обсуждались с инженером ЦКП Афонином И. В, доцентом кафедры петрографии, Вологдиной И.В.. За проведение масс-спектрального и рентгенофлуорисцентного анализов инженерам ЦКП: Никитиной Е. И., Трофимовой Т.В., Рабцевич Е. С., Бабенкову Д. Е., Асочаковой Е. М., а также за помощь при отборе проб Корбовяк Е. В.., и за помощь в подготовке проб к анализам Кремеру И. О.
Проведенные исследования позволили по комплексу литологических, петрографических, минералогических и геохимических признаков выделить в разрезе ванаварской свиты три основные пачки.
При этом установлено, что для нижней пачки, сложенной алевритовыми песчаниками и песчано-алевритовыми аргиллитами преимущественно полевошпат- кварцевого состава, характерно образование в условиях конуса выноса. Для нее характерно наличие палыгорскитовой и доломитовой минеральных ассоциаций. Образовывалась она при смене холодного климата на теплый.
Средняя пачка, образована в береговых условиях, сложена преимущественно алевритовыми песчаниками мономиктового и кремнекласто-кварцевого состава. Для нее характерно наличие палыгорскит-смешанослойной и гематит-сульфатной минеральных ассоциаций. Образовывалась она в период циклического чередования теплого с холодным климатов. Так же отмечается ярко выраженная положительная аномалия европия (до 2,2), что предполагает наличие в этих породах углеводородов.
Верхняя пачка образовывалась в более глубоководных условиях, и сложена алевритовыми аргиллитами полевошпато-кварцевого состава. Для нее характерно наличие смешанослойной и галит-гипсовой минеральной ассоциации. Образование ее протекало в смене циклического чередования теплого с холодным климатов на преимущественно теплый.
Помимо этого, было установлено, что у всех пород ванаварской свиты один источник сноса, преимущественно кислого состава, а степень сортированности и преобразования обломочного материала увеличивается от нижней, к верхней пачке. По структурно-минералогическим типам цемента, вверх по разрезу, гидрослюдо-железистый цемент сменяется полевошпатово-регенерационным, и затем гидрослюдистым. Вверх по разрезу увеличивается содержание галита, а вариации солености соответствуют смене пресноводных отложений переходными, а затем морскими, что в целом, характеризует общий трансгрессивный характер седиментации.
Предложенная нами модель образования ванаварской свиты не совсем коррелируется с моделью Б.Б. Кочнева. По мнению которого, она характеризуется сменой песчаных осадков конусов выноса, отложениями пляжей, песчаных баров и барьерных островов, а затем отложениями морского мелководья с терригенно-карбонатной седиментацией. В нашем разрезе выпадают отложения песчаных баров и барьерных островов. Наиболее приближена наша модель к модели М.А. Масленникова, по мнению которого, свита так же имеет трехчленное строение, и образование ее протекало от субконтинентальных условий конусов выноса, к морским мелководным лагунам.
При этом установлено, что для нижней пачки, сложенной алевритовыми песчаниками и песчано-алевритовыми аргиллитами преимущественно полевошпат- кварцевого состава, характерно образование в условиях конуса выноса. Для нее характерно наличие палыгорскитовой и доломитовой минеральных ассоциаций. Образовывалась она при смене холодного климата на теплый.
Средняя пачка, образована в береговых условиях, сложена преимущественно алевритовыми песчаниками мономиктового и кремнекласто-кварцевого состава. Для нее характерно наличие палыгорскит-смешанослойной и гематит-сульфатной минеральных ассоциаций. Образовывалась она в период циклического чередования теплого с холодным климатов. Так же отмечается ярко выраженная положительная аномалия европия (до 2,2), что предполагает наличие в этих породах углеводородов.
Верхняя пачка образовывалась в более глубоководных условиях, и сложена алевритовыми аргиллитами полевошпато-кварцевого состава. Для нее характерно наличие смешанослойной и галит-гипсовой минеральной ассоциации. Образование ее протекало в смене циклического чередования теплого с холодным климатов на преимущественно теплый.
Помимо этого, было установлено, что у всех пород ванаварской свиты один источник сноса, преимущественно кислого состава, а степень сортированности и преобразования обломочного материала увеличивается от нижней, к верхней пачке. По структурно-минералогическим типам цемента, вверх по разрезу, гидрослюдо-железистый цемент сменяется полевошпатово-регенерационным, и затем гидрослюдистым. Вверх по разрезу увеличивается содержание галита, а вариации солености соответствуют смене пресноводных отложений переходными, а затем морскими, что в целом, характеризует общий трансгрессивный характер седиментации.
Предложенная нами модель образования ванаварской свиты не совсем коррелируется с моделью Б.Б. Кочнева. По мнению которого, она характеризуется сменой песчаных осадков конусов выноса, отложениями пляжей, песчаных баров и барьерных островов, а затем отложениями морского мелководья с терригенно-карбонатной седиментацией. В нашем разрезе выпадают отложения песчаных баров и барьерных островов. Наиболее приближена наша модель к модели М.А. Масленникова, по мнению которого, свита так же имеет трехчленное строение, и образование ее протекало от субконтинентальных условий конусов выноса, к морским мелководным лагунам.
