К оглавлению	УДК 553.98.2.23.551.732(571.53)
	© A.M. Пустыльников, Л.С. Чернова, 1991

Магнезитоносный горизонт - новый тип флюидоупоров в отложениях венда - нижнего кембрия Непско-Ботуобинской антеклизы

А.М. ПУСТЫЛЬНИКОВ, Л. С. ЧЕРНОВА (Сибгео)

На территории Сибирской платформы карбонатные толщи, перекрывающие продуктивные в нефтегазоносном отношении терригенные комплексы, отличаются сложным строением и недостаточно полно изучены. В нижней части разреза венд-нижне- кембрийской галогенно-карбонатной формации непосредственно на терригенном комплексе залегает своеобразная толща, в нижней части которой размещается магнезитоносный горизонт. По расположению нижних горизонтов иктехской свиты на восточном склоне Непско-Ботуобинской антеклизы и тирской - на южном установлено региональное распространение магнезитоносного горизонта [2, 3]. В последнее время выявлено, что магнезито- носным является также нижний интервал разреза стратиграфического аналога тирской (оскобинской) свиты в западной части платформы, охватывающей территорию Катангской седловины и южного склона Байкитской антеклизы.

Задачей настоящих исследований было изучение строения, литологического состава и условий формирования магнезитового и сульфатно-магнезитового, локализованного в нижней подсвите иктехской свиты флюидоупора, перекрывающего в северо-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы продуктивные песчаные отложения ботуобинского горизонта. Этот флюидоупор выдержан по простиранию и является надежной покрышкой всех выявленных в районе месторождений нефти и газа.

Изучались разрезы Верхневилючанской, Иктехской, Хотого-Мурбайской, Тайнохской, Талаканской, Отулахской, Бюк-Танарской, Озерной, Маччобинской, Северо-Нелбинской, Иреляхской, Таас-Юряхской, Среднеботуобинской площадей. Нижняя часть иктехской свиты мощностью 15-25 м достаточно полно охарактеризована керновым материалом на хорошо разбуренных Таас-Юряхской, Среднеботуобинской и Иреляхской площадях.

При исследовании проводились макроскопическое описание разрезов с выделением прослоев органогенно-обломочных и строматолитовых разностей и послойное литологическое изучение пород в прозрачных шлифах, в том числе и площадью 6X7 см². Учитывая сложный состав и неоднородность текстуры пород из каждого образца, изготовлялось от двух до шести шлифов и проводилось изучение состава пород и минералов рентгеноструктурным методом в порошках и площадно-точечным способом на отдельных участках больших шлифов. Дополнительно использованы данные химического анализа пород, выполнявшегося на начальной стадии изучения магнезитоносных отложений [2, 3]. Оба карбонатных минерала, слагающих толщу, имеют микро- и скрытозернистое строение, в связи с чем магнезит в породах первоначально не диагностировался и выявлен при выполнении комплекса химических и рентгеновских анализов. В прослоях и участках с более крупнозернистым строением и магнезит, и доломит диагностированы по оптическим данным (N₀=1,7±0,001 и 1,685±0,001 соответственно). В мономинеральных прослоях магнезитового состава содержание MgO - 42, в доломитовых - 20-21 %, что отвечает стехиометрии.

Изученная толща сложена магнезит-ангидритами, ангидрит-магнезитами, содержащими до 95 % магнезита, реже магнезит-ангидрит-доломитами и редко ангидрит-доломитами с незначительной (первые проценты) примесью магнезита. Породы серые до темно-серых за счет примесей органического вещества, послойно пятнистые, зеленовато-серые. Основная часть разреза представлена строматолитовыми магнезитами (ангидрит-магнезитами) и доломит-магнезитами с прослоями мощностью 1-10 м, в меньшей степени микрофитолитовыми магнезитами мощностью 0,1 - 1 м и органогенно-обломочными карбонатными породами мощностью 1-2 м (песчанистыми гравелитами, гравелитами и конгломератами с размерами обломков от 0,1 до 10 см). Последние нередко содержат небольшую примесь терригенного песчано-алевритового и глинистого материала. К нижней части магнезитоносного горизонта на контакте с песчаниками приурочены пластовые строматолиты с чередованием темных и светлых слойков, часто с волнисто-бугорчатым наслоением. Темные микрослои сложены микросгустками неясного систематического положения, остатками нитевидных сине-зеленых водорослей и пузыревидными стяжениями микрофитолитов угнетенной формы типа Vesicularites (определение Н.Е. Гущиной) и чередуются со светлыми слойками меньшей толщины, крупнозернистыми, с включениями зерен ангидрита (рисунок). Среди разновидностей пластовых строматолитов имеются образования бугорчатого типа площадью 1,5X3 см и высотой до 10 см (по шлифу), сложенные обломками диаметром 0,01-0,75 мм магнезитового состава, перекрытые слойками ангидрит-магнезита и магнезит-ангидрита толщиной 1-3 см. Содержание магнезита в строматолитах 40-95 %. В основании бугорков размещен микрозернистый магнезит, в средней части он разнозернистый с удлиненными до 0,3 мм зернами, в кровле бугорков магнезит снова микрозернистый. Магнезитовые обломки во внутренней части построек образовались за счет растрескивания породы и сцементированы ангидритом. В ряде случаев рост бугорчатых биогенных микропостроек был сравнительно быстрым, о чем свидетельствует образование удлиненно-столбчатых зерен с характерным для ветвей изгибом. Иногда около 25-30 % объема породы составляют биогенные образования типа онколитов овальной и овально-удлиненной формы с диаметром желваков 0,25-0,65 мм (см. рисунок в, б). Каемка вокруг желваков отчетливая, темная, многослойная, внутренняя ее часть сложена удлиненно-скаленоэдрического габитуса зернами магнезита или доломита с непрозрачными включениями, внешняя - более совершенной ромбоэдрической формы светлыми зернами доломита.

