Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 105. Использование данных сейсморазведки для фациально-палеогео-

морфологпческих реконструкций в бортовой зоне Прикаспийской впадины

в Саратовском Заволжье (по В. Г. Кузнецову, 1978 г.).

а — первичный сейсмопрофиль: 6 — геологический профиль 1965 г.: в — сейсмопрофиль

после машинной обработки: г — геологический профиль по данным бурения (по

С. В. Яцкевичу и Т. А. Снпко). / — отражающие площадки; отражающие границы: 2 —

по данным ручной интерпретации. 3 — по данным машинной интерпретации: 4 — узлы

рефракции: 5 — соленосные отложения; 6 — мелководные карбонатные отложения; 7 —

рифовые образования; 8 — обломочные известняки предрифозого шлейфа; 9 —депрес-

сионные относительно глубоководные отложения: 10— граница терригенная толща сред-

него карбона. Отражающие горизонты, приуроченные к кровле: К — кунгурского яруса;

П — подсолевых отложений; Па — терригенной толщи среднего карбона

с позиций «чистой» тектоники и наличия дизъюнктивных нару-

шений в бортовой зоне, а с точки зрения изучения морфологии

докунгурского комплекса, особенностей напластования и изме-

нения физических свойств отложений. Выяснилось, например,

что в этой зоне по направлению к впадине на фоне монокли-

нального падения кровли верейского горизонта происходит кру-

тое флексурообразное погружение подошвы кунгура и в связи

с этим очень резкое сокращение мощностей отложений, заклю-

ченных между этими стратиграфическими уровнями (рис. 105).

Изменение волновой картины и скоростной характеристики

позволило говорить о фациальном замещении карбонатной фор-

мации маломощными глинистыми отложениями. Подобная фа-

циально-палеогеометрическая интерпретация позволила наме-

тить границы различных фациальных и палеогеоморфологиче-

ских зон, где возможно наличие рифов. Установленный на

основе сейсмических данных характер напластования, обычный

для регрессивных рифовых систем, давал дополнительную ар-

гументацию в пользу такой интерпретации, а последующее бу-

рение выявило ряд рифов и связанных с ними структур облека-

ния, в том числе нефтегазоносных.

§ 5. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ ФАЦИАЛЬНОГО КАРТИРОВАНИЯ

Естественный и закономерный итог фациального анализа —

картографическое представление его результатов — составление

фациальной карты изучаемого стратиграфического подразделе-

ния. Она отражает распределение типов осадков стратиграфи-

ческого отрезка с генетическим истолкованием условий их на-

копления, выявленных путем комплексного исследования отло-

жений Из этого определения ясно, что составление такой

карты включает два основных момента: изображение на карте

Это определение, как и приведенное ниже, сформулированы V Все-

союзным литологическим совещанием, посвященным вопросам фациального

и палеогеографического картирования (Известия АН СССР, серия геологи-

ческая, 1962, № 5)

301

областей распространения различных типов пород определен-

ного стратиграфического подразделения, т. е. выявление измен-

чивости отложений по площади и ее закономерностей; генети-

ческую интерпретацию полученных данных, т. е. определение

условий образования отложений.

Наиболее полный и в то же время относительно не сложный

способ решения первой задачи — составление литолого-фаци-

альной (литофациальной) карты, которая показывает распро-

странение типов пород данного стратиграфического отрезка и

обычно не отражает условий их образования. Она может со-

держать некоторые генетические данные, основанные только

на литологических признаках пород. Ее составление начинается

после тщательной документации всех разрезов, составления ли-

тологических или литогенетических колонок, стратиграфической

увязки их между собой, подготовке соответствующей легенды.

