Geochemical properties of terrigenous rocks as indicators of sedimentation conditions and tool for stratigraphic correla.pdf В последние годы в Западной Сибири для сохранения и увеличения уровней добычи нефти и газа ведутся попытки вовлечения в эксплуатацию новых геологических объектов с неантиклинальным типом ловушек. Для данного региона одним из таких потенциально перспективных объектов является клиноформный комплекс неокома. С точки зрения стратиграфического положения данные отложения залегают в основании меловой части разреза в виде кулисообразных линзовидных тел субмеридионального простирания в стратиграфически скользящем диапазоне: от берриаса на востоке до нижнего готеррива на западе. Клиноформы характеризуются весьма сложным строением и взаимоотношениями с вмещающими породами, что обусловлено активным гидродинамическим режимом седиментации. Существует множество моделей, однако среди всего разнообразия можно выделить три основные: дельтовую, мегакосослоистую и катастрофическую. Анализ дельтовой модели наиболее детально рассмотрен Ю.Н. Карогодиным, С.В. Ершовым и В.С. Сафоновым [3, 6]. Они считают, что отложения неокомского продуктивного комплекса представляют собой осадки аллювиально-дельтовой равнины, авандельты и продельты, образовавшиеся в результате ритмичного бокового наращивания клиноформ. Авторы мегакосослоистой модели (М.М. Биншток, Ю.В. Брадучан, О.М. Мкртчян и др.) считают, что в берриас-валанжине ЗападноСибирский морской бассейн представлял собой некомпенсированную впадину, в течение длительного времени заполнявшуюся обломочным материалом в процессе ритмично-поступательного движения шельфа к центру бассейна. Клиноформы сформировались благодаря продвижению береговой линии на запад, в результате заполнения бассейна осадками [3, 6]. По мнению Ф.Г. Гурари, многими исследователями недооценивается роль климата в истории формирования осадочных толщ, клиноформы могли образоваться благодаря катастрофическим процессам. Лавинообразное поступление обломочного материала могли вызвать землетрясения, ливни, тайфуны. Такие процессы происходили редко, но они размывали и выносили в море огромное количество осадочного материала [6]. В связи с неоднозначным пониманием условий становления клино-формного комплекса, существуют разные подходы к интерпретации его структуры, что обостряет проблематику стратиграфического расчленения данных образований. Основными методами являются био- и сейсмострати-графический, однако они не всегда позволяют провести корреляцию толщ из-за отсутствия фауны в отложениях, разобщенной сети разведочных скважин и сложности интерпретации полученных данных. Поэтому для поиска реперных индикаторов были предложены методы литогеохимии. Литолого-фациальная характеристика объекта изучения В качестве объекта изучения выбрана ачимовская толща Уренгойского района, из которой были отобраны аргиллиты и алевролиты из пластов Ач-БУ9 и АЧ-БУ10 (скв. № 310), Ач2-БУП и Ач-БУ12 (скв. № 217), Ач1-БУ12 и Ачз-БУ12 (скв. № 220) (рис. 1, а) [3]. Результаты анализа строения породно-слоевых ассоциаций, структурно-текстурных особенностей, вещественного состава песчаных и алеврито-глинистых пород позволили дать лито-фациальную характеристику разреза и отнести данные отложения к турби-дитам (рис. 1, б) [2, 4, 7, 8, 15]. Установлено, что пласт Ач3-БУ12 сложен циклическим чередованием в разрезе алевролитов, гидрослюдистых алевроаргиллитов и аргиллитов, для которых характерны