Разработка комплексного подхода для стратиграфического расчленения и корреляции средне-верхнеюрских отложений юго-востока западной Сибири

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Традиционный подход, основанный на данных геофизических исследований скважин (ГИС), при стратиграфическом расчленении отложений Западной Сибири не всегда достаточен и убедителен, особенно при проведении границы между толщами, сходными по литологическому строению.

На юго-востоке Западной Сибири средне-верхнеюрские отложения, представленные тюменской и наунакской свитами, являются важным объектом поиска и разведки на нефть и газ. Несмотря на полувековое изучение свит, выделение их из толщи терригенных отложений юго-востока Западной Сибири до сих пор вызывает затруднения (Шурыгин и др., 2000). Связано это с однотипностью разреза средней–верхней юры. Обе свиты имеют континентальный генезис. Наунакская свита является возрастным аналогом морской васюганской свиты, распространенной западнее от изучаемой территории. В отличие от васюганской свиты, наунакская свита лишена такого яркого репера, как нижневасюганская подсвита, которая позволила бы уверенно расчленить разрез по данным ГИС. Эта подсвита состоит из аргиллитов темно-серых до черных, с буроватым или зеленоватым оттенком, плотных, битуминозных, являющихся показателем обширной морской трансгрессии на юго-восток Западной Сибири.

Кроме того, из-за отсутствия в отдельных частях разрезов средне-верхнеюрских отложений вопросы стратиграфического расчленения, корреляции, а также генезиса толщ во многом остаются дискуссионными. Поэтому эти отложения требуют тщательного комплексного изучения, включая надежную возрастную оценку, которая должна основываться на новых методах исследования угленосных отложений и подстилающих их пород.

Подобная проблема возникла в ООО “Норд Империал” при расчленении разреза месторождений углеводородов Снежное и Двойное (рис. 1). Эти залежи, расположенные в центральной части Томской области на расстоянии 20 км друг от друга, были вскрыты в советское время единичными поисковыми скважинами. Тогда же, при подсчетах запасов, продуктивным пластам были присвоены следующие индексы: на Двойном – Ю1-2, на Снежном – Ю1-1, Ю1-2, Ю1-3. Эта индексация была сохранена при последующих пересчетах, лишь на месторождении Двойное дополнительно был выделен пласт Ю1(3-4).

К 1988 г. на изучаемых площадях было пробурено 8 поисковых скважин (по 4 на каждой площади), после чего бурение на них не велось вплоть до 2005 г., когда месторождения начали вводить в эксплуатацию. С этого времени на изучаемой территории была выполнена 3D сейсмосъемка и пробурено 48 скважин на месторождении Снежном и 3 скважины на Двойном. Но, по мере накопления новой геолого-геофизической информации, стало очевидно, что, используя прежние стратиграфические разбивки, невозможно построить достоверную межплощадную корреляционную схему.

 

Рис. 1. Местоположение изученных разрезов.

 

К примеру, выяснилось, что по данным ГИС (рис. 2а) пласт Ю1-1 месторождения Снежного надежно коррелируется с пластом Ю1(1-2) Двойного. На атрибутной карте (рис. 2б), построенной по данным 3D сейсмики, видно, что в интервале этих отложений скважинами обоих месторождений вскрыто одно и то же песчаное тело.

Если по новым данным ГИС прослеживание пластов в разрезе не представляло больших сложностей, то вопрос их индексации оставался открытым. Поэтому для решения этой проблемы было выполнено биостратиграфическое расчленение.

 

Рис. 2. (а) Корреляционная схема по скв. Двойная № 2 и Снежная № 446 и (б) карта атрибутного анализа (Amplitude*H) по пласту Ю1-1 (Ю1(1-2)).

 

В континентальных отложениях, при отсутствии ортостратиграфической фауны, макроостатки растений становятся одним из главных источников геохронологической информации в разрезах юго-востока Западной Сибири. Ранее проведенные исследования выявили сочетания видов из родов Coniopteris, Phoenicopsis, Czekanowskia, которые имеют узкий стратиграфический диапазон и могут быть использованы при стратиграфическом расчленении и корреляции (Киричкова и др., 2001, 2002).

Для надежности интерпретации геофизических данных и палеоботанической информации были привлечены методы РФА, ИК-спектроскопии и Rock-EVAL, которые применяются при диагностировании со сложной фациальной обстановкой. Сочетание разных видов анализов дает надежные результаты и позволяет создать новый комплексный подход для усовершенствования региональной стратиграфической схемы нового поколения.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материалом для проведенных исследований послужили образцы с остатками макрофлоры из керна семи скважин: пл. Двойная, скв. 1, 2, 5 и пл. Снежная, скв. 446, 170, 430, 301.

Возраст отложений определялся по найденным растениям, имеющим выраженную привязку к определенным фитогоризонтам. Корректность полученных результатов подтвердилась каротажными корреляционными схемами, построенными по сети разведочных и эксплуатационных скважин. Осуществлялась увязка состава конкретных палеоботанических остатков отдельных отложений с генетическими показателями угольного вещества (образованного этими растениями) и термохимическими показателями, характеризующими особенности строения органической массы угольного вещества.

