Условия формирования глубинных хлоркальциевых рассолов юго-восточного Туркменистана
В.В. Колодий
В результате поисково-разведочных работ на нефть в низах соленосной толщи нижнего кембрия Восточной Сибири на глубине 1500-2000 м были открыты уникальные глубинные хлоркальциевые рассолы [1, 2].
На территории Туркменистана в результате нефтепоисковых работ в пределах юго-восточного погружения Каракумской платформы в последнее время получены хлоркальциевые рассолы, чрезвычайно сходные с рассолами Восточной Сибири (табл. 1).
На площади Керкидаг на глубине 2908 м из верхнеюрских отложений ударил фонтан высокоминерализованной воды удельного веса 1,360 г/см3 (502 г/л) и своеобразного химического состава: хлориды кальция и магния составляют 91,26% от общего солевого состава, хлориды натрия и калия - 8,74%, отношение (rNа-rK)/rCl равно 0,07.
Аналогичная по химическому составу высокоминерализованная вода с дебитом 2000 м3/сутки также получена с глубины около 3500 м (верхняя юра) на площади Байрам-Али, в 300 км к западу от Керкидага (см. табл. 1).
Описанные выше рассолы приурочены к соляно-ангидритовой гаурдакской свите кимеридж-титона, перекрытой терригенными красноцветными осадками карабильской свиты титон-валанжина. Красноцветные глины и пористые известняки в виде прослоев встречены также в разрезе самой гаурдакской свиты. Мощность этой свиты, на Фарабе 323-377 м, на Наразыме 640 м, в Гаурдаке до 850 м. В Керкидаге и Байрам-Али подошва свиты не вскрыта.
Образование эвапоритов гаурдакской свиты связывают с обширной лагуной, в которой протекали процессы концентрирования и садки солей в условиях аридного климата, господствовавшего до конца верхнеюрского времени.
Сходные условия осадконакопления существовали в кембрии и ордовике на территории Ангаро-Ленского бассейна Восточной Сибири [1].
Таким образом, сходные палеофизико-географические и палеогеологические условия, наблюдавшиеся в различное геологическое время в двух различных удаленных друг от друга геологических провинциях, имеющих близкий состав подземных вод, указывают на тесную связь и влияние отмеченных условий и связанных с ними осадков на формирование залегающих в их толще подземных вод.
Большое значение для понимания природы глубинных хлоркальциевых рассолов юго-восточного Туркменистана имеет сопоставление солевого состава этих рассолов и рапы Среднеазиатского месторождения калийных солей [1] (табл. 2).
При фонтанировании Керкидагской скважины в струе рассола выносилась соль, данные анализа которой следующие: СаСl2 7,20; MgCl2 58,50; КСl 34,30; NaCl отсутствует.
Остаточная рапа после осаждения калийных солей состоит преимущественно из хлоридов и сульфатов магния и характеризуется низкими значениями Cl/Br и rNa/rK, как и в соляном озере в окрестностях Кара- Богаз-Гола, рапа которого, имея минерализацию 18 000 мг-экв, состоит на 83% из хлоридов магния и не содержит кальция при содержании сульфатов 1500 мг-экв. Рассолы Керкидага и Байрам-Али, имеющие низкие значения Cl/Br и rNa/rK, бессульфатны и содержат значительное количество кальция.
Такие особенности указанных рассолов связаны с их метаморфизмом после захоронения под толщей осадков.
Последнее обстоятельство привело к восстановлению в анаэробных условиях сульфатов, к переходу кальция из обменного комплекса пород в раствор и удалению магния из раствора в породы в процессе доломитизации, перекристаллизации глин [4, 5].
При сопоставлении состава соли Керкидага, рапы Среднеазиатского месторождения калийных солей и рапы соляного озера у Кара-Богаз-Гола с рассолами Байрам-Али и Керкидага видна генетическая связь между указанной солью и рассолом, являющимся, таким образом, остаточной рапой после осаждения хлоридов натрия и, в значительной части, калия, которая вследствие длительного захоронения претерпела метаморфизм.
В свете изложенного, более обогащенные хлоридами кальция рассолы кембрийских отложений Восточной Сибири следует рассматривать как продукт еще более глубокой метаморфизации рапы. При этом необходимо отметить, что восточно-сибирские рассолы намного древнее туркменских и, естественно, длительные процессы метаморфизма, медленно протекающие в условиях почти полного отсутствия водообмена, проявились здесь более отчетливо.
Следовательно, если высокая концентрация глубинных рассолов Восточной Сибири связана с погребенной рапой [1], то их специфическая обогащенность хлоридами кальция является следствием длительного метаморфизма в условиях гидрогеологической закрытости недр. Все сказанное полностью относится и к рассолам юго- восточного Туркменистана.
Роль времени в течение описанных процессов была отмечена В.А. Кротовой [3] на примере рассмотренных нами рассолов Восточной Сибири. Как указывалось выше, меньшая «хлоркальциевость» рассолов юго-восточного Туркменистана и меньшее содержание в них брома, по-видимому, нужно связывать с более молодым их возрастом. При этом необходимо учитывать большое сходство палеофизико-географических условий осадконакопления в период захоронения материнской рапы, геологических условий ее захоронения и метаморфизма в пределах рассматриваемых территорий. Только тогда можно решить для каждого конкретного случая вопрос о роли фактора времени в формировании химического состава подземных вод, на сложность учета которого указывает В.А. Кротова [3]. Громадное значение при этом приобретает палеогеологический и палеогидрогеологический анализ, при помощи которого можно будет выяснить особенности формирования химического состава подземных вод различных регионов в зависимости от длительности тех или иных процессов.