Принципы и детальность выделения литологических еди-

ниц могут быть самыми различными. Чаще всего на карте

около положения разреза (обнажения, скважины и т. д.) со-

ответствующим значком отмечается наиболее обычная для

этого подразделения в данной точке горная порода или на-

бор пород. В некоторых случаях здесь строится в мелком мас-

штабе обобщенный разрез или циклограмма, однако при зна-

чительном числе пунктов изучения и сложном строении раз-

резов такое изображение существенно загромождает карту и

затрудняет ее чтение. Точки с одинаковыми значками объеди-

няются в поля и тем самым составляется карта (или схема)

площадного распространения типов пород данного стратигра-

фического интервала (рис. 106).

Американские, а в последнее время и ряд советских геоло-

гов-нефтяников строят литолого-фациальные карты с помощью

литологического треугольника, что существенно формализует

процесс составления легенды и отнесение каждого разреза

к тому или иному подразделению легенды. По этому методу

все породы изучаемого горизонта объединяются в три группы.

Принцип такого объединения обусловливается прежде всего

набором пород картируемого подразделения. Так в исключи-

тельно терригенных отложениях могут быть выделены: песча-

ники— алевролиты — глины; в хемогенных: доломиты — анги-

дриты— соли, при наличии широкой гаммы пород: песчаники

и алевролиты — глины — прочие породы и т. д.

Соотношения между этими группами пород графически изо-

бражаются с помощью треугольника, где каждой вершине со-

ответствует стопроцентное содержание одной из выделенных

групп, а сам треугольник разбивается на ряд .полей, штрихуе-

мых определенным знаком.

Затем в изучаемых разрезах выделяются группы пород, ко-

торые положены в основу треугольника (песчаники — алевро-

302

Рис. 106. Схематическая лито-

лого-фаииальиая карта XII го-

ризонта (нижний альб) Ka-

ганской группы структур (За-

падный Узбекистан).

Содержанке пород в разрезе (в

циклограммах): / — гравелитов;

2 — песчаников. 3 — алевролитов,;

4— глин; 5 — область отсутствия

отложения; области развития; 6 —

глин, алевролитов, песчаников, гра-

велитов с растительными остатка-

ми и углями; 7 — глиннсто-алевро-

лито - песчаных отложений с пла-

стами гравелитов; 8 — глинисто-

песчано-алевролитовь:х отложений

с гравелитами и прослоями извест-

няков: 9 — песчано-глинисто-алев-

ролнтовых отложений с прослоями

известняков; 10 — алевролитово-

глиннстые отложения. Положение

разрезов: / — Аз-камар: //-Ka-

раиз; /// —Джаркак; IV — Караул-

базар; V — Сарыташ

ЛИТЫ —ГЛИНЫ, доломиты — ангидриты — СОЛИ и т. д.), подсчи-

тывается суммарная мощность каждой из них и рассчитывается

процентное содержание пород относительно общей мощности

горизонта. В результате разрез горизонта в данной точке ока-

зывается охарактеризованным тремя цифрами, отражающими

относительное содержание трех групп пород. Найденная на

основе этих цифр фигуративная точка попадает в одно из по-

лей треугольной диаграммы и условный знак этого поля в виде

соответствующей штриховки переносится на карту в месте по-

ложения разреза. После обработки всех разрезов на карте по-

является ряд условных значков, соответствующих тем или

иным наборам пород, причем сами наборы закодированы

в виде отдельных полей классификационного треугольника.

В результате объединения одинаковых знаков в единые зоны

получается карта, показывающая размещение по площади со-

ответствующих наборов пород.

Как и при любом формальном построении подобные карты

создают видимость объективности и независимости от пред-

взятых мнений, что часто приводит к ошибкам. Например,

в терригенной толще нижнего карбона Камско-Кинельской впа-

дины в Волго-Уральской области имеются морские, часто доста-

точно глубоководные тонкоотмученные аргиллиты с тонкостен-

ными брахионодами и гониатитами и аргиллиты углистые, кон-

тинентальные, лимнические. При построении карты по методу

треугольника эти по сути принципиально различные отложения

попадают в одно поле. Совершенно естественно, что генетиче-

.303

ские выводы, основанные на таком «объективном», без пред-

взятого мнения сгруппированном материале будут весьма да-

леки от истины. В то же время при обычном — неформальном

построении, на карте будут выделены не просто глины, а от-

дельно глины с фауной и глины углистые, что даст возмож-

ность более правильной генетической интерпретации. Вместе

с тем, в определенных границах и для некоторых типов отло-

жений построенные таким образом карты могут быть полезны

для изображения распространения отдельных типов пород.

