Особенности палеогеографии и карбонатонакопление в баженовской и абалакской свитах Широтного Приобья (западная Сибирь)

№ 327

ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Октябрь

2009

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 551.762.3:553.98

О.А. Важенина

ОСОБЕННОСТИ ПАЛЕОГЕОГРАФИИ И КАРБОНАТОНАКОПЛЕНИЕ В БАЖЕНОВСКОЙ И АБАЛАКСКОЙ СВИТАХ ШИРОТНОГО ПРИОБЬЯ

Формирование отложений абалакской и баженовской свит на территории Широтного Приобья происходило в мелководных и глубоководных условиях морского бассейна. Высокое содержание органического вещества в породах баженовской свиты связано с определенными палеогеографическими, гидрологическими и гидродинамическими характеристиками палеобассейна. С целью улучшения прогноза нахождения продуктивных интервалов в отложениях абалакской и баженовской свит изучался характер распределения карбонатного вещества как по латерали изучаемой территории, так и по разрезу. Построенные зональная карта и гистограммы характеризуют приуроченность карбонатных тел к той или иной части разреза.

Ключевые слова: свита; карбонаты; морской водоем; органическое вещество; нефтеносность.

Для изучения нефтеносных отложений баженовской и абалакской свит Широтного Приобья были исследованы закономерности и особенности распространения карбонатного вещества в изучаемых отложениях, т.к. коллекторы нефти оказались приурочены к плотным кремнистокарбонатным прослоям данных объектов.

Абалакская свита трансгрессивно залегает на континентальных отложениях тюменской свиты и перекрывается черными битуминозными аргиллитами баженовской свиты. По стратиграфическому объему свита соответствует оксфордскому и келловейскому ярусам. На исследуемой территории отбор керна из интервалов залегания абалакской свиты практически не производился, т.к. самостоятельная нефтеносность свиты не учитывалась. Керн отбирался в основном из подошвенной части баженовской свиты и кровельной части абалакской свиты и представлен аргиллитами черными, темно-серыми, средней плотности с прослоями кремнито-карбонатного вещества. Структура аргиллитов алевропелитовая, текстура - слоистая, обусловлена ориентировкой глинистых чешуек слюды, линзочек пирита.

На исследуемой территории мелководно-морские отложения абалакской свиты охарактеризованы аммонитами и пелециподами среднего и верхнего келловея, а также нижнего оксфорда с богатми комплексами фо-раминифер (Ammodiscus pseudoinfmus, Haplophrag-moides sp., Ammobaculites sp., Recurvoides scherca-lyensis, Lenticulina sp., Globulina sp. и др.). По данным палинологических исследований, в керне абалакской свиты присутствуют микроспоры (Lycopodiumsporites sp., Cyathidites spp., Dicksonia sp., Osmundacidites spp., Leiotriletes spp.), пыльца (Ginkgocycadophytus sp., Dis-accites spp., Classopollis sp. и др.) и микрофитопланктон (Tasmanites sp.).

На большей части территории Западной Сибири отложения баженовской свиты находятся в главной зоне нефтеобразования. В течение волжского века и раннего берриаса в Западно-Сибирском морском бассейне накопилось 170 трлн т тонкопелитового терригенного, органогенно-карбонатного, кремнистого и керогенного материала, в том числе свыше 18 трлн т преимущественно планк-тоно- и бактериогенного органического вещества (керо-гена). Баженовская свита является и покрышкой для флюидов в поровых коллекторах васюганской и тюмен-

ской свит и их аналогов, и классической нефтематеринской толщей, и нефтевмещающим коллектором в особых благоприятных для автоаккумуляции нефти условиях [1].

Породы свиты сложены в основном четырьмя породообразующими компонентами: глинистыми минералами, минералами кремнезема, твердым органическим веществом и карбонатными минералами. Органическое вещество баженовской свиты практически полностью сложено аморфным планктоно- и бактериогенным веществом - коллоальгинитом, кероген содержит 7-8,5% водорода [2]. Наибольший интерес в плане нефтевмещающих отложений представляют собой карбонатные тела. По данным литологов СНИИГГиМС, ВНИГРИ, ЗапСибНИГНИ, в составе баженовской свиты присутствуют следующие типы пород, обогащенных карбонатным материалом: 1 - глины со скоплениями раковин двустворок (с прослоями ракушников); 2 - глины известковые и известковистые; 3 - мергели; 4 - известняки и доломиты по радиоляритам [3].