Палеоботанический материал представлен отпечатками и фитолеймами листьев, отпечатками стеблей, семенами растений. Пробоподготовка проводилась по стандартной методике: фитолеймы подвергались мацерации путем последовательного помещения сначала в концентрированную азотную кислоту и раствор бертолетовой соли, а затем в разбавленный аммиак. Полученные препараты изучались с помощью микроскопа МИКМЕД-6 в проходящем свете.

Угольный материал был измельчен до крупности 0.02 мм в соответствии с методикой определения спектральной характеристики углей в диапазоне 4000–400 см^–1 на АПК “Спектротест” (ГОСТ 52205) и методикой определения термохимических показателей на пиролизаторе Rock-Eval 6 Turbo.

Содержание петрохимических элементов определялось в пробах пород, в которых обнаружены растительные остатки, на рентгенофлюоресцентном анализаторе ED-2000 Oxford Instrumental. На основе исходных петрохимических данных были рассчитаны литогеохимические модули и индикаторные отношения, которые были проанализированы согласно рекомендациям Я.Э. Юдовича и М.П. Кетрис (2000).

Изученная коллекция хранится в Томском политехническом университете под № 72. В статье приведены в сжатом виде материалы каротажа скважин №№ 301, 170, 446, 430 (Снежное) и №№ 1, 2, 5 (Двойное) и сейсмической съемки пласта Ю1, так как они являются основой для указания мест отбора проб и увязки результатов палеоботанических, ИК-спектрометрических, термохимических и геохимических анализов с палеогеоморфологической структурой поверхности средне-верхнеюрских отложений. Применение комплексного подхода для уточнения стратиграфии отложений и их геологической корреляции позволило повысить достоверность полученных выводов при расчленении осадочной толщи и показать скрытые возможности межметодного контроля геологических данных.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Согласно схеме структурно-фациального районирования нижней и средней (без келловея) юры Западной Сибири (Решения…, 2004), изучаемые площади Снежная и Двойная находятся в Тымском фациальном районе Обь-Тазовской фациальной области, а в схеме келловея и верхней юры они расположены в Сильгинском фациальном районе Омско-Чулымской фациальной области. Формирование свит в этих фациальных районах происходило в условиях переходного седиментогенеза от морского (на западе) к континентальному (на востоке), что обусловило разнообразие фаций и сложность интерпретации в разрезах изученных скважин.

Тюменская свита сложена преимущественно чередующимися прослоями алевроаргиллитов и аргиллитов с прослоями песчаников и алевропесчаников с многочисленными пропластками углей.

В пределах изучаемых площадей на тюменской свите залегает наунакская свита, которая является возрастным аналогом преимущественно морской васюганской свиты.

Васюганская свита расположена западнее наунакской, в Пурпейско-Васюганском фациальном районе Обь-Ленской фациальной области, где в келловее–поздней юре происходило морское осадконакопление. Васюганская свита характеризуется преобладанием в своем составе пород морского генезиса с редкими локальными участками континентальных фаций. Васюганская свита делится на две подсвиты. Нижневасюганская подсвита сложена преимущественно аргиллитами темно-серыми до черных, с зеленоватым оттенком, битуминозными. Верхневасюганская подсвита представлена преимущественно светло-серыми песчаниками и алевролитами.

Наунакская свита распространена восточнее васюганской в пределах Сильгинского и Ажарминского фациальных районов. Свита представляет собой неравномерное переслаивание песчаников, алевролитов, аргиллитов, маломощных пластов углей. Отмечается присутствие пирита, тонких намывов углефицированного детрита, которые подчеркивают слоистость. Наунакская свита имеет сходство с нижезалегающей тюменской свитой.

Макроостатки ископаемых растений довольно часто встречаются в керне скважин Западной Сибири. Одинаковая в юрских отложениях разных районов стратиграфическая последовательность комплексов макроостатков растений послужила основой для обособления в этом диапазоне региональных стратиграфических подразделений в ранге слоев по флоре. Такого рода схема нижней–средней юры Западной Сибири была впервые приведена Б.Н. Шурыгиным и др. (2000).

Соответствие стратиграфических объемов выделенных биостратонов объему общих стратиграфических подразделений оценивалось с использованием шкалы региональных горизонтов, увязанной на разрезах морской юры с зональными подразделениями по двустворкам и микрофауне. Эта схема была взята за основу при разработке Унифицированной стратиграфической схемы и схемы структурно-фациального районирования нижней–средней (без келловея) юры и келловея–верхней юры Западной Сибири (Решения…, 2004). В результате выделены слои по флоре с характерными комплексами макроостатков.