К генетической их интерпретации следует подходить очень осто-

рожно.

Для детализации характера латеральной изменчивости, ко-

торая показана на литолого-фациальной карте, полезно строить

дополнительно серию рабочих карт и схем. Это позволяет выде-

лять важные детали и особенности физико-географических ус-

ловий осадконакопления. Сюда относятся карты песчанистости,

схемы изменения гранулометрических параметров (медианного

диаметра, отсортированности и т. д.), распределения типов ги-

стограмм, отдельных аллотигенных минералов или терригенно-

минералогических провинций, схемы распространения и эколо-

гического состава фауны и флоры и т. д.

Литолого-фациальная карта — объективная основа для пе-

рехода к фациальной. Этот переход заключается в реконструк-

ции условий образования осадков, выполняемой на основе ге-

нетической интерпретации показанного на литолого-фациальной

карте характера изменчивости с привлечением всего комплекса

данных, полученных при изучении остатков фауны и флоры,

различных генетических диаграмм, структурных и текстурных

особенностей отложений, морфологии осадочных тел и их взаи-

моотношений с вмещающи'ми породами и т. д.

Поскольку особенности изменения мощностей часто помо-

гают выяснению условий образований осадков, на фациальной

карте полезно совмещать изопахиты и литологию изучаемого

комплекса; возможен также показ некоторых генетических важ-

ных особенностей отложений, наличия и характера органиче-

ских остатков. На подготовленной таким образом основе пока-

зываются условия образования отложений. Для этого использу-

ется введение новых обозначений, буквенная или цифровая

индексация отдельных фациальных зон, иногда цвет и т. д.

(рис. 107).

Фациальные карты необходимо дополнять одним или не-

сколькими фациальными профилями, расположенными более

или менее вкрест простирания фациальных зон и проходящими

через пункты с достаточно подробными данными о разрезе (де-

тально задокументированные обнажения, скважины и др.). Во-

первых, на профилях многие фациальные соотношения приобре-

тают большую наглядность, чем на фациальной карте. Во-вто-

304

Pua 107. Схема последовательности составления фациальной карты и про-

филя.

а — схема расположения изученных разрезов; б —литологические колонки основных

разрезов; в — литолого-фациальная карта; г — фациальиая карта; д — фацнальный

профиль.

Песчаники: 1 — крупно-среднезорнистые плохо отсортированные; 2 — средне- и мелко-

зернистые хорошо отсортированные; 3— мелкозернистые алевритовые; 4 — мелкозер-

нистые песчаники и авлевролиты, часто глинистые; J — глины н глинистые алевро-

литы; 6—область отсутствия отложений; 7 — морская фауна; 8—тонкостенная мор-

ская фауна; 9 — солоновато-водная фауна; 10 —обнажения и их помер; 11 — шурфы,

канавы и их номер; 12— скважины и их номер: 13— изопахиты; 14 — направление

фациального профиля; 15 — положение разреза на профиле и его номер.

Фациальные обстановки: А—низменная суша. Б — прнбрежно-пляжевыэ отложения.

В—лагунные отложения. Г—бары, Д—отложения мелководно-морской части шельфа.

E — отложения более мористой части шельфа

рых, независимое построение профилей и карт способствует их

взаимной проверке. Наконец, профили позволяют отразить фа-

циальные изменения, происходящие по разрезу изучаемого го-

ризонта, цикличность строения и смены фациальных обстановок

в разрезе, смещения некоторых фаций в пространстве в период

305

отложения этого стратиграфического комплекса, т. е. детали

часто очень важные, которые, как правило, не могут быть ото-

бражены на фациальной карте.