Выше по разрезу встречены столбчатые строматолиты с высотой столбиков 1-4, изредка до 25 см, с отчетливыми темными и светлыми микрослоями, с гладкой однослойной боковой стенкой с одной стороны и неровной бахромчатой - с другой. Состав микрофитолитов-строматолитообразователей также преимущественно везикуляритовый. Для породы характерны сутуровидные поверхности наслоения, сложенные глинисто-органическим материалом.

Сходные по морфологии и составу магнезитовые столбчатые строматолитовые образования встречены нами также в нижних интервалах оскобинской свиты западной части Сибирской платформы на территории Катангской седловины. Они имеют широкое распространение в районе исследований, охарактеризованы впервые и ранее в литературе не описаны. Над прослоями магнезитовых строматолитов и на отдельных участках залегают обломочные породы смешанного состава с угловатыми и полуокатанными обломками скрыто- и тонкозернистых магнезитовых и доломитовых пород. Размеры обломков 3-10 мм и, как показывают микроскопические наблюдения, они являются в значительней мере продуктами разрушения карбонатных фитогенных построек. Магнезит в изученной толще преимущественно скрыто- и микрозернистый. Вдоль контактов магнезитовых слойков с ангидритом магнезит перекристаллизован, его зерна достигают размеров 0,3-0,4 мм и приобретают более четкие контуры, овальную, иногда шестигранную и призматическую форму и более светлую окраску. На отдельных участках встречены зерна магнезита несовершенной призматической и столбчато-удлиненной формы размером по длинной оси до 0,4 мм, иногда плотно прилегающие друг к другу и образующие веерообразные агрегаты. Такие зерна образованы скорее всего на ранних этапах литогенеза. Ангидрит образует копьевидные скопления в пространстве между столбиками, максимальное его содержание 30-40 % и приурочено к столбчатым строматолитам. В обломочных магнезитовых и ангидрит-магнезитовых породах ангидрит выделяется в виде округлых агрегатов диаметром 0,2-0,5 мм. Внутри магнезитовых столбиков и строматолитовых слойков мелкие, до 0,02 мм, зерна ангидрита образуют рассеянную вкрапленность.

Литологические особенности пород нижнеиктехской подсвиты и ее аналогов характерны для отложений, формировавшихся в условиях мелководного, осолоняющегося бассейна с довольно неустойчивым режимом осадконакопления, для анализа условий которого особую роль играют слоистые образования типа строматолитов. Строматолиты считаются хорошим признаком литоральных или сублиторальных приливно-отливных равнин с глубинами бассейна не более нескольких метров [4]. Пластовые строматолиты, образовавшиеся в результате жизнедеятельности сине-зеленых водорослей, являются признаком защищенных приливно-отливных илистых отмелей при малом волновом воздействии. Резко расчлененные столбчатые образования росли на открытых илистых отмелях, где действие волн препятствовало росту водорослевых матов между выступавшими наростами строматолитов. Присутствие в разрезе толщи обломочных прослоев и линз преимущественно магнезитовых пород, нередко содержащих примесь терригенного материала с угловатыми и полуокатанными обломками, свидетельствует о периодической активизации гидродинамики вод бассейна и наличии подводных, возможно, турбидитных течений, разрушавших строматолитовые постройки и поставлявших в бассейн седиментации песчано-алевритовый материал.

