Pre-Jurassic weathering crust of the Kalinovoe hydrocarbon deposit, Tomsk region: composition and structure characteristics

Full Text

Введение

В палеозойских (доюрских) отложениях Западной Сибири (ЗС) залежи углеводородов локализуются преимущественно в трех основных типах пород: 1) кислых магматических, включая плутониты и вулканиты; 2) глинисто-кремнистых образованиях коры выветривания (КВ), развивающихся по кремнистым известнякам и кремнеаргиллитам; 3) известняках коренного палеозоя [1–4].

Продуктивные отложения зоны контакта мезозойских и доюрских коренных пород фундамента ЗС и сформировавшиеся по ним коры выветривания выделяют в качестве самостоятельного объекта поиска углеводородов – нефтегазоносного горизонта зоны контакта (НГГЗК) [3, 5]. Соответственно, нефтеперспективным объектом в НГГЗК является пласт М, в кровельной части палеозойского фундамента – пласт М1, в глубинном палеозое – пласты М2, М3 и далее.

Зона контакта мезозойского чехла и палеозойского (доюрского) фундамента ЗС характеризуется чрезвычайно сложным внутренним строением, что обусловлено не только длительной эпохой поверхностного выветривания, но и сложной продолжительной историей существования данной поверхности в погребенном состоянии, в условиях тектонической дезинтеграции и воздействия флюидов. В связи с тем, что измененные породы в кровле палеозоя служат часто резервуарами нефти и газа, вопрос о строении зоны имеет не только региональное, но и огромное практическое значение [6].

В Томской области первые скважины, пробуренные до кровли палеозоя, вскрыли магматические породы и известняки, интенсивно замещенные глинистыми минералами, объединенные и описанные как коры выветривания [7] и обобщенные позже в монографии по месторождениям Сибири [8]. Строение КВ с выделением геохимической, минералогической и петрофизической неоднородности фундамента нефтегазоносных бассейнов приведено в работах [9–13 и др.]. Корреляция отложений КВ и доюрского основания в ЗС, особенности развития зоны контакта, стратификация КВ, вторичные преобразования материнских пород подробно изучались в [6, 14–19 и др.].

Свойства коренных пород, типичные профили, основные процессы и контролирующие факторы резервуаров КВ в различных регионах мира исследовали [20–31 и др].

Признаки нефтеносности и промышленные скопления нефти и газа, помимо традиционных осадочных песчаных и карбонатных отложений, в настоящее время установлены в магматических и метаморфических породах и КВ, ранее относившихся к неперспективным образованиям на УВ, а сейчас рассматриваемых как новый нефтеносных этаж и глобальный объект земной коры [32].

Таким образом, «нефтегазоносность фундамента различных регионов мира из чисто теоретической проблемы нефтегазовой геологии переходит в практическую, требующую целенаправленных комплексных геолого-геофизических исследований, учитывающих специфику объекта» [33. С. 102].

Целью работы являлось детальное литолого-петрографическое изучение отложений КВ (пласт М) опорного разреза одной из скважин Калинового нефтегазоконденсатного (НГК) месторождения с выделением вторичных изменений пород, влияющих на их фильтрационно-емкостные характеристики.

Краткая геологическая характеристика исследуемого объекта

Калиновое НГК месторождение находится в пределах Чузикско-Чижапской зоны нефтегазонакопления, расположенной на юго-востоке ЗС в Парабельском районе Томской области. Чузикско-Чижапская мезоседловина, являясь зоной сочленения Лавровского мезовала и Пудинского мезоподнятия, осложнена значительным количеством локальных поднятий, в отложениях которых открыты месторождения нефти и газа в НГГЗК (рис. 1). Нефтяная залежь в выветрелых отложениях Калинового локального поднятия развита только на западном куполе и представлена интенсивно измененными породами глинисто-кремнистого состава [34].

 

Рис. 1. Территориально-административная приуроченность Калинового месторождения

Fig. 1. Regional and administrative location of the Kalinovoe field

 

Изучение вещественного состава и палеогеографических условий формирования доюрских образований рассматриваемой территории позволили [3] выделить в Чузикcко-Чижапcкой мезоседловине юго-западную зону преобладающего развития органогенных известняков и северо-восточную и восточную зону кремнисто-глинисто-карбонатных пород (рис. 2).