В отличие от геологических, фациальные профили строятся,

как правило, без учета современного структурного положения

изучаемого горизонта прежде всего потому, что оно определя-

ется обычно последующими тектоническими движениями, а фа-

циальный профиль отражает обстановки осаждения. К тому же

такое построение нередко невозможно чисто технически: при

составлении фациального профиля обычно используется круп-

ный вертикальный масштаб, в котором возможность показа

тектонической структуры практически исключена.

Обычно верхнюю границу стратиграфического комплекса вы-

равнивают, в местах положения разрезов откладывают вниз

в соответствующем масштабе мощности, нижние границы со-

единяются и внутри нарисованных таким образом контуров

стратиграфического комплекса помещаются литологические и

фациальные данные. При этом необходимо выдерживать ре-

альную последовательность отложений в разрезе и мощности

отдельных литологических разностей. Надо сказать, что по-

добное выравнивание верхней границы далеко не всегда пра-

вильно и профиль имеет скорее вид литологического или лито-

лого-фациального, но не фациального. Глубины образования

осадков различных фаций не одинаковы. Существует целый

ряд аккумулятивных форм, где повышенная относительно фоно-

вых значений мощность обусловлена не интенсивным прогиба-

нием, а более быстрым накоплением осадков (рифы, бары, пе-

ресыпи, аккумулятивные русла в дельтах).

Выравнивание верхней границы ликвидирует все эти разли-

чия, и само построение профиля теряет смысл, так как он не

только не увеличивает наглядность фациальных соотношений,

но и принципиально их искажает. При этом оказывается, что

рифы, например, растут вниз, баровые отложения превраща-

ются в русловые, малые мощности депрессионных отложений

не компенсированных осадками активно прогибающихся впа-

дин оказываются расположенными как бы на поднятиях и т. д.

(рис. 108). Более правильно строить фациальный профиль на

палеогеоморфологической основе. Сейчас нет общих рекомен-

даций по методике таких реконструкций и этот вопрос требует

отдельного решения в каждом конкретном случае. Часто, при

горизонтальной или моноклинально падающей подошве, более

правильно начинать построение от нее вверх (бары, одиночные

рифы и др.). При наличии некомпенсированного прогибания за

поверхность выравнивания может быть принята кровля толщи

выполнения.

Не следует думать, что при построении фациального про-

филя на палеогеоморфологической основе теряется объектив-

306

Рис. 108. Фациальные профили, построенные с выровненной кровлей изучае-

мого стратиграфического комплекса (/) и на палеогеоморфологической ос-

нове (II).

а — прибрежные бары; б — рифовые системы, связаииые с некомпенсированнвш про-

гибанием. Фации: 1 — контииенталвиые, 2 —лагунные. 3 — открытого мелкого шелвфа.

4 — мелководные зарифовые, 5 — фации предрифового шлейфа, 6 — глубоководные де-

прессионные, 7 — бары. 8— рифы

ная база и геолог вступает на путь безудержной, не доказуемой

фактами фантазии. Любая фациальная карта—субъективная

авторская интерпретация объективных геологических данных,

в большей или меньшей мере, отражающая истинную картину.

Палеогеоморфологическая реконструкция также вносит эле-

менты субъективизма, главным образом в степень расчлененно-

сти рельефа, его количественое выражение, однако даже схе-

матический, а в указанных случаях и достаточно точный учет

рельефа отразит фациальную картину ближе к истине, чем фор-

мальное «объективное» выравнивание верхней границы комп-

лекса отложений.

