Генетические типы и процессы формирования пустотного пространства отложений аладьинской свиты рифея и ее аналогов в пределах Енисейского кряжа и прилегающих территорий зоны ангарских складок

Сбор фактического материала был осуществелен лично автором в ходе шести полевых экспедиций с 2013г по 2019г по районам Красноярского края, а также в процессе работы в лаборатории КНИЛ Восточная Сибирь кафедры литологии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М.Губкина.
В результате этих работ и изучения кернового материала скважин глубокого бурения была создана коллекция из более чем 600 образцов, изготовлены шлифы и проведены эксперименты на растровом электронном микроскопе, дифрактометре и томографе.
Все полученные характеристики сопоставлены с результатами петрофизических исследований.
Изучение микроструктуры пустотного пространства и его минерального выполнения были проведены с привлечением электронно-микроскопических и микрорентгеноспектрального анализов. Работы были выполнены на сканирующем электронном микроскопе JSM 6610 LV, Jeol (Япония), оборудованном энергодисперсионным спектрометром IE350 (OXFORD INSTRUMENTS, Великобритания).
Для сопоставимости полученных результатов на электронном и оптическом микроскопах была разработана методика пробоподготовки.
Была разработана методика исследований, включающая в себя исследования естественных обнажений горных пород, изучение керна скважин методами оптической микроскопии, электронной микроскопии, включая микрозондовый анализ; микротомографию. Проведен обширный комплекс детальных разномасштабных литологических исследований по изучению минерального состава и структурных особенностей пород-коллекторов. Автором лично проведены все электронно-микроскопические и микрозондовые исследования.
Автором выполнены реконструкции условий осадконакопления, разработаны модели пустотного пространства генетических типов отложений аладьинской свиты и дан прогноз зон развития типов строения природного резервуара.
Объем работы
Диссертация состоит из введения и 5 глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 181 странице машинописного текста, включая 2 таблицы и 143 рисунка. Список литературы включает 161 наименование.
***
Диссертационная работа была выполнена на кафедре литологии РГУ нефти и газа (НИУ)
имени И.М. Губкина.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю, профессору
О. В. Постниковой за постоянную помощь и практические советы при написании диссертации, заведующему кафедрой литологии А.В.Постникову, а также коллективу кафедры литологии РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина за активную помощь в подготовке диссертации.
Автор признателен за помощь в работе коллективу ФГБОУ ВНИГНИ и лично директору ФГБОУ ВНИГНИ П.Н. Мельникову и советнику В. С. Парасыне.
Глубокую благодарность автор выражает членам полевых отрядов, участвовавших в экспедициях по Енисейскому кряжу и прилегающим территориям. Отдельную благодарность за постоянные научные консультации и методическую помощь автор выражает О.В. Гутиной, В.Г. Худорожкову, А.М. Кирсанову, В.Д. Алексееву, Е.С.Носковой, Н.В. Лубниной.
***
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Первое защищаемое положение: «Отложения аладьинской свиты представлены
следующими генетическими типами: доломиты толстослоистые, доломиты строматолитовые столбчатые, доломиты строматолитовые пластовые, доломиты обломочные, первичные структуры которых практически полностью преобразованы такими вторичными процессами, как перекристаллизация, выщелачивание, аутигенное минералообразование.»
Изучение отложений аладьинской свиты проводилось по обнажениям Красноярского края в течение шести полевых сезонов. Изученные обнажения расположены в районах рек Ангара, Иркинеева, Тея, Чапа. Стратиграфические аналоги аладьинской свиты также изучались по керну скважин глубокого бурения Салаирская 1, Салаирская 2 и скважин Юрубчено-Тохомского месторождения.
Были отобраны образцы горных пород, характеризующих основные генетические типы отложений аладьинской свиты. Особенностью рифейских карбонатных отложений является крайне ограниченное количество породообразующих организмов, очень высокая степень преобразованности вторичными процессами, что обусловило относительно более низкое разнообразие текстурных и структурных характеристик по сравнению с более молодыми карбонатными отложениями. В связи с этим при проведении литологических исследований были использованы специфические методические приемы, которые позволили наиболее полно охарактеризовать структурные и текстурные особенности пород рифейских отложений и выделить их основные генетические типы. Использованная в работе методика литологических исследований включала широкий диапазон разномасштабных методов, позволяющих исследовать горные породы на разных иерархических уровнях (рисунок 1).