 

Рис. 2. Карта вещественного состава коренных пород доюрского основания (Чузикско-Чижапская зона) [3]. 1 – cкважины, 2 – гpаницы блоков, 3 – гpаница pифогенно-аккумулятивной и баccейновой зон; извеcтняки: 4 – нижнего девона, 5, 6 – нижнего-cpеднего девона: 5 – оpганогенные, 6 – глиниcтые; 7 – оpганогенный извеcтняк веpxнего девона–нижнего каpбона; 8 – кpемниcтые извеcтняки веpxнего девона – нижнего каpбона; 9 – поpоды веpxнего девона – нижнего каpбона: а – теppигенные, б – кpемниcтые теppигенные; 10 – глиниcтые cланцы нижнего – cpеднего каpбона; 11 – pаннетpиаcовые вулканиты

Fig. 2. Lithological map of Paleozoic deposits (pre-Jurassic deposits) in Chuzik-Chizhapka zone [3]: 1 – wells; 2 – block boundaries; 3 – boundary of reef and basin environments of oil generation; limestones: 4 – Early Devonian; 5, 6 – Early-Middle Devonian: 5 – organogenic; 6 – argillaceous; 7 – Late Devonian – Early Carboniferous organic; 8 – Late Devonian – Early Carboniferous siliceous limestones; 9 – terrigenous (a) and siliceous-terrigenous (b) Late Devonian – Early Carboniferous rocks; 10 – Early-Middle Carboniferous clay shales; 11 – Early Triassic volcanics

 

Последние являются более глубоководными отложениями и указывают на увеличение глубины морского бассейна в направлении их развития. Проявившаяся позднее герцинская складчатость и дезинтеграция пород в перерывах осадконакопления в пpедъюpcкий период приводит к образованию КВ отложений палеозоя: бpекчиpованных КВ глиниcто-извеcтковиcтого cоcтава по оpганогенным известнякам, по кремнеаргиллитам и кремнистым известнякам развиваются глинисто-кремнистые КВ.

В пределах наиболее контрастных эрозионно-тектонических выступов доюрского основания (Герасимовской, Калиновой и Останинской площадях), сложенных кремнистыми известняками, отмечаются наибольшие по толщине глинисто-кремнистые КВ (пласт М) (рис. 3) [3]. При интенсивности проработки таких отложений гипергенными и метасоматическими процессами могут формироваться пласты с хорошими коллекторскими свойствами [35].

 

Рис. 3. Эрозионно-тектонические выступы доюрского основания Калинового месторождения, сложенные кремнистыми известняками [3]

Fig. 3. Erosional-tectonic uplifts of the pre-Jurassic deposits at the Kalinovoe field, composed of carbonate-siliceous rocks [3]

 

Материалы и методы исследования

Изучался разрез доюрского комплекса отложений (50,96 м керна) одной из скважин Калинового месторождения, из которых были изготовлены 109 прокрашенных синей эпоксидной смолой шлифов. Детальное исследование состава и особенностей микростроения пород проводилось на петрографическом микроскопе Olympus BX53F с камерой DP23 и программой изображений cellSens Entry.

Рентгеновский дифрактометр ДРОН-7 с твердотельным энергодисперсионным детектором использовался для определения минералогического состава глинистой фракции образцов горных пород методом полуколичественного рентгенофазового анализа.

Для уточнения фазового, химического состава и морфологических характеристик минералов пород применялся сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM-6510 с детектором Х-МАХN (Oxford Instruments) и диапазоном измерений линейных размеров 0,003–1000 мкм.

Результаты исследования и их обсуждение

Петрография пород Калинового месторождения

Отложения скважины охарактеризованы керном в интервалах глубин 2887–2946,6 м, в верхней части разреза (≈6 м) при макроскопическом описании определяются светло-серые алевролиты разнозернистые, глинистые и/или с обломками гравийной размерности и гравелиты разнообломочные с алевритовым цементом.