Фациальные карты и профили служат основой для следую-

щего этапа обобщения — составления палеогеографических карт,

которые показывают распространение физико-географических

обстановок для данного отрезка времени в геологическом про-

шлом. При этом на основе выявленных при фациальном анализе

закономерностей, проводятся экстраполяции в области, где гео-

логических данных мало или отложения этого возраста отсут-

ствуют. В отличие от фациальной здесь более подробно рекон-

струируются ландшафты — показывается местоположение суши

и моря, элементы и характер наземного и подводного рельефа,

расположение озер, рек, вулканов, направление ветров и тече-

ний, тип и соленость древних водоемов, палеоклиматические

и палеобиогеографические области и т. д. Поскольку на фор-

мирование древних ландшафтов значительное влияние оказы-

вают тектонические движения, палеогеографические карты и ре-

конструкции осуществляются с учетом палеотектонических осо-

бенностей того времени.

307

Советские геологи разработали методику составления лито-

лого-палеогеографических карт, совмещающих целый комплекс

сведений литологического и палеогеографического характера.

На них показывают области распространения осадочных обра-

зований, их состав, мощности, характер переслаивания разных

типов осадочных пород, некоторые генетически важные особен-

ности. Данные о типах пород наносятся специальными штрихо-

выми значками, аутигенные минералы, конкреции и другие по-

казатели среды осадконакопления изображены крапом, мощно-

сти— цифрами и изопахитами. Одновременно цветом указыва-

ются палеографические обстановки — области суши и ее рельеф,

степень его расчлененности, положение речных долин и дельт,

морские бассейны, их соленость и глубина. Отдельно составля-

ются палеотектонические карты и карты биогеографического

районирования, которые позволяют не только детализировать

и более достоверно обосновать палеогеографические построения,

но и показывают связь палеогеографических областей и зон

с тектоническим режимом и тектоническими структурами. На

основе этой методики составлен и в 1967—1969 гг. издан четы-

рехтомный «Атлас литолого-палеогеографических карт СССР».

В настоящее время на основе аналогичных методических при-

емов составлен «Атлас литолого-палеогеографических карт

мира». В нем имеются и палинспастические карты, показываю-

щие положение и палеогеографию материков с учетом крупных

горизонтальных перемещений на основе построений новой гло-

бальной тектоники литосферных плит.

Вопросы для самопроверки

1. Сформулируйте основные направления исследований при фациальном

анализе.

2. Каково использование состава пород для генетических реконструкций?

3. Каково значение аллотигенных минералов для фациального анализа?

4. Как используются данные о структуре обломочных пород для фаци-

ального анализа?

5. Как используются данные о текстуре для фациального анализа?

6. Расскажите о биоценозах и танатоценозах и их значении для фаци-

ального анализа.

7. Что такое фациально-циклический анализ?

8. Каковы методы изучения формы осадочных тел и использование по-

следних в фациальном анализе?

9. Перечислите принципы и методы палеогеоморфологических рекон-

струкций и определения глубин бассейнов.

10. Расскажите о методах построения фациальных карт и профилей.

Глава 18

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФАЦИАЛЬНОГО АНАЛИЗА

В НЕФТЕГАЗОВОЙ ГЕОЛОГИИ

§ 1. ФАЦИИ, БЛАГОПРИЯТНЫЕ ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ

ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Живое вещество, как совокупность всех организмов био-

сферы, и продуцируемое им органическое вещество играют ог-

ромную и разнообразную роль в геологических процессах. До-

статочно отметить, что концентрированные формы накопления

органического материала в виде торфа, угля, горючих сланцев,

нефти и природного газа сейчас и на достаточно длительную

перспективу — основные энергетические ресурсы и сырье для

разнообразных химических производств. Советские ученые, на-

чиная с основоположника учения о биосфере и биогеохимии

академика В. И. Вернадского, много и плодотворно изучали ор-

ганическое вещество современных осадков и осадочных пород

с точки зрения условий его накопления, состава, особенностей

преобразования в диагенезе и катагенезе, возможностей нефте-

и газообразования.