Отложения баженовской свиты в пределах Западной Сибири формировались длительное время (8-10 млн лет), в течение которого происходили неоднократные колебания уровня морского бассейна. Чередование этапов регрессий и трансгрессий приводило к накоплению глинистого, кремнистого и карбонатного вещества, осаждавшихся неравномерно на дне морского бассейна. Анализ структурной карты по кровле баженовской свиты позволил сделать вывод о расчлененном характере рельефа дна шельфовой зоны. Во время регрессии в мелководных условиях происходило чередование подводных возвышенностей и иловых впадин различной глубины, но не менее 100-200 м. Дно моря заселяли двустворчатые моллюски, аммониты, брахиоподы, губки, ракообразные. Микробентос представляли в основном фораминиферы [2]. На приподнятых участках происходило активное накопление карбонатного вещества. В депрессионных зонах, где бентоса было значительно меньше, накопление карбонатного вещества практически не происходило.

В период трансгрессии приподнятые части морского водоема погружались, температура морской воды понижалась и как следствие происходило вымирание ранее живущих бентосных форм организмов. Глинистые илы, обогащенные биогенным кремнеземом и Сорг, находят в наиболее погруженных зонах морского

бассейна, а органогенно-обломочные карбонатные отложения - в подводных возвышенностях [2].

В мелководных участках открытого моря накопление осадков контролируется исключительно степенью удаленности от суши; здесь возможны лишь процессы вертикального осаждения осадков. В глубоководных участках наблюдается гравитационное смещение осадков вниз по подводным склонам [1].

В буро-черных пропитанных нефтью аргиллитах ба-женовской свиты найдены аммониты (Neotollia maimet-schensis, Ammonites sp. indet., Pavlovia sp. indet. и др.), двустворчатые моллюски (Inoceramus, Musculus), остатки рыб. По данным палинологических исследований образцов керна, комплекс характеризуется присутствием большого процента зерен Classopollis, представители других видов встречаются единично. Характерно доминирование различных микропланктонных форм - Peridi-nea sp., Pterospermopsis spp., Tasmanites spp.

Из всех многочисленных литотипов пород, слагающих отложения баженовской и абалакской свит, наибольший практический интерес представляют плотные карбонатные и кремнисто-карбонатные породы, т.к. именно в этих породах могла образоваться и существовать до настоящего времени трещинно-кавернозная емкость с соответствующей фильтрационной системой. Дебиты нефти в баженовской свите достигают 100 т/сут на Салымской площади, в абалакской свите - 13,5 т/сут.

Известковые минеральные отложения образуются путем прямого неорганического или органического осаждения карбоната кальция, частично - путем замещения других веществ карбонатом кальция, но главным образом путем литификации осадков углекислого кальция [1]. Хемогенное осаждение CaCO3 может сочетаться с накоплением органогенного или обломочного карбонатного известкового материала. Карбонаты, имеющие биогенную природу, формировались в субокислительных условиях; кальциты и доломиты замещения (диа- и катагене-тические хемогенные карбонаты) образовывались в восстановительной бескислородной обстановке.

Физико-химическое выпадение CaCO3 связано с повышением его концентрации, которая возникает в результате смешения пресных вод с солеными. Осаждение аути-генного кальцита из растворов происходит при разложении бактериями органического вещества, которое сопровождается образованием СО2, аммиака, сероводорода и т. п. В результате в осадке образуются зоны с различным рН и неодинаковым составом флюидов. Перемешивание донных осадков волнами или роющими организмами может привести к смешению поровых флюидов с различными физико-химическими свойствами. В результате происходит выпадение CaCO3 из растворов [4].

