|
УДК 550.4:621.039.8 |
|
|
|
© В.С. ЛЕБЕДЕВ, Б.И. ЯКУБОВ, И.М. ГA3АЛИЕВ, 1990 |
Изотопный состав углерода карбонатов как индикатор выявления флюидопроводящих разломов
В.С. ЛЕБЕДЕВ (РФ ВНИИгеоинформсистем), Б.И. ЯКУБОВ, И.М. ГАЗАЛИЕВ (Ин-т геологии ДФ АН СССР)
Общеизвестна роль разрывной тектоники в формировании месторождений нефти и газа. Разломы в одних случаях могут являться путями вертикальной миграции флюидов из залежей нефти и газа в вышележащие горизонты (вплоть до земной поверхности), в других служат экранами. Выявление и трассирование флюидопроводящих разломов является одной из важнейших задач при поисково-разведочных работах на нефть и газ.
Нами предпринята попытка использования для выявления флюидопроводящих разломов изотопного состава углерода карбонатов поверхностных отложений (подпочвенных горизонтов). При этом мы исходили из положения, что мигрирующие по зонам разломов УВ в приповерхностных отложениях окисляются, а образующаяся СО2 может быть связана во вторичные карбонаты. При окислении мигрирующих УВ (преимущественно метана) образуется углекислота, обогащенная легким изотопом углерода, за счет которой могут возникать изотопнолегкие вторичные карбонаты. Присутствие таких карбонатов может служить признаком участков разгрузки УВ, а соответственно и проницаемых зон, по которым происходит их поступление в верхние горизонты.
В литературе [2, 3] имеются сведения об облегчении углерода карбонатов поверхностных отложений над залежами нефти и газа, что связано с процессами окисления УВ, мигрирующих от залежей нефти и газа. В отличие от работ [2, 3], где изучалась отдельная карбонатная составляющая пород, разлагающаяся при определенной температуре, нами исследовался углерод суммарных карбонатов поверхностных отложений (подпочвенных горизонтов). Мы исходили из того, что появление вторичных изотопнолегких карбонатов, образующихся за счет окисления мигрирующих УВ, приведет к изменению изотопного состава углерода суммарных карбонатов. Формирование вторичных изотопнолегких карбонатов (следовательно, и облегчение углерода суммарных карбонатов) следует ожидать в зонах поступления в поверхностные отложения УВ.
Изучение изотопного состава углерода карбонатов поверхностных отложений проводилось на Димитровском месторождении [1], расположенном в 15 км к юго-востоку от г. Махачкалы. Притоки газа, нефти и конденсата получены из известковых пород верхнего мела и фораминиферовой свиты с глубин 3500-4150 м. Структура месторождения по верхнемеловым отложениям представляет собой антиклиналь, нарушенную системой продольных и поперечных разломов, выделенных по геофизическим данным и на поверхности не проявленных. Эоцен-верхнемеловые отложения перекрыты моноклинально залегающей толщей олигоцен-миоценовых слоев, представленных глинистыми породами (майкопский горизонт) и чередующимися кварцевыми песчаниками и глинами (караганский и чокракский горизонты). На дневной поверхности развиты сарматские отложения, несогласно перекрытые местами четвертичными образованиями.
Пробы пород отбирались
через 100 м с глубин 2-3 м по профилю, секущему структуру. Образцы отложений,
представленные в основном глинами и суглинками, высушивались при 100 °С и
обрабатывались концентрированной ортофосфорной кислотой. Образующаяся СО2 направлялась
на изотопный анализ, который выполнялся на масс-спектрометре МИ-1201.
Результаты изотопного анализа приведены в промиллях величины d13С,
погрешность определений ±0,5 
. В пробах определялось общее содержание карбонатов.
Результаты исследований представлены на рисунке. Содержание карбонатов колеблется от 3,3 до 14,2 % без четко выраженных закономерностей распределения карбонатов по профилю, однако намечается некоторое увеличение содержания карбонатов в зонах разломов.
Изотопный состав углерода
карбонатов изменяется в пределах величин d13С от -0,7 до -9,5
(в среднем -4
). Следует отметить
некоторое общее утяжеление углерода карбонатов при приближении к берегу
Каспийского моря в северо-восточном направлении (профиль не доходит до берега
1-1,5 км). Это, возможно, объясняется некоторым увеличением общей карбонатности
образцов (за счет обломков раковин).
В целом по профилю,
секущему структуру, отмечается общая закономерность: в зонах разломов углерод
карбонатов облегчается на –5…-6 
относительно соседних участков. Это хорошо видно на
рисунке (1,2-1,3, 3 и 4,2 км по профилю от точки А). Следует отметить, что
трудно ожидать абсолютное совпадение разломов с участками с облегченным
углеродом карбонатов, так как проницаемые зоны значительно обширнее самого
разлома, да и привязка последнего на местности имеет определенную погрешность.
Мы полагаем, что
облегчение углерода карбонатов над зонами разломов связано с поступлением по
ним из продуктивных отложений УВ, которые, окисляясь в приповерхностных
условиях, способствуют образованию изотопнолегких карбонатов. Метан в
продуктивных отложениях Димитровского месторождения на глубинах 3500-4150 м имеет величины d13С
= 304-32
. При его
окислении может образоваться СО2 со значениями d13С , близкими к исходному
метану. При связывании такой СО2 в карбонаты могут быть получены
карбонаты с d13С
= -20…-25
(в случае
изотопного равновесия). Образование таких изотопнолегких карбонатов в
поверхностных отложениях в зонах поступления УВ из глубоких горизонтов может
привести к общему облегчению углерода валовых карбонатов в этих зонах.
Проведенные исследования показали, что изучение изотопного состава углерода
карбонатов поверхностных отложений можно использовать для выявления
флюидопроводящих разломов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мирзоев Д.А., Шарафутдинов Ф.Г. Геология месторождений нефти и газа Дагестана. - Махачкала: Дагкнигоиздат.- 1986.
2. Donovan T. Petroleum microsecpage at Cement, Oklahoma: Evidanse and mechanism // AAPG. Bull.- 1974.- Vol. 58.- No 3.- P. 429-446.
3. Duchscherer W. Carbonate and isotope ratios from surface rocks: a geochemical quide to underling petroleum accumulations //In book: Unconventions methods in exploration for petroleum and natur gas.- Dallas.- 1981.- P. 201-218.
Fluidconducting faults should be reflected in the carbon isotopic composition of carbonates of surface sediments. Hydrocarbons coming along the faults are oxidized in surface sediments and isotopically light carbonate anomalies are formed due to the resulting carbon dioxide. The same picture can be observed at the Dimitrovskoye field where isotopically light carbonate anomalies have been discovered above fault zones. If a migrating fluid contains a great amount of deep isotopically heavy СО2, then an isotopically heavy carbonate anomaly may be formed in surface sediments occurring above these zones. The study of the carbon isotopic composition of surface carbonates allows one not only to identify faults, bu also to judge about the composition of the migrating fluid.
Изменение изотопного состава углерода d13С карбонатов и содержания карбонатов К в поверхностных отложениях по профилю через Димитровскую площадь (геологическая основа по материалам Дагнефти):
1 - изогипсы по поверхности верхнего мела, м; 2 - линия профиля; 3 - скважины; 4 - разломы