Органическое вещество, накапливаясь в определенных фа-

циальных обстановках, во многом определяет характер этих об-

становок. Поэтому необходимо хотя бы кратко рассмотреть:

основные условия накопления органического вещества, в том

числе такого вида и в таких количествах, которые могли про-

дуцировать затем углеводороды; влияние, которое оно оказы-

вает на геохимические условия накопления осадков и их диа-

генетического преобразования.

В фанерозойских породах осадочной оболочки Земли по

подсчетам А. Б. Ронова (1980 г.) содержится 9,1 • 10

г орга-

нического углерода, из которых на долю континентального сек-

тора приходится 7,9•10

г. Органическое вещество находится

в двух основных формах. С одной стороны это сапропелевая

(жировая) органика, образующаяся при захоронении и фосси-

лизации фитопланктона и животных организмов, наиболее бо-

гатая восстановленными битумоидами, маслами и углеводами,

но бедная кислыми компонентами, и с другой— гумусовая ор-

ганика, образующаяся при разложении остатков высшей расти-

тельности и характеризующаяся значительно более кислым со-

ставом и существенно меньшим содержанием битумоидов и их

меньшей восстановленностью.

Большая часть органического материала находится в рас-

сеянной форме: кларк органичекого углерода в осадочных по-

родах составляет 0,62% при изменении от 0,1% в солевых

309

породах до 0,9 в глинистых. Однако значительные количества

его встречаются и в концентрированном виде. Так гумусовая

органика образует торф и уголь (кларк Сорг в углях 67%), са-

пропелевая— «битуминозные толщи» (доманикиты, баженовиты

и т. д.) со средним содержанием органического углерода 16,5 По-

именно сапропелевое органическое вещество—основной ис-

ходный продукт для такой концентрированной формы нахожде-

ния органического углерода, как нефть.

Основная область накопления гумусовой органики в виде

углей (первоначально торфа) и углистых включений — конти-

нентальные и переходные к морским фации. Пластовые накоп-

ления торфа образуются в пресноводных или очень слабо осо-

лоненных внутриконтинентальных лимнических фациях, а также

пресноводных и солоновато-водных прибрежно-морских озерах

и болотах, формирующихся из зарастающих лагун, лиманов, на

дельтовых низинах. При этом в среднем палеозое, когда только

начался выход растительности из моря на сушу и она колони-

зовала лишь прибрежные области суши, формировались при-

брежно-морские параллические угленосные толщи. В мезозой-

кайнозое в связи с широкой экспансией растительности и засе-

лением ею всей поверхности суши, угленакопление отчетливо

сместилось в область внутриматериковых водоемов.

Большое количество растительного детрита различного раз-

мера, который затем углефицируется, захороняется в аллюви-

альных, особенно старичных и пойменных фациях, а также в на-

земно-дельтовых и авандельтовых обстановках. Таким образом,

наиболее концентрированные формы накопления гумусового ор-

ганического вещества связаны с обстановка ми с очень спокой-

ной гидродинамикой (лимническими), а менее концентриро-

ванные— с условиями достаточно активной динамики в преде-

лах континентальных и переходных к морским фаций.

Учитывая последние достижения в области генезиса угле-

водородных газов, геологи-нефтяники должны уметь выделять

и внимательно изучать и те фации, в которых накапливаются

торфяники и растительный дендрит. Дело в том, что в процессе

катагенеза по мере превращения торфа и растительного дет-

рита в бурый уголь, а затем в каменный разных стадий угле-

фикации и, наконец, в антрацит, происходит образование и

выделение больших масс углеводородных газов, главным об-

разом метана, который может образовывать важные промыш-

ленные месторождения.

В противоположность гумусовому, сапропелевое органиче-

ское вещество накапливается в основном в морских обстанов-

ках. Известны случаи и они достаточно часты, когда обогащен-

ные сапропелевым материалом осадки формируются в озерах

и лагунах, но размеры таких образований и время их сущест-

вования сравнительно невелики и общие объемы весьма незна-

310