Примечательной и уникальной особенностью морских известковых отложений является то, что за очень короткое время в морской воде могут накапливаться громадные количества первичноосажденных или автохтонных частиц. К этим частицам карбоната кальция относятся органогенные остатки организмов, оолиты, зачаточные ооиды, комки, агрегаты зерен, псевдооиды и внутриформационные обломки, которые образуются посредством различных процессов, протекающих в толще воды или на дне бассейна. Мощные скопления чистых осадков углекислого кальция могут образоваться

даже при отсутствии какого-либо внешнего источника терригенного материала. Этот карбонатный резерв вод позволяет сохранять скорость седиментации известкового материала при опускании дна бассейна; такое динамическое равновесие может приводить к образованию мощных толщ мелководных карбонатных отложений [1].

Для изучения закономерностей распределения карбонатного вещества в данной работе определялось, какие из частей баженовской и абалакской свит обладают наибольшей карбонатностью. Карбонатность разреза баже-новской и абалакской свит оценивалась как сумма толщин карбонатных прослоев (X Ы), отнесенная к общей толщине свит, вскрытой конкретной скважиной (Н):

Кі карб = X Ьі карб / Н.

Ранее считалось, что отложения абалакской свиты не представляют собой промышленного интереса, однако в ходе исследований установлено, что кремнистокарбонатные линзы в теле свиты являются продуктивными коллекторами. Изучение характера распределения карбонатного вещества в пределах абалакской свиты затруднялось тем, что значительная часть скважин, особенно это относится к скважинам на Салымской площади, не вскрыла кровлю свиты, либо пройдены лишь первые метры. Как и для баженовской свиты, в абалакской свите характер распределения карбонатного материала на исследуемой территории довольно изменчив, но наиболее мощные карбонатные тела накапливались в кровельной части свиты (рис. 1). По латерали наибольшая карбонат-ность в абалакской свите отмечена на юго-востоке района исследования. Максимальные значения Кі карб здесь достигают 18,5% (Нижнекеумская площадь). Еще одна зона с повышенной карбонатностью отмечена на северо-востоке Широтного Приобья в виде локальнх зон небольшого размера (Салымская площадь). В центральной и западной частях района карбонатные тела либо совсем не накапливались на дне морского палеобассейна, либо отлагались в виде маломощных пропластков.

В баженовской свите наибольшей карбонатностью на разных участках обладают как центральная и кровельная, так и подошвенная часть баженовской свиты, но в целом для Широтного Приобья наибольший процент карбонат-ности (6,4%) характерен для центральной части (рис. 2). На юго-востоке и северо-западе Широтного Приобья происходило активное накопление карбонатного вещества. Зона с наименьшими значениями Кі карб протягивается с юго-запада на северо-восток района.

В зависимости от распределения карбонатного вещества по разрезу и латерали исследуемого района можно выделить несколько зон по продуктивности (рис. 3): 1 -зона бесприточных и слабоприточных скважин с Кі карб от 0 до 11%; 2 - зона слабоприточных скважин с Ккарб от 11 до 20%; 3 - зона среднедебитных и высокоприточных скважин с Кі карб от 20% и выше.

Сопоставление литологических разрезов скважин показывает, что карбонатные тела имеют линзовидное строение. Протяженность тел изменяется от 10 до 100 км, толщина - от нескольких десятков сантиметров до 2,5-3 м. На геологическом разрезе прослежено распространение карбонатной толщи в центральной части баженовской свиты по линии разреза скв. № 123 Са-лымской площади - скв. № 1 Соровской площади. Можно сделать вывод о выдержанности этого тела в

пределах исследуемои территории и его отсутствии на западе и востоке в палеодепрессионных зонах (рис. 4).