Большие различия в палеогеологических и палеогидрогеологических обстановках сравниваемых территорий могут совершенно исказить зависимость солевого состава подземных вод от времени, что отчетливо видно из рисунка, заимствованного нами у В.А. Кротовой [3] и дополненного данными по юго-восточному Туркменистану.
Из-за указанных различий в ряду закономерного увеличения минерализации и показателей метаморфизации вод от нижней юры до нижнего кембрия, увязывающегося с возрастом вмещающих пород, нет места верхнеюрским рассолам юго-восточного Туркменистана. Это говорит о том, что нужно чрезвычайно осторожно подходить к выводам о роли фактора времени в формировании химического состава подземных вод на основе сравнения таких различных регионов.
В заключение отметим, что приуроченность рассолов с высоким содержанием хлоридов кальция и магния, обогащенных калием, к отложениям гаурдакской свиты, широко распространенной на юго-востоке Туркменистана (Гаурдак, Керкидаг, Донгуз-Сырт, Репетек, Байрам-Али), а также вынос калийной соли из скважины на Керкидаге свидетельствуют о существовании на указанной территории в верхнеюрское время обширного бассейна с рапой высокой концентрации, при которой происходило осаждение калийных солей.
Таким образом, пространства юго-восточного Туркменистана должны рассматриваться как перспективные для поисков калийных и магнезиальных солей. Поэтому в районах их неглубокого залегания (например, в Репетекской тектонической зоне) с разведкой на нефть и газ, которая проводится здесь в настоящее время, следует совмещать поиски солей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зайцев И.К. Подземные воды Иркутского амфитеатра как полезное ископаемое и как поисковый критерий. Советская геология, № 10, 1958.
2. Кротова В.А. Условия формирования хлоркальциевых вод в Сибири. Геология нефти, 1958, № 6.
3. Кротова В.А. Фактор времени в формировании химического состава подземных вод. Геохим. сб. № 6, Тр. ВНИГРИ, вып. 155, Гостоптехиздат, 1960.
4. Приклонский В.А. Основные вопросы экспериментальных исследований при изучении формирования подземных вод. Тр. ЛГГП, т. XVI, изд. АН СССР, 1958.
5. Grim R. Е. Clay mineralogy. New- York - London - Toronto. 1953.
Туркменский филиал ВНИИ
|
Площадь, возраст, глубина |
Минерализация |
Химический состав, %-экв |
S1 |
S2 |
A2 |
rNa /rCl |
(rCl-rNa )/rMg |
SO4*100 /Cl |
Br, мг/л |
||||||
|
г/л |
мг-экв/л |
Cl' |
SO4'' |
НСO3' |
Са" |
Mg" |
Na' + K' |
||||||||
|
Керкидаг, гаурдакская свита, верхняя юра, 2908 м |
502 |
18 920 |
50,00 |
|
|
25,60 |
20,80 |
3,60 |
7,20 |
92,80 |
|
0,07 |
2,22 |
|
1630 |
|
Байрам-Али, гаурдакская свита, верхняя юра, 3500 м |
448 |
16 400 |
50,00 |
|
|
28,39 |
17,24 |
4,37 |
8,74 |
91,26 |
|
0,09 |
2,65 |
|
1513 |
|
Иркутская область, Тыреть, 2200 м |
372 |
13 613 |
49,98 |
0,02 |
_ |
31,73 |
9,91 |
8,36 |
16,72 |
83,28 |
|
0,17 |
4,20 |
0,04 |
5850 |
|
Иркутская область, Оса, 1630 м |
505 |
18 232 |
49,91 |
0,01 |
0,08 |
40,08 |
7,04 |
2,88 |
5,76 |
94,08 |
0,16 |
0,06 |
6,67 |
0,02 |
3785 |
|
Площадь, возраст вмещающих пород, глубина |
Общая минерализация, г/л |
rNa/rCl |
(rCl -rNa)/rMg |
rSO4/rCl |
Содержание, г/л |
|
|
К |
Br |
|||||
|
Керкидаг, верхняя юра, 2908 м |
502 |
0,07 |
2,2 |
|
19,5 |
1,6 |
|
Байрам-Али, верхняя юра, 3500 м |
448 |
0,09 |
2,6 |
|
21,0 |
1,5 |
|
Среднеазиатское месторождение калийной соли |
410 |
0,07 |
1,3 |
0,0002 |
16,4 |
1,6 |
Рисунок Солевой состав рассолов и фактор времени.
1 - минерализация, г/л; солевой состав в %-экв. от суммы минерализации: 2 - СаСl2, 3 - МgСl2, 4 - NaCl, 5 - прочие соли; 6 - абсолютный возраст толщ, млн. лет. Площади: I - Байрам-Али; II - Керкидаг (юго-восточный Туркменистан); III - Колпашево (Западная Сибирь); IV - Красная Поляна (Волго-Уральская область); V - Балыхта (Восточная Сибирь).