Проведенные в последующие годы фундаментальные исследования макроостатков растений в Западной Сибири позволили выделить фитогоризонты, слои с флорой и характерные для них комплексы растений (Киричкова и др., 2005).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Тюменская свита (малышевский комплекс растений томского фитогоризонта). В разрезах изученных скважин остатки макрофлоры в основном приурочены к пограничным с наунакской свитой отложениям. Совокупность растений можно отнести к малышевскому комплексу растений томского фитогоризонта. Преобладающими здесь являются голосеменные гинкгофиты, которые порой создают монодоминантные скопления, образующие углистые прослои. Преобладают среди них чекановскиевые при равном количестве видов в составе родов Phoenicopsis и Czekanowskia. В разрезах изученных скважин определены виды: Phoenicopsis mogutchevae, Ph. varia, Czekanowskia irkutensis, Cz. rigida и Cz. ex gr. rigida. Широко распространены и хвощовые, среди которых преобладают Equisetites lateralis. Спорадически встречаются шишки Equisetostachys sp.

В группе папоротников доминирующим является род Coniopteris с видами С. vialovae, C. depensis, C. burejensis, C. simplex, иногда C. vsevolodii. Широко распространены папоротники Raphaelia diamensis, спорадически встречаются R. stricta (табл. I, II). Цикадовые представлены Nilssonia urmanica, хвойные – Podozamites lanceolatus, мхи – Hepaticites cf. wonnacotti (Быстрицкая, Рычкова, 2013; Рычкова, 2013).

 

Таблица I. Отпечатки растений в изученных скважинах. Длина масштабной линейки равна 10 мм.

1, 2 – Equisetites lateralis (Phillips) Phillips, отпечатки диафрагм, тюменская подсвита: 1 – пл. Снежная, скв. 170, обр. 72/231-2, гл. 2796.9 м; 2 – пл. Снежная, скв. 170, обр. 72/235-3, гл. 2801.4 м; 3–14 – Coniopteris vialovae Turutanova-Ketova, остатки неполных стерильных и фертильных перьев, верхнетюменская подсвита: 3 – пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/508-2, гл. 2947.83 м; 4 – пл. Двойная, скв. 1, обр. 72/271-1, гл. 2555 м; 5 – пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/11-1, гл. 2947.98 м; 6, 7 – пл. Двойная, скв. 1, гл. 2557.37 м: 6 – обр. 72/281-2, фертильные перышки, 7 – обр. 72/281-1; 8 – пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/8-1, гл. 2947.9 м; 9, 10 – пл. Снежная, скв. 430, гл. 2947.88 м: 9 – обр. 72/7-2, 10 – обр. 72/7-3; 11 – пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/229-1, гл. 2795.1 м; 12 – пл. Двойная, скв. 1, обр. 72/281-3, гл. 2857.37 м; 13 – пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/6-1, гл. 2947.85 м; 14 – пл. Снежная, скв. 446, обр. 72/244, гл. 3294.2 м; 15 – Raphaelia diamensis Seward, пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/9-3, гл. 2948.55, верхнетюменская подсвита; 16–20 – Coniopteris vialovae Turutanova-Ketova, остатки неполных стерильных перьев, верхнетюменская подсвита: 16, 17 – пл. Снежная, скв. 430, гл. 2947.88 м: 16 – обр. 72/11-2, 17 – 72/11-3; 18, 19 – пл. Снежная, скв. 430, гл. 2947.98 м: 18 – обр. 72/11-4, 19 – 72/11-5; 20 – пл. Двойная, скв. 1, обр. 72/274-3, гл. 2556 м.

 

Таблица II. Отпечатки растений в изученных скважинах. Длина масштабной линейки равна 10 мм.

1–10 – Raphaelia diamensis Seward, остатки неполных стерильных перьев, верхнетюменская подсвита: 1–4 – пл. Снежная, скв. 430, гл. 2947.6 м: 1 – обр. 72/507-1, 2 – обр. 72/507-2, 3 – 72/507-3, 4 – 72/507-4; 5, 6 – пл. Снежная, скв. 446, гл. 3292.6 м: 5 – обр. 72/240-1, 6 – обр. 72/240-2; 7, 8 – пл. Снежная, скв. 430, гл. 2947.93 м: 7 – обр. 72/9-2; 8 – обр. 72/9-1; 9 – пл. Двойная, скв. 1, обр. 72/274-1, гл. 2556 м; 10 – пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/7-1, гл. 2947.88 м; 11 – Coniopteris vsevolodii E. Lebedev, пл. Снежная, скв. 430, обр. 72/6-2, гл. 2948.47 м, верхнетюменская подсвита; 12, 13 – Coniopteris burejensis (Zalessky) Seward, пл. Снежная, скв. 301, гл. 2435.7 м, верхнетюменская подсвита: 12 – обр. 72/185-4, 13 – обр. 72/185-3; 14–17 – Equisetites sp., наунакская свита: 14, 15 – пл. Двойная, скв. 5, гл. 2837.35 м: 14 – обр. 72/264-4, 15 – обр. 72/264-3; 16, 17 – пл. Двойная, скв. 1, гл. 2540.2 м: 16 – обр. 72/270-1, 17 – обр. 72/270-2; 18 – Neocalamites sp., пл. Снежная, скв. 301, обр. 72/169, гл. 2421.9 м, наунакская свита; 19 – Podozamites cf. eichwaldii Schimper, пл. Снежная, скв. 301, обр. 72/165-2, гл. 2421.9 м, наунакская свита; 20 – Podozamites lanceolatus (Lindley et Hutton) Schimper, пл. Снежная, скв. 301, обр. 72/165-1, гл. 2421.9 м, наунакская свита; 21 – Czekanowskia tomskiensis Kiritchkova et Samylina, неполный пучок листьев, пл. Снежная, скв. 301, обр. 72/166, гл. 2422.1 м, наунакская свита; 22–24 – Coniopteris cf. burejensis (Zalessky) Seward, пл. Двойная, скв. 5, гл. 2837.35 м, наунакская свита; 22 – обр. 72/266-2, 23 – обр. 72/266-1, 24 – обр. 72/265.