Закономерности строения отложений аладьинской свиты, пространственные изменения литологических характеристик, проявление макротрещиноватости изучались в естественных обнажениях. Структурные и микротекстурные характеристики, минеральный состав пород изучались оптическими методами в шлифах стандартного и большого размера. Учитывая размер (до нескольких см) форменных элементов, слагающих породы аладьинской свиты, который часто превышает размеры поля зрения оптического микроскопа, для исследования характера взаимоотношения таких элементов был использован стереоскоп. Микроструктура пород, аутигенное стадийное минералообразование, а также структура пустотного пространства изучались методами растровой электронной микроскопии и энерго-дисперсионного анализа.
Рисунок 1 – Схема исследований карбонатных образцов рифея
В связи с высокой степенью преобразованности пород аладьинской свиты вторичными процессами и практически полным уничтожением первичной структуры, в основу их
дифференциации были положены макротекстурные характеристики, которые явились основой для выделения генетических типов отложений.
Отложения аладьинской свиты представлены генетическими типами разнокристаллических доломитов светло-серых и белых цветов, которые отличаются широким спектром текстур, обусловленных условиями осадконакопления, а также интенсивностью и направленностью вторичных процессов (рисунок 2).
Рисунок 2 – Генетические типы (генетический тип 1 – доломиты толстослоистые, генетический тип 2 – доломиты строматолитовые пластовые, генетический тип 3 – доломиты
строматолитовые столбчатые, генетический тип 4 – доломиты обломочные) отложений аладьинской свиты в обнажениях и их аналоги в керне скважины Салаирская 1
Эти породы имеют преимущественно биогенную природу и представляют собой в разной степени преобразованности отложения цианобактериальных матов и строматолитовых построек.
В целом для отложений аладьинской свиты характерно отчетливое слоистое строение, обусловленное чередованием различных генетических типов разнокристаллических доломитов.
В разрезе выделяются закономерно повторяющиеся слои, сложенные пластовыми строматолитами, столбчатыми строматолитами, толстослоистыми доломитами и доломитами с ярко выраженной обломочной структурой. Аналогичные типы текстур были встречены в керне скважин.
2.1. Генетический тип: доломиты толстослоистые
Доломиты толстослоистые достаточно широко развиты в разрезах аладьинской свиты как в естественных обнажениях (рисунок 3), так и в керне скважин. Детальные исследования этих пород показывают, что наравне с толстой слоистостью в них отчетливо проявляются тонкие слойки, толщина которых составляет 2-3 мм. Слойки расположены параллельно и имеют разную микроструктуру. Слоистость обусловлена чередованием более темных слойков, имеющих относительно более тонкокристаллическую структуру и более светлых, имеющих относительно более крупнокристаллическую структуру. Слоистость часто подчеркнута микростиллолитовыми поверхностями, в которых отмечаются примазки глинистого вещества. Толстые слои (толщиной около 30 см) часто отделяются друг от друга прослоями кремнистых пород, имеющих афанитовую

структуру. Толщина кремнистых прослоев составляет 2-3 см. Доломиты толстослоистые в обнажениях часто нарушены вертикальными трещинами раскрытостью до 1 см и имеют продолжительную протяженность до 2-3 м. С определенной долей вероятности можно предположить, что генетический тип доломитов толстослоистых сформировался в результате интенсивной перекристаллизации цианобактериальных матов, имеющих тонкослоистую микротекстуру.
Рисунок 3 – Доломиты толстослоистые. Естественное обнажение горных пород аладьинской свиты р. Иркинеева. Доломиты толстослоистые с ортогональной системой трещин.
Керн скважины Салаирская 1. Доломиты толстослоистые. Слабовыраженная микрослоистая текстура, обусловленная чередованием кристаллов доломита с различной структурой. Фото шлифа с анализатором.
2.2. Генетический тип: доломиты строматолитовые пластовые
Этот генетический тип отложений широко распространен в отложениях аладьинской свиты и описан по рекам Иркинеева и Ангара. Также он был встречен в керне скважин Юрубчено- Тохомского месторождения и Салаирской площади.
Доломиты строматолитовые пластовые имеют отчетливо слоистую текстуру, обусловленную чередованием серых, относительно более тонкокристаллических прослоев, имеющих толщину от 1-2 см до 10-15 см и белых крупнокристаллических прослоев, сложенных доломитом с щетками гематита. Толщина белых крупнокристаллических прослоев часто значительно превышает толщину сероцветных прослоев. Характер слоистости по разрезу несколько меняется. Отдельные участки со строго горизонтальной слоистостью чередуются с волнистослоистыми (рисунок 4, 5). Последние, видимо, обусловлены формированием мелких биогермных массивов, имеющих толщину порядка 20-25 см. Эти биогермные массивы, несмотря на свой небольшой размер, были отчетливо морфологически выражены, что подтверждается

наличием текстур оползания и смятия на их склонах. Их превышение составляло порядка 10-15 см.