С глубины 2893 м породы представлены глинисто-кремнистыми разновидностями, преимущественно массивными или с участками пологоволнистой слоистости, нарушенной деформацией (оползанием), пятнисто ожелезненные, с открытыми или залеченными трещинами. Именно указанный интервал глинисто-кремнистых пород и являлся целевым объектом микроскопического изучения в данной работе.

Для большей части исследуемого разреза в интервале 2893–2946,6 м характерно слоистое и микрослоистое строение, обусловленное чередованием прослоев с разным содержанием тех или иных составляющих компонентов. По данным рентгенофазового анализа в породах преобладают минералы кремнезема с содержанием 48–97 % (в единичных образцах – 19 %); остальная часть приходится на глинистые (2–35 % и фрагментарно 69 %) и карбонатные (0–19 %) минералы, что позволяет выделять разновидности пород в зависимости от минералогического состава: кремнистого, глинистого, железистого, карбонатного материала и органогенных остатков.

Учитывая, что минералогический состав и органические остатки в породах изучаемого разреза одни и те же, и меняется только их процентное соотношение в определенных литотипах, выделение последних основано на преобладающем компонентном составе с последующей детализацией в подтипах пород.

В изучаемой толще по микроскопическому определению выделены литотипы с детализацией на разновидности по составу пород (таблица).

 

Таблица. Типизация пород по составу в разрезе скважины Калинового месторождения

Table. Lithological classification of rocks in the well section of the Kalinovoe field

Тип пород Rock types	Литотип Lithotype
Глинисто-кремнистый Argillaceous- siliceous	Глинисто-кремнистый с примесью радиолярий Argillaceous-siliceous with a mixture of radiolarians; Глинисто-кремнистый радиоляриевый Argillaceous-siliceous radiolarian; Глинисто-кремнистый гидрослюдистый с примесью радиолярий Argillaceous-siliceous hydromicaceous with a mixture of radiolarians; Глинисто-кремнистый сидеритизированный, окремненный Argillaceous-siliceous sideritized hydromicaceous with a mixture of radiolarians; Глинисто-кремнистый, метасоматически измененный Argillaceous-siliceous metasomatically altered
Кремнисто-глинистый Siliceous-argillaceous	Кремнисто-глинистый (кремнеаргиллит) Siliceous-argillaceous
Радиолярит Radiolarite	Радиолярит глинисто-кварц-халцедоновый Radiolarite argillic-quartz-chalcedonous; Радиолярит глинисто-халцедон-кварцевый Radiolarite argillic-calcedony-quartz
Туфопелитолит Tuffaceous pelitic	Туфопелитолит гидрослюдистый, кремнистый, радиоляриевый Tuffaceous pelitic hydromicaceous, silicious, radiolarian

 

Структурно-текстурные особенности строения пород

Для всех изученных образцов пород характерна реликтовая органогенная структура, что обусловлено присутствием реликтов радиолярий с фрагментарным появлением примеси спикул губок.

В кластолитовых прослоях глинисто-кремнистых пород структура неравномернозернистая с преобладанием неокатанных и слабоокатанных обломков псефитов с размерами 2–10–22 мм и реже обломочных зерен псаммитовой размерности от 0,1 до 0,5 мм (рис. 4, a). Структура цементирующей массы скрыто- и микрокристаллическая, тонкочешуйчатая ориентированная. Тип цемента поровый открытый, коррозионный. Ориентированная текстура формируется в результате субпараллельного расположения уплощенных обломков.

 

Рис. 4. Структурно-текстурные особенности пород Калинового месторождения (без анализатора): а) гравелито-дресвяная мелкозернистая структура; b) слоистая текстура. Туфопелитовый окремненный прослой в глинисто-кремнистой породе; c) биотурбитовая текстура, ходы илоедов, заполненные глинисто-кремнистым материалом с примесью органического вещества; d) деформационная текстура в зоне окремнения и сидеритизации

Fig. 4. Textural features of rocks from the Kalinovoe field (without analyzer): a) gravelite-gravel fine-grained structure; b) laminated texture. Tuffaceous pelitic silicified interlayer in argillaceous-siliceous rock; c) bioturbated texture, burrows filled with argillaceous-siliceous material with an admixture of organic matter; d) deformational texture in the zone of silicification and sideritization

 

В глинисто-кремнистых прослоях структура неравномернозернистая и варьирует от пелитовой, скрыто- и микрозернистой до тонко- и мелкозернистой. Отмечается сгустковое и комковатое скопление агрегатов вещества. В прослоях, обогащенных микрокристаллическими и тонкочешуйчатыми выделениями гидрослюдой, проявляются участки с ориентированным строением.

