Ю.К.БУРЛИН А.И.КОНЮХОВ Е.Е.КАРНЮШИНА

ЛИТОЛОГИЯ

НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ

ТОЛЩ

Допущено Государственным комитетом СССР

по народному образованию в качестве учебного пособия для студентов вузов,

обучающихся по специальности "Геология нефти и газа"

Москва "Недра" 1991

ББК 26.3 Б 90

УДК 553.984

Р е ц е н з е н т ы : д-р геол.-минер. наук В.Г. Кузнецов, кафедра петрографии и минералогии Университета дружбы народов им. П. Лумумбы

ISBN 5-247-01495-2

ПРЕДИСЛОВИЕ

С осадочными породами связаны главные полезные ископаемые нашего времени и, в первую очередь, нефть, газ и уголь. По преиму­ ществу из этих пород человечество черпает одну из основ жизни - воду. Именно поэтому каждый шаг в изучении осадочных пород оборачивается громадной пользой. Наука об осадочных породах представляет один из фундаментальных разделов наук о Земле и других планетах. Особенно тесно она связана с геологией и геохимией горючих ископаемых. Изучение нефтематеринских и нефтегазосодер¬ жащих пород породило одну из ветвей знаний - литологию нефтегазо­ носных толщ.

Говоря о значительных успехах, достигнутых теоретической литологией, нельзя не сказать и о том, что к коренным изменениям представлений об осадочных породах привело изучение осадков в глубинах Мирового океана, особенно в процессе глубоководного бурения. Представления о формах седиментации, генетических типах отложений и образующихся осадочных телах в морях и океанах сильно обогатило и геологические знания о континентах.

В последние десятилетия нынешнего века в связи с бурным раз­ витием научно-технического прогресса и возросшими возможностями человечества более ощутимыми и осознанными предстали перед нами все сложные и многообразные связи в природе. Это дало новый толчок развитию структурно-системного подхода в естествознании. Углублен­ но изучается вопрос об уровнях организации вещества. Для осадочных пород он тесно связан с эволюцией развития осадочных бассейнов. Чтобы решать вопросы процессов осадкообразования в истории Земли, необходимо более четкое представление о внутренних связях, присущих каждому уровню или системе и других свойствах, отличаю­ щих этот уровень или систему от других смежных или более крупных и общих систем. Все эти вопросы непросты и выходят за рамки учеб­ ных курсов и тем более за рамки учебного плана. Однако над многими их сторонами полезно задуматься и студенту, и специалисту, так к а к решая подчас практические задачи (об изменении свойств коллекто­ ров, о причинах аномального повышенного или пониженного давле­ ния) мы невольно попадаем в сферу более общих проблем.

Настоящее учебное пособие составлено на основе лекций, которые были прочитаны на геологическом факультете МГУ им. М. В. Ломоно­ сова, а также с учетом типовой программы для специальности "Геоло­ гия нефти и газа" по курсу "Литология и природные резервуары нефти и газа", а также курса "Нефтегазоносные комплексы". Книга отвечает этим курсам в особенности применительно к литологии нефтегазонос­ ных толщ. Изучение этого направления в МГУ долгие годы возглавля-

3

ВВЕДЕНИЕ

Истоки науки об осадочных породах и связанных с ними полезных ископаемых являются очень древними. Нет смысла перечислять те сведения, которые накапливались с самых древних времен. Многие названия минералов, пород и целых толщ складывались постепенно в процессе их практического использования. Решающим шагом в петро­ графии явилось применение микроскопа особенно для изучения тонких плоскопараллельных срезов-шлифов. При накоплении опреде­ ленного объема знаний собственно литология отделилась в начале XX в. от общей петрографии как науки о горных породах вообще. Литология включила петрографию осадочных пород в качестве состав­ ной части, касающейся изучения состава, структуры и свойств кон­ кретных пород. Предметом литологии являются осадочные горные породы, в которых запечатлена история их формирования и которые образуют стратисферу - осадочную оболочку Земли. Эта оболочка имеет тесную связь с другими геосферами, особенно с гидросферой, которая практически ее полностью включает, и биосферой, которая оказывает на осадочные породы сильное влияние. В последние десяти­ летия существенно влияет на стратисферу ноосфера - сфера разума по В. И. Вернадскому, или постоянно расширяющаяся область человечес­ кой деятельности.

Говоря о стратисфере, мы имеем в виду одно общее качество ее структуры, она стратифицирована, поделена на пласты, слои той или иной размерности. Не все породы стратисферы являются осадочными в буквальном смысле слова, т. е. не все образовались путем осаждения вещества. В эту оболочку входят многие важные породы, которые возникли иначе; массы их могли расти без привноса извне, как у рифо­ генных известняков, в процессе преобразования первичных пород или образовываться на месте без осаждения. К этой последней категории относятся главным образом различные современные и древние коры выветривания и погребенные почвы. Таким образом, название "оса­ дочные породы" условное, и это надо иметь в виду; по прямому смыслу этого термина к ним относятся только так называемые седи¬

ментиты.

Стратификация, или слоистость, является общим универсальным свойством всех рассматриваемых здесь пород, так как она возникает не только вследствие осаждения, но и по другим причинам (неравно­ мерный рост организмов в коралловых рифах, чередование более или менее измененных зон в корах выветривания и т. п.).

Исследованию осадочных пород посвятили свои труды многие ученые, литература по этому разделу огромная. В числе первых иссле­ дователей М. В. Ломоносов объяснил происхождение осадочных

5

пород, в том числе нефти и угля. Последовательные серии осадочных пород на юге Германии под названием "формации" были впервые описаны А. Г. Вернером. Первые общие закономерности распростране­ ния и чередования пород были установлены в трудах Н. А. Головкин¬ ского и И. Вальтера. Научная постановка главнейших проблем литоло­ гии была сделана в работах А. Д. Архангельского, А. П. Карпинского, Н. И. Андрусова. Крупнейший ученый XX в. В. И. Вернадский обратил внимание на исключительную роль организмов в процессах формиро­ вания осадочных пород. Огромное значение для литологии имели труды советских ученых М. С. Швецова, Л. В. Пустовалова, Н. М. Стра­ хова, Н. Б. Вассоевича, Л. Б. Рухина, Г. И. Теодоровича, А. Г. Коссов­ ской, И. В. Хворовой, П. П. Тимофеева, А. П. Лисицына и многих дру­ гих. За рубежом плодотворно работали У. Твенхофел, В. Крумбейн, Ф. Петтиджон, Р. Шрок, Ф. Шепард, Ф. Кюнен, Р. Чиллингар, Г. Сю и др.

Бурное развитие промышленности и сельского хозяйства предъяв­ ляет все большие требования к изучению осадочной оболочки. Отсюда ясна необходимость как можно более четкого представления о всей стратисфере в целом. Осадочные породы на Земле распределены неравномерно. Они покрывают не всю поверхность, оставляя свобод­ ными те участки, где происходит интенсивный смыв или снос образо­ вавшихся продуктов разрушения и выветривания первичных магмати­ ческих глубинных или вулканических пород. Еще большая неравно­ мерность отмечается в вертикальном направлении. Во многих местах присутствует только тонкая пленка осадка или коры выветривания толщиной в метры, а то и в сантиметры. В других районах имеется толща осадочных пород, мощность которых по геофизическим данным превышает 20 км. В некоторых горно-складчатых областях мы можем насчитать суммарную мощность осадочных пород, превышающую 30 км . Правда, в последнем случае не ясно, все ли части этой толщи первоначально залегали последовательно друг над другом. В целом в геосинклинальных областях количество осадочных пород больше, чем на платформах. А. Б. Роновым и А. А. Ярошевским общий объем осадочных пород на Земле оценивается свыше 1200 млн. км 3 , из которого около 60% приходится на континентальные блоки.

А. Б. Ронов отмечает большие неравномерности в распределении осадочных пород при сравнении северного и южного полушарий, а также весьма неравномерную скорость осадконакопления во времени.

Условия в разных частях стратисферы весьма различны. Только на поверхности Земли температура колеблется от +80 до -87 С. Давление на дне морей и океанов достигает нескольких сот мегапаскалей. В недрах глубоких прогибов с мощными толщами осадочных пород на глубине 12,5 км условия не известны, предположительно давление на глубине 20 км и более может достигать 800 МПа, температура - около 1000 С.

6