Распространение магнезитосодержащего горизонта на столь обширной территории и его седиментационная природа указывают на то, что магнезитонакопление в значительной мере определялось спецификой вод бассейна и происходивших в нем процессов. В водах бассейна неоднократно изменялось магний-кальциевое отношение за счет применения содержащегося в них сульфата магния. Условия мелководного, хорошо прогреваемого бассейна были благоприятны для формирования водорослей. Форма выделения биогенных карбонатов предопределялась физико-химическими процессами магнезитообразования. Осаждению магнезита, возможно, способствует жизнедеятельность водорослей, повышающих рН и концентрирующих магний в своих скелетных образованиях. В строматолитах супралиторальной зоны выявлен магнезиальный кальцит внутри отдельных клеток и его нитей в наружной студенистой оболочке, выделяемой сине-зелеными водорослями [1, 4]. Некоторые древние отложения магнезита тесно ассоциируются с биогермными водорослевыми доломитами. То же наблюдается в линзовидных магнезитовых пластах в Питарагуре в Индии, которые прослеживаются в обнажениях на расстоянии 130 км и имеют мощность до 30 м, содержание MgO в этих пластах около 42, СаО-1,5%. В горизонте известняка Джамму (верхний протерозой) в пласте магнезита наблюдаются строматолитовые образования [1]. Ф. Стюарт (1949 г.), описывая магнезит в карбонатно-сульфатных породах низов английского цехштейна, считает, что магнезит в них образован за счет доломита, и приписывает водорослям определенную роль в процессах преобразования.

Особенности строения горизонта и присутствие в разрезе пород разного состава определяют его достаточно надежные флюидоупорные характеристики. Они связаны, по сравнению с доломитом, с более низкой растворимостью магнезита в воде, с высокими вязкостью и плотностью магнезитовых и ангидрит-магнезитовых пород (до 2,9-3 г/см³), образующих плотные маты у пластовых строматолитов и «бетоноподобные» структуры в гравелитоподобных ангидрит-магнезитовых и магнезит-ангидритовых пластах. Такая качественная оценка подтверждается измерениями проницаемости магнезитовых пород из разрезов Среднеботуобинской и Таас-Юряхской площадей, выполненными Ю.А. Афиногеновым в лаборатории физики пласта СНИИГГиМСа. Эти породы в пластовых условиях совершенно непроницаемы, давление прорыва при 10^-4 МПа равно бесконечности.

Локально ухудшают качество флюидоупора повышенная трещиноватость его подошвенной части, связанная с нижними 1-3 м разреза магнезитоносного горизонта, и постседиментационные преобразования: выщелачивание, распространяющееся на ангидриты, и перекристаллизация карбонатов. Трещины крутые, преимущественно извилистые и ветвящиеся, слабонаклонные, кулисообразные, короткие (первые сантиметры, шириной 0,01-0,05 см), очень редко открытые, обычно заполнены ангидритом, битумом и доломитом с примазками битума. Удельная поверхность тектонических трещин колеблется от 1,3 до 8 м²/м³, из них на долю открытых трещин приходится не более 0,1-0,2, чаще эти значения еще меньше. К низам горизонта приурочены многочисленные почти полностью затопленные ангидритом и битумом пустоты. Пористость пород колеблется от 0,1 до 1,5 %, в редких случаях до 3 для доломитов и магнезит-доломитов и 0,1-0,35 для магнезитовых пород.

Выводы

1. Подтвержден региональный характер распространения магнезитоносного флюидоупора на восточном склоне Непско-Ботуобинской антеклизы.

2. Выявлена преимущественно биогенная природа слагающих флюидоупор магнезитовых пород и впервые установлено биогенное происхождение магнезита.

3. Показано, что формирование этих пород происходило в сублиторальной зоне, в условиях приливно-отливных морских лагун.

4. Установлено, что относительно высокое качество флюидоупора определяется особенностями строения и состава слагающих его пород.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гринсмит Дж. Петрология осадочных пород.- М.: Мир.- 1981.

2. Ивлев Н.Ф., Пустыльников А.М. Магнезит в вендско-нижнекембрийских соленосных отложениях юга Сибирской платформы // Литология и полезные ископаемые.- 1982.- № 1.- С. 136-141.

3. Ивлев Н.Ф. Пустыльников А.М., Чеканов В.И. О региональном распространении магнезита в отложениях соленосной формации юга Сибирской платформы // Геология и геофизика,- 1985.- № 11,- С. 16-23.

4. Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность.- М.: Мир.- 1983.

Abstract

It has been established that the rocks of the magnesite-bearing horizon, up to 25 m thick, can serve as a seal for the productive sandy layers of the Botuoba Formation. The greater part of its section is represented by stromatolithic magnesites (anhydrite-magnesites), microphytolithic and organogenic-clastic magnesitis and dolomitic rocks - the products of destruction of organic buildups. The peculiarities of the structure (tight mats in stromatolite and "concrete-like" structures of clastic carbonate rocks) and the composition (lower solubility in water and higher density of magnesite as compared with dolomite) of the rocks, as well as the presence of anhydrite in thse rocks readily curing the fractures being formed provide fairly good seal characteristics of the horizon.

Рисунок Строматолиты ангидрит-магнезитового состава:

а - пластовый (Таас-Юряхская скв. 570, глубина 1941 м, Х6), б - столбчатый (Таас-Юряхская скв. 578, глубина 1935 м, Х4), в - ангидрит-магнезитовая онколитоподобная порода биогенного генезиса (Среднеботуобинская скв. 70, глубина 1961 м, Х5)