Сеть трещин залечена неравномернозернистыми агрегатами кварца, сидерита и колломорфными агрегатами гидроксидов железа. Выделяются участки с гранобластовыми зернами и агрегатами кварца крупно- и грубозернистой размерности, с мелко-крупнозернистым сидеритом и микрозернистым каолинитом.

Текстура микро-, тонкослоистая, обусловленная чередованием прослоев с разным содержанием пелитоморфного глинистого материала и наличием более кремнистых прослоев, часто пятнистая, связанная с развитием участков метасоматического замещения с агрегатами сидерита, кварца и каолинита, а также наличием участков с разным количеством бурого глинистого, гидрослюдистого, кремнистого материала.

В кремнисто-глинистых прослоях структура скрыто-микрозернистая, пелитовая, тонкочешуйчатая ориентированная. В связи с наличием органогенных остатков – реликтовая органогенная. Текстура линзовидная и пятнистая микротекстура обусловлены с образованием агрегатов глинистого, карбонатного и железистого вещества (рис. 4, b). В верхних частях разреза наблюдаются деформационные текстуры, выражающиеся в смятии в небольшие складки еще не отвердевшего осадка (текстуры оползания) или же вдавливания кремнистых радиоляритов в менее плотные глинисто-кремнистые прослои. В нижних частях разреза выделяются участки с биогенными текстурами, возникшими в результате жизнедеятельности илоедов (рис. 4, с).

В кремнистых и глинисто-кремнистых радиоляритах структура неравномернозернистая. По форме агрегатов сферолитовая (радиально-лучистые агрегаты халцедона замещают скелеты радиолярий) и шароагрегатная (агрегаты микрозернистого кварца замещают скелеты радиолярий). Наличие прослоев в породах с разным содержанием железистого, гидрослюдистого и карбонатного материала обуславливает их слоистую текстуру.

В туфопелитолитах структура пепловая (обломки менее 2 мм), скрытокристаллическая, пелитовая; по составу обломков кристалловитрокластическая. Текстура тонкослоистая, ориентированная, образуемая однонаправленным расположением удлиненных обломков лито- и витрокластов.

В участках метасоматической минерализации структура неравномернозернистая – от микрозернистой до крупнозернистой (0,5–1 мм) и грубозернистой (>1 мм), размер отдельных зерен кварца достигает 3 мм. В отдельных участках гранобластовая. Текстура слойчатая, обусловленная наличием кремнеаргиллитовых, железистых прослоев, зон окремнения и сидеритизации, нередко деформационная (рис. 4, d). Неоднородность и пятнистость пород обусловлена развитием участков метасоматического замещения с агрегатами сидерита, кварца и каолинита, а также наличием участков с разным количеством бурого глинистого, гидрослюдистого, кремнистого материала

В трещинах структура неравномернозернистая, местами гранобластовая, оолитовая, сферолитовая.

Вещественный состав

Минералы кремнезема представлены опалом, кварцем, халцедоном. Скрытокристаллический кремнистый материал составляет основу глинисто-кремнистых пород. При больших увеличениях отмечается поляризация вещества, имеющего оптические характеристики кварца, характеризуется микрозернистыми размерами до 0,005 мм и менее. Скрытокристаллический кремнезем образуется в диагенетическую, раннюю катагенетическую стадию в результате раскристаллизации седиментогенного аморфного кремнезема. В скрытокристаллической массе выделяются микрозернистый кварц и единичные тонкие чешуйки гидрослюды.