слоистые текстуры с признаками оползней и деформаций, сортировка от плохой до средней. Данные отложения относятся к фациям Т3, Т4 и Т5 по Стоу (рис. 1, б) [2, 4]. Разрез пласта Ач1-БУ12 характеризуется двучленным строением. Его нижняя часть состоит из переслаивающихся алевролитов, алевроаргиллитов и гидрослюдистых аргиллитов турбидитовых субфаций Т3-Т4. Верхняя часть пласта сложена плохо сотированными мезомиктовыми и аркозовыми песчаниками крупнослоистых массивных турбидитов фации А по Боума (рис. 1, б). Структура пласта А4-БУ12 определяется чередованием мелкослоистых градационных горизонтально- и мелкокосослойчатых песчаников (С) и тонкозернистых турбидитов (Т3), представленных алевролитами, аргиллитами и гидрослюдистыми алевроаргиллитами, в подчиненном количестве отмечаются граувакковые и аркозовые песчаники. Для пород характерны параллельно тонкослоистая, пологоволнистая, линзовидная и градационная текстуры. Сортировка от плохой до средней. Рис. 1. Схематический разрез ачимовской толщи Уренгойского района (а) [3]; модели среднезернистого турбидита (по Боума) и мелкозернистого турбидита (по Стоу) с идеализированной последовательностью структур (б) [2]. БУ9 - индекс шельфового пласта; Ач-БУ9 - индекс клиноформ; Б - баженовская свита; A - массивный, градационный песчаный интервал; B - параллельно-слойчатый песчаный интервал; C - мелко-косослойчатый песчаный интервал; D - параллельно-слойчатый алевритовый материал; E - градационный глинистый интервал; То - мощный часто линзовидный базальный слой алеврита со слабой волнистостью на кровле; Т1 - мощный горизонт глины с конволютными прослойками алеврита; Т2 - глинистый алеврит с малоамплитудной волнистостью; Т3 - глинистый алеврит с параллельной слоистостью; Т4 - глинистый алеврит с неотчетливо параллельной слоистостью; Т5 - тонкослоистый алеврит; Тб - сортированная алевритистая глина; Т7 - несортированная слабоалевритистая глина; Т8 - маломощная микробиотурбированная глина Вышележащий пласт Ач2-БУ12 по своему строению напоминает структуру пласта Ач1-БУ12. При этом нижняя часть разреза характеризуется переслаиванием мелко-среднезернистых осадков литофаций D, которые к кровле сменяются несортированными крупнозернистыми песчаниками кварц-полевошпатового, грауваккового, аркозового и мезомиктового состава турбидитовой субфации A, с характерными градационно-слойчатыми, линзовидными текстурами с признаками оползания. По литофациальному строению пласт Ач-БУ1о сопоставим с пластом Ач3-БУ12. Он сложен несортированными олиго-, мезомиктовыми, кварцевыми алевролитами, гидрослюдистыми аргиллитами, алевроаригиллитами субфаций Т3 и Т4. В составе пласта Ач-БУ9 выделяются плохо сортированные мезомикто-вые песчаники, алевролиты, гидрослюдистые аргиллиты и алевроаргилли-ты, сформированные в условиях субаквальных прирусловых валов и зали-во-лагунного прибрежного мелководья эпиконтинентального бассейна. На основании вышесказанного, следует сделать вывод, что рассматриваемые породы пласта Ач-БУ9 формировались в пределах конусов выноса дельтовых обстановок областей эпиконтинентального морского бассейна, а осадки остальных пластов (Ач-БУю, Ач2-БУц, Ач-БУ12, Ач1-БУ12, Ачз-БУ^) в морских фациальных обстановках (континентальный склон) с интенсивной гидродинамикой среды. Вне зависимости от положения в разрезе все изученные алеврито-глинистые породы преобразованы на стадии ката- и метагенеза. Лити-фицированные при диагенезе породы сохраняют в