Реконструкция условий осадконакопления отложений ордовика и силура в разрезе скважины Ледянская 358
Введение
Как известно Эвенкия очень красивое место в
России. Она богата своими природными ресурсами. Кроме алмазов и других ценных
минералов там добывают нефть и газ. В своей работе я хочу охарактеризовать
Скважину Ледянская 358, составить ее реконструкцию условий осадконакопления и
охарактеризовать породы, которые были вскрыты в результате бурения.
Отложения ордовика
.Органический мир
В морях ордовикского периода были широко
распространены беспозвоночные и водоросли и дальнейшее развитие получили; позвоночные
организмы. На суше во второй половине ордовика появились наземные растения.
Трилобиты, игравшие ведущую роль в кембрии, хотя и сохраняют свою роль, но
число их уменьшается. Среди многочленистых трилобитов доминировали формы с
прочным и толстым известковым панцирем. В отличие от кембрийских форм трилобиты
ордовика приобрели способность свертываться, защищая мягкую брюшную мембрану.
Ордовикские трилобиты имеют хотя и небольшое, но постоянное в пределах
родственной группы число туловищных сегментов, обладают не только
опистопарными, но очень часто пропарными лицевыми швами (Asaphus, Illaenus,
Pterygometopus). Характерными ордовикскими формами, кроме того, являются Onnia,
Chasmops. Наиболее типичные организмы ордовика изображены на рисунке.
Очень важную роль в ордовике играли граптолиты.
Широко распространены кустистые колони стереостолонат. Граптолиты в ордовике
быстро эволюционировали, обладали значительными ареалами и поэтому являются
руководящими ископаемыми. Для раннего и среднего ордовика характерны безосные
формы {Phyllo-graptus, Didymograptus), для среднего и позднего - осеносные
дву-рядные граптолиты {Diplograptus, Climacograptus).
В последнее время существенное значение для
расчленения ордовика приобрели конодонты.
Кишечнополостные представлены
строматопороидеями, примитивными однозонными четырехлучевыми кораллами -
ругозами. Появились первые гелиолиты, а среди табулят развиты несообщающиеся
формы. Все они вместе с водорослями принимали активное участие в построении
рифов.
Брахиоподы представлены как беззамковыми с
хитиново-фосфатной раковиной (Obolus), так и ставшими многочисленными замковыми
формами с известковой раковиной. Среди последних важное значение имели ортиды,
пентамериды и строфомениды. Иглокожие играли активную роль среди представителей
донной фауны. Это были в основном морские пузыри (вдстоидеи) и морские лилии
(криноидеи). Наряду с ними существовали хомалозои (карпоидеи), астерозои и
эхинозои. Широким распространением в ордовике пользовались головоногие моллюски
- наутилоидеи, эндоцератоидеи, ортоцератоидеи, которые вели активный образ
жизни. Размер раковин у этих хищников достигал в длину 2 -3 м. В морях ордовика
помимо перечисленных организмов жили фораминиферы, радиолярии, разнообразные
губки и черви, остракоды, двустворчатые и брюхоногие моллюски, мшанки и
конодонты, а также бесчелюстные рыбообразные организмы. Благодаря найденным
остаткам спор предполагается существование на прибрежных сильно заболоченных
низменностях наземных растений
2. Палеотектонические
и палеогеографические условия
В раннем ордовике Гондванский Мегаконтинент стал
смещаться к югу, а от его северной окраины начали откалываться микроконтиненты
(Авалония, Арморика), в дальнейшем сближавшиеся с Северо-Американским
континентом (рис. 10.3). В их тылу произошло раскрытие глубоководного бассейна
с корой океанского типа в северной части европейского сегмента Палеотетиса;
этот бассейн нередко выделяют в качестве самостоятельного океана Реикум (в
греческой мифологии Рея - дочь Зевса). Между тем океан Япетус, сливавшийся на
юго-западе с Реикумом (Палеоте-тисом), продолжал расширяться, несмотря на то
что в середине эпохи произошли деформации сжатия по его северо-западной окраине
в Шотландии (грампианская складчатость) и юго-восточной окраине на севере
Норвегии (финнмаркская складчатость). При этом Восточно-Европейский континент
испытал смещение к северо-западу, а в его тылу раскрылся Уральский
глубоководный бассейн. Последний часто описывается как самостоятельный
Уральский палеоокеан, в. действительности он представлял окраинный бассейн
Палеоазиатского океана, отделенный от его осевой части Казахским
микроконтинентом.
Практически во всех подвижных поясах в раннем
ордовике усиливается рост вулканических дуг. Такие дуги впервые появляются на
западе Кордильерской системы Тихоокеанского пояса, а также по северной
периферии Иннуитской системы, в Северных Андах, в Британо-Скандинавской
системе, в европейской части Палеотетиса и продолжают развиваться в Центральном
Казахстане, Северном Тянь-Шане, в Алтае-Саянской области, в Палеоазиатском
океане, в Циляньшане, и на востоке Палеотетиса, в Лахланской системе Австралии.
На юге Центральных Анд возникает окраинное море на коре океанского типа,
являвшееся следствием откалывания микроконтинента от юго-западной окраины
Гондваны.
Сама Гондвана продолжала в целом испытывать
слабое поднятие. С течением времени морская трансгрессия заметно продвинулась
на западе и юге Южной Америки, на севере Сахары, в Аравии и на северо-западе
Австралии.
В эпиконтинентальных и окраинных морях
накапливались терригенные и терригенно-карбонатные осадки. В глубоководных
зонах (подножие континентального склона) формировалась «своеобразная ассоциация
граптолитовых сланцев и алевролитов мощностью до 3 км.
В пределах Австралийской платформы море занимало
ряд прогибов и авлакоген Амадиес, отличалось повышенной соленостью. В Восточной
Австралии в глубоководной области Лахканской системы происходили подводные
излияния, развивались вулканические дуги, а на склонах формировался флиш.
Практически вся Восточно-Антарктическая
платформа и Западно-Антарктический орогенный пояс представляли собой
обширнейшую область размыва. Только в зоне Пенсакола-Элсуэрт в шельфовой
обстановке накапливались песчано-глинистые отложения.