 

Следует отметить большое распространение в изученных отложениях Coniopteris vialovae, который включен в комплекс слоев с флорой. В ассоциации с ним встречаются папоротники Raphaelia diamensis, которые также можно включить в малышевский комплекс растений. Кроме того, постоянным представителем флоры томского фитогоризонта являются чекановскиевые Phoenicopsis varia, которые присутствуют в образцах в виде обрывков, образующих большие скопления.

На основании детальных исследований из всего списка таксонов выявлены виды, слагающие ядро малышевского комплекса растений. Среди них папоротники Coniopteris vialovae и Raphaelia diamensis, чекановскиевые Czekanowskia irkutensis, Cz. rigida, Phoenicopsis varia и Ph. mogutchevae. Этот комплекс растений вполне обоснованно может быть использован при стратиграфическом расчленении и корреляции изученных разрезов скважин, с отнесением их к верхнетюменской подсвите. Ископаемая флора является типичной для Сибирской палеофлористической области с сезонным климатом (Vakhrameev, 1991; Kostina, Herman, 2013, 2016). На юго-востоке Западной Сибири, как и в смежных областях, например в Иркутском угленосном бассейне (Фролов, Мащук, 2014), в Кузбассе (Киричкова и др., 1992), в Монголии (Kostina et al., 2015) и др., о сезонности климата в средней юре свидетельствует большое количество чекановскиевых, сбрасывающих свои укороченные побеги с пучками листьев.

Наунакская свита (наунакский комплекс растений наунакского фитогоризонта). Наунакский комплекс растений в изученных скважинах насчитывает несколько меньшее количество видов, чем малышевский. Так, встречаются часто хвощовые Equisetites sp. и Neocalamites sp., как в отпечатках, так и объемные, у которых полый ствол заполнен углисто-глинистым материалом. Размер хвощей иногда превышает диаметр керна, что говорит о его крупных размерах. Кроме многочисленных хвощей встречаются папоротники Coniopteris simplex; хвойные Podozamites eichwaldii, P. lanceolatus; чекановскиевые Czekanowskia tomskiensis; много в отложениях семян Carpolites cinctus (Рычкова, Быстрицкая, 2015).

Руководящим видом для наунакской свиты можно считать Czekanowskia tomskiensis. Несмотря на то, что хвойное растение Podozamites eichwaldii в скв. 2 площади Двойная обнаружено в самой кровле тюменской свиты, его можно считать характерным для наунакской свиты.

В таблице 1 приводится палеоботанический состав тюменской и наунакской свит по скважинам. Особенности растительных комплексов тюменской и наунакской свит находят отражение в составе растений-углеобразователей, из которых сформировались угленосные отложения. Для разделения последних успешно применяется петрографический анализ (Иванов, 2002) и ИК-спектрометрическая характеристика углей (Иванов, 2015а), на основе которых определяются их генетические свойства (табл. 2): стадия метаморфизма (показатель отражения витринита, R₀), количество фюзенизированных компонентов (∑ОК), степень гелификации (Пг) и восстановленности (Пв). По совокупности показателей Пг и Пв устанавливается индекс биохимического преобразования органической массы торфяника (I_ГМУ). Это важный критерий оценки палеообстановки, в которой происходило торфо-углеобразование (Иванов, 2015б), и интенсивности преобразования коллоидных растворов в гелифицированное вещество. Состав растительного комплекса болота и условия обводнения палеоторфяника напрямую влияют на содержание фюзенизированных компонентов в углях, их степень гелификации и восстановленности.

Выделяются два вида восстановленности: флористическая восстановленность (Пв_флор), отражающая эволюцию и состав растений-углеобразователей, и литофациальная восстановленность (Пв_л-ф), как результат неравномерного тектонического погружения осадков (циклогенеза) в области седиментогенеза одного осадочного комплекса. Установлено, что особенности угленосных отложений разных бассейнов определяются сочетанием типа болотной среды и составом флоры, которые предопределяли интенсивность гелификации растительной массы (I_ГМУ) вне зависимости от этапов и ритмов угленакопления.