составе достаточное количество пелитового матрикса. С повышением температуры и давления в алевролитах, подобно песчаникам, происходят процессы регенерации кварца, усиливаются процессы гидрослюдизации и хлоритизации смектитов. Зоны переслаивания пород под воздействием напряжений подвергаются деструкции. Это ведет к появлению послойных трещин, обычно связанных с контактами слойков с разными физическими характеристиками, и поэтому индивидуально реагирующими на напряжения (например, контакты песчаников и алевроаргиллитов). Именно к таким зонам приурочены гидрослюдизация, послойная избирательная карбонатизация, миграция углеводородов. Вдоль таких зон интенсивнее происходит замещение вторичными минералами полевых шпатов и обломков пород. Проработка агрессивными флюидами и выщелачивание приводят к тому, что породы, особенно песчаные, претерпевают значительные вторичные замещения компонентов. Данные преобразования значительно затрудняет четкое выделение критериев литологиче-ского расчленения разреза. В этой связи была предпринята попытка выявления литогеохимических признаков их корреляции. Методы исследования и методология Геохимические особенности этих пород изучены на основании 52 определений содержаний петрогенных окислов методом РФА и микроэлементного состава, с помощью ICP-MS. Исследования проводились в ЦКП «Аналитический центр геохимии природных систем» ТГУ. При литогео-химической типизации этих пород применялись гидролизатный (ГМ), титановый (ТМ), фемический (ФМ), алюмокремниевый (АМ) модули, нормированная щелочность (НКМ), геохимические коэффициенты, характеризующие фациальные обстановки седиментации - La/Yb, Fe/Mn; климат -£Ce/£Y, 1/ТМ; обстановки осадкообразования - Sr/Ba, Ce/Ce*, Eu/Eu*; серия дискриминационных диаграмм: ФМ-НКМ, позволяющая систематизировать глинистые породы, LREE-MREE-10*HREE, характеризующая определенные обстановки осадконакопления, а также спектры редкоземельных элементов, нормированных к PAAS [5, 9, 11-13]. Значения рассчитанных индикаторов приведены в таблице. Минимальные, максимальные и средние значения геохимических коэффициентов и петрохимических модулей для ачимовских пластов Коэффи Пласт циент Ач-БУ9 Ач-БУю Ач2-БУ 11 Ач-БУ12 Ач1-БУ12 Ач3-БУ12 Fe/Mn 100,6130,1 115,4 94,3-172,4 34,2-87,5 81,2-136,4 90,3-112,6 100,6140,5 120,6 133,4 60,9 108,8 101,5 La/Yb 13,8-17,6 10,2-17,2 10,3-14,8 12,3-14,3 13,2-24,1 8,1-17,3 15,6 13,7 12,5 13,3 18,6 12,7 Ce/Ce* 1,08-1,18 1,11-1,39 0,90-1,24 1,01-1,09 1,10-1,51 1,11-1,58 1,13 1,25 1,07 1,05 1,30 1,35 Eu/Eu* 0,43-0,54 0,45-0,59 0,53-0,66 0,57-0,62 0,47-0,51 0,44-0,51 0,49 0,52 0,59 0,59 0,49 0,47 164,3- 161,3- 102,5- 178,9- 154,3-262,6 208,4 174,6- X TR 293,7 271,7 195,9 206,4 228,9 229,0 216,5 149,2 192,6 201,8 Sr/Ba 0,33-0,40 0,25-0,44 0,43-2,02 0,38-0,41 0,27-0,55 0,31-0,57 0,37 0,35 1,36 0,40 0,41 0,44 ГМ 0,32-0,57 0,52-0,64 0,36-0,48 0,40-0,56 0,34-0,56 0,44-0,54 0,44 0,58 0,42 0,48 0,45 0,49 ТМ 0,03-0,05 0,02-0,04 0,04-0,07 0,04-0,05 0,03-0,06 0,03-0,05 0,04 0,03 0,06 0,045 0,04 0,04 ЖМ 0,33-0,49 0,32-0,48 0,36-0,52 0,35-0,51 0,38-0,47 0,33-0,43 0,41 0,40 0,44 0,43 0,43 0,38 ФМ 0,14-0,27 0,20-0,30 0,15-0,21 0,19-0,25 0,14-0,21 0,18-0,24 0,20 0,25 0,18 0,22 0,18 0,21 НКМ 0,34-0,61 0,28-0,46 0,27-0,38 0,29-0,41 0,31-0,42 0,34-0,47 0,47 0,37 0,32 0,35 0,37 0,41 АМ 0,20-0,38 0,37-0,46 0,24-0,33 0,29-0,38 0,24-0,36 0,30-0,37 0,47 0,41 0,28 0,33 0,30 0,34 ЩМ 0,53-0,94 0,18-1,06 0,55-1,11 0,46-0,99 