Кварц встречается в виде зерен и агрегатов, имеет аутигенную и аллотигенную природу. Аутигенный кварц в виде зерен образуется в результате раскристаллизации седиментогенного кремнезема, формирует удлиненно-призматические дипирамидальные кристаллы (рис. 5, а) и идиоморфные зерна – гранобласты (рис. 5, b), в трещинах и зонах метасоматического замещения (трещинный метасоматоз). В некоторых трещинах и пустотах шестоватые кристаллики кварца нарастают на стенки, формируя оторочки (рис. 5, c, d)

 

Рис. 5. Минералы группы кремнезема в породах пласта М Калинового месторождения: a) удлиненные призмы кристаллов кварца; b) гранобластовый агрегат кварца; c, d) шестоватые кристаллы кварца по периферии трещин; e) микрозернистый аутигенный кварц в раковинах радиолярий; f–i) агрегаты радиально-лучистого халцедона, частично ожелезненного; j) опал в реликтах радиолярий; k) замещение радиолярии опалом и оторочкой микрокристаллов кварца; l) опал в пустотах выщелачивания, в трещинах – кварц. Условные обозначения: Q – кварц, Chal – халцедон, Op – опал, Sd – сидерит, Kaol – каолинит, ОВ – органическое вещество. Стрелками указаны остатки радиолярий. Фотографии a–f, h, j–l – с анализатором, g–i – без анализатора

Fig. 5. Silicate group minerals in the M reservoir rocks of the Kalinovoe field: a) elongated prisms of quartz crystals; b) granoblastic quartz aggregate; c, d) columnar quartz crystals along fracture margins; e) microcrystalline authigenic quartz in radiolarian tests; f–i) radial-fibrous chalcedony aggregates, partially ferruginous; j) opal in radiolarian relicts; k) radiolarian replaced by opal and rimmed by microcrystalline quartz; l) opal in dissolution voids, quartz in fractures. Legend: Q – quartz, Chal – chalcedony, Op – opal, Sd – siderite, Kaol – kaolinite, ОВ – organic matter. Arrows indicate radiolarian remains. Photographs a–f, h, j–l with analyzer, g–i without analyzer

 

Агрегаты микрозернистого аутигенного кварца составляют основу глинисто-халцедон-кварцевых радиоляритов, замещают скелеты радиолярий (рис. 5, e), спикул губок и выполняют трещины.

Аллотигенный кварц – туфогенный и терригенный – наблюдается в туфопелитолитовых прослоях или в качестве примеси практически во всех образцах. Кроме кварца в туфогенных прослоях присутствуют слабораскристаллизованные (окремненные) обломки вулканического стекла (витрокласты) таблитчатой, оскольчатой формы или встречаются тонкие, удлиненные обломки изогнутой формы, окремненные (скрытокристаллический кремнистый материал) витрокласты или литокласты.

Халцедон составляет основу в глинисто-кварц-халцедоновых радиоляритах, в виде радиально-лучистых агрегатов, замещает скелеты радиолярий, часто бывает ожелезнен (рис. 5, f–h). В крупных ядрах радиолярий иногда формируется по два–три сферолитовых агрегата халцедона.

Опал встречается не во всех образцах, выполняет ядра радиолярий (рис. 5, j), в некоторых радиоляриях опал наблюдается вместе с кварцем, микрошестоватые кристаллы которого образуют оторочки в ядрах (рис. 5, k), а также заполняет выщелоченное пустотное пространство (рис. 5, l). По всей видимости, формирование опала происходило в поздние, наложенные стадии (трещинного метасоматоза) с привносом в породу кремнезема с гидротермальными флюидами. После процессов выщелачивания – растворения биогенного кремнезема и других компонентов – началась минерализация пустот выщелачивания.

Глинистые минералы аутигенные, представлены гидрослюдой и каолинитом, также в образцах присутствует трудно диагностируемое пелитоморфное железисто-глинистое вещество. Согласно данным полуколичественного рентгенофазового анализа преобладающим глинистым минералом в большинстве образцов является гидрослюда (до 83 %).

Гидрослюда присутствует в виде единичных разнонаправленных тонких чешуек в скрытокристаллической кремнистой массе или в виде агрегатов из однонаправленных чешуек, с одновременным погасанием, придающих породе аргиллитоподобный облик (рис. 6, а).

 

Рис. 6. Глинистые и карбонатные минералы в породах коры выветривания Калинового месторождения: a) агрегаты тонкочешуйчатой однонаправленной гидрослюды; b) чешуйчатый каолинит в остатке радиолярии; c, d) пакеты каолинита с сидеритом и кварцем в зонах метасоматоза; e, f) развитие сидерита в раковинах радиолярий и трещинах; g) удлиненные кристаллы сидерита с зональностью, частично ожелезненные; h) агрегаты сферосидерита с крустификационной оторочкой; l) оолитовые окисленные агрегаты и ксеноморфные зерна сидерита. Условные обозначения – на рис. 5. Фотографии a–h – с анализатором, i – без анализатора

Fig. 6. Clay and carbonate minerals in weathering crust rocks of the Kalinovoe field: a) aggregates of fine scaly unidirectional hydrous mica; b) scaly kaolinite in radiolarian relict; c, d) kaolinite packets with siderite and quartz in metasomatic zones; e, f) siderite development in radiolarian tests and fractures; g) elongated zoned siderite crystals, partially ferruginous; h) spherosiderite aggregates with crustification rim; i) oolitic oxidized aggregates and xenomorphic siderite grains. Legend is in Fig. 5. Photographs a–h with analyzer, i without analyzer

 

Каолинит также является аутигенным минералом и образуется в результате действия наложенных процессов трещинного метасоматоза. Каолинит заполняет выщелоченные пустоты раковин радиолярий, из которых был вынесен биогенный кремнезем, трещины и кавернозные полости, т. е. является продуктом вторичной минерализации (рис. 6, b).

В участках метасоматического замещения каолинит всегда находится совместно с агрегатами сидерита и кварца (рис. 6, c, d), отмечается коррозия зерен кварца каолинитом.

Практически по всему изучаемому разрезу наблюдается развитие агрегатов бурого, скрытокристаллического, пелитоморфного вещества железисто-глинистого, глинистого, карбонатно-глинистого состава. Наименьшее количество бурого вещества отмечается в существенно кремнистых радиоляритах, наибольшее – в кремнисто-глинистых прослоях с небольшим количеством радиолярий (рис. 6, b).

Карбонатный компонент представлен сидеритом, являющимся продуктом наложенной минерализации, связан с процессами метасоматического замещения. Глинисто-кремнистые породы во всем изученном интервале в разной степени сидеритизированы. В отдельных частях разреза сидерит встречается только в трещинах и околотрещинном пространстве (рис. 6, e), замещает радиолярии (рис. 6, e, f) и формирует агрегаты в глинисто-кремнистой массе породы, вплоть до формирования сидеритовых прослоев. Сидерит выполняет роль цемента в брекчированных и кластогенных породах.

Сидеритизация отмечается также и в кремнистых радиоляритовых прослоях. Кроме того, агрегаты сидерита составляет основу в участках метасоматического замещения (рис. 6, i).

Формы выделения сидерита разнообразны – единичные удлиненные, ромбовидные (рис. 6, g) и таблитчатые зерна, в виде мельчайшей сыпи в околотрещинном пространстве, сфероагрегаты, огруглые агрегаты в радиоляриях, округлые агрегаты с крустификационной оторочкой из шестоватых кристалликов (рис. 6, h), сноповидные агрегаты, оолитовые образования, часто с отслоившемися скорлупками, с образованием пустот. Сидерит бывает окислен с образованием железистых тонких полосок и пятен внутри агрегатов. Встречаются округлые, звездчатые агрегаты пелитоморфного сидерита, выделяющиеся на светлом фоне породы темно-серой окраской и высоким рельефом без анализатора, с анализатором агрегаты бурые.

Для всего разреза характерно ожелезнение в той или иной степени: гидроксиды железа чаще всего развиваются в трещинах и околотрещинном пространстве.

Поровое пространство формируется за счет развития трещин и процессов выщелачивания и проявляется в растворении биогенного кремнезема, глинисто-кремнистого и карбонатного материала (рис. 7).

 

Рис. 7. Пустотно-поровое пространство в породах коры выветривания Калинового месторождения: a–с) растворение радиолярий с образованием пустот; d) пустоты выщелачивания радиолярий с заполнением кристаллическим сидеритом; e) микрокаверна в трещинах, частичная минерализация трещин по периферии кристаллами кварца и сидеритом; f) послойная открытая трещина на границе прослоев разного состава; g, h) СЭМ снимки глинисто-кремнистых пород, режим SE. Развитие глинистых минералов в породах, выщелачивание радиолярий (g) и метасоматическое развитие каолинита в участке породы (выделено желтым) (h). Фотографии шлифов a–f без анализатора. Усл. обозначения – на рис. 5

Fig. 7. Void-pore space in weathering crust rocks of the Kalinovoe field: a–c) radiolarian dissolution forming voids; d) radiolarian dissolution voids filled with crystalline siderite; e) microcavern in fractures, partial fracture mineralization along margins by quartz and siderite crystals; f) bedding-parallel open fracture at boundary of interlayers with different composition; g, h) SEM images of argillaceous-siliceous rocks, SE mode. Development of clay minerals in rocks, radiolarian dissolution (g) and metasomatic kaolinite development in rock portion (highlighted yellow) (h). Thin section photographs a–f without analyzer. Legend is in Fig. 5

 

Трещины развиты практически во всем интервале. Большинство трещин секущие, субвертикальные, реже послойные. По некоторым субвертикальным трещинам отмечается перемещение пород относительно трещины до 1 см. Послойные трещины часто возникают на границе кремнистых радиоляритов и глинисто-кремнистых прослоев (рис. 7, f). Следует отметить, что зачастую на границе формируется зона трещиноватости, трещины тонкие – 0,01–0,1 мм, большей частью открытые. К трещинам приурочены участки ожелезнения, сидеритизации и выщелачивания. Породы по абсолютной проницаемости считаются низко- и среднепроницаемыми

Наиболее высокие значения пористости и проницаемости отмечаются в образцах с раскрытыми трещинами, с растворенными скелетами радиолярий и открытыми полостями кавернозного типа.

Постседиментационные преобразования пород

Породы глинисто-кремнистой толщи, составляющие разрез скважины, подверглись как стадиальным, так и постстадиальным (наложенным) преобразованиям.

Стадиальные изменения не превышают позднего катагенеза и выражаются в раскристаллизации глинистого и кремнистого седиментогенного и биогенного материала. Халцедон, кварц и гидрослюда являются продуктами диа- и катагенетических преобразований. Изначально эти породы характеризуются низкими коллекторскими свойствами, первичных пор не наблюдается. Все изменения, повлиявшие на фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС), связаны с развитием наложенных эпигенетических процессов в результате движения флюидов по трещинам. Множество тонких трещин, секущих, субвертикальных и послойных рассекают породы глинисто-кремнистой толщи. Большинство из них залечено сидеритом, микрозернистым кварцем и гидроксидами железа, однако имеются и полностью или частично открытые. То, что трещины явились проводниками гидротермальных флюидов, подтверждается развитием участков метасоматического замещения в околотрещинном пространстве.

Можно выделить два противоположно направленных процесса – флюидное выщелачивание и флюидная минерализация (гидротермальное метасоматическое замещение). Флюидное выщелачивание приводит к растворению биогенного кремнезема в радиоляриях, а также к формированию пустот в матрице породы и в трещинах и, соответственно, к улучшению ФЕС пород. Гидротермальное метасоматическое замещение приводит к заполнению пустот опалом, сидеритом, микрозернистым кварцем и ведет к уменьшению путей миграции флюидов и углеводородов в породах. В то же время идет образование агрегатов каолинита, который, как известно, обладает межкристаллитной и межагрегатной пористостью. В оолитовых агрегатах сидерита проявляется вторичная пористость вследствие отслаивания «скорлупок». Оба эти процесса, возможно, идут одновременно, т. к. кислые растворы приводят к растворению карбонатных минералов, а щелочные – к растворению минералов кремнезема. Очевидно, что процессы флюидного воздействия с привносом и выносом вещества были многократные, что отражается на сложном строении участков метасоматического замещения.

Основным процессом вторичной гидротермальной минерализации является сидеритизация, связанная с привносом углекислоты и гидроксидов железа. Сидерит заполняет большинство трещин, развивается в околотрещинном пространстве, замещает участки, иногда почти полностью, особенно в нижней части разреза.

Часто зоны метасоматического замещения формируются на границе кремнистых радиоляритов и глинисто-кремнистых прослоев. Вдоль границы практически всегда формируется трещина или же серия трещин, что, очевидно, связано с разной плотностью пород и их устойчивостью к стрессу. Состав этих зон сидеритовый, гидрослюдисто-сидеритовый, кварц-каолинит-сидеритовый. Практически всегда к этим зонам приурочено ожелезнение.

Зоны метасоматического замещения могут быть довольно обширными, формируясь на участках пересечения трещин. Практически всегда в зонах вторичной минерализации выделяются зоны выщелачивания.

Заключение

Породы в изученном разрезе Калинового НГК месторождения представляют собой коры выветривания глинисто-кремнистого, кремнисто-глинистого составов, но относятся к разным зонам профилей коры выветривания. Считается, что «наиболее перспективными в отношении нефтегазоносности коры выветривания являются контрастные эрозионно-тектонические выступы, сложенные силикатосодержащими породами, подвергавшиеся процессам дезинтеграции, в пределах которых сформировались коры выветривания глинисто-кремнистого состава» [3. С. 545].

Отложения в разрезе скважины сопоставимы с зоной начальной дезинтеграции, в которой породы сохранили свой первичный облик, осложненный впоследствии процессами метасоматического замещения.

В целевом изучаемом интервале скважины установлены глинисто-кремнистые органогенные породы, чередующиеся с несколькими прослоями туфопелитолитов. Глинисто-кремнистые разновидности отложений сложены кварцем, халцедоном, опалом, гидрослюдой, как отдельными чешуйками, так и агрегатами в кремнеаргиллитах, редкими чешуйками серицита. В туфопелитолитах выделяются кислая по составу пирокластика – кристаллокласты (кварц) и окремненные витрокласты. В целом для разреза характерно присутствие примеси туфогенного материала.

С метасоматическими процессами связано образование сидерита, реже кальцита, кварца, каолинита, гидроксидов железа. Органогенные остатки представлены преимущественно радиоляриями, в меньшем количестве в отдельных прослоях присутствуют спикулы губок. Структура пород скрытокристаллическая, микро- и мелкозернистая, тонкочешуйчатая, реликтовая органогенная, сферолитовая, оолитовая и др. Текстура практически по всему разрезу слоистая, микротекстуры – пятнистая, неяснослоистая, слойчатая.

Встречаются деформационные текстуры, в нижней части разреза отмечается биотурбитовая текстура – видны ходы илоедов, оконтуренные углистым органическим веществом. В верхней части разреза в небольшом интервале наблюдаются обломочные и брекчированные породы. Породы трещиноваты, трещины частично или полностью залечены агрегатами сидерита, кварца, в меньшей степени каолинита. Именно с интенсивной трещиноватостью связаны процессы трещинного метасоматоза, которые оказали неоднозначное влияние на фильтрационно-емкостные свойства пород. С одной стороны, метасоматическая минерализация привела к залечиванию трещин и пустот, с другой – глинисто-кремнистая матрица подверглась процессам выщелачивания с образованием вторичной пористости.

About the authors

Lyubov A. Krashoshchekova

National Research Tomsk Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: Krasnl@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6444-9494

Cand. Sc., Associate Professor

Russian Federation, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Irina V. Vologdina

National Research Tomsk State University

Email: ivv@mail.tsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-8106-2195

Cand. Sc., Associate Professor

Russian Federation, 36, Lenin avenue, Tomsk, 634050

Aura S. Garcia Balca

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: samid16@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3681-7250

Cand. Sc., Researcher

Russian Federation, 30, Lenin avenue, Tomsk, 634050

References

Supplementary files