Рисунок 4 – Текстурные особенности доломитов строматолитовых пластовых. Естественное обнажение горных пород аладьинской свиты р. Иркинеева.
Брекчевидная текстура, в керне скважины Юрубчено-Тохомского месторождения.
Рисунок 5 – Доломиты строматолитовые пластовые. Естественное обнажение горных пород аладьинской свиты на р. Иркинеева. Слоистые текстуры в доломитах строматолитовых пластовых.
Скважина Салаирская 1. Слоистая разнокристаллическая структура породы в шлифе.
На реке Иркинеева в ходе полевых работ были описаны биогермные массивы, сложенные пластовыми строматолитами, которые имели значительно большую толщину – до нескольких метров. Эти биогермные массивы сопровождались мощными обломочными шлейфами, сложенными фрагментами строматолитовых ламин, сцементированных крупкристаллическим

доломитом. Наличие таких мощных обломочных шлейфов сопряжено с яркой морфологической выраженностью этих биогермных массивов.
В межбиогермном пространстве отчетливо проявляются разрывы и оползания серых строматолитовых ламин, которые формируют участки с брекчиевидными текстурами. В этих участках крупнокристаллические белые доломиты формируют линзообразные скопления, заполняющие пустоты, которые образовались в результате оползания, обрушения и смятия строматолитовых ламин. В генетическом типе «доломитов строматолитовых пластовых» широко представлены разнокристаллические структуры (размер кристаллов доломита от 0,5 до 0,6 мм).
В керне скважин Юрубчено-Тохомского месторождения были описаны аналогичные текстуры оползания строматолитовых ламин и линзовидные пустоты, выполненные кристаллами доломита и гематита. Видимо скважина вскрыла фрагмент склона биогермного массива, на котором формировались подобного рода текстуры.
В обнажениях отчетливо прослеживаются вертикальные трещины, которые секут все слойки, но в то же время могут иметь ограниченное распространение в пределах одного-двух слойков. Горизонтальные трещины наследуют слоистую текстуру этого генетического типа и сопровождают практически все прослои.
2.3. Генетический тип: доломиты строматолитовые столбчатые
Доломиты строматолитовые столбчатые встречаются в отложениях аладьинской свиты значительно реже, чем доломиты строматолитовые пластовые. Они были описаны в обнажениях на слиянии рек Иркинеева и Нижняя Теря (рисунок 6), а также в скважине Салаирская 1. В обнажении высота отдельных столбиков достигает 30 см, а диаметр столбиков строматолитов может составлять от 2 до 10 см. Строматолитовый столбик сложен чередованием более темных и более светлых прослоев. Структура и минеральный состав слойков резко различаются. Темные слойки представлены скоплениями глинистых минералов, а светлые – разнокристаллическим доломитом. По поверхности доломитовых слойков развиваются кристаллы гематита, эти кристаллы размером до 10 мкм формируют поверхностные скопления, щетки. Размер слойков внутри столбика составляет от первых микрон до 2-3 мм. Внутри строматолитовых столбиков наблюдаются пустоты выщелачивания размером порядка 5 см, заполненные аутигенными кристаллами доломита. Межстолбиковое пространство в ряде случаев заполнено обломками строматолитовых ламин и мелкими желваками размером 2-3 см.
Конфигурация строматолитовых столбиков часто определяет морфологию трещинных зон, по которым развиваются крупные кристаллы доломита и гематита, растущие по направлению друг к другу. В то же время наблюдаются системы субвертикальных трещин, развивающихся вдоль строматолитового столбика. Эти трещины также часто минерализованы кристаллами доломита и гематита.
На реке Ангара около 2 км вниз по течению от поселка Манзя были встречены гигантские столбчатые строматолитовые образования, достигающие в ширину около 1,5 м, прослеживаемые на высоту до 2 м. При этом характеристика строматолитовых ламин идентична той, которая наблюдается в значительно более мелких столбиках. Толщина слойков внутри столба составляет несколько сантиметров. Видимая мощность биогермного массива, сложенного доломитовыми строматолитами, составляет около 30 м.
