ГЕОЛОГИЯ И ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНЫЕ РАБОТЫ
УДК 523.681+551.7 © Коллектив авторов, 2015
Возможности использования космических микросфер при корреляции нефтегазоносных отложений1
Р.Х. Сунгатуллин, д.г.-м.н., Г.М. Сунгатуллина, к.г.-м.н., М.С. Глухов, Ю.Н. Осин, В.В. Воробьев (Казанский (Приволжский) федеральный университет)
Адрес для связи: Rafael.Sungatullin@kpfu.ru
Ключевые слова: космическая пыль, микросфера, магнетит, стратиграфия, корреляция, нефтегазоносные отложения.
The possibility of using space correlation with microspheres petroleum deposits
R.Kh. Sungatullin, G.M. Sungatullina, M.S. Gluchov, Yu.N. Osin, VV. Vorobiyev (Kazan (Volga Region) Federal University, RF, Kazan)
E-mail: Rafael.Sungatullin@kpfu.ru
Key words: cosmic dust, microsphere, magnetite, stratigraphy, correlation, petroleum deposits.
The article presents data on the microspheres in Phanerozoic sediments of the Caspian Basin. It found almost perfect spherical formations diameter 170-950 microns. Studies were performed using microspheres of scanning electron microscopy with a microprobe analysis by X-ray. In mineralogical respect to the scope composed mainly of magnetite. Trace elements (Si, Al, Mn) in the mi-crospheres increased from Paleozoic to Cenozoic deposits that can be used in the future as a geochemical criterion for stratigraphic correlation sections. In Cenozoic microspheres missing potassium and chromium, as noted in Paleozoic microspheres high chlorine content, which may be due to the presence of hibbingita. Textured surface of the microspheres (takyrs, plates, ribs, triangular depression, etc.), the presence of nickel and titanium impurities absence indicate their cosmic origin. Microspheres can be used as benchmarks in the search mikrostratigraficheskih hydrocarbons in sediments of different facies.
Качественная корреляция полифациальных толщ в настоящее время является важнейшим элементом поисковых работ в нефтяной геологии. Однако применение современных биостратиграфических, лито-логических, минералого-геохимических методов, включая определение абсолютного возраста осадочных пород, связано с большими трудностями при сопоставлении разнофациальных разрезов для отдельных месторождений и удаленных участков. Один из новых дополнительных методов сопоставления полифациальных толщ - изучение частиц космической (метеоритной) пыли (микросфер), которые в древности осаждались на земной поверхности [1]. Некоторые исследователи [2-5] с подобными объектами связывают возможности выделения событийных стратиграфических уровней глобального, регионального и местного масштабов. В будущем объекты космического происхождения могут существенно повысить точность расчленения и корреляции разрезов (микростратиграфичность [6]) при проведении поисково-разведочных работ в нефтегазоносных бассейнах, а также при изучении других стратифицированных полезных ископаемых.
Время выпадения на Землю таких объектов из атмосферы может составлять от первых часов до первых суток [7], а их источником являются достаточно крупные метеориты [1]. Микросферы обладают практически идеальной сферической формой, что наряду с текстурной поверхностью (такыры, таблички, выступы, треугольные впадины и др.) считается определяющим критерием оценки космогенности материала [8, 9]. Распространенными индикаторами космического вещества являются также сплав никеля с железом и отсутствие при-
месей титана. По всем указанным параметрам микросферы Прикаспийской впадины относятся к объектам космического происхождения.
Микросферы обнаружены в отложениях кайнозойской, мезозойской и палеозойской эратем (рис. 1). Поверхность кайнозойских образцов преимущественно гладкая. Среди магнетита практически не встречаются выделения никеля. Некоторые образцы имеют вытянутую или приплюснутую форму. На поверхности мезозойских микросфер редко наблюдаются почковидные выделения, в единичных случаях образцы имеют оплавленную поверхность с бороздами-трещинами. Есть образцы с выделениями железистого никеля (№^е). Среди палеозойских образцов встречаются образцы с трещинами или отсутствием сплошной маг-нетитовой корочки на поверхности. В интерстициях между магнетитовыми табличками достаточно часто наблюдаются «выпоты» железистого никеля в виде маленьких бугорков, пластинчатых образований и спиралей. Здесь встречаются яйце- и бутылеобразные микрометеориты.
В статье приводятся результаты исследования микросфер в фанерозойских осадочных породах Прикаспийской впадины, которая характеризуется чрезвычайно широким стратиграфическим диапазоном нефтегазо-носности. Продуктивными здесь являются девонский, каменноугольный, пермский, триасовый, юрский, меловой, палеогеновый и неогеновый комплексы [10].
Методика извлечения микросфер из осадочных пород описана в работе [5]. Отбор микросфер осуществлен с помощью препаровальной иглы и постоянного магнита, их исследования выполнены в лаборатории сканирующей
1Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной в рамках государственной поддержки Казанского (Приволжского) федерального университета с целью повышения его конкурентоспособности среди ведущих мировых научно-образовательных центров.
Рис. 1. Космические микросферы в фанерозое и корреляция разрезов Прикаспийской впадины:
1, 2 - микросферы, найденные соответственно по всему миру (данные предшествующих исследователей) и в Прикаспийской впадине (данные авторов); 3, 4 - корреляционные уровни Прикаспийской впадины (определенные по микросферам) соответственно в турнейских и в казанских отложениях
электронной микроскопии Междисциплинарного центра «Аналитическая микроскопия» Казанского университета на автоэмиссионном сканирующем электронном микроскопе MERLIN Carl Zeiss, оснащенном энергодисперсионным спектрометром AZTEC X-MAX Oxford Instruments (рис. 2).
Изученные авторами микросферы имеют серо-стальной цвет, металлический блеск и разнообразную рельефную поверхность (рис. 2), их диаметр составляет 170-960 мкм при среднем значении 425 мкм (см. таблицу). Микросферы из мезозойских пород имеют самый большой средний диаметр (600 мкм), диаметр кайнозойских и палеозойских микросфер в 2 раза меньше. Необходимо отметить, что размеры изученных микросфер
Рис. 2. Морфология и энергодисперсионный спектр микросфер Прикаспийской впадины
Массовое содержание элементов, %, в составе магнетитовых микросфер
Fe O Mn О Л! Са К
Кайнозойские микросферы (260-600 мкм, средний диаметр 370 мкм)
73,61 23,44 1,08 н. о. 0,40 1,47 н. о. н. о.
72,04 23,88 н. о. н. о. 0,94 1,63 0,26 н. о.
74,90 23,08 0,51 н. о. 0,36 0,83 н. о. н. о.
69,83 24,92 0,87 н. о. 0,24 3,68 0,18 н. о.
74,08 23,26 1,15 н. о. 0,05 1,46 н. о. н. о.
67,27 25,13 0,92 н. о. 0,71 1,71 1,81 н. о.
Мезозойские микросферы (200-950 мкм, средний диаметр 600 мкм)
75,82 21,05 2,01 н. о. 0,25 0,73 0,03 0,11
75,55 20,88 1,81 0,37 0,36 0,76 0,26 н. о.
82,69 15,41 0,97 н. о. 0,12 0,33 0,16 0,33
75,42 19,63 0,80 н. о. 0,13 3,53 0,17 0,33
Палеозойские микросферы (170-470 мкм, средний диаметр 280 мкм)
68,26 23,49 0,57 0,20 0,06 0,82 2,27 1,14
71,08 23,89 0,44 н. о. 0,32 1,46 0,80 0
75,56 22,59 н. о. н. о. 0,16 0,39 0,53 0,19
75,59 22,28 2,13 н. о. н. о. н. о. н. о. н. о.
72,91 22,66 0,21 н. о. н. о. 0,33 2,83 0,34
Примечание: н. о. - не обнаружено.
значительно (в 5-10 раз и более) превышают размеры аналогичных объектов из других регионов [1, 2, 7-9].
Анализ химического состава микросфер показал (см. таблицу), что их основным минералом является магнетит ^е3О4). В мезозойских отложениях, возможно, встречаются вюстит ^еО) и небольшая доля самородного железа [5], что отличает их от микросфер в кайнозойских и палеозойских породах (рис. 3, а). Содержание преобладающих элементов-примесей (кремния, алюминия, марганца) в микросферах увеличивается от древних отложений к молодым (рис. 3, б), что может быть использовано в будущем как геохимический критерий при стратиграфической корреляции разрезов. Кроме того, в кайнозойских микросферах не содержатся калий и хром.
Рис. 3. Среднее содержание макроэлементов (а) и микроэлементов (б) в микросферах Прикаспийской впадины
В палеозойских микросферах под тонкой магнетито-вой корочкой обнаружено высокое содержание хлора, что может быть связано с наличием здесь редкого минерала хиббингита ^е2(ОН)3С1), который встречается в метеоритном веществе [11]. Так, хиббингит выявлен в неоплавленной (центральной) части фрагментов Челябинского метеорита [12]. Изученный авторами наиболее обогащенный хлором участок палеозойской микросферы имеет следующий химический состав (массовое содержание, %): FeO - 90,47; С1 - 5,24; СаО - 1,80;MgO - 1,63; SO3 - 0,26. Максимальное содержание хлора в кайнозойских и мезозойских микросферах составляет соответственно 0,21 и 0,39 %. По мнению некоторых исследователей [13], находки хиб-бингита могут свидетельствовать о присутствии во внеземных объектах воды в форме гидроксид-ионов. При прохождении земной атмосферы температура поверхности метеорита составляет тысячи градусов, тогда как в центральных частях сохраняется космический холод, что позволяет некоторым минералам сохранять первоначальный состав. Возможно, такая консервация произошла и с хиббингитом, который после взрыва попал в атмосферу, а затем в виде включений сохранился в магнетитовых микросферах.
Некоторые исследователи происхождение магнети-товых микросфер связывают с природными земными (вулканической активностью [14], гидротермами, флюидными эманациями в осадочных толщах [15]) и искусственными (техногенными) процессами. По мнению авторов, наиболее интересна вулканическая альтернативная гипотеза происхождения магнетитовых сфер в древних осадочных отложениях, основанная на образовании микрочастиц при выбросах мантийного вещества в атмосферу в ходе пепловых извержений. Так, в пеплах современных вулканов (Карымский и Корякский на Камчатке, Эйяфьятлайокудль в Исландии) обнаружены морфологически очень похожие
объекты [14]. В связи с этим необходимо продолжить разработку более четких генетических критериев разделения магнетитовых микросфер и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.