Для выявления наиболее перспективных в плане нефтеносности частей баженовской свиты автором была построена зональная карта распределения карбонатности по разрезу указанной свиты на территории Широтного При-обья (рис. 5). Анализ карты позволяет сделать вывод, что на исследуемой территории наиболее мощные карбонат-

карбонатность, %

0 1 2 3 4 5 6 6

Рис. 1. Распределение карбонатности в абалакской свите по скважинам Широтного Приобья

ные тела залегают в центральной или подошвенной частях свиты. В подошвенной части значения карбонатности изменяются от 2,4 до 22,6%, количество карбонатных прослоев - от 1 до 6; в центральной части значения кар-бонатности изменяются от 2,7 до 16,3%, количество карбонатных прослоев - от 1 до 8; в кровельной части значения карбонатности изменяются от 4,1 до 10,6%, количество карбонатных прослоев - от 1 до 4.

карбонатность, %

0 1 2 3 4 5 6 7.

1/3

ю

1/3

Н, м

Рис. 2. Распределение карбонатности в баженовской свите по скважинам Широтного Приобья

1

2

3

Рис. 3. Схема зон продуктивности баженовской свиты по карбонатности:

1 - зона бесприточных и слабоприточных скважин; 2 - зона слабоприточных скважин; 3 - зона среднедебитных и слабоприточных скважин

ЮРСКАЯ I

Рис. 4. Геологический разрез по линии скважин Салымская 123 - Верхнесалымская 21 - Верхнесалымская 22 -Верхнесалымская 14 - Верхнесалымская 6 - Верхнесалымская 7 - Соровская 1

Рис. 5. Зональная карта распределения карбонатности по разрезу баженовской свиты на территории Широтного Приобья:

1 - карбонатность в кровельной части баженовской свиты; 2 - карбонатность в центральной части баженовской свиты;

3 - карбонатность в подошвенной части баженовской свиты

Карбонатные тела кровельной части распространены ностей, либо в пониженных участках баженовского моря.

лишь в пределах локальных участков, накопление кото- Присутствие в данной части разреза баженовской свиты

рых происходило либо на склонах подводных возвышен- значительного количества кабонатного вещества во впа-

динах (скважины Восточно-Эргинская 45, Приразломная 168, Салымская 158, Салымская 135, Верхнесалым-ская 21) объясняется гравитационным смещением осадков с более мелководных участков морского дна. Гравитационное смещение могло произойти в результате оползания, осыпания, деятельности мутьевых потоков; все эти процессы могли привести к почти мгновенному накоплению осадков в результате переноса материала из мелководной обстановки в глубоководные участки погребения.

В конце юры на территории Западно-Сибирской плиты формировались нефтеносные абалакская и ба-женовская свиты. В процессе исследований данных отложений проанализированы закономерности распре-

деления карбонатного материала как по разрезу, так и по латерали Широтного Приобья. Карбонатное вещество на разных площадях исследуемой территории накапливалось, однако наибольший процент карбонатности установлен в пределах кровельной (абалакская свита) и центральной (баженовская свита) частей. Одним из главных факторов, играющих значительную роль при формировании глинисто-кремнисто-карбонатных отложений, является рельеф дна морского бассейна. Установление характера распределения карбонатного материала имеет большой практический интерес, т.к. пространственно продуктивность свит контролируется характером и местоположением карбонатных тел.

ЛИТЕРАТУРА

1. Карбонатные породы. Генезис, распространение, классификация / Д.В. Чилингар, Г. Биссел, Р.В. Фэйрбридж. М.: Мир, 1970. Т. 1. 395 с.

2. Конторович В.А. Тектоника и нефтегазоносность мезозойско-кайнозойских отложений юго-восточных районов Западной Сибири. Новоси-

бирск: Изд-во СОРАН, 2002. 253 с.

3. Предтеченская Е.А., Кроль Л.А., Гурари Ф.Г. и др. О генезисе карбонатов в составе баженовской свиты центральных и юго-восточных рай-

онов Западно-Сибирской плиты // Литосфера. 2006. № 4. С. 131-148.

4. Белонин М.Д., Белоновская Л.Г. и др. Карбонатные породы-коллекторы фанерозоя нефтегазоносных бассейнов России и ее сопредельных террито-

рий. СПб.: Недра, 2005. Кн. 1. 260 с.

Статья представлена научной редакцией «Науки о Земле» 9 сентября 2009 г.