Из континентов северной группы трансгрессия
наблюдалась на Восточно-Европейском континенте и северо-востоке Сибирского,
испытавшего смещение к северу. Площадь Сибири несколько увеличилась за счет
обрамлявших с запада и юго-запада и возникших во вторую половину кембрия
салаирских складчатых горных сооружений.
Море постепенно заняло территорию
Балтийско-Московской синеклизы на Восточно-Европейской платформе. Наиболее
характерными осадками являются кварцевые и кварц-глауконитовые пески,
граптолитовые илы и органогенные известняки. Все они накапливались в обстановке
нормально-соленого мелкого моря. В перикратонной части на юго-западе платформы
и на Мезийском блоке преобладали песчаные отложения. Наиболее глубоководные
условия существовали в пределах Рюгенско-Поморского прогиба, где в обстановке
некомпенсированного прогибания формировалась черносланцевая формация. Эта зона
рассматривается как принадлежащая морю Торнквиста, окаймлявшему
Восточно-Европейский континент (Балтику) с запада.
Размеры Сибирской платформы в раннем ордовике
увеличились за счет присоединения к ней районов Енисейского кряжа и
северо-востока Западной Сибири, где после орогенного режима становились
платформенные условия. Карбонатными и карбонатно-терригенными комплексами
заполнялись бассейны на северо-востоке платформы. Загипсованность карбонатных
пород свидетельствует о повышенной солености бассейна.
Возвышенные массивы Южной Сибири круто
обрывались в сторону окраинного морского бассейна. В пределах современной
Монголии развиты глубоководные песчано-глинистые осадки, в том числе турбидиты,
а также кремнистые отложения.
В раннем ордовике новообразованный Уральский
глубоководный бассейн продолжал расширяться. Шельфовая зона бассейна,
примыкавшая с востока к Восточно-Европейской платформе, являлась областью
накопления песчано-галечных и песчано-глинистых отложений. В зоне
континентального склона и у его подножия накапливались турбидиты, а в более
глубоководных условиях формировались сланцевые, кремнистые и вулканогенные
комплексы. Все они располагаются на офиолитах, и тем самым подтверждается их
образование на коре океанского типа.
Осевую часть Палеоазиатского океана составляли
современные территории Казахстана, Алтае-Саянской области и Тянь-Шаня. В
Алтае-Саянской области большое распространение получили флишевые толщи
мощностью до 2 км, известны андезиты. В Казахстано-Тяньшаньской области
проявлялся андезитовый и базальтовый вулканизм островодужного типа.
Глубоководные условия существовали в Джунгаро-Балхашской системе и
Ишимо-Таласской зоне.
Таримский массив в своей большей части
представлял собой островное поднятие, но значительная часть территории массива
и Китайско-Корейской платформы покрывалась мелководным морем, в котором
осаждались карбонаты. Наиболее глубоководные области располагались в пределах
Циляньшаньской складчатой системы, где формировались андезит-базальтовый и
кремнисто-сланцевый комплексы. Здесь существовали как глубоководные, так и
островодужные условия. В ее юго-западной части располагался континентальный
склон, в пределах которого формировались турбидиты мощностью до 1,5 км.
На юго-востоке Азии распространен
карбонатно-терригенный комплекс, накопившийся в условиях шельфа, хотя
карбонатные отложения к востоку от массива Шан формировались в глубоководных
условиях.
В раннем ордовике продолжилось развитие
Верхояно-Колымской системы. В это время она представляла собой сравнительно
узкую глубоководную область, в пределах которой накапливались
карбонатно-терригенные осадки.
. Климатическая
и биогеографическая зональность
На протяжении ордовикского периода климат
претерпел существенные изменения. В раннем ордовике он был в целом теплым с
некоторым преобладанием аридных условий, в среднем ордовике усилилась
гумидизация климата, а в позднем началась новая аридизация с одновременным
понижением температур, возникновением в полярных районах обширного покровного
оледенения.
В течение всего ордовикского периода тропические
условия существовали в пределах Северо-Американской, Восточно-Европейской,
Сибирской, Австралийской платформ и на крайнем юге Южной Америки. Эти условия
обосновываются интенсивным карбонатонакоплением, присутствием
сульфатно-карбонатных и существенно эвапоритовых осадков, рифовых тел,
развитием континентальных толщ с высокой степенью дифференциации осадочного
материала, возникшего в основном за счет размыва латеритных и каолиновых кор
выветривания. Морские бассейны тропической и экваториальной областей были
населены весьма теплолюбивой фауной.
Выделяются две крупные палеозоогеографические
области с тропическим комплексом фауны, которые отличаются друг от друга
экологическими особенностями. В позднем ордовике в наиболее северной
Канадско-Сибирской области были распространены коралловые, мшанковые и
строматолитовые биогермы, обитали брахиоподы (ринхоллидно-ортидо-строфоменидный
комплекс), трилобиты (батиуриды, реноплеуриды) и цефалоподы (актиноцераиды). В
южной (Казахстано-Аппалачской) области широко распространены
кораллово-мшанковые биогермы, своеобразный комплекс брахиопод, ортоцератитовая
фауна цефалопод, а из трилобитов известны только реноплеуриды.
По степени увлажненности в пределах тропического
пояса выделяются области аридного и гумидного климата. На Северо-Американской
платформе аридный климат существовал на севере Канады и на Аляске. По-видимому,
к южному аридному поясу относилась территория США. В Мичиганском бассейне
преобладают доломиты и хемогенные оолитовые известняки, а в бассейне Иллинойс
присутствуют слои ангидритов. Однако в среднем ордовике климат здесь стал
гумидным. В позднем ордовике эвапориты формировались в Виллистонском бассейне и
бассейне Гудзонова залива.
Предположительно, термический экватор проходил
от провинции Британская Колумбия до средней части острова Баффинова Земля.
В течение всего ордовика в Евразии аридные
условия господствовали в Восточной Сибири, Южном Китае и Индокитае. К южному
аридному поясу относились Прибалтика и юг Скандинавии.