 

Таблица 1. Палеоботанический состав тюменской и наунакской свит

Площадь, номер скважины (глубина, м)	Тюменская свита	Площадь, номер скважины (глубина, м)	Наунакская свита
Двойная, 1 (2552.7–2553.4)	Хвощи: Equisetites sp. Папоротники: Coniopteris vialovae, Coniopteris depensis, Raphaelia diamensis Чекановскиевые: Phoenicopsis sp., Czekanowskia sp.	Двойная, 1 (2540.2–2546.2)	Хвощи: Equisetites sp. Папоротник: Coniopteris simplex
Двойная, 5 (3245.7–3250)	Папоротники: Coniopteris vialovae Гинкговые: Ginkgo sp.	Двойная, 5 (2837.35)	Хвощи: Equisetites sp. Папоротники: Coniopteris simplex, Coniopteris сf. burejensis
Снежная, 170 (2795.1–2796)	Хвощи: Equisetites lateralis Чекановскиевые: Czekanowskia sp. Папоротники: Coniopteris vialovae, Coniopteris depensis	Снежная, 3٠1 (2421)	Хвощи: Neocalamites, Equisetites lateralis Хвойные: Podozamites sp. Чекановскиевые: Czekanowskia tomskiensis
Снежная, 466 (3291.2–3294.5)	Чекановскиевые: Czekanowskia sp. Папоротники: Raphaelia diamensis, Coniopteris vialovae, C. depensis Хвощи: Equisetites lateralis
Снежная, 466 (3302)	Папоротники: Coniopteris depensis	Краткая характеристика особенностей растительных комплексов тюменской и наунакской свит. Тюменская свита. Основные растения: Czekanowskia sp., папоротники Coniopteris vialovaeи хвощи, отмечается появление хвойных растений. Наунакская свита. Основные растения: папоротники Coniopteris simplex и хвощи Equisetites lateralis
Снежная, 430 (2948)	Папоротники: Raphaelia diamensis, R. stricta, Coniopteris vsevolodii, C. vialovae, C. depensis Чекановскиевые: Czekanowskia irkutensis, Phoenicopsis mogutchevae
Снежная, 430 (2950)	Чекановскиевые: Czekanowskia sp. Цикадовые: Nilssonia urmanica Хвойные: Podozamites sp.

 

Таблица 2. Сравнительный анализ средних значений показателей генезиса и генерации углей по свитам и палеоботанический состав тюменской свиты

Номер скважины	Свита (глубина залегания угля, м)	Состав растений-углеобразователей	R0, %	∑ОК, %	Пг, ед.	Пвфлор, ед.	IГМУ, ед.	S1, мг	S2, мг	P1, %
170	Тюменская (2795.1–2796)	Хвощи: Equisetites lateralis Чекановскиевые: Czekanowskia sp. Папоротники: Coniopteris vialovae, Coniopteris depensis	0.84	15	2.25	0.60	1.35	14.6	182.0	7.4
446	Тюменская (3291.2–3294.5) (3302)	Чекановскиевые: Czekanowskia sp. Папоротники: Raphaelia diamensis, Coniopteris vialovae, C. depensis Хвощи: Equisetites lateralis	0.83	23	1.76	0.56	0.99	21.9	252.0	8.0
		Папоротники: Coniopteris depensis	0.87	39	1.39	0.51	0.71	21.0	172.0	10.9
430	Тюменская (2948) (2950)	Папоротники: Raphaelia diamensis, R. stricta, Coniopteris vsevolodii, C. vialovae, C. depensis Чекановскиевые: Czekanowskia irkutensis, Phoenicopsis mogutchevae	0.84	26	1.65	0.54	0.89	21.0	205.4	9.3
		Чекановскиевые: Czekanowskia sp. Цикадовые: Nilssonia urmanica. Хвойные: Podozamites sp.	0.86	15	2.25	0.60	1.35	20.8	285.8	6.8
Средние значения показателей по тюменской свите			0.85	24	1.86	0.56	1.06	19.9	219.0	8.5
Средние значения показателей по наунакской свите			0.84	21	1.96	0.58	1.14	20.5	228.1	8.3

 

На примере тюменской свиты (табл. 2) видно, что во время ее накопления в болотах на площади Снежная в районе скв. 446 интенсивность биохимического преобразования органической массы торфяника была слабая (I_ГМУ = 0.71–0.99, Пг = 1.39–1.76 и Пв_флор = 0.51–0.56 ед.) из-за слабого проявления гелификации и восстановленности. Это связано с доминированием древовидных папоротников и слабой обводненностью данной части заболачиваемой территории ввиду ее удаленности от основного источника питания – палеореки. Вероятно, это была древняя первая терраса или возвышенная часть поймы реки (рис. 2б).

Иная картина в скважине 430 пл. Снежная. Здесь показатели выше, чем в скважине 446 (I_ГМУ = 0.89–1.35, Пг = 1.65–2.25 и Пв_флор = 0.54–0.60). Сравнение величин I_ГМУ, Пг, Пв_флор и состава растений-углеобразователей в скважинах 446 и 430 указывает на разные условия торфонакопления. При этом в районе скв. 430 в начале торфонакопления доминировали чекановскиевые с частичным участием хвойных растений, и это, вероятно, была более затопляемая часть поймы реки, которая обеспечивала устойчивую обводненность торфяника. Но затем условия поменялись, водоприток снизился и папоротники стали преобладать в торфяной массе болота. В целом из приведенного примера видно, что данные показатели отражают изменение состава фитоценозов заболачиваемой местности и условия торфонакопления (табл. 2).