Рисунок 6 – Задернованные отложения доломитов строматолитовых столбчатых. . Естественное обнажение горных пород аладьинской свиты на слиянии рек Нижняя Теря и
Иркинеева. Доломиты строматолитовые столбчатые. Образец из естественного обнажения пород аладьинской свиты р. Ангара. Доломиты строматолитовые столбчатые. Скважина Салаирская 1 2.4. Генетический тип: доломиты обломочные
В доломитах обломочных выделяется две разновидности: с седиментационными и постседиментационными структурно-текстурными характеристиками.
Одной из достаточно широко распространенных разновидностей обломочных доломитов с седиментационными текстурно-структурными характеристиками являются породы, приуроченные к склоновым частям биогермных массивов. Для этой разновидности характерны текстуры смятия и оползания осадка, которые обусловлены достаточно резкой морфологической выраженностью органогенных построек. Обломки сложены фрагментами строматолитовых ламин, большая часть которых сложена доломитом, а часть состоит из кварца. Размер обломков варьируется в широком интервале от нескольких миллиметров до десятков сантиметров (рисунок 7).
Обломки строматолитовых ламин сцементированы крупнокристаллическим доломитом с многочисленными корками кристаллов гематита. В отдельных случаях в межкристалловом пространстве отмечаются достаточно крупные пустоты, размер которых варьируется от нескольких миллиметров до 2-3 см, инкрустированные кристаллами гематита.
Также, как и в доломитах обломочных, которые сформировались на склонах биогермных массивов, в обломочных доломитах с относительно упорядоченной слоистой текстурой значительная часть обломков растворена.
Рисунок 7 – Доломиты обломочные. Естественное обнажение горных пород аладьинской свиты на р.Иркинеева. Брекчеевидная текстура в доломите обломочном, керна скважины
Салаирская 1. Образец из естественного обнажения аладьинской свиты Обломочная структура пород. Шлиф образца скважины Салаирская 1. Палисадовидные кристаллы доломита, сформировавшиеся на контакте с обломком. Фото шлифа с анализатором
В обломочных доломитах этого генетического подтипа наблюдаются многочисленные пустоты выщелачивания, приуроченные к обломочной части. Доломиты обломочные с постседиментационными текстурными характеристиками были встречены исключительно на обнажениях реки Иркинеева. Эти породы формируют пространственно обособленные локальные тела размером в несколько метров. Обломки часто наследуют остаточные пустоты и пустоты выщелачивания, а также трещины, частично или полностью залеченные крупными кристаллами доломита. Доломиты с обломочной структурой были встречены в разрезах скважин глубокого бурения, вскрывших рифейские карбонатные отложения в пределах Платоновской и Салаирской площадей.
В целом, характерной особенностью минералогического состава отложений аладьинской свиты является их преимущественно доломитовый состав. В качестве аутигенных минералов были выделены: доломит, гематит, кварц, кальцит, апатит, пирит, рутил. Текстурные особенности пород аладьинской свиты определяются типом слагающих их цианобактериальных палеоценозов. Наиболее распространенным среди них являются пластовые строматолиты. В структуре пород преобладают разно-, мелко-, средне- и крупнокристаллические формы. Как правило, на
микроуровне первичная структура пород в полной мере не идентифицируется в связи с высокой степенью перекристаллизации. Исключением является обломочная структура пород. Существенное влияние на структурно-текстурные особенности пород оказали процессы выщелачивания.
Второе защищаемое положение: «Формирование отложений аладьинской свиты происходило в условиях мелководного теплого морского бассейна с повышенной щелочностью, в котором процессы осадконакопления определялись жизнедеятельностью цианобактериальных строматолитовых палеоценозов. В наиболее мелководной части бассейна (перитидальный шельф) накапливались доломиты толстослоистые и строматолитовые пластовые. В краевых частях перитидального шельфа этого бассейна формировались биогермные массивы, сложенные доломитами пластовыми и столбчатыми. Зоны развития биогермных массивов обрамлялись отчетливо выраженными склоновыми отложениями, представленными обломочными доломитами.»
Отложения аладьинской свиты развиты в пределах юго-западной части Сибирской платформы и ее обрамления. Дифференциация литологических характеристик отложений аладьинской свиты во многом определялась многообразием обстановок осадконакопления в пределах обширного бассейна с преимущественно карбонатным типом осадконакопления в пределах восточной части Енисейского кряжа, зоны Ангарских складок и южной части Байкитской антеклизы.