Экваториальный влажный климат в течение всего
ордовикского периода существовал на востоке Восточно-Европейской платформы, на
Урале, в Западной Сибири, Центральном Казахстане, Прибайкалье и Забайкалье. В
Восточной Сибири, Западной и Центральной Европе господствовали гумидные
тропические условия. Именно в таком климате происходило формирование оолитовых
железных руд севера Скандинавии, Бретани, Нормандии и северо-запада Испании.
Значительная часть Австралии находилась в
аридных тропических условиях. Показатели теплых, почти тропических условий
известны на северо-западе Африки и северо-востоке Южной Америки.
. Полезные
ископаемые
Многие продуктивные горизонты Мидконтинента США,
которые дают почти одну треть годовой добычи нефти США имеют ордовикский
возраст. В ордовке были сформированы месторождения горючих сланцев на
Восточно-Европейской платформе (Эстония) и оолитовые шамозит-шатитовые руды
осадочного происхождения на Ньюфаундленде, а также на территории Аргентины в
ряде стран Западной Европы.
В раннем и среднем ордовике образовались
зернисто-ракушечниковые фосфориты на Восточно-Европейской и Сибирской
платформах, в Англии и Швеции, бокситы Китая и проявления бокситов в
Центральном Казахстане. В глинистых сланцах нижнего ордовика Швеции известен
уран осадочного происхождения.
С магматизмом ордовика связаны месторождения
меди и кобальта Норвегии, полиметаллических руд Салаирского кряжа и золота
Казахстана
Отложения силура
.Органический мир
В силурийском периоде органический мир стал
намного богаче и разнообразнее, чем в начале палеозоя. Фауна и флора населяли
морские просторы, а на суше стали постепенно появляться высшие растения.
В морях силурийского периода главенствующее
положение занимали те же группы организмов, которые доминировали в кембрии и
ордовике. Характерные формы организмов изображены на рис. По-прежнему важнейшую
роль играли граптолиты, на основании которых и производится расчленение силура.
Граптолиты представлены двурядными и главным образом однорядными осеносными
формами (Rastrites, Monograptus). Количество видов однорядных граптолитов резко
сокращается, но отдельные их формы доживают до раннего девона. Рифостроители
представлены строматопороидеями, табулятами (Halysites, Paleofavosites),
гелиолитами. Впервые появились двузонные четырехлучевые кораллы, у которых в
отличие от однозонных развита пузырчатая ткань, нередко заполняющая всю
внутренность теки (Goniophyllum). Головоногие моллюски хотя и представлены теми
же группами, что и в ордовике, но совершенно иными видами. Появились
бактритиды, явившиеся предковыми формами более поздней группы аммоноидей.
Наряду с отрядами брахиопод, характерными для ордовикского периода, широко
распространены атрипиды, слирифериды, ринхонеллиды, появились первые
продуктиды. Для силурийского периода характерно появление брахиопод со сложно
построенным ручным аппаратом.
Иглокожие в основном представлены прикрепленными
формами, но заметно уменьшается число цистоидей, резко возрастает значение
морских лилий, появляются бластоидеи. Сильно сокращается количество, а значит,
и роль трилобитов, но усиливается значение конодонтов, которые становятся более
разнообразными.
Наряду с перечисленными организмами морские
бассейны силурийского периода населяли простейшие, губки, черви, остракоды,
эвриптериды, водные скорпионы, двустворчатые моллюски, гастроподы, древнейшие
тентакулиды, мшанки, морские ежи и морские звезды.
2. Палеотектонические и
палеогеографические условия
В раннем силуре Гондвана (кроме Австралии) все
еще находилась в Южном полушарии, причем в основном в его высоких широтах. На
площади Гондваны развивается широкая трансгрессия, очевидно являющаяся
следствием эвстатического повышения уровня Мирового океана после исчезновения
позднеордовикского покровного оледенения. Эта трансгрессия затронула Южную
Америку, Северную и Западную Африку, Аравию. Некоторое расширение морских
бассейнов наблюдается и на северных континентах, за исключением Северной
Америки, где, напротив, происходит регрессия. Все эти континенты располагались
в экваториальном и тропическом поясах - Сибирь и Гиперборея к северу от
экватора, Северная Америка и Восточная Европа - к югу.
Многие эпиконтинентальные моря обладали
нормальной соленостью и в их пределах формировались тонкотерригенные и
карбонатные осадки. В процессе развития регрессии, особенно во второй половине
силура, связь с открытым морем терялась и полузамкнутые бассейны с повышенной
соленостью становились ареной накопления эвапоритов. Мощные эвапоритовые толщи
были сформированы в Мичиганском бассейне. Другой засоленный бассейн - Гудзонов
залив - временами осушался, и тогда формировались красноцветные гипсоносные и
карбонатные континентальные отложения. Третий эвапоритовый бассейн в позднем
силуре располагался на севере Северо-Американской платформы в районе Канадского
Арктического архипелага. В обрамлении бассейнов были развиты рифовые фации.
Бассейны с повышенной соленостью в раннем силуре
находились и в пределах Печорской впадины на Восточно-Европейской платформе.
На Сибирской платформе в раннем силуре
развивается широкая трансгрессия, а во второй половине силура, как и на других
материках, началась регрессия. Вся территория Тунгусского и Таймырского бассейнов
представляла собой единый морской бассейн. Среди осадков преобладали карбонаты,
содержащие очень обильный комплекс бентосной фауны. На севере Таймырского
бассейна распространены граптолитовые сланцы. В конце силура Тунгусский бассейн
обмелел и временами терял связь с открытым морем, в связи с чем на участках с
повышенной соленостью преобладало накопление доломитов и местами гипсов. В
конце силура обмелел и Сетта-Дабанский бассейн на востоке платформы,
уменьшилась площадь Яно-Колымского моря, где формировались
изветково-доломитовые осадки. На северо-востоке известны эвапориты и небольшие
покровы базальтов.
Во всех подвижных поясах произошли определенные
изменения. В океане Япетус нарастает тенденция к закрытию, достигшая
кульминации в конце периода. На северо-западной окраине Япетуса
складчато-надвиговые деформации охватывают Южные Аппалачи и Восточную
Гренландию. Эта тенденция к закрытию Япетуса связана с перемещением к
северо-западу микроконтинентов, ранее отделившихся от Гондваны, Авалонии и
Арморики, а также со сближением Восточной Европы (Балтики) и Северной Америки
(Лаврентии).
