Хмелевський В. О.
Особливості стадіального аналізу літогенезу

Карбонати та їх стадіальні перетворення. Кальцит, анкерит, доломіт

У ході розгляду індикаторних ознак карбонатів необхідно пам’ятати про суттєві відмінності в поведінці однакових мінералів цієї групи в інших однакових умовах залежно від того, наскільки ті концентровані в породі, іншими словами, чи є вони породоутворювальними або розсіяними серед інших компонентів. Перший з названих варіантів стосується безпосередньо мінералів карбонатних порід або великих конкреційних утворень, другий – карбонатної суміші в складі глинистих, уламкових та вулканогенно-уламкових відкладів, яка наявна там або у вигляді різних мікровключень (уламкових, аутигенних), або як цемент, який заповнює проміжки між кластогенними частинками.

Спочатку розглянемо другий варіант на підставі того, що дослідження кластогенних відкладів найбільш результативні стосовно реконструкцій конкретних етапів еволюції басейнів породоутворення. Необхідно передбачати, що не можна досить упевнено покладатися на індикаторні ознаки розсіяних у породі карбонатів, тому що карбонати бувають багатостадійними та дуже подібними один до одного утвореннями. Їхні відмінні ознаки відомі, однак не завжди вони бувають очевидними для спостерігача.

Це зумовлено тим, що карбонати легше, ніж інші мінерали, піддаються процесам корозії аж до повного їх розчинення, а потім нової кристалізації, регенерації, ізоморфного заміщення та інших перетворень, спричинюваних найменшими змінами концентрацій розчиненої вуглекислоти або змінами інших хімічних властивостей міжзернових водних розчинів. Дуже багато залежить від хімізму підземних вод, адже він певним чином еволюціонує з часом: на його зміни суттєво впливає речовинний склад самої водовмісної формації, підстильних та сусідніх з нею утворень, а також особливості тектонічних режимів у породному басейні.

Зокрема, важливим регіональним джерелом двоокису вуглецю в пластових водах осадових формацій є органічна речовина, яка окиснюється. З огляду на це вода, яка контактувала з нафтою, належить до активних розчинників карбонатів.

Джерелом СО2 може бути не тільки концентрована, а й розсіяна в породах органічна речовина. Вертикальні переміщення порід углиб стратисфери, у зони підвищених температур і тиску, створюють сприятливі умови для генерування вуглекислоти внаслідок катагенетичних змін розсіяної органічної речовини. М. Мінський (1979), який докладно вивчав ці процеси, наголошував, що оскільки вертикальні переміщення порід визначені тектонічною активністю, то й концентрація вуглекислоти перебуває в певній залежності від тектонічного фактора в чергуванні зі значеннями регіональних термічних градієнтів: у разі їхніх високих значень посилене генерування СО2 з розсіяної органічної речовини починається на менших глибинах.

Загалом же діапазон глибин, на яких за умов стійкого занурення осадових утворень відбувається насичення вод вуглекислотою, коливається в різнотипних басейнах від 1,5 до 4,0 км. Там, де він збігся із зоною дегідратації монтморилоніту, що трансформується в гідрослюду, ці процеси особливо активізувалися та приводили до масового розчинення карбонатної мінералізації більш раннього генезису. У підсумку виникали глибинні рівні вторинної децементації в алеврито-піщаних породах. Їхнє існування підтверджено під час проходки численних нафторозшукових свердловин у межах тектонічних депресій. М. Мінський назвав їх “поясами оптимальних колекторів”, оскільки в межах таких зон виникали сприятливі умови для міграції туди нафти, газу або ж артезіанських вод.

Якщо ж з будь-яких причин вуглеводні в пояс оптимальних колекторів не проникали, то в процесі глибшого опускання децементованих порід у їхніх заповнених водою пустотах починали активно кристалізуватися різні аутигенні мінерали, склад яких багато в чому був пов’язаний зі складом кластогенного каркаса. За значного вмісту теригенного кварцу, наприклад, пори, які виникли на місці розчиненого кальциту, заповнював тепер регенераційний кварц. В інших породах пори могли бути заповнені різними глинистими агрегатами, цеолітами, польовими шпатами й іншими мінералами. Те, що було саме так, можна підтвердити тільки конкретними стадіально-петрографічними спостереженнями.

Іноді цей процес буває багаторазовим: у тих випадках, коли чергувалися умови підвищень та знижень рН, простежувалася спочатку корозія кварцу кальцитом, потім – зворотні їхні співвідношення, а загалом – нова, ще пізніша карбонатизація. Пізніша карбонатизація розвинута у взірцях порід з басейнів, які зазнали численних тектонічних перебудов з чергуваннями етапів занурень та блокових піднять. Річ у тому, що на етапах розвитку тектонічних деформацій під час інверсійних перебудов структури басейну вся флюїдно-порова система стає відкритою для відтоку розчинених у воді газів у зоні зниженого тиску. Відтік же СО2 завжди сприяє локальному підвищенню рН та, як наслідок, корозії кварцу та каркасних силікатів і новому аутигенному карбонатонагромадженню.

Сформований на цій стадії “пізній” кальцит (анкерит, доломіт або інший карбонат) утворює накладені, плямисті порфіробластичні включення, які мають січні, явно корозійні контакти з іншими теригенними й аутигенними компонентами в породі. Частіше такі порфіробласти карбонатів найпізнішої генерації концентруються поблизу швів гідророзриву та інших мікротріщинок, однак не всюди це чітко видно.

Отже, аутигенні розсіяні карбонати не можуть належати до надійних індикаторів стадійності літогенезу, а самі потребують доведення їхньої належності до того чи іншого етапу розвитку басейну породоутворення за характером їхніх взаємовідношень з іншими мінеральними компонентами.

У породах, де карбонати переважають над іншими мінералами, постседиментаційні перетворення значно більше залежать від початкової генетичної природи осаду, ніж від інших глибинних чинників у басейні породоутворення.

Деякі дослідники намагалися оцінити ступінь перекристалізації карбонатних порід як показник їхнього катагенетичного перетворення. Проте всі ці спроби зі згаданих причин не набули широкого застосування на практиці, хоча в деяких розрізах з однорідною будовою певну кореляційну залежність між вторинною кристалічністю та глибиною катагенезу виявити вдавалося. Однак вона не була глобально закономірною.

У карбонатних відкладах процеси перекристалізації, доломітизації, окременіння, сульфатизації та інші, зумовлені зміною гідрохімічних умов та привнесенням речовини, у різних регіонах можуть виявлятися на ранніх стадіях літогенезу і, отже, їх не можна використовувати як репери в разі оцінювання конкретної стадії ката- і метагенезу. Проте це не применшує значення спостережень над стадійністю розвитку таких процесів. Ця стадійність може пояснити дуже багато щодо еволюції басейну породоутворення загалом.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом