Унификация стратиграфических границ майкопской свиты Затеречной равнины (По данным геофизических исследований скважин.)
С.С. ИТЕНБЕРГ
Настоящая работа посвящена унификации стратиграфических границ отдельных толщ майкопской свиты Затеречной равнины и закономерностям изменений этих толщ (литофациальных пачек) по площади.
Решение этой задачи оказалось возможным вследствие широкого применения к этому времени методов радиоактивного каротажа для исследования разрезов скважин и, в частности, изучения относительной естественной радиоактивности горных пород (g-активности).
Наличие региональных стратиграфических реперов на кривой g-каротажа (характерных максимумов g- активности) внесло определенную ясность в ранее выполненные схемы сопоставления [2].
При изучении разрезов скважин, пробуренных на территории Затеречной равнины, за основу был принят геолого-геофизический разрез опорной скважины Артезиан. На рис. 1 дана схема расчленения майкопских отложений по этой скважине, разработанная различными авторами.
По данным электрического каротажа разрез майкопских отложений расчленен на семь пачек, каждая из которых имеет свои характерные геоэлектрические свойства. Выявленные пачки выдерживаются в основных чертах в большинстве скважин, пробуренных на территории Затеречной равнины.
Описание геоэлектрических особенностей разреза майкопских отложений скважины Артезиан дано в работе С.С. Итенберга и Е.И. Тараненко [2].
Построенные корреляционные схемы дали возможность проследить границы выделенных пачек и соответствующий комплекс песчано-глинистых прослоев в разрезах соседних скважин. Это в свою очередь послужило основанием для составления литологических колонок по каждой скважине и сопоставления их между собой (рис. 2).
Из сопоставления видно, что с наибольшей полнотой прослеживаются границы I, II и VII пачек. Границы других пачек не могут быть прослежены по всей территории с достаточной четкостью.
В южном и западном направлениях происходит значительное увеличение мощности I пачки (рис. 3). Увеличение мощности сопровождается появлением в верхней части серии алевролитовых прослоев, выдерживающихся по площади. Значительное сокращение мощности I пачки в восточном и северо-восточном направлениях и выпадение из разреза песчаных прослоев вызваны, как это видно из фактических данных, размывом верхнемайкопских отложений и трансгрессивным их перекрытием более молодыми осадками.
В целях контроля и уточнения ранее выполненной схемы сопоставления электрограмм скважин Затеречной равнины [2] была построена новая схема с привлечением каротажных диаграмм по скважинам Артезиан, Черный Рынок 2, Бажиган 1, Озек-Суат 18, Ачикулак 3 и Моздок 7 (рис. 4).
Основным преимуществом данной корреляционной схемы перед ранее построенными является использование в схеме g-каротажных диаграмм по скважинам Черный Рынок 2, Озек-Суат 18, Моздок 7. Прежние схемы, построенные только по данным электрограмм, встречались с трудностями выделения нижней границы I глинистой пачки (нижней границы верхнего отдела Майкопа по Р.Г. Дмитриевой). Это объяснялось глубоким размывом верхнемайкопских отложений на территории Затеречной равнины и неравномерной их сохранностью в различных частях площади. Наиболее глубокий размыв майкопских отложений происходил в северо-восточной части площади (в скважине Джанай размытыми оказались I, II и III песчано-глинистые пачки). Наибольшая сохранность верхнемайкопских отложений наблюдается в юго-западной части площади (в скважине Моздок 7 мощность I глинистой пачки является наибольшей и достигает 415 м).
Кривая g-каротажа имеет исключительно важное значение при установлении нижней границы I пачки (нижняя граница верхнего отдела Майкопа).
На кривой g-каротажа нижняя часть I пачки отмечается четко выраженным характерным максимумом. Этот максимум соответствует глинистому пласту мощностью 30 м, обладающему повышенной естественной радиоактивностью. Указанный пласт глин имеет региональное распространение и фиксируется во всех скважинах, пробуренных на территории Затеречной равнины. Благодаря этому нижняя граница I пачки, проводимая по нижней границе максимума g- активности, отмечается с большой достоверностью. Максимум на кривой g-каротажа, обозначенный индексом Rg1, выдерживается без исключения во всех скважинах Затеречной равнины. До сих пор, пока сопоставления велись по одним электрограммам с привлечением разрозненных геологических данных (литолого-петрографических, микрофаунистических и др.), оставалось место для сомнений в идентичности установленных границ. Использование данных g-каротажа вселило уверенность в правильности сделанных сопоставлений.
Второй такой же контрольный максимум на g-каротажной кривой (ГК) расположен в нижней части майкопа против хадумского горизонта и обозначен индексом Rg2.
По нижней границе репера Rg2 проводится кровля верхнефораминиферовых слоев, верхняя его граница, видимо, соответствует кровле хадумского горизонта.
Помимо выдающихся по значениям g-активности реперов Rg1 и Rg2, на кривой g -каротажа можно выделить и другие, более мелкие максимумы. Однако современное состояние степени детальности и точности регистрации диаграмм ГК не дает основания для использования их в качестве стратиграфических реперов. Поэтому детальное выделение в разрезе отдельных пачек и пластов осуществляется по данным электрограмм (главным образом диаграмм ПС). При этом более надежным следует считать выделение относительно мощных пачек, границы которых легко устанавливаются по геофизическим данным и являются достаточно достоверными.
Фациальное замещение песчано- алевролитовых пластов глинистыми в западном и юго-западном направлениях затрудняет межрайонное сопоставление электрограмм.
Например, разрез скважины Моздок 7 сопоставляется с разрезами скважин восточных площадей лишь по максимуму кривой ГК (репер Rg1). В то же время сопоставление электрограмм по восточному профилю (Артезиан, Сухокумск, Черный Рынок) проводится по диаграммам ПС легко и надежно.
Выявление причин, вызывающих повышение естественной радиоактивности пород вообще и в данном конкретном случае (реперы Rg1 Rg2), безусловно интересно. Зная причину увеличения g -активности пород, возможно объяснить региональности распространения данного пласта и условия накопления этих осадков, выявить геохимические и гидрогеологические особенности бассейна того времени и оценить возможность использования данного репера для унификации стратиграфии разрезов.
На основании многочисленных определений естественной радиоактивности горных пород доказано, что по мере увеличения содержания в породе тонкодисперсных глинистых частиц естественная радиоактивность пород возрастает, содержание битума, а главным образом содержание органического углерода также вызывают увеличение естественной радиоактивности.
Лабораторными работами установлено, что наиболее заметное повышение естественной радиоактивности наблюдается против битуминозных тонкодисперсных глин или глинистых сланцев, дающих при перегонке нефть.
В связи с этим для выявления причин, вызывающих увеличение естественной радиоактивности пород, очень важно располагать гранулометрическим составом пород и данными о битуминозности (содержании в породе органического углерода). Для сравнения гранулометрического состава пород, выраженного в процентах, с данными g -каротажа были привлечены результаты анализов кернов, выполненных Р.Г. Дмитриевой по скважине Артезиан 1 [1].
Непосредственное сравнение данных литолого-петрографического анализа кернов скважины Артезиан с результатами кривой g-каротажа оказалось невозможным из-за отсутствия g-каротажных замеров в этой скважине.
Однако на основании имеющихся корреляционных схем местоположение g-каротажных реперов Rg1 и Rg2 в скважине Артезиан 1 определяется достаточно точно, а именно репер R1(подошва I пачки) находится на глубине 730-770 м, репер Rg2 (VII пачка - хадум) на глубине 1975-1999 м.
Из данных анализов кернов [1] явствует, что местоположению реперов Rg1 и Rg2 соответствуют участки разреза с наименьшим по разрезу средним диаметром зерен.
Р. Г. Дмитриева в своей работе [1] дает следующее описание пород, соответствующих участку с повышенной естественной радиоактивностью - реперу Rg':
«Верхний отдел (720-770) характеризуется серыми, редко с зеленоватым оттенком чистыми некарбонатными плотными глинами. Гранулометрический состав этих глин отличается исключительным постоянством и характеризует их, как хорошо отсортированные и дисперсные.
Содержание частиц меньше 0,01 мм колеблется в незначительных пределах от 96 до 99 %, из них на долю коллоидальных частиц размером меньше 0,001 мм падает 20-30%, остальные 70-80% слагаются частицами 0,005- 0,001 и реже 0,01-0,005 мм».
Р.Г. Дмитриева отмечает также, что для глин верхнего отдела «... анализ с окрашиванием дает возможность выяснить присутствие тонко распыленного битуминозного вещества среди высоко дисперсных частиц глин».
Для более достоверного анализа пород хадумского горизонта, соответствующих реперу Rg2, рассмотрим имеющиеся для этих отложений дополнительные данные.
Геолого-геофизические свойства хадумского горизонта выдерживаются без существенных изменений для всей территории Северного Кавказа. Наиболее полному изучению подвергались эти отложения в обнажениях Черных гор. Р.Г. Дмитриева следующим образом описывает (снизу вверх) классический разрез хадумского горизонта по р. Аргун (в правом берегу у шоссейной дороги):
1. «Глины темно-серые с буроватым оттенком карбонатные тонкослоистые с присыпками алевролитового материала по плоскостям слоистости и довольно обильными следами рыбных, а иногда и растительных остатков. В верхней части описываемых глин залегают тонкие прослои глинистых буровато-серых алевролитов или сильно алевритовых глин.
2. Пласт желто-бурого плотного трещиноватого мергеля мощностью 0,45 м, переходящего выше в буровато-серые мергельные глины с многочисленными остракодами и копролитами рыб. Мощность данного, так называемого «остракодового» мергеля около 1,45 м.
3. Глины темно-серые с буроватым оттенком слабо алевритовые карбонатные с тонкими прослоями серых, сильно ожелезненных карбонатных глин. Мощность хадума по р. Аргун равна 45 м» [1].
И.Н. Суворова, проводившая изучение битуминологических особенностей нижнетретичных отложений Чечено- Ингушской АССР, указывает: «Нижняя часть майкопской толщи, представленная отложениями нижнеглинистой и миатлинской свит, а также хадумского горизонта характеризуется как высокобитуминозная. Количественное содержание свободных битумов по разрезу нижней части непостоянное. Более высокое содержание битуминозных веществ приурочено к породам хадумского горизонта. Исследования качественного состава битумов позволяют считать рассеянные в породах майкопской толщи битумы родственными нефти» [4].
Согласно данным И.Н. Суворовой среднее содержание битумов в породах описанного выше разреза по р. Аргун составляет для нижнеглинистой свиты 0,14%, для хадумского горизонта 0,68% [4].
Постоянство основных геолого-геофизических свойств хадумского горизонта Черногорской моноклинали, Передовых хребтов и Затеречной равнины доказано многими работами. Это дает основание считать, что хадумский горизонт Затеречной равнины, так же как и в Черных горах, обладает высоким содержанием (битуминозных веществ) органического углерода. Следовательно, присутствие максимума на кривой ГК (репер Rg2) в скважинах Затеречной равнины объясняется тонкодисперсностью глин хадумского горизонта и высоким содержанием в них органического углерода.
При литолого-петрографическом анализе кернов скважины Артезиан I производилось также определение процентного содержания минералов легкой и тяжелой фракций. Общий фракционный состав минералов по разрезу не претерпевает заметных изменений.
На основании изложенного возможно заключить, что появление максимумов на кривой g-каротажа в разрезе майкопских отложений связано главным образом с возрастанием содержания в породе глинистых частиц диаметром менее 0,01 мм и с увеличением битуминозности.
Накопление столь мелких глинистых частиц происходило, надо полагать, в условиях достаточно глубокого и спокойного бассейна. В этих условиях тонко отмученный глинистый материал равномерно распределялся на огромной территории, постепенно оседая и скапливаясь на дне бассейна.
Геолого-географические условия того времени благоприятствовали накоплению органических остатков, их захоронению и преобразованию в органический углерод. При этом важную роль должны были играть тонкодисперсные глинистые осадки, которые по данным А.В. Фроста отличаются высокой активностью и являются катализаторами [5].
Глинистые толщи в верхнем отделе Майкопа (репер Rg1) и в хадумском горизонте (репер Rg2) прослеживаются на большой территории Северного Кавказа, являясь региональными стратиграфическими реперами, имеющими существенное значение при построении унифицированного стратиграфического разреза майкопской свиты Затеречной равнины и за ее пределами.
На основании изложенного возможны следующие выводы.
1. По данным комплексной обработки геолого-геофизических исследований скважин (литолого-петрографических и микрофаунистических анализов кернов, электрограмм и кривых g -каротажа) разрез майкопских отложений Затеречной равнины расчленяется на отдельные литостратиграфические комплексы, прослеживающиеся для всей территории Затеречной равнины.
2. При региональном сопоставлении основных литостратиграфических комплексов наиболее точные результаты получаются по g-каротажным диаграммам. Для выделения серий алевролито-глинистых прослоев целесообразно пользоваться электрограммами и главным образом кривой ПС.
Литостратиграфические границы, полученные по геофизическим данным, являются исходными при проведении любых геологических построений: структурных карт, карт изопахит, карт фаций, профильных разрезов, палеогеографических схем и др.
3. В юго-западном направлении от восточного профиля (Артезиан, Сухокумск, Черный Рынок) наблюдается закономерное увеличение мощности I пачки (верхнего отдела Майкопа). Увеличение мощности в этом направлении связано с менее глубоким размывом верхнего отдела Майкопа, а возможно, и его полной сохранностью в юго-западной и западной частях Затеречной равнины. Характерной особенностью верхнего отдела Майкопа является залегание в его нижней части толщи хорошо отсортированных дисперсных глин, содержащих рассеянный битум, обладающих повышенной радиоактивностью.
4. Для III, IV, V и VI пачек характерно закономерное возрастание глинистости в западном направлении (литологический состав II пачки сохраняется без существенных изменений по всей площади). В районах Бажиган, Озек-Суат, Величаевка, Камыш-Бурун, Ачикулак и др. IV, V и VI пачки в основном глинистые.
Алевролитовые прослои встречены здесь в виде отдельных линз, получивших наибольшее развитие в IV и VI пачках.
5. VII глинисто-мергелистая пачка приурочена к нижней части хадумского горизонта. Геолого-геофизические свойства этих отложений выдерживаются в основных чертах для всей территории Затеречной равнины. Одной из важных особенностей пород этой пачки является их повышенная радиоактивность, обусловленная тонкодисперсностью глин и высоким содержанием битума.
В западном направлении мощность VII пачки возрастает, и на Чкаловской площади она вдвое больше по сравнению с восточными районами. В западном направлении происходит также постепенное обогащение хадумского горизонта алевролитовым материалом (от тонких миллиметровых прослоев в скважине Артезиан до прослоев алевролитов мощностью 10-15 см в скв. 5 Чкаловская). Западнее и северо-западнее Чкаловской площади надо ожидать дальнейшее увеличение мощности и песчанистости хадумского горизонта, так как в Северо-Ставропольском газовом месторождении мощность хадумского горизонта превышает 120 м, а содержание песчаных прослоев свыше 30% от общей мощности.
Исходя из этого, хадумский горизонт западной части Затеречной равнины следует считать перспективным для скопления в нем газа и нефти. Это подтверждается промышленной нефтеносностью скв. 2-11 Ачикулак и скв. 14 Озек-Суат.
Коллекторами для скопления нефти в хадумском горизонте западной части Затеречной равнины могут служить прослои алевролитов, известковые песчаники и трещиноватые мергели.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дмитриева Р.Г. Палеогеография и корреляция майкопских отложений восточного Предкавказья по данным литолого-петрографических исследований. Фонды ГрозНИИ, 1952.
2. Итенберг С.С., Тараненко Е.И. Майкопские отложения Затеречной равнины. Новости нефт. техн., геология, 3, 1956.
3. Итенберг С.С., Смирнова М.Н. Сопоставление геолого-геофизического разреза майкопских и фораминиферовых отложений Передовых хребтов и Черногорской полосы. Труды ГНИ, сб. 13, 1954.
4. Суворова И.Н. Битуминологические особенности нижнетретичных отложений Грозненской области. Новости нефт. техн., геология, 1, 1956.
5. ФростА.В. Роль глин при образовании нефти и газа. Сб. «Происхождение нефти и природного газа». ЦИМТнефть, 1947.
Грозненский нефтяной институт.
Рис. 1 Схема расчленения майкопских отложений по скважине Артезиан 1.
Рис. 2. Схема сопоставления литологических колонок скважин, составленных по электрограммам.
1 - комплексы алевролитовых
Рис. 3. Схематическая карта изменения мощности первой пачки майкопских отложений на территории Затеречной равнины.
Рис. 4. Сопоставление геолого-геофизических разрезов скважин, вскрывших майкопские отложения на территории Затеречной равнины.
