Organic matter and types of sections depression middlefrasnian sediments Timan-Pechora province

Отложения доманикового горизонта среднефранского яруса верхнего девона являются основной нефтегазоматеринской толщей Тимано-Печорской провинции. Изучение этих отложений началось еще в 20-х годах прошлого столетия, в результате опубликован широкий спектр работ, посвященных вопросам литологии, палеогеографии, геохимии, нефтегазоносности и другим. В ходе проведенных исследований установлено распространение основных фациальных зон и мощности дома-никовых отложений [11], а также выявлена неоднородность литологического состава, содержания ОВ и характера битуминозности комплекса [2, 5, 6, 8—10]. В зависимости от количества и особенностей состава исходного органического материала, 22

накопленного в различных породах депрессионного цикла, формируется общая геохимическая характеристика комплекса. Изменения геохимических показателей в первую очередь зависят от условий осадконакопления, степени катагенетического преобразования ОВ и интенсивности эрозионных процессов на регрессивных этапах развития бассейна осадконакопления.

В доманиковых отложениях распространены разнообразные по нефтегазоматеринскому потенциалу породы (рис. 1), в которых концентрация органического углерода (Сорг) колеблется от 0.2 до 29 %, а водородный индекс (HI) варьирует в пределах от 30—40 до 800—900 мг УВ/г Сорг [1] Согласно классификации Тиссо и Вельте [12] были выделены все классы нефтематеринских пород (НМП):

от очень бедных и бедных до богатых и аномально богатых (HI 600—800 кг УВ/тСорг). Богатые НМП имеют широкое распространение в зонах развития депрессионных отложений и занимают значительную территорию Тимано-Печорской провинции [3].

В палеобассейне доманикового времени на территории Тимано-Печорского бассейна существовали различные области депрессионного осадконакопления: межрифовые и зарифовые области с депрессион-ным и нормальным осадконакоплением, склон депрессионной впадины и зона собственно депрессионной впадины [11].

В межрифовых условиях накапливались глинисто-карбонат-ные осадки, иногда с заметной сульфатной примесью (скв. 1-Южно-

Рис. 1. Примеры разрезов депрессионных отложений зарифовой и межрифовой областей (составлено с дополнением по [7])

Fig. 1. Depression sediments of backreef and interreef areas (composed using [7])

Усинская) [3], а также средней и (редко) повышенной УВ-генерационной способностью (HI от 200 до 500 мг УВ/г Сорг). Аномально богатые — горючие сланцы — приурочены к отдельным доманиковым депрессион-ным впадинам зарифовых областей осадконакопления. Они не имеют регионального распространения, локально выделяются на фоне глубоководного шельфа. В зарифовых условиях формируются глинисто-карбо- выделяются две группы с депрес-сионным осадконакоплением (рис. 1, 2). Первая группа (рис. 1) характерна для зарифовой и межрифовой зон депрессионной впадины, изученных на примере дома-никовых отложений Хорейверской (Осваньюрская, Южно-Баганская и Леккерская площади) и Денисовской (Верхнегрубешорская площадь) впадин, а также гряды Чернышева (Хару-тамылькская площадь). Данный тип

разреза представлен чередованием высокоуглеродистых пород глини-сто-кремнисто-карбонатного состава, глинистых и биокластовых известняков с разнообразной фауной (брахиоподы, криноидеи, тентаку-литы и остракоды) с преобладанием последних. Отличительной особенностью данного типа является присутствие большого количества терригенного материала, а также, как указывалось, включение солей [3].

Вторая группа характеризует отложения депрессионной впадины, ее склона и более удаленной части (рис. 2). Эта группа представлена разрезами Хорейверской (Большеперская, Среднемакарих- ская площадь) и Косью-Роговской (Бергантымылькская, Кочмесская, Поварницкая площадь) впадин, гряды Чернышева (Усинокушшорская и Шаръю-Заостренская площади), Ижма-Печорской впадины (Ижем-ская и Айювинская площадь) и Омра-Лыжской седловины (Елов-ская, Пальюская и Восточно-Са-виноборская площади), а также разрезами Ухтинской антиклинали Тиманской гряды. Разрезы сложены органогенными, биокластовы-ми кремнистыми и глинистыми известняками, участками с повышенной битуминозностью, которые переслаиваются высокоуглеродистыми кремнисто-карбонатно-глинистыми натные толщи с бактериально-водорослевым и микроводорослевым ОВ, обеспечивающим богатый и очень богатый УВ-потенциал пород [1].

Типы разрезов

Фактическим материалом для работы послужили образцы из 30 разрезов: отобранные автором во время проведения полевых работ в 2013 г. (из 10 разрезов) и собранные сотрудниками лаборатории геологии нефтегазоносных бассейнов Института геологии в период с 2005 по 2012 гг. (из 20 разрезов).

В рамках работы геохимическими, углепетрографическими и химическими методами были изучены разрезы, характеризующие различные литолого-фациальные зоны среднефранского депрессионного осадконакопления — межрифовую, зарифовую и более глубоководную зоны депрессионной впадины, а также ее склона.

По характеру строения и составу пород среди изученных разрезов

Рис. 2. Примеры разрезов депрессионных отложений депрессионной впадины (б, в), склона (а) и более глубоководной зоны (г). Условные обозначения — см. рис. 1 Fig. 2. Depression sediments of depression (б, в), slope (a) and more deep water zone (г)

и карбонатно-глинистыми породами. Характерными особенностями отложений склона впадины являются косослоистые и комковатая текстуры, малая мощность слоев разреза, а также плохая сортировка и степень сохранности органогенно-обломочного материала (рис. 4). Более удаленной глубоководной части впадины, наоборот, свойственны более мощные ритмы (в особенности глинистых прослоев), хорошая сортировка материала и преобладание горизонтальных и линзовидных текстур в породах разреза.

Химический состав пород

Практически во всех изученных разрезах выделяются циклически повторяющиеся ряды пород (или пачки): 1) высокоуглеродистые глини-сто-кремнисто-карбонатные породы (рис. 3, а); 2) переслаивания упомянутых выше пород и биокластовых известняков (рис. 3, б); 3) биокластовые известняки с прослоями высокоуглеродистых пород (рис. 3, в).

Все три группы (пачки) были рассмотрены на примере отдельных разрезов по соотношению основных породообразующих компонентов (результатам РФА и силикатного анализа). Литологические отличия выделенных типов пород также подтверждаются различиями в химическом составе (рис. 3). В первой группе преобладают кремнисто-глинистые, во второй — кремнистые и карбонатные, а в третьей — карбонатные породообразующие компоненты. Каждая из выделенных групп характеризуется своим набором микрокомпонентов и свойственна разрезам определенных литолого-фациальных зон. На рисунке 3 показаны примеры нескольких разрезов, характеризующих различные типы литолого-фациальных областей.

В разрезах, характерных для зари-фовых и межрифовых депрессионных областей, в пределах Хорейверской впадины и гряды Чернышева встречены только первые два типа пачек пород (а — высокоуглеродистые глини-сто-кремнисто-карбонатные породы и б — переслаивания указанных пород с биокластовыми известняками).

Все три рассмотренных типа пород и, соответственно, полный цикл формации характерен для зоны де-прессионной впадины (от склона до более удаленной глубоководной части впадины).

СаО MgO СО2 AI2O3 SiO2

Рис. 3. Изменения отдельных породообразующих элементов в породах различного состава (а — пачка 1, б — пачка 2, в — пачка 3)

Fig. 3. Alterations of rock-forming elements in the rocks of various composition (а — member 1, б — member 2, в — member 3)

Состав органического вещества и его углеводородный потенциал

Согласно результатам геохимических и пиролитических исследований, в рассмотренном комплексе пород наблюдается существенная вариация значений органического углерода (Сорг, ТОС) и водородного индекса (HI).

Для каждой упомянутой выше пачки пород определялись содержание, состав ОВ и его углеводородный

Т а б ё и ц а 1

Геохимическая характеристика ОВ высокоуглеродистых пород

Т а b l e 1

Geochemical characteristics of high carbonaceous rocks OM

Площадь	С орг , %	НОП, %	HI, мг УВ/г С	Стадия катагенеза
Ухтинская	1.7-23	44-96	420-616	ПК3
Айювинская	2.8-17.4	85-98	542-666	ПК3-МК1
Осваньюрская	1.4-2.5	60-96	338-346	МК2
Харутамылькская	10-13	64-78	260-400	МК2-3
Шаръю-Заостренская	28-33	66-70	544-566	МК3

йИ

Прочие*

• □    р. Доманик

• □    р. Чуть

□Харутамылькская-1 □ Верх. Г рубешор-4 □Тр. Печорская-1 □Тр. Печорская-1 □ Большеперская-1 □ Бол ьшеперская-1 □ Малоперская-1 □ Малоперская-1

Ор. Доманик

• □    р. Чуть

■Харутамылькская-1

• □    Юж.Баган-10

• □    Юж.Баган-10

■Тр.Печорская-1

■Тр.Печорская-1 □ Большеперская-1 □ Большеперская-1 о Малоперская-1 □ Малоперская-1

потенциал (табл. 1, 2). Практически во всех разрезах были изучены первые два вида пачек (I, II), третий вид был рассмотрен только в разрезах Ухтинского района, Осваньюрской и Восточно-Савиноборской площадей.

Прослои пачки I, обогащенные высокоуглеродистыми породами, были выявлены в разрезах обнажений на р. Чуть, р. Шаръю, руч. Доманик и скважин Айювинская-1, Харутамылькская-1, Еловская-1, Пальюская-21, Южно-

Характеристика ОВ пород в пачках II и III

OM characteristics in members II and III

T а б л и ц а 2

Таble 2

№ пачки	Площадь	С оП Г , %	НОП, %	HI, мг УВ/г С оП Г	Стадия катагенеза
	Ухтинская	0.9-2.3	29-85	490-499	ПК3
	Ижемская	0.6-5.4	83-93	50-190	ПК3
II	Айювинская	0.3-1.7	44-84	133-291	ПК3-МК1
	Осваньюрская	0.9-4	5-65	220-380	МК2
	Харутамылькская	1.3-2.6	32-92	244-300	МК2-3
	Ухтинская	1-2.7	46	564	ПК3
III	Осваньюрская	0.2-0.4	9-29	170-260	МК2
	Восточно-Савиноборская	1-7	40-60	400-600	МК1-2

Усинская-1, Заостренская-1, Усино-кушшор-1, Бергантымылькская-1, Троицко-Печорская- 1 , Малоперская-1 и Командиршор-ская-52. Содержания Сорг в них изменяется от 1 до 33 %, а HI составляет 300—666 мг УВ/г Сорг. Обобщенные результаты приведены в табл. 1. По рузультатам углепетрографического изучения шлифов и аншлифов в проходящем, отраженном и ультрафиолетовом свете ОВ в исследованных породах представлено следую щими типами (рис.4).

• 1.    Аморфное органическое вещество (АОВ) встречается в виде обломков, тонких прожилок, бесструктурных сгустков, а также заполняет свободное межзерновое пространство. В целом, его происхождение связано преимущественно с водорослями, и в зависимости от состава оно подразделяется на "твердые битумы" (протобитумы) и битумы.

• 2.    Остатки гумусовой природы (переотложенные фрагменты ком

• 3.    Форменные элементы, которые подразделяются на остатки микрокомпонентов группы липтинита (липтодетринит, споринит, резинит, альгинит) и другие биокласты (зачастую хитиносодержащие остатки и другие интракласты).

понентов группы витринита и инертинита).

В высокоуглеродистых разностях пород О В представлено следующими разновидностями (рис. 4): 1 — большей частью аморфным

ультрафиолетовый

Рис. 4. Типы органического вещества в породах доманикового горизонта: (а-в, з — скв. Айювинская-1, г— Зеленец-856, д-ж — Ижемская-1, и — Заостренская-1, к-н — Харутамылькская-1, о, п, у-х — Леккерская-11, р, ц — Еловская-1, с — р. Шаръю, обн. 64, т — р. Волонга

Fig. 4. Types of organic matter in the rocks of Domanik horizon: (а, б, в, з — borehole Ayuvinskaya-1; г— Zelenets-856;

д, е, ж— Izhemskaya-1; и — Zaostrenskaya-1; к, л, м, н — Kharutamylskaya-1; о, п, у, ф, х — Lekkerskaya-11; р, ц —Elovskaya-1; с — Sharyu River, outcrop 64; т — Volonga River

Рис. 5. Типы органического вещества и его катагенетическая преобразованность по остаточным значениям HI (составлено с дополнением по [1—3])

Fig. 5. Types of organic matter and its catagenetic transformation by residual HI (composed using [1—3])

органическим веществом (AOB); 2 — остатками гумусовой органики (переотложенный витринит и инертинит) и 3 — форменными остатками (липтинит, в т.ч. альгинит и др. интракласты). Среди AOB "твердые битумы" не превышают 20 %. Нередко в породах встречается большое количество (до 20 %) липтнита (споринит, кутинит, резинит, липтодетринит и альгинита до 10 % (обнажение на р. Шаръю, и скважины Айювинская-1, Заостренская-1, Усинокушшор-1). Компонентов гумусовой природы< 10 % (Еловская-1, Нальюская-21, Южно-Усинская-1). Зачастую в породах очень отчетливо видны примазки и следы битума (рис. 4, г, д, и, л, м), нередко в значительном количестве (рис. 4, н, о).

Начка II — переслаивание высокоуглеродистых глинисто-крем-нисто-карбонатных слоев с известняками; пачка III — чередование биокластовых известняков с прослоями высокоуглеродистых глини-сто-кремнисто-карбонатных пород.

B составе OB пачки II (табл. 2) отличия от рассмотренных выше пород заключаются в обнаружении меньшего количества форменных элементов: до 15 % липтинита - споринит и липтодетринит — и менее 3 % альгинита. А в преимущественно карбонатных пачках (III) встречены единичные остатки форменных элементов группы липтинита (споринит, липтодетринит) и переотложенные включения гумусового OB (менее 1 %).

Оценка перспектив поисков залежей и особенностей аккумуляции yB должна основываться на данных о нефтегазоматеринских породах, составе OB и его катагенетической зрелости. С точки зрения перспектив нефтегазоносности, главной характеристикой любого комплекса является генерационный (углеводородный) потенциал, который, в свою очередь, зависит от количества OB, его типа и катагенетической преобразованности. Oдним из методов, широко используемых в настоящее время для этих целей, является пиролиз, где важны значения водородного индекса (HI — рис. 5).

B горючих сланцах выявлено мало-, средне- и высокопрео-бразованное OB, которое по преобладающему составу характеризует керогены всех типов (I, II, III и IV — рис. 5). Нреобладающими типами, соответственно, являются I и II типы. Значительное количество III типа распространено в разрезах Денисовской, Хорейверской, Косью-Роговской, Bерхнепечорской впадин и Нечоро-Колвинского авлакогена. IV тип встречается редко и представлен в основном переотложенными включениями инертинита в разрезах Ижемской, Хорейверской и Денисовской впадин.

Катагенетические изменения OB горючих сланцев в пределах Тимано-Нечорского палеобассейна проходят от стадии НК 3 —МК 1 (Ухтинский район) до стадий МК₃—МК₄ (Нред-уральский прогиб) и МК 5 —АК 1 (Урал, р. Кожым), при этом углеводородный потенциал OB падает, как и общее содержание С_орг [1].

B заключение хочется отметить, что рассматриваемые депрессион-ные среднефранские отложения характеризуются различным генерационным потенциалом. Bыделены различные по углеводородному потенциалу классы пород. Их распространение по латерали обусловлено литолого-фациальными обстановками. B Тимано-Нечорском бассейне породы с очень богатым и аномально богатым (горючие сланцы) генерационным потенциалом имеют ограниченное развитие. Дальнейшее рассмотрение ряда литолого-геохимических параметров пород и изучение OB позволят провести детальное разделение области выполнения депрессион-ной впадины на зоны с различной характеристикой OB и, соответственно, его продуктивностью.

Работа выполнена при поддержке программы УрО РАН проект № 15-185-21.