0,73-1,43 0,57-1,02 0,74 0,62 0,83 0,73 1,08 0,80 Примечание. Числитель - минимальное и максимальное значение; знаменатель -среднее значение; ГМ - гидролизатный модуль - (TiO2+AhO3+Fe2O3+MnO)/SiO2; ТМ - титановый модуль - TiO2/AkO3; ЖМ - железистый модуль -(Fe2O3+MnO)/(TiO2+Al2O3); ФМ - фемический модуль - (Fe2O3+MnO+MgO)/SiO2; НКМ - модуль нормированной щелочности - (Na2O+K2O)/AkO3; АМ - алюмокрем-ниевый модуль - AhO3/SiO2; ЩМ - щелочной модуль - Na2O/K2O. Результаты изучения На основании литогеохимической классификации, предложенной Э.Я. Юдовичем и М.П. Кетрис [13], было установлено, что большая часть проб исследуемых пачек представлена псевдосиаллитами (ГМ = 0,31-0,55; MgO > 3 %). Повышенная магнезиальность этих образований в сочетании с преимущественно натровой специализацией предполагают развитие монтмориллонита, что подчеркивает морской генезис данных отложений. Для пачки Ач-БУ10 отмечается развитие псевдогидролизатов (ГМ > 0,55, MgO > 3 %), для которых повышенное содержание оксида магния может фиксировать наличие хлорита и гидрохлорита. В скважине № 310 наблюдаются специфические образования - алкалиты (Na2O+K2O > 8 %), отвечающие гидрослюдистым породам (ЩМ < 1). Выявленные минеральные особенности алевролитов и аргиллитов достаточно четко прослеживаются на классификационной диаграмме ФМ-НКМ (рис. 2, а). Обозначение полей на диаграмме: 1 - преобладание каолинитовой составляющей; 2 - преобладание монтмориллонита; 3 - доминирование в составе хлорита с примесью железистых гидрослюд; 4 - «стандартная двухкомпонентная смесь хлорит + гидрослюда»; 5 - «стандартная трехкомпонентная смесь хлорит + монтмориллонит + гидрослюда»; 6 - преобладание гидрослюдистой составляющей с значительной примесью дисперсных частиц ПШ. Обозначение пачек: 1 - Ач-БУ9; 2 - Ач-БУю; 3 - Ач2-БУп; 4 - Ач-БУп; 5 - Ач1-БУ 12; 6 - Ач3-БУ 12 Рис. 2. Модульная диаграмма для систематики глинистых пород (а) [14]; Распределение литогеохимических модулей по разрезам скважин № 217, 220, 310 (б) Так, пласт Ач-БУю сложен более гидрослюдистыми разновидностями со значительными содержаниями полевых шпатов. Ач-БУ9, Ач^БУ12 и Ачз-БУ12 характеризуются хлорит-гидрослюдистым составом, Ач2-БУц и Ач-БУ12 отвечают полю трехкомпонентного состава хлорит-монтмориллонит-гидрослюда [14]. Распределение значений литохимиче-ских модулей по разрезам (рис. 2, б) позволяет практически однозначно проводить геологические границы между установленными пачками. Граница обычно соответствует интервалу, в котором все модули характеризуются резким согласным изменением направленности численных параметров. Основным методом разбраковки интервалов служит петрографический метод, позволяющий устанавливать наложенные изменения, влияющие на значения модулей, к которым относятся развитие эпигенетического карбоната. Более информативным в плане геохимического расчленения разреза является микроэлементный состав пород. По результатам анализа морфологии спектров редкоземельных элементов, нормированных к PAAS, было установлено три основных типа кривых (рис. з). Первый тип отмечается в разрезе скважины № 217, для него характерно наличие положительного бугра Pr-Tb, что возможно отвечает развитию биогенного механизма концентрирования лантаноидов [1, 5]. Второй тип также наблюдается в скважине № 217 и характеризуется обратной тенденцией распределения редкоземельных элементов (РЗЭ), преобладание тяжелых элементов фиксирует морской режим седиментации [1, 