В Иннуитской системе в северном обрамлении
Лаврентии на месте ранее существовавшего глубоководного прогиба с глинистым
осадконакоплением началось формирование флишевого комплекса. Глубоководные
условия с глинистым осадконакоплением сохранились только на крайнем западе. На
южном шельфе накапливались мощные толщи карбонатных образований. Аппалачский
бассейн почти в два раза сократился в размерах. В Аппалачах преобладали активные
поднятия, сопровождающиеся складчатостью и метаморфизмом. Вместе с тем здесь
сохранились протяженные зоны прогибания с подводными, а по краям - и наземными
излияниями основных и средних лав. Вулканизм носил островодужный характер.
В пределах обширной Британо-Скандинавской
системы сохранилась суша на севере Ирландии и Шотландии и в районе Восточного
Финнмарка. Ее рельеф довольно расчлененный, так как в прилегающих бассейнах
присутствуют как тонкозернистые, так и грубообломочные осадки. В осевой зоне
по-прежнему существовали глубоководные условия и накапливались граптолитовые
сланцы. В северном направлении они сменяются флишевыми толщами.
В конце силура поднятия охватили
Восточно-Английский блок и Шпицберген. Складчато-надвиговые и метаморфические
процессы и активные поднятия привели к возникновению расчлененной суши.
Одновременно и сопряженно с сужением Япетуса шло
расширение западной части Палеотетиса, точнее Реикума. В восточной части
Палеотетиса начинается поднятие осевой зоны Циляньшаня.
В западной части Палеотетиса в пределах Южных
Альп, Саксо-Тюрингской зоны и на Иберийском полуострове располагались
глубоководные зоны, где накапливались глинистые и кремнисто-глинистые осадки.
Шельф находился на востоке Центральноибе-рийской зоны. Вулканические извержения
основного состава в подводных условиях происходили в пределах Южных Карпат и в
Центральноиберийской зоне. В позднем силуре состав вулканитов стал кислым.
На севере Кавказской области располагался шельф,
где происходило накопление песчано-глинистых осадков.
. Климатическая и
биогеографическая зональность
В начале силурийского периода на континентах
продолжали господствовать сравнительно прохладные условия. Для этого времени
известны небольшой мощности ледниковые толщи в Боливии, на севере Аргентины и
на востоке Бразилии. Не исключено, что ледники покрывали некоторые районы
Сахары, так как здесь обнаружены флювиогляциальные отложения. Мариногляциальные
отложения известны на севере Ньюфаундленда и провинции Новая Шотландия в
Канаде. По развитию тиллитов и ленточных глин оконтуривается область наиболее
холодного климата на севере и северо-востоке Южно-Американского континента и на
севере Африки (рис.).
В течение силура тропические условия
существовали на значительной части Северо-Американского, Восточно-Европейского
и на юге Сибирского континентов. Здесь развиты экстракарбонатные формации (т.е.
карбонаты с высоким содержанием магния, а среди терригенных толщ большая роль
принадлежала олигомиктовым и мезомиктовым образованиям. Известны
карбонатно-сульфатные и соленосные отложения. Северный аридный пояс
располагался в пределах Аляски, северо-западной и северной Канады, на Канадских
Арктических островах и значительной части Гренландии. Южный пояс аридного
климата занимал центральную часть Северо-Американского континента,
Восточно-Европейскую платформу и запад Австралии.
4. Полезные ископаемые
Некоторые залежи нефти в США приурочены к
силурийским отложениям. Силурийские осадочные комплексы включают толщи каменной
соли, наиболее крупные запасы которой сосредоточены в пределах
Северо-Американской платформы. В силурийское время образовались месторождения
оолитовых железных руд в Клинтоне (США) и ряд более мелких месторождений и
проявлений в Африке. С каледонскими интрузиями гранитоидов связаны
месторождения золота Северного Казахстана, Кузнецкого Алатау и Горной Шории.
Генетическую связь с ультраосновными интрузиями имеют месторождения хромита на
Урале, а также асбеста на острове Ньюфаундленд и в провинции Квебек (Канада). С
пегматитами связаны месторождения редких металлов в Аппалачах и Восточной
Сибири.
ОСАДОЧНЫЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Осадочные горные породы образуются в результате
разрушения и последующего отложения разнообразных продуктов выветривания
магматических и метаморфических (а также и осадочных) пород. Образование
осадочных пород связано с экзогенными процессами, протекающими на поверхности
земли и в гидросфере.
Происхождение осадочных пород и их классификация
Как уже отмечалось, в поверхностной зоне
литосферы под влиянием колебаний температуры, воздействий воды, ветра, газов,
деятельногги организмов и других факторов протекает мощный процесс разрушения
горных пород. Этот процесс, представляющий собой совокупность действия
физического разрушения и химического разложения горных пород, носит название
выветривания.
Различают физическое (или механическое) и
химическое выветривание. Первое заключается в механическом раздроблении горных
пород, их дезинтеграции, второе -в химическом разложении минералов
(растворении, окислении, карбонатизации, гидратации) и образовании новых
продуктов, устойчивых в зоне выветривания. Процессы физического и химического
выветривания взаимосвязаны, протекают одновременно, но в зависимости от
физико-географических условий может преобладать либо физическое, либо химическое
выветривание горных пород.
Процессы выветривания происходят не только на
суше, но и в гидросфере - на дне океанов и морей. Здесь вследствие солености
морской воды, ее температуры, давления и газового режима также идет разложение
минералов и горных пород. Совокупность всех этих сложных процессов разложения и
изменения носит название подводного выветривания, или гальмиролиза.
Продукты выветривания могут оставаться на месте
разрушения. Так, в результате физического выветривания образуются элювиальные отложения,
а в результате химического - остаточные образования. На месте разрушения обычно
остается небольшая часть продуктов выветривания. Основная масса их переносится
текучими водами, ветром, льдом, организмами. Особенно велика в этом отношении
транспортирующая роль водных потоков, переносящих огромное количество
материала.
Продукты выветривания переносятся водными
потоками либо в виде твердых частиц, либо в растворенном состоянии. В связи с
этим и отложение материала также может происходить в виде твердых частиц
(механические осадки) и в результате выпадет из раствора (химические и
биохимические осадки).
Механические частицы и растворенные выщества в
процессе осадкообразования выпадают в определенной последовательности -
происходит осадочная дифференциация продуктов выветривания. Различают
механическую и химическую осадочную дифференциацию.
Механическая дифференциация - разделение и
последовательное выпадение частиц разрушенных пород в процессе
осадкообразования по величине частиц, форме и плотности.
Химическая дифференциация - последовательное
выпадение веществ, находящихся в растворенном состоянии. Эта последовательность
зависит от степени растворимости веществ и физики, химических условий растворов
(концентрации, температуры, давления, кислотности или щелочности среды и др.).
Образовавшиеся осадки могут быть механическими,
химическими, биохимическими и органогенными. Но осадки еще не являются горными
породами. Они проходят стадию уплотнения и цементации - диагенеза, что
обусловлено изменением физико-химического равновесия между осадком и окружающей
средой и между различными частями самого осадка. Диагенез выражается в
перекристаллизации осадка, образовании конкреций и устойчивых минеральных
модификаций, дегидратации (или гидратации) и цементации осадка. Осадки,
прошедшие стадию диагенеза, прекращаются в осадочные горные породы.
Классифицировать осадочные породы можно по
минералогическому и генетическому признакам.
По генетическим признакам, т. е. по условиям
образования, тс осадочные горные породы можно разделить на три группы.
1. Обломочные
(механические или кластические) породы.
2. Химические
(хемогенные) породы.
3. Органогенные
породы.
Обломочные породы образуются из механических
осад-ков; таковы гравий, песок, глины и др.и м и ч е с к и е породы образуются
из химических осадков Истинных или коллоидных растворов. Выпадение осадка из
растворов зависит главным образом от концентрации растворенных солей и
температуры раствора. К химическим породам относятся галит, Калийные соли,
некоторые известняки, доломит, бокситы, кремнистые породы.
Органогенные породы образуются благодаря
жизнедеятельности организмов, причем различают породы фитогенные
(образовавшиеся из растений) и зоогенные (образовавшиеся из Животных); примером
органогенных пород могут служить мел, известняк, диатомит и каустобиолиты
(уголь, нефть).
Химические осадки часто выпадают при прямом или
косвенном участии организмов; многие органогенные осадки связаны с химизмом
среды и зависят от него. Таким образом, обширная группа осадков, а
следовательно, и пород связана одновременно с химическими и биогенными
процессами. Такие породы называются биохимическими.
По месту образования осадочные породы разделяют
на три группы: морские (прибрежные, мелководные, глубоководные), лагунные и
континентальные (пресноводные, ледниковые, пустынные, эоловые и др.).
Состав и строение осадочных пород
Химический состав осадочных горных пород более
разнообразен, чем исходных магматических и метаморфических пород. Это
объясняется весьма тонким разделением продуктов разрушения (рушения этих пород
и переходом в раствор их составных частей.
Минеральный состав осадочных пород
характеризуется присутствием тех минералов, которые являются устойчивыми в зоне
осадконакопления или образуются при экзогенных процессах. Среди них в первую
очередь нужно отметить кварц, халцедон, опал, минералы группы каолинита
(каолинит, монтмориллонит и др.), глауконит, силикаты железа, гидроокислы
железа, марганца, алюминия. Характерны карбонаты - кальцит, доломит, сидерит,
арагонит, а также галоидные соединения и сульфаты галит, сильвин, карналлит,
гипс, ангидрит, барит, целестин, мирабилит и др.
Кроме минерального вещества, осадочные породы
часто содержат скелетные остатки организмов в виде окаменелостей.
Осадочные породы, если их положение не нарушено последующими
геологическими процессами, залегают горизонтальными пластами, в которых нередко
можно наблюдать слоистость. Слоистость выражается в чередовании пород,
отличающихся друг от друга по крупности зерна, окраске и другим признакам. Она
обусловлена сменой материала во время осадкообразования.
Слоистость является важнейшей макротекстурой
осадочных горных пород. Нередко она ведет к образованию пластовой отдельности,
выражающейся в раскалывании породы на отдельные плитки.
Структуры пород химического происхождения по
величине обломков подразделяются на крупнокристаллические (>>1,0 мм),
среднекристаллические (1-0,1 мм), скрытокристаллические (0,1 - 0,01 мм),
пелитоморфные ( «0,01 мм).
Органогенные породы, если они сложены из хорошо
сохранившихся организмов, имеют биоморфную структуру, а если представлены
обломками скелетов организмов, то структура называется детритусовой.
Наряду с формой и взаимным расположением зерен в
структуре осадочных пород значительную роль играет цемент и его взаимоотношения
с зернами породы.
Поры и пустоты в породе могут быть образованы
одновременна с самой породой (первичные) или возникнуть после (вторичные).
Какая-то часть пор и пустот сообщается друг с другом так, что газы и жидкости
могут перемещаться в породе. Это так называемая открытая пористость, которая
всегда меньше полной.
Существуют специальные методы определения
пористости как в образцах пород, так и в скважинах. При этом всегда важно знать
величину и форму пустот и пор, что влияет на миграцию газон и нефти. Знание
пористости осадочных пород особенно необходимо специалистам, изучающим геологию
нефтяных и газовых место рождений.
ОПИСАНИЕ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
Крупнообломочные породы (псефиты)
Глыбы - неокатанные, угловатые крупные обломки
горных рол, размером более 1 м.
Валуны - окатанные обломки горных пород размером
более 100 мм. В горных областях, где водные потоки достигают большой силы,
валуны часто встречаются среди аллювиальных отложений, широко распространены
валуны среди ледниковых образований лунные отложения. В случае размыва их и
выноса тонкозернистого материала местность покрывается валунами, образуются
валунные поля. Валуны иногда используются как строительные материалы. В
качестве булыжника они употребляются для мощения дорог.
Щебень - рыхлая горная порода с остроугольными
обломами размером от 10 до 100 мм. Щебень образуется при механическом
разрушении горных пород и скапливается у подножия пилонов. Он широко
применяется как балластный материал в строительстве железнодорожных путей и
шоссейных дорог.
Дресва - имеет меньший размер неокатанных зерен
(от 2 до 10 мм); в большинстве случаев является элювием гранита.
Галечник и гравий образуются при переносе
обломков водными потоками или в результате прибоя. В процессе переноса обломки
окатываются, приобретая хорошо отполированные округлые формы. Галечник имеет
размер галек от 10 до 100 мм, гравий - от 2 до 10 мм. Мелкий гравий называют
грубым песком. По своему происхождению галечник и гравий могут быть речными,
озерными, морскими, ледниковыми.
Галечник и гравий, как и другие рыхлые
обломочные породы, являются ценным строительным материалом, а также широко
применяются в дорожном строительстве.
Брекчия представляет собой сцементированные
неокатанные обломки, размер которых более 2 мм. Цемент может быть различный;
обломки однородные и неоднородные по составу. Брекчии образуются в результате
обвалов, оползней, выщелачивание а также при тектонических движениях
(тектоническая брекчии) и вулканической деятельности (вулканическая брекчия).
Конгломерат - сцементированный галечник и гравий
(рис.) как правило, возраст конгломератов древнее четвертичного.
Среднеобломочные породы (псаммиты)
Пески по величине зерна разделяются на
грубозернистые-(1-2 мм), крупнозернистые (0,5-1 мм), среднезернистые (0,2П 0,5
мм) и мелкозернистые (0,1-0,25 мм). Минеральный состав и цвет их различны.
Наиболее распространенным минералом является кварц, причем нередко встречаются
чисто кварцевые пески. Пески, содержащие полевой шпат, носят название а р к о з
о в ы х. В том или ином количестве в песках могут быть встречены глауконит,
слюда, карбонаты и рудные минералы -магнетит, монацит, циркон, золото, платина,
касситерит, алмазы. Промышленные скопления полезных ископаемых в песках носят
название р о с с ы п е й. Россыпные месторождения бывают во много раз богаче
коренных и являются для указанных полезных ископаемых важнейшими источниками
добычи.
По своему происхождению пески могут быть
речными, морскими, озерными дюнными. Степень окатанности зерен различают от
угловатых до хорошо окатанных (морские пески).
В зависимости от того, сколько минералов входит
в состав песка, различают: мономинеральные пески, состоящие из одного минерала,
олигомиктовые пески, состоящие из двух минералов, полимиктовые пески, состоящие
из нескольких минералов.
Песчаники представляют собой сцементированные
пески. Среди них можно выделить те же разновидности по составу, размеру и
окатанности зерен, что и у песков. В определение песчаников обычно включают
также состав цемента (известковый, глинистый, кварцевый, битуминозный и др.)
Разнородные грубозернистые песчаники сложного
состава, содержащие обломки некоторых основных эффузивных пород, носят название
граувакков.
Полимиктовые песчаники, обогащенные
пирокластическим материалом, называются
т у ф о г е н н ы м и. Нахождение их в
геологическом разрезе указывает на оживление вулканической деятельности в
данный период.
Пески и песчаники применяются во многих отраслях
промышленности. Кварцевые пески - в стекольной и керамической промышленности,
при производстве стекла, фарфора, для изготовлении огнеупорных силикатных
кирпичей (динаса), в абразивной промышленности и в металлургии - как флюс и
формовочный материал. Пески, употребляемые для стекольной промышленности должны
быть особенно чистыми, почти целиком состоять из кварца и не содержат окислов
железа. Месторождения чистых кварцевых песков известны в Донбассе (Часов Яр), в
Подмосковье (Люберцы), около Ленинграда (Саблино) и в других местах.
Псеки и песчаники широко применяются для
разнообразных строительных целей. Они разрабатываются из отложений различных
систем и аллювия.
Мелкообломочные породы (алевриты и алевролиты)
Мелкообломочные породы занимают промежуточное
положение между песчаными и глинистыми породами и имеют более ограниченное
распространение.
Алевритами называются тонкозернистые пылевидные
породы морского, речного и эолового происхождения. Характерной породой среди
алевритов является лесс.
Лёсс представляет собой однородную породу
светло-желтого цвета, состоящую из кварца, глины и кальцита. Кварцевых зерен
примерно 50%, глины 20% и более, кальцита 20-30%; в небольшом количестве
присутствуют некоторые другие минералы и известковые конкреции - журавчики. Для
лёсса характерны высокая пористость и водопроницаемость. Лёсс легко растирается
в пыль. Слоистость отсутствует. Обнажения лёсса обычно характеризуются
отвесными стенками и обрывами.
Существует несколько теорий образования лёсса.
Наиболее вероятной является эоловая теория Ф. П. Рихтгофена, развитая В. А.
Обручевым. Согласно этой теории, минеральные частицы переносятся и отлагаются в
результате деятельности ветра. Мощность лёссовых отложений может достигать 100
м.
Мощные толщи лёсса находятся в Северном Китае. В
России лёсс известен в Средней Азии, на Украине и в ряде мест Сибири. Лёссовые
почвы благодаря присутствию солей очень плодородны.
Близкими к лёссу породами являются лёссовидные
суглинки. Они слоисты, более грубозернисты, содержат больше песчаного материала
за счет углекислого кальция. Лёссовидные суглинки имеют различное происхождение
и широко распространены на территории России.
Алевролиты представляют собой сцементированный
лёсс или лёссовидные суглинки. Они очень похожи на твердые глинистые породы,
особенно на глинистые сланцы. Цемент в алевролитах преимущественно известковый
или кремнистый. В обнажениях иногда тонкоплитчаты, слоисты. В воде не
размокают.
Глинистые породы (пелиты)
Глинистые породы имеют наибольшее
распространение среди обломочных пород.
Глины - наиболее тонкодисперсные осадочные
породы. В сухом виде они характеризуются землистым строением и легко
растираются пальцами. Во влажном состоянии жирны на ощупь. При впитывании
влаги, глины становятся вязкими и пластичными, при высыхании сохраняют
приданную им форму, а после обжига приобретают твердость камня. Цвет глин
разнообразен. Глинистые пласты водоупорны.
По происхождению выделяют остаточные глины,
образующиеся при накоплении глинистых минералов на месте разрушения пород, и
осадочные (переотложенные) глины, образующиеся в результате осаждения из воды
тонковзмученного материала.
Среди осадочных глин также различают морские
(прибрежно-морские, лагунные, шельфовые) и континентальные (речные, озерные,
делювиальные, пролювиальные).
По минеральному составу среди глин выделяют
каолинитовые, монтмориллонитовые и другие разновидности. Глины, содержащие
большое количество каолинита, называются жирными, а содержащие примесь кварца,
халцедона, опала, окислов железа - тощими.
Главными составными частями глин являются Si02
(40-70%), А1203 (10-35%), К20, Na20, MgO, Fe203 и Н20.
Полиминеральные глины, которые в большинстве
являются тощими, распространены чрезвычайно широко, исключая горные области,
где они превращаются в аргиллиты и глинистые сланцы. Примеси, главным образом
окислы железа, придают глинам разнообразные окраски, но преимущественно
красно-бурые, серые, желто-бурые.
Месторождения тощих глин многочисленны.
Применение их разнообразно. Они употребляются для изготовления кирпичей (кирпичные
глины), грубой посуды (гончарные, горшечные), черепицы (черепичные), спекшегося
кирпича - клинкера и как минеральные краски (красящие глины - мумия, охра).
Глины необходимы также для изготовления портландцемента.
Мономинеральные глины (каолинитовые,
монтмориллонитовые и др.) являются более ценными; они также имеют широкое
распространение.
Из технических разновидностей выделяют
фарфоровые глины, состоящие почти целиком из каолинита, и огнеупорные глины с
температурой плавления около 1700°, содержащие также некоторое количество
гидратов окиси алюминия и слюды. Фарфоровые глины применяются для производства
фарфора и фаянса, огнеупорные - для изготовления огнеупорных кирпичей, в
бумажной, химической и других отраслях промышленности.
Аргиллиты, - плотные дегидратизированные и
сцементированные глинистые породы, не размокающие в воде. Цементом в них часто
служит халцедон.
Аргиллиты характерны для складчатых областей.
Иногда они имеют ложную слоистость - сланцеватость, что выражается в
раскалывании их на тонкие пластинки. Последний признак указывает уже на
незначительные метаморфические изменения. Породы с четко выраженной
сланцеватостью - глинистые сланцы или филлиты - должны быть отнесены к
метаморфическим.
Помимо чисто глинистых пород, в природе широко
распространены смешанные песчано-глинистые породы. К ним относятся супеси и
суглинки. Супеси содержат примерно до 20-30% глинистых частиц, суглинки - от
20-30 до 40-50%.
Описание шлифов
скважины Ледянская 358
Ø Первый шлиф. Глубина 1021 м, возраст
S, аргиллит зеленовато-серый.
Порода состоит на 70 процентов из глинистого
материала, черная масса - это органическое вещество, в котором присутствуют
кристаллы пирита. Обломочных пород не наблюдается.
Структура - тонкозернистая.
Пор около 3-4 процентов.
Аргиллиты характерны для складчатых областей,
является морским мелководным осадком.
Параллельные николи
Ø Второй шлиф. Глубина 1135,5 м.
Алевролит крупнозернистый, ордовикского возраста.
Обломки представлены зернами кварца размером от
0,1 до 0,3 мм, 35 процентов, полуокатанные. Зерна полевого шпата размерами от
0,2 до 0,3 мм и процентным соотношением около 10 процентов.
Цемент карбонатный пленочно-регенерационного
типа. Структура мелкозернистая.
Поры 3 процента.
Вторичные изменения не наблюдаются.
Ø Третий шлиф. Глубина 1138,7 м.
Алевролит.
Порода сложена обломками размером от 0.01-0.005
мм и представляют собой мелкозернистую массу. Обломки представлены кварцем,
полевым шпатом и кальцитом. Процентное содержание определить не можем, так как
зерна (обломки) очень мелкие.
Структура - алевритовая.
Вторичных изменений не наблюдается.
Ø Четвертый шлиф. Глубина 1142,5 м.
Песчаник, одовикского возраста.
Песчаник представляет собой сцементированный
песок. Обломочная часть представлена зернами кварца, размером 0,3-0,5 мм,
окатанные и полуокатанные, зернами полевого шпата, 0,2-0,4 мм. Второстепенные
минералы представлены магнетитом, размеры зерен до 0,5 мм. Тип цемента
базальный, состав - глинисто-карбонатный. Пористость 5 процентов. Пески
образованы в прибрежной зоне или в полосе мелководья.
Пятый шлиф. Глубина 1244,5 м. Магматическая
порода.
Обломочная часть: Обломки пироксена размером
более 2 мм, встречается как ромбический так и моноклинный пироксен, зерна
плагиоклаза размером от 0,4 до 1 мм, наблюдаются двойники. Так же здесь
наблюдается хлорит амебовидной формы. Цемент карбонатный. Так же в шлифе
наблюдаются зерна металла(возможно магнетит)
При одном николе
При двух николях
Заключение
ордовик силур скважина разрез
Рифейские и венд-палеозойские отложения северной
части Тунгусской синеклизы, залегающие под мощной толщей
пермо-триасовыхтуфогенно-эффузивных образований, по комплексу региональных
геолого-геохимических данных обладают высокими перспективами нефтегазоносности.
Однако изученность перспективных горизонтов бурением крайне низка. Поэтому
проведенное в конце 80-х - начале 90-х годов бурение двух параметрических
(глубиной 4,0-4,5 км) и четырех структурных (глубиной 1,0-1,5 км) скважин на
Ледянской и Чиридинской площадях имело большое значение для уточнения
представлений о строении и нефтегазоносности разреза северо-востока Тунгусской
синеклизы. В результате бурения указанных скважин были установлены существенные
различия в строении геологического разреза удаленных друг от друга на 400 км
площадей.
На расположенной севернее Ледянской площади
вскрыт мощный, достаточно полный стратиграфический разрез палеозойско-мезозойских
образований с относительно небольшим количеством трапповых интрузий, в котором
лито-стратиграфические несогласия зафиксированы на контактах рифейских и
вендских, ордовикских и силурийских, девонских и каменноугольных образований, а
также, по-видимому, внутри девона.
Водоносные горизонты, поданным ГИС, установлены
по скв. Л-358 в известняках рифея в интервале 3801-3885 м (Кn - 3- 8%), в
кавернозных доломитах нижнего кембрия на глубине 2724-3267 м (Кn - до 5%) и в
кавернозных органогенных доломитах верхней части венлокского яруса в интервале
850-894 м (Кn - 3,2-14,4%). Из венлокского горизонта при самоизливе получена
вода с минерализацией 34 (скв. Л-358) и 21 г/л (скв. Л-3).
Изучение кернового материала показало, что поры,
каверны, трещины и стилолитовые швы доломитов, известняков и песчаников,
слагающих разрез от среднего ордовика по верхний девон, насыщены нафтидами
различной степени преобразованности. Это светло-желтая, жидкая, с резким
запахом нефть, выявленная в отложениях нижнего и верхнего силура по скв. Л-2,
темно-коричневая нефть и черная мальта, примазки черного битума, рассеянные в
породах среднего ордовика и нижнего силура в кернах скв. Л-2, Л-3. В
рассматриваемой части разреза располагаются три нефтяных пласта мощностью до 20
м каждый, а ВНК средней залежи располагается вблизи контакта нижнего и верхнего
силура между скважинами, ближе к скв. Л-2.
На рассматриваемой территории потенциально
нефтематеринскими можно считать серые известняки, условно отнесенные к рифею,
глинистые доломиты венда, темно-серые вторичные доломиты нижнего кембрия,
сероцветные аргиллиты и карбонаты верхов среднего ордовика, отдельные слои
среди глинистых известняков лландовери, доломитов венлока, известковые прослои
в верхнем силуре, темно-серые комковатые глинистые известняки верхнего девона,
аргиллиты и глинистые алевролиты средне-верхнего карбона.
К потенциальным коллекторам относятся породы
следующих стратиграфических подразделений. Кварцевые красноцветные песчаники
основания венда, представляющие собою продукты переотложенной предвендской коры
выветривания. В районе Ледянского структурного мыса скважиной Л-358 вскрыто
около 5 м этих песчаников с пористостью (по шлифам) свыше 11%: коллектор
поровый соответствует III классу. Отдельные прослои трещинно-поровых коллекторов
отмечены в глинистых карбонатах венда. Порово-каверновым потенциальным
коллектором можно считать вторичные доломиты нижнего кембрия: по определениям в
шлифах пористость в них достигает 12-15%, лабораторные определения пористости -
до 3,4%, проницаемость - 0,1х10-15 м2, что соответствует III-V классам.
Поданным ГИС можно предположить присутствие в разрезе трех уровней коллекторов
общей мощностью около 140 м. Предполагаются отдельные линзы проницаемых пород
(IV-V классы) в виде органогенных известняков, доломитизированных известняков
среди отложений верхнего меньше-среднего кембрия.
Хорошими коллекторскими свойствами обладают
кварцевые песчаники среднего ордовика (байкитский уровень), развитые на
Ледянском структурном мысу и на расположенных восточнее поднятиях в Западном
Прианабарье. На этом уровне развиты поровые и трещинно-поровые коллектора II -V
классов общей мощностью от 10 м по скважине Л-3 до 40 м (Л-2). В глубокой
скважине в породы этого уровня внедрен мощный силл. Открытая пористость
(лабораторные данные) - до 11 % в среднем и до 16,7% в отдельных слоях;
проницаемость - до 143,4х1015 м2.
Флюидоупорами могут являться существенно
глинистые карбонаты верхнего кембрия, сульфатоносные породы верхнего силура,
сульфатно-глинистого и сульфатно-соленосного среднего девона, а также толща
туфолавовых образований нижнего триаса, бронирующих с поверхности осадочное
выполнение синеклизы. Кроме того, роль флюидоупоров могут выполнять
многочисленные интрузивные пластовые тела долеритов, пронизывающих осадочную
толщу.
Учитывая наличие нефтематеринских, коллекторских
и экранирующих свойств в рифейско-палеозойских отложениях Ледянской площади,
зафиксированных при бурении прямых признаков нефтегазоносности, а также
расположение Верхнехугдякитского поднятия на путях региональной миграции
углеводородов из Курейской синеклизы кАнабарской антеклизе перед зоной сгущения
секущих трапповых итрузий, можно в первом приближении оценить общий объем
углеводородных залежей в вендском терригенном, нижнекембрийском карбонатном,
среднеордовикском терригенном, силурийском и девонском органогенно-карбонатных
и позднепалеозойском терригенном горизонтах. Принимая для терригенных пород
коэффициент извлечения нефти порядка 0,2-0,3, а карбонатных - 0,3-0,4, при
средних величинах пористости и мощности каждого из горизонтов в пределах
Верхнехугдякитского поднятия на площади в 2500 км2 общий объем извлекаемой
нефти мог бы превышать 16 млрд.м3. Однако, учитывая, что реальные залежи не
будут охватывать всей этой площади, локализуясь в антиклинальных и экранированных
трапповыми интрузиями ловушках, суммарная площадь которых будет занимать хотя
бы четвертую часть территории Верхнехугдякитского поднятия, указанный объем
следует сократить до 4 млрд.м3. Скопление нефти такого масштаба в регионе с
широким комплексом твердых полезных ископаемых (алмазы, платина, апатиты,
флогопиты, каменный уголь, соли и т.д.) вблизи морского порта Хатанга,
возможного плацдарма для освоения полезных ископаемых моря Лаптевых,
несомненно, заслуживает внимания при освоении минерально-сырьевых богатств
России в условиях рыночной экономики, несмотря на суровые климатические условия
и отсутствие готовой инфраструктуры.