В основе метода Rock-Eval лежит термическое моделирование эволюции нефтематеринской породы. Пиролиз угольных проб показал, что вышеуказанные причины отражаются на органической массе угольного вещества в виде показателей выхода свободных, по-иному легких (S1), и тяжелых (S2) углеводородов, которые обусловливают продуктивность вещества (P1), а она, в свою очередь, зависит от содержания фюзенизированных компонентов и в меньшей мере от катагенеза осадков.

Средние показатели углей тюменской свиты: R₀ = 0.85%, ∑ОК = 24%, Пг = 1.86 ед., Пв_флор = 0.56 ед., I_ГМУ = 1.06 ед., S1 = 19.9 мг, S2 = 219 мг, P1 = 8.5 ед. Средние показатели углей наунакской свиты: R₀ = 0.84%, ∑ОК = 21%, Пг = 1.96 ед., Пв_флор = 0.58 ед., I_ГМУ = 1.14 ед., S1 = 20.5 мг, S2 = 228.1 мг, P1 = 8.3 ед. (табл. 2).

Вышеприведенные данные указывают на различие углей наунакской и тюменской свит по показателю отражения витринита (R₀) и продуктивности (P1) и свидетельствуют о более высокой степени метаморфизации углей тюменской свиты.

Итак, средние значения генетических (R₀, ∑ОК, Пг, Пв_флор, I_ГМУ) и термохимических (S1, S2, P1) показателей углей тюменской свиты отличаются от аналогичных показателей углей наунакской свиты: в последних R₀, ∑ОК, P1 ниже, а Пг, Пв_флор, I_ГМУ, S1, S2 выше, чем в первых. Из этого следует, что различие свойств углей рассматриваемых свит в значительной мере обусловлено растительным составом наунакских и тюменских болот. В наунакских болотах существенную роль играли хвощи и меньшую чекановскиевые, произраставшие в верховых болотах или в болотах пониженного водопритока. В тюменских болотах в растениях-углеобразователях доминировали папоротники, а чекановскиевые занимали второстепенную роль, что обусловило пониженную степень гелификации в этих болотах. Указанные отличительные генетические и генерационные признаки углей в совокупности с составом растительных остатков являются основой для расчленения осадочных отложений и однозначно указывают на биостратиграфические особенности тюменской и наунакской свит.

Проведенные петрографические и литогеохимические исследования пород позволили уточнить фациальную принадлежность отложений тюменской и наунакской свит и выявить особенности осадконакопления. Так, результаты петрографических исследований показали, что для пород тюменской свиты характерна ярко выраженная ориентированная текстура, обусловленная уплощением кварцевых обломков и пластически деформированных слюд вдоль поверхности напластования. В этом же направлении отмечается ориентировка прерывистых микротрещин, заполненных битуминозным веществом. Текстура пород наунакской свиты преимущественно параллельно- и линзовиднослойчатая, иногда трещиноватая. В целом средне-верхнеюрские отложения подвергались постдиагенетическим преобразованиям, выраженным в катаклазе, корродированности и регенерации кремнистых обломков, замещении полевых шпатов кремнисто-каолинитовым агрегатом. Степень катагенетических преобразований в отложениях тюменской свиты более высокая, чем в отложениях наунакской свиты (Shaminova et al., 2016).

Расчет литохимических модулей по результатам рентгенофлюоресцентного анализа для пород изученных скважин позволил более точно провести их классификацию, реконструировать особенности континентального седиментогенеза, физико-химические и геодинамические обстановки осадконакопления (Юдович, Кетрис, 2000). Отношение железа и марганца (40 < Fe/Mn < 80) указывает на формирование отложений обеих свит в мелководных континентальных бассейнах.

Детализация условий осадконакопления проводилась по следующим модулям: титановому модулю (ТМ) – TiO₂/Al₂O₃; гидролизатному модулю (ГМ) – TiO₂ + Al₂O₃ + Fe₂O₃ + FeO + MnO/SiO₂; алюмокремниевому модулю (АМ) – Al₂O₃/SiO₂; фемическому модулю (FM) – Fe₂O₃/SiO₂. Титановый модуль позволяет установить палеоклиматические особенности, в значительной мере влияющие на степень и интенсивность химического выветривания, которые определяются соответственно АМ и ГМ, а также на характер терригенных отложений (FМ). Следуя методическим рекомендациям (Панова, Шишлов, 2013), нами использовано значение титанового модуля, как климатического индикатора. Величина ТМ возрастает при переходе от аридной зоны к гумидной (Панова и др., 2013).

Из таблицы 3 хорошо видно, что значение титанового модуля в целом возрастает от тюменской к наунакской свите. В тюменской свите среднее значение ТМ составляет 0.028, что соответствует семиаридному климату осадконакопления, а в наунакской свите 0.052, что свидетельствует о гумидизации климата.

 

Таблица 3. Литохимические модули тюменской и наунакской свит

Наунакская свита
№ п/п	№ обр.	Скважины	ГМ	АМ	ТМ	FM
1	72/270	пл. Двойная, скв. 1	0.30	0.30	0.03	0.01
2	72/264	пл. Двойная, скв. 5	0.30	0.30	0.04	0.03
3	72/266	пл. Двойная, скв. 5	0.40	0.30	0.06	0.06
4	72/164	пл. Снежная, скв. 301	0.30	0.30	0.05	0.04
5	72/513	пл. Снежная, скв. 301	0.30	0.30	0.08	0.01
среднее			0.32	0.30	0.052	0.03
Тюменская свита
№ п/п	№ обр.	Скважины	ГМ	АМ	ТМ	FM
1	72/274	пл. Двойная, скв. 1	0.80	0.30	0.02	0.50
2	72/249	пл. Двойная, скв. 2	0.20	0.20	0.05	0.02
3	72/254	пл. Двойная, скв. 2	0.40	0.30	0.02	0.04
4	72/231	пл. Снежная, скв. 170	0.40	0.30	0.02	0.04
среднее			0.45	0.28	0.028	0.15

 

На фоне преобладающих семиаридных обстановок в конце среднеюрской эпохи на изучаемой территории имели место эпизоды гумидизации, что подтверждается наибольшим распространением в наунакской свите влаголюбивых хвощовых Equisetites sp. и Neocalamites sp. Тенденция изменения показателей Пг, I_ГМУ и ТМ (табл. 4) подтверждает существенное различие климатических условий в тюменское и наунакское время.

 

Таблица 4. Сравнительный анализ литохимических и генетических показателей пород и углей по свитам отдельных скважин

Свита	№ обр.	Скважины	ГМ	АМ	ТМ	Пг	IГМУ
наунакская	72/192	пл. Снежная, скв. 301	1.10	0.40	0.04	2.31	1.41
тюменская	72/231	пл. Снежная, скв. 170	0.40	0.30	0.02	2.25	1.35

 

По отношению модулей ГМ и АМ выявлено, что в тюменской свите выветривание протекало неустойчиво и приводило к наличию чуждых примесей в породе, а значение модуля FM указывает на присутствие большего количества обломков пород в отложениях (табл. 3). Наоборот, в наунакской свите выветривание было устойчивое ввиду обилия влаги и породы более однородные по составу и количеству (Шаминова и др., 2017) (рис. 3).

 

Рис. 3. Скв. Снежная № 446. Песчаники пласта Ю1 (наунакская свита) по каротажу и по керну.

 

Сопоставляя результаты комплексного анализа с графическим отображением сейсмических амплитуд, можно говорить о том, что в наунакское время формирование отложений на площадях месторождений Снежное и Двойное происходило в долине небольшой равнинной реки, по берегам которой произрастали влаголюбивые растения. Русло реки было ограниченно меандрирующего типа, что видно как по атрибутной карте, так и по имиджу кривой ГК. Подошвенная линия горизонтальная, характерная для всех типов русловых отложений, а кровельная линия – полого наклонная, отличающаяся как от субгоризонтальной “кровли” фуркирующих рек, так и от более скошенной “кровли” свободно меандрирующих русел (Муромцев, 1984).

Из этого следует, что в данном районе к началу накопления отложений наунакской свиты расчлененный доюрский рельеф был денудирован и повсеместно перекрыт терригенными отложениями нижней и средней юры, что привело к выполаживанию местности. Изучаемая территория представляла собой прибрежно-морскую равнину, временами заливавшуюся морем (Атлас…, 1976). В упомянутой работе на площади Двойная выделены мелководно-морские условия осадконакопления. Однако к моменту составления “Атласа…” площадь Двойная еще не разбуривалась. Сегодняшние данные позволяют говорить о том, что наунакские отложения месторождения Двойное во многом аналогичны отложениям месторождения Снежное и имеют речной генезис. Это подтверждается шнурковой геометрией песчаного тела, отчетливо выраженной на атрибутной карте, и формой кривой ГК (Ежова, 2005). Ширина пояса меандрирования реки колеблется от 2 до 4.5 км. В разрезе русловые отложения представлены преимущественно песчаниками мелко-среднезернистыми, косослоистыми либо массивными (рис. 3в, 3г), которые с размывом залегают на подстилающем угле (рис. 3а, 3б) и постепенно, через переслаивание, переходят вверх по разрезу в глинистые осадки поймы (рис. 3д, 3е).

Направление течения реки было с северо-востока на юго-запад, что отражено в минеральном составе песчаного материала. Вниз по течению он становится более зрелым, т.е. в нем снижается содержание обломков пород и увеличивается концентрация зерен кварца и полевых шпатов. Согласно классификации Шванова В.Н. (1969), полевошпато-кварцевые граувакки месторождения Снежное переходят в граувакковые аркозы месторождения Двойное (рис. 4).

 

Рис. 4. Диаграмма минерального состава песчаников пласта Ю1 (наунакская свита), по материалам ОАО “ТомскНИПИнефть” и Института нефтегазовой геологии и геофизики имени А.А. Трофимука СО РАН.