Изучением условий формирования отложений аладьинской свиты и ее аналогов занимались такие исследователи как И. В. Вараксина, В. А. Верниковский, А. Ю. Нехаев, В. А. Пономарчук, О. В. Постникова, М. А. Семихатов, А. А. Трофимук, Е. М. Хабаров, В. В. Хоментовский, В. Ю. Шенфиль и др. Основным фактором карбонатонакопления в аладьинском бассейне является наличие различных типов цианобактериальных сообществ, что описано в многочисленных работах Е. М. Хабарова, В. Г. Кузнецова. Практически всеми исследователями признается наличие в аладьинское время на юго-западе Сибирской платформы обширной зоны крайне мелководного морского бассейна, в которой осаждались слоистые доломитовые осадки, имеющие цианобактериальный генезис.
В бассейне седиментации выделяется перитидальный шельф с преобладанием комплекса приливно-отливных равнин, которые по латерали переходили в мелководный, иногда средний, шельф с доминированием построек из столбчатых строматолитов. Юго-западнее и юго-восточнее выделяется преимущественно глубокий шельф с карбонатно-силикокластической седиментацией. В обстановках склона происходило формирование гемипелагитов, турбидитов и отложений дебрисных потоков, в том числе карбонатных. Склоновые карбонатные гравитационные отложения показывают, что эпизодически карбонатная седиментация происходила и в краевых зонах шельфа, что в целом не совсем типично для Енисей-Байкитского бассейна (Хабаров Е. М., Вараксина И. В., 2011).
Для зоны распространения отложений перитидального шельфа характерно развитие слоистых цианобактериальных доломитов, в которых достаточно часто прослеживаются следы выхода на поверхность и взлома строматолитовых ламин. В отдельных участках перитидального шельфа выделяются зоны развития доломитов с отчетливыми ламинитовыми структурами, обусловленными развитием пластовых строматолитов, которые формировали отдельные практически морфологически не выраженные биостромные массивы. На отдельных участках перитидального шельфа в зонах крайнего мелководья строматолитовые образования выходили на поверхность, подвергались деструкции и в ряде случаев значительной эрозии. В результате изменения pH среды в результате выхода на поверхность начиналось активное осаждение кремнезема, который формировал зоны раннедиагенетического окремнения. Достаточно часто в разрезах отложений перитидального шельфа встречаются доломиты с комковато-сгустковой структурой, что свидетельствует об их формировании в зоне крайнего мелководья с активным гидродинамическим режимом. Изученные разрезы краевой части перитидального шельфа представлены комплексом генетических типов отложений, содержащих биогермные доломиты и
сопровождающие их обломочные шлейфы. Биогермные массивы сложены двумя типами строматолитовых образований: пластовыми и столбчатыми.
В разрезе биогермных массивов выделяются отдельные более мелкие (элементарные) биогермные массивы, которые имеют толщину, не превышающую 25-30 см, и при этом имеют четкую морфологическую выраженность. На их склоне наблюдаются текстуры оползания и взлома строматолитовых ламин, а перекрывающие отложения формируют толщу облекания. Видимая толщина центральной части биогермного массива составляет до 30 м. Биогермные массивы сопровождаются склоновыми отложениями, сложенными доломитами обломочными. Мощность обломочных шлейфов весьма значительна и соизмерима с мощностью биогермного массива и может достигать 20-30 м. Они сложены обломками строматолитовых ламин, сцементированных разнокристаллическим доломитом. Размер обломков колеблется в широком диапазоне от нескольких миллиметров до десятков сантиметров. Форма обломков, как правило, остроугольная и нен несет следов окатанности.
Следует отметить, что отдельные биогермные массивы сопровождаются обломочными шлейфами, состоящими из гигантских обломков биогермного массива. Размер таких обломков может превышать 1 метр. Столь мощные обломочные шлейфы свидетельствуют о значительной морфологической выраженности биогермных массивов и дифференцированном рельефе морского дна. Биогермы, сложенные столбчатыми строматолитами, встречаются значительно реже. В частности, они были описаны в обнажении на слиянии рек Нижняя Теря и Иркинеева. Условия формирования биогермов, сложенных столбчатыми и пластовыми строматолитами, были существенно отличны. Формирование биогермных массивов, сложенных пластовыми строматолитами, происходило, в целом, в относительно более спокойных гидродинамических условиях. Наличие мощных обломочных шлейфов свидетельствует о высокой контрастности рельефа морского дна и интенсивной волновой активности в краевой зоне перитидального шельфа. Формирование биогермов, сложенных столбчатыми строматолитами, видимо, происходило лишь на локальных участках краевой зоны шельфа, где наблюