Поверхностные индикаторы залежей углеводородов (Карпаты)

В украинской части Карпатской нефтегазоносной провинции выявлено множество бездействующих и действующих поверхностных выходов УВ, возникших в результате добычи нефти и озокерита. В трехмерной интерпретации геологических образований их можно представить как индикаторы поверхностных залежей нефти удовлетворительного качества.

Главными объектами исследований выбраны структурно-формационные образования, сохраняющие признаки стратиформного распределения УВ в глинах, микрофауне. Геологические тела с признаками миграции и минералообразования авторы статьи изучали во Внешних Карпатах и Предкарпатском прогибе. Объекты исследований палеогенового и неогенового возраста выбраны для уточнения их гео- структурного и формационного развития в пределах выделенных покровов Карпат [1–4].

• 1.    В осадочной мел-неогеновой (K-N) толще развиты пестроцветные горизонты тектоноседимента-ционных циклов. Они имеют ритмичное строение, сохраняют признаки син-, диа-, эпигенетических преобразований, контролируемых положением окислительно-восстановительной поверхности раздела Eh⁰ в осадке. На фоне общей эволюции литогенеза выделяются продолжительные процессы обогащения ОВ отложений нижнего мела и олигоцена [5].

• 2.    Стратиформное распределение нефти в эоценовых глинах кремнисто-мергелистого горизонта олигоцена имеет региональный характер. Оно определено геохимической обстановкой литогенеза в условиях сложного взаимодействия палеогеоморфо-логических, палеотектонических, палеосейсмиче-ских и палеогидродинамических факторов начальной стадии орогенеза [6, 7]. Этот процесс должен учитываться при изучении структурно-тектонических преобразований соответствующих осадочных отложений.

• 3.    Аллохтонные стяжения с УВ, внутренними инкрустациями, содержащими нефть и озокерит, являются важными показателями разрушения нефтяных залежей в обстановке гидродинамического режима системы область питания – бассейн седиментации [8].

• 4.    При решении проблемных вопросов нефтеносности Карпат внимание уделено проявлениям вкрапленной и прожилковой минерализации, а также площадному развитию кварца типа мармарош-ские «диаманты» [7]. Кристаллы содержат включения нефти и УВ-газов и рассматриваются как индикаторы проявления нефти, генетически связанной с глубинными флюидами.

Во Внутренних Карпатах авторы статьи обнаружили мармарошские «диаманты» в Чивчинско-Раховском покрове в марганцевых рудах хр. Пре-лучный и в районе выходов на дневную поверхность кристаллических пород вблизи с. Косовская Поляна (Закарпатская область).

Во Внешних Карпатах у истока р. Белый Че-ремош отложения с мармарошскими «диамантами» прослежены в полосе, расположенной вкрест простирания Раховского и Буркутского покровов, а в прилегающем к ним Черногорском покрове они отсутствуют. В водосборе р. Тиса этот минерал встречается в зоне влияния Раховско-Тисенского поперечного разлома. Дополнительные наблюдения в г. Рахове и с. Квасы свидетельствуют о том, что «диаманты» находятся в кальцитовой массе прожилков, а на юго-восточных склонах г. Близница (хр. Свидовец) в высококремнистых породах шипотской свиты рост этих кристаллов с включениями нефти контролируется надвигом общекарпатского простирания.

На тектоническом контакте Черногорского покрова с Силезским (место слияния рек Черная Тиса и Лазещина) широко развиты кальцитовые прожилки в породах кросненской свиты олигоцена. В северной части нефтяного месторождения Стебное в секущих кальцитовых прожилках переходной пачки появляются мелкие кристаллы мармарошских «диамантов».

В зоне Голятинского поднятия ареалы их развития превышают 300 км2. Между селами Скотарское и Гукливый на скальной поверхности склона обнажается зона дробления с бессистемно расположенными прожилками кальцита, в которых находятся «диаманты» с графитообразной субстанцией и антраксолитом. Среди кальцитовой массы обнаружены кристаллы «диамантов» (до 0,6 см) блочного строения, оптически неоднородные, по периферии окруженные твердыми УВ, а на поверхностях зон роста содержащие дисперсные включения нефти (рис. 1). Они образуют японские двойники, часто содержат микроскопические кристаллы, грани которых дают дополнительные отблески в световой гамме материнского кристалла.

В бассейне р. Ломница (Скибовые Карпаты), в 345 м вверх по течению от правого притока Кузме-нец, где обнажается пачка темно-серых слюдистых аргиллитов с прослоями известняков и песчаников, грани кварца в прожилках кальцита покрыты тонкими черными блестящими пленками.

Напротив притока Щавник, на правом борту р. Ломница, обнажен кремнистый горизонт менили-товой свиты олигоцена, разбитый серией тектонических трещин, выполненных кристаллами кварца, черными твердыми битумами и ярко блестящими черными пластинчастыми кристаллами ланцетовидной конфигурации, которые перпендикулярно ориентированы по отношению к поверхности субстрата.

Мармарошские «диаманты» авторы статьи обнаружили на нефтяном месторождении Слобода Рун-гурская (Добротовская антиклиналь). В коренных породах быстрицкой свиты эоцена, вскрытых при выполнении земляных работ, проводимых компанией «Дельта», среди зеленовато-серых глин залегают насыщенные нефтью прослойки песчаников и карбонатных конкреций, содержащих в секущих прожилках мармарошские «диаманты».

На нефтяных месторождениях Стебное и Слобода Рунгурская, разделенных полосой Силезского и Скибового покровов длиной 30 км, мармарошские «диаманты» отсутствуют.

В надвигах Силезского, Скибового и Бориславо-Покутского покровов верхнемеловые (К2) отложения стрийской свиты рассечены кальцитовыми прожилками без признаков УВ или рудной минерализации.

Сложные структурно-формационные отношения коренных пород [9] определяют геолого-геохимическую обстановку минералообразования, физическое

Рис. 1. Кристаллы мармарошских «диамантов» в кальците в проходящем (A) и поляризованном (B) свете, ×124

Fig. 1. Marmaroshsky “diamond” crystals in calcite in transmitted (A) and polarized (B) light, ×124

состояние УВ и их миграцию. Из Голятинского поднятия миграция нефти и флюидов осуществлялась по секущим трещинам, она периодически прерывалась из-за тектонических подвижек, которые происходят вплоть до наших дней. Это явление наблюдалось в забоях при проходке Бескидского тоннеля [10].

В украинских Карпатах в сложных структурных условиях и плохой обнаженности коренных пород можно проследить поведение УВ в автохтонных и аллохтонных образованиях на отдельных структурах.

Силезский покров

Довжинская антиклиналь. В русле ручья Стеб-ный обнаружен выступ пласта карбонатного алевролита, сохранившего следы внедрения нефти по внутренней поверхности. Алевролит серый, сложен угловатыми обломками кварца с базальным кальцитовым цементом. Этот пример иллюстрирует начальную стадию миграции нефти, связанную с элизионным гидрорежимом. Продолжительная миграция нефти и флюидов вызывает в пластах параллельно наслоению своеобразный гидроразрыв, в результате которого образуется пространство, опро-жилкованное кальцит-кварцевой минерализацией с вакуолями, заполненными нефтью и антраксолитом (с. Гукливый, правый склон р. Вича). Кальцит белый с включениями графита и твердых УВ, окаймляющих кристаллы кварца типа мармарошские «диаманты». Во внешней части прожилков наблюдаются единичные кристаллы «диамантов» черного цвета, иногда образующие двойники по японскому закону. Эта тенденция проявляется на многих участках Голятин-ского поднятия со значительным развитием ареалов кварца типа мармарошские «диаманты».

Антиклиналь Погара Великого расположена в пос. Верховина. С древних времен здесь известны поверхностные проявления нефти. Один из таких выходов находится в левом борту р. Черный Черемош, где через водяной столб из горизонта бориславского песчаника прорываются легкая нефть и газ. Признаки нефти обнаруживаются в перекрывающем его кремнисто-мергелистом горизонте менилитовой свиты олигоцена, менилитовых сланцах и пачке, переходной к отложениям кросненской свиты.

В 1961 г. в ядре антиклинали пробурена структурная скв. 7 глубиной 676,5 м, которая вскрыла отложения быстрицкой, выгодской, манявской, ямненской свит палеогена. В результате бурения из песчаников получили фонтан воды.

Заложенная опорная скв. Покутская-1 находится в 2 км от структуры, в которой выявлены поверхностные выходы нефти в Покутских Карпатах. На южной окраине с. Шешоры скважина заложена на поверхностном обрамлении нефтеносной структуры со смещением в первые сотни метров. В геологической практике встречаются такие случаи и в рудной геологии. Например, на Сармич-Алтынказганском рудном поле начало магистральной канавы находилось на расстоянии 0,15 м от рудной залежи с промышленным содержанием золота в зоне тончайшего прожилкования.

Скибовый покров

Только в единственном случае в первой чешуе Скибового покрова обнаружена кальцитовая минерализация, по вертикали которой можно проследить эволюцию простых форм и различную степень насыщения его УВ.

Покутско-Бориславский покров

Этот покров отличается многообразием поверхностного проявления нефтяных выходов как в ненарушенных породах, сохранивших первичные соотношения осадочных комплексов, так и в претерпевших пликативно-дизъюнктивную перестройку, обусловленную палео- и неотектоникой. Там прослеживаются пути миграции и минералообразования в местах контакта надвига более древних отложений на горизонт бориславского песчаника.

Рис. 2. Бровка кремнисто-мергелистого горизонта на контакте с эоценовыми глинами (с. Шешоры, русло р. Пистынка) Fig. 2. Edge of siliceous-marly horizon at the interface with Eocene shale (Sheshory Village, Pistynka riverbed)

В с. Шешоры ( антиклиналь Карматура ) на тектоническом контакте с эоценовыми глинами в кремнисто-мергелистом горизонте (рис. 2) развиты каль-цит-доломитовые прожилки медовой окраски. Она обусловлена присутствием УВ, которые диагностируются в ультрафиолетовом спектре с длиной волны 400 нм. Иногда на этом контакте наблюдаются плю-мы ( plumes ) нефти.

В с. Соколовка антиклиналь Брусного надвинута на южное крыло антиклинали Карматура , сложенное толщей пород в опрокинутом залегании. По р. Рыбница нефтью насыщены плотные брекчированные породы стрийской свиты нижнего мела. Углеводороды нафтенового ряда проникают по нераскрытым трещинам в песчаники ямненской свиты палеоцена с высокими коллекторскими свойствами.

Явление насыщения нефтью пород при отсутствии коллекторских свойств отмечено К. Калицким в 1917 г. и упоминается в короткой форме в научных работах и геологических отчетах.

В этом отношении интересна Слободская антиклиналь, которая выделяется между Внешними Карпатами и Предкарпатским прогибом. Она сложена мел-палеогеновыми отложениями глинистых фаций, перекрытых толщей слободских конгломератов и континентальных отложений эвапоритовой формации. В пределах данной антиклинали находятся незначительные скопления поваренной соли и един- ственное выработанное месторождение нефти Слобода Рунгурская площадью 48 га, из которого добыто около 1 млн т нефти.

На расчищенной площадке обнажена глинистая толща быстрицкой свиты с тонкими прослойками песчаников и карбонатных конкреций, насыщенными нефтью. По трещинам они заполнены кальцитом двух генераций. С кальцитом первой генерации, очевидно, связана миграция нефти и образование мар-марошских «диамантов». При добыче нефти прослои пород подвергались дроблению (рис. 3). В результате образовалось свободное пространство, в значительной степени заполненное кальцитом второй генерации, с проявлением признаков деформационного метасоматоза.

В открытой термодинамической системе непостоянной геолого-геохимической среды происходит миграция флюидов с образованием органических и неорганических минералов. Согласно определению ФГБУ «ВСЕГЕИ», такое явление авторы статьи относят к проявлению углеводородно-минерального метасоматоза [10].

Для доказательства существования поверхностных индикаторов залежей нефти авторы статьи разрабатывали рабочие гипотезы выбора предпосылок обнаружения фреатических тел, некоторые из которых отвергались.

Рис. 3. Последствия проявления деформационного метасоматоза (месторождение Слобода Рунгурская), ×54

Fig. 3. Consequences of deformative metasomatism (Sloboda Rungurskaya field), ×54

Обсуждение результатов

Перспективы нефтегазоносности рассмотрены на основании генезиса УВ, их миграционных особенностей, формирования коллекторского пространства и наличия глинистых покрышек в антиклинальных структурах.

Существует ряд гипотез формирования залежей УВ вплоть до их притока с мантийных глубин [11, 12]. Рассмотрим решения этих проблем разными учеными-нефтяниками.

Рассматривая менилитовые сланцы Карпат как нефтематеринские породы, исследователь И.В. Гринберг [13] установил полное отсутствие свободных битумов, что свидетельствует об единой крепкой системе битумного вещества с керогеном. Большинство карбонатных соединений характеризуется отсутствием карбоцепных связей С-С; С-С-С, присутствие которых в геохимической истории углерода заслуживает особого внимания. Чтобы понять механизм указанной С-С-связи с моноуглеродсодержащими системами, необходимо в разных аспектах изучить природу и особенности свойств ее углеродного атома, характер орбиталей и причины формирования этой связи.

Э.Б. Чекалюк на основании экспериментальнотеоретических исследований обращает внимание на приуроченность залежей УВ только к части земной коры ниже верхней, а любые предположения о наличии таковых в части от земной коры до мантийных глубин относит к гипотетическим умозаключениям [14].

Многие исследователи связывают миграцию УВ в системе флюида нефть - вода с качественным и количественным составом катионов различных металлов и анионов S2-, Cl-, SO42-, HCO3-, Br-.

С.П. Максимов и В.П. Строганов [15] считали, что нет объяснений тому, каким образом низкие концентрации нефти при выделении из раствора образуют такое насыщение порового пространства породы, которое вызывает перемещение нефти за счет сил всплывания. Эти авторы предполагали, что в природе существуют благоприятные условия для миграции нефти за счет каких-то пока неизвестных факторов.

Взаимодействие соединений С n H n +2 на водной поверхности или в рассолах зависит от их состава. Низкомолекулярные компоненты нефти мгновенно растекаются по поверхности, а высокомолекулярные образуют пленку, что подчеркивает несмачиваемость этих двух жидких фаз. Нагревание смеси нефти и воды в лабораторных условиях в разных пропорциях не приводит к их гомогенизации.

Выводы

Недействующие и действующие поверхностные выходы нефти полностью отражают взаимодействие флюидов и УВ в миграционных процессах, которые определили генезис оригинальных ассоциаций органических и неорганических минералов в геологической обстановке.

Научно обоснованные данные, полевые и лабораторные наблюдения авторов статьи позволяют восстановить физико-геохимическую обстановку взаимодействия УВ с газовой, жидкой и твердой фазами среды у поверхности земная кора – атмосфера.

Главная роль в миграционных процессах УВ авторами статьи отводится геохимическим факторам, физико-химическим свойствам нефти, геологическим преобразованиям среды.