ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 456, № 3, с. 326-331
= ГЕОХИМИЯ
УДК 550.4:552.578.3
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ БИТУМОВ ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ ПРОВИНЦИИ (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ) © 2014 г. Р. П. Готтих, Б. И. Писоцкий, А. В. Мохов
Представлено академиком А.Н. Дмитриевским 28.03.2013 г. Поступило 09.04.2013 г.
Б01: 10.7868/80869565214150122
В геологических разрезах Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (ТПП) распространены концентрированные и рассеянные в породах твердые битуминозные вещества, традиционно рассматриваемые в нефтяной геологии как продукты физико-химических преобразований нефти. Согласно [1—3], такие битумы могут образоваться в процессах декомпрессии, окисления, метаморфизма погружения, деасфальтизации и фильтрации нефти (мальты, асфальты, асфальтиты), а также при пиролитическом воздействии на органическое вещество или нефть (асфальтиты, кериты, антраксолиты).
Настоящее сообщение посвящено изучению геохимических особенностей битумов провинции с целью выяснения процессов их образования.
Изучали битумы концентрированных форм (полей), отобранные в пределах Войского, Ня-медьского (Ижемского) и Бадьёльского месторождений, и рассеянные битумы в виде округлых выделений типа керитов и антраксолитов, отобранные из керна скважин, пробуренных в пределах: нефтяных Средне-Макарихинского, Омра-Сойвинского (Бадьёльского), Надейюского и За-падно-Соплесского газоконденсатного месторождений. Для сравнения геохимических особенностей битумов и нефти рассмотрены данные по ас-фальтенам нефти Ярегского, Западно-Тэбукского, Северо-Сарембойского, Лабоганского скоплений и смолисто-асфальтеновым фракциям нефти Сред-
Всероссийский научно-исследовательский институт геологических, геофизических и геохимических систем, Москва
Институт проблем нефти и газа Российской Академии наук, Москва Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии Российской Академии наук, Москва
не-Макарихинского месторождений. Места отбора проб представлены на рис. 1.
В битумах Нямедьского и Бадьёльского скоплений юго-запада региона по сравнению с ас-фальтенами нефти района отмечается превышение в уровне накопления только Mo и U (табл. 1). В рассеянных битумах типа керита-антраксолита по сравнению с фракциями нефти соответствующего района имеет место обеднение транзитными элементами (V, Cr, Co, Ni) и существенное, до порядка и более, обогащение высокозарядными (Ti, Y, Zr, Nb, REE, Hf, Th и особенно U) элементами. Эти углеродистые вещества (кроме керита из Ом-ра-Сойвинского геологического разреза) также обогащены по сравнению с нефтью рубидием, стронцием, молибденом и относительно обеднены свинцом, несмотря на высокие концентрации урана.
Исследование углеродистых веществ региона с использованием сканирующего электронного микроскопа JSM-5610LV, оснащенного спектрометром INCA Energy 450, позволило выяснить природу повышенного содержания литофильных элементов, и прежде всего урана, в рассеянных битумах некоторых типов. В антраксолите, приуроченном к кальцитовым прожилкам в микрозернистых известняках нижнего карбона Запад-но-Соплесского газоконденсатного месторождения, в отраженных электронах хорошо видны равномерно рассеянные шарообразные выделения уранинита размером ^6 мкм с примесью кальция, серы и фтора (рис. 2а, б; рис. 2в — спектр 5; табл. 2). Сферичность поверхности раздела между включениями уранинита и вмещающим его битумом предполагает их одновременное осаждение из общего восстановленного флюида. Субмикроскопические размеры шариков уранинита указывают на относительно затрудненные условия для движения урана к центрам концентрирования, а рассеяние их в массе битума свидетельствует о высокой вязкости среды минералообразования.
Рис. 1. Структурная схема Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции (С.П. Максимов).
Битумы (месторождения, возраст коллекторов): 1 — антраксолит, Западно-Соплесское (К), скв. 78, глубина 1830 м; 2 — керит, Средне-Макарихинское (8), скв. 10, глубина 3030 м; 3 — керит, Омра-Сойвинское (К), скв. 2001, глубина 270 м; 4 — асфальт, Бадьёльское (К), обнажение; 5 — асфальтит, Нямедьское (К), обнажение; 6 — асфальтит, Войское (К), обнажение; 7 — асфальт, Надейюское (К), скв. 11, глубина 1118 м.
Нефти (месторождения): 8 — Ярегское ^2); 9 — Западно-Тэбукское ^2); 10 — Средне-Макарихинское (82); 11 — Се-веро-Сарембойское ^1); 12 — Лабоганское ^3).
ьт
СО й
^ Среднепечорское ^ поперечное поднятие
._I Месторождения нефти и газа
_I Места отбора проб
Температура гомогенизации включений в кальците из прожилков с битумом составила 270— 350°С, а в песчаниках живетского горизонта (4150-4220 м; скв. 77, 79, 85, 83) во вторичных включениях микротротрещин измеренные температуры не превышали 110-130°С.
Отмеченные температурные различия позволяют говорить о разорванности во времени процессов формирования скоплений углеводородов и выделений твердых углеродистых веществ.
В рифейских слабометаморфизованных осадочных толщах, вскрытых скважиной 700 в сводовой части Ярегского нефтяного месторождения, отмечаются кварц-карбонатные и карбонатные
прожилки со сгустками битума типа асфальтита -низшего керита. В кальцитовых прожилках пород диагностируются водно-солевые включения и уг-леводородно-водные. Температура гомогенизации включений водно-солевых растворов составила 185-165°С на глубинах 4406-4409 и 16561661 м. В отраженных электронах в асфальтите наблюдаются блестящие, часто угловатые разно-зернистые выделения минералов, представленных помимо пирита ураноторитом или ауэрли-том, о чем свидетельствуют примеси фосфора и оксида кальция (глубина 1650 м). Диагностированы выделения оксида или сульфида свинца (рис. 2г; рис. 2 д — спектры 1 и 2; табл. 2). В пределах этого же шлифа возле сгустков битума встречена редко-
Таблица 1. Содержание микроэлементов в битумах и фракциях нефти (мг/т)
Микроэлемент 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Ti 56900 57200 21700 21000 3450 80900 39370 4860 5970 1840 7110 651000
V 35600 7280 169000 368000 581000 374000 277421 526000 1070000 137000 44100 48100
Cr 2860 2520 1940 3750 2970 7020 3684 7670 2220 24800 1930 33500
Co 574 390 2680 920 1400 1050 583 1880 2610 475 268 4850
Ni 11100 16700 117000 217000 253000 152000 71915 230000 433000 136000 162000 68800
Rb 539 1270 98 61 34 182 162 64 259 31 118 10500
Sr 14100 2470 2380 653 111 32500 13131 2160 1290 938 6300 203000
Y 3240 1140 328 51 49 408 587 113 61 10 34 5590
Zr 18500 3480 19400 1380 445 2700 8359 836 900 264 471 27100
Nb 399 223 147 36 5 155 510 16 22 7 21 2420
Mo 70100 4590 9700 1080 4420 1850 1637 368 642 608 1640 1590
Ln 16020 6494 1662 159 189 8303 2158 291 406 84 257 30208
Hf 290 83 122 15 14 57 190 15 21 5 9 769
Pb 5370 1140 3300 354 97 733 210 4190 1550 6830 3440 33100
Th 200 488 982 27 23 153 1652 27 30 2 12 1710
U 7402000 4770000 986000 19500 273 234 797 91 13 13 15 865
Примечание. Битумы (месторождения): 1 — антраксолит (Западно-Соплесское); 2 — керит (Средне-Макарихинское); 3 — ке-рит (Омра-Сойвинское); 4 — асфальт (Бадьёльское); 5 — асфальтит (Нямедьское); 6 — асфальтит (Войское); 7 — асфальт (На-деюское). Фракции нефти (месторождения): 8 — асфальтены (Ярегское); 9 — асфальтены (Западно-Тэбукское); 10 — смолы и асфальтены (Средне-Макарихинское); 11 — асфальтены (Северо-Сарембойское); 12 — асфальтены (Лабоганское). Анализы выполнены Д.З. Журавлевым на приборе ELAN 6100DRC.
земельная фаза, судя по всему монацита, состоящая из преимущественно легких и средних ланта-нидов с примесью тория и фосфора (рис. 2е — спектр 1; табл. 2).
Таким образом, проведенные исследования показывают, что совместно с битуминозной фазой отлагались радиоактивные и другие высокозарядные элементы в результате эволюционного преобразования общей для них флюидной системы. Одновременный процесс обособления битуминозного вещества и выделения в нем урансодер-жащих минералов позволил и—РЬ-методом определить на масс-спектрометре МАТ-261 время протекания процесса по данным, полученным при изучении антраксолита из керна Западно-Соплес-ского месторождения. Модельный возраст битума по соотношениям 206рь/238и и 207РЬ/235и составил соответственно 203.1 и 204.4 млн лет [4].
Полученные материалы позволяют говорить о киммерийском времени формирования урансо-держащих битумов, рассеянных в геологических разрезах Ярегского, Омра-Сойвинского, Средне-Макарихинского и Западно-Соплесского месторождений углеводородов и об отнесении их к единой генетической линии.
Приуроченность металлоносных битумов к минеральным жилам позволяет связать процесс их образования с действием гидротермальных уг-
лекислотных флюидов, формирующихся в зонах разрывных нарушений. Основой образования подобных флюидов служит, по-видимому, связанная в породах вода. При тектонических подвижках и возникновении резких перепадов давлений в трещинах эти флюиды, с изначально низким рН, вовлекаются в области деформаций, в которые могут подсасываться и захороненные в породах растворы. Проведенные 1-радиографические исследования по изучению характера распределения урана в рифейских комплексах, вскрытых скважиной 700, показали, что металл приурочен преимущественно к титанитам и апатиту. Известно, что в качестве примесей в данных минералах присутствуют лантаниды цериевой группы, иттрий, цирконий, ниобий, уран и торий. При воздействии на породы с указанными минералами гидротермальных углекислотных растворов происходят выщелачивание данных микроэлементов в соответствии с изменением кислотности—щелочности растворов и образование их комплексных, преимущественно карбонильных, соединений.
Насыщенные углекислотой растворы также являются хорошими растворителями для органических веществ любой природы, что и отражается в наблюдаемой прожилковой ассоциации кварца, кальцита и битумов. Синтез битуминозных веществ
Рис. 2. Минеральные фазы в твердых битумах кальцитовых прожилков пород (снимки в отраженных электронах). а — антраксолит, скв. 78, Западно-Соплесское месторождение, глубина 1830 м; б, в — выделения уранинита в битуме; г — асфальтит с выделениями пирита и ураноторита, скв. 700, Ярегско
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.