 

Встречающиеся в кровле наунакской свиты угленосные отложения также свидетельствуют о высокой влажности климата и продолжительном заболачивании некоторых участков. В углисто-глинистом аргиллите встречаются остатки чекановскиевых Czekanowskia tomskiensis, папоротников Coniopteris simplex, хвойных Podozamites lanceolatus, P. cf. eichwaldii, многочисленны семена, корни растений, углефицированные ветки, углисто-растительный детрит. Однако с угленосными прослоями связаны находки хвощей и остатков листьев чекановскиевых, которые порой образуют монодоминантные скопления. Поэтому границу между двумя свитами необходимо провести по исчезновению комплекса растений, характеризующего томский фитогоризонт. Эта граница подчеркнута в изученных скважинах прослоем угля.

Одна из главных особенностей углеобразования в наунакское время – это связь гумификации растительных остатков с трансгрессией, проходившей на юго-востоке и востоке Западной Сибири в позднем бате–келловее. На наличие трансгрессии указывает повышенный уровень гелификации и восстановленности углей. Причем повышенная восстановленность углей связана с растительным составом, т.е. это флористическая восстановленность, которая свидетельствует о климатических изменениях гумидного характера. Все это нашло свое отражение не только в литолого-фациальном изменении отложений, но и в формировании специфического комплекса растений наунакского фитогоризонта (Shaminova et al., 2014).

В результате проведенных исследований на площадях Снежная и Двойная граница между тюменской и наунакской свитами проведена на другом стратиграфическом уровне: мощность наунакской свиты сократилась до 10 м с юго-запада на северо-восток, с возможностью выклинивания на соседних участках (рис. 5).

 

Риc. 5. Схема корреляции отложений тюменской и наунакской свит по скважинам месторождений Двойное и Снежное.

 

ВЫВОДЫ

Совместное использование палеоботанического, ИК-спектрометрического, термохимического и рентгенофлюоресцентного методов анализа пород и углефицированных остатков позволило провести стратиграфическое расчленение сложно построенных и литологически схожих осадочных отложений, содержащих мало органических остатков, и выявить биогеохимические палеообстановки накопления нефтепродуктивных отложений мезозоя Западной Сибири.

На основе комплексной оценки керна скважин на площадях Двойная и Снежная проведено биостратиграфическое расчленение и среди макроостатков были выделены руководящие формы малышевского комплекса растений томского фитогоризонта, соответствующего верхнетюменской подсвите, и наунакского комплекса растений, соответствующего наунакской свите. Установлено, что руководящими формами для малышевского комплекса растений томского фитогоризонта являются: папоротники Coniopteris vialovae и Raphaelia diamensis; чекановскиевые Czekanowskia irkutensis, Cz. rigida, Phoenicopsis mogutchevae, Ph. varia. Наунакский комплекс растений в изученных скважинах насчитывает несколько меньшее количество видов, чем малышевский. Руководящим для наунакской свиты в изученных скважинах можно считать эндемичный вид Czekanowskia tomskiensis.

Генетические и термохимические показатели углей тюменской и наунакской свит различаются, что обусловлено растительным составом наунакских и тюменских болот. Угли тюменской свиты более метаморфизованные, интенсивность биохимического преобразования органической массы торфяника более слабая, что связано с доминированием в тюменских болотах папоротников (более 7 видов). В наунакской свите отмечается повышенный уровень гелификации и восстановленности углей, что связано с преобладанием хвощей в наунакских болотах и указывает на климатические изменения гумидного характера.

Литогеохимические исследования, включающие расчет литогеохимических модулей, также позволили уловить структурно-текстурные различия в породах обеих свит и уточнить их фациальную принадлежность. Так, выяснено, что формирование отложений в конце средней юры–начале поздней юры на изучаемых площадях проходило в мелководных континентальных бассейнах седиментации. На фоне семиаридной обстановки в конце средней юры (верхнетюменская подсвита) имели место эпизоды гумидизации (наунакская свита), что также подтверждается большим распространением влаголюбивых хвощей.

Проведенное стратиграфическое расчленение разрезов изученных скважин на площадях Снежная и Двойная с использованием комплексных (биостратиграфических и литогеохимических) исследований и увязка полученных результатов с каротажным материалом приведет к последующему переименованию пластов данных месторождений. В новой схеме стратиграфического расчленения наунакская свита значительно сократила свою мощность вплоть до десятка метров, с возможным выклиниванием на соседних участках.

Таким образом, применение комплексного подхода к изучению геологических объектов способствует повышению достоверности геологической информации и приводит к сокращению затрат на геологоразведочные работы и повышению эффективности добычи трудноизвлекаемых запасов углеводородов в Западной Сибири.

Об авторах

И. В. Рычкова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: irina.rychkova@mail.ru
Россия, Томск

М. И. Шаминова

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: irina.rychkova@mail.ru
Россия, Томск

В. В. Аносов

ООО “Норд Империал”

Email: irina.rychkova@mail.ru
Россия, Томск

В. П. Иванов

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Email: irina.rychkova@mail.ru
Россия, Томск

Список литературы

Дополнительные файлы