5]. Третий тип спектров фиксируется в скважинах № 220 и з10 и характеризуется наличием слабого ниобиевого и четкого гадолиниевого пиков, подчеркивая при-брежно-морскую седиментацию [1, 5]. На основании распределения спектров по разрезам, можно сделать заключение, что формирование осадков скважины № 217 (Ач2-БУц и Ач-БУ12) происходило в более глубоководных частях бассейна по сравнению с осадками скважин № 220 (Ач1-БУ12 и Ач3-БУ12) и № 310 (Ач-БУ9 и Ач-БУю). Тип 1 Тип 2 Тип 3 0,1 ,11 Рис. 3. Типовые спектры пачек Ач2-БУп, Ач-БУ12, Ач1-БУ12, Ач3-БУ12, Ач-БУ9, Ач-БУю, нормированные к PAAS (средний постархейский австралийский глинистый сланец) На основании распределения редкоземельных и рассеянных компонентов изученные осадки были подразделены на две геохимические группы. К первой относятся аргиллиты и алевролиты пластов Ач2-БУц и А4-БУ12, для которых характерны низкий уровень накопления РЗЭ (102195 и 178-206 г/т соответственно) при вариациях La/Yb от 10 до 14, повышенные значения Eu/Eu* (0,53-0,66), низкие показатели Ce/Ce* (0,901,07), с локальными скачками до 1,23-1,24. Данные геохимические индикаторы подчеркивают глубоководный режим формирования этих осадков [9, 14]. Ко второй группе относятся пласты Ач1-БУп, Ач3-БУ:2, Ач-БУ9 и Ач-БУ10, которые отличаются более высоким уровнем концентрации РЗЭ (154-293 г/т), на фоне возрастания отношений Ce/Ce* (1,08-1,58), La/Yb (10,1-24,07) и понижения значений Eu/Eu* (0,43-0,59). При этом вертикальные вариации показателей Fe/Mn, Sr/Ba в разрезах пластов Ач1-БУ12 и Ач3-БУ12 фиксируют возрастание палеосолености бассейна (Sr/Ba 0,440,56) и роли хемогенного осадконакопления (Fe/Mn 90-140) на верхних гипсометрических уровнях. Это свидетельствует о трансгрессивном режиме седиментогенеза (рис. 4). Для пластов Ач-БУ9 и Ач-БУ10 устанавливается обратная зависимость, где значения Sr/Ba (0,33-0,40) и Fe/Mn (100-130) в верхних горизонтах превышают данные показатели подстилающих толщ (Sr/Ba=0,25-0,44 и Fe/Mn =94-139 с аномальным скачком значения до 172 в основании разреза), что подчеркивает регрессивный режим их образования (рис. 4). а 37 ю-37003690 Я J 3680l! 36703660 3650 364(&0 90 100 ПО 120 130 140 J"D"')U 100 110 120 130 140 Fe/Mn Fe/Mn Рис. 4. Изменение Fe/Mn показателя с глубиной: а - трансгрессивный тренд, б - регрессивный тренд Рис. 5. Распределение РЗЭ для ачимовской толщи: 1 - Ач-БУ9; 2 - Ач-БУю; 3 - Ач2-БУп; 4 - Ач-БУп; 5 - Ач1-БУ12; 6 - Ач3-БУ12 Полученные результаты наглядно демонстрируются диаграммой LREE-MREE-10*HREE (рис. 5), на которой в области глубоководных образований четко обособляются фигуративные точки пород пластов Ач2-БУ11 и Ач-БУ12, а составы осадков обрамляющих толщ образуют линейный тренд, фиксирующий регрессивный и трансгрессивный режимы седиментации. Заключение Таким образом, проведенные исследования позволяют определить полигенный режим развития клиноформных комплексов ачимовской толщи, для которого устанавливается последовательная смена северо-западной трансгрессии (Ач1-БУ12, Ач3-БУ12), глубоководной седиментации (Ач2-БУц и Ач-БУ12) и последующей юго-восточной регрессии морского бассейна (Ач-БУ9, Ач-БУю). Также важно отметить, что пласты разного возраста характеризуются различными значениями геохимических показателей. Это позволяет на основании комбинации отношений La/Yb, Fe/Mn, Sr/Ba, Ce/Ce* проводить расчленении клиноформного комплекса, по крайней мере, на серии пластов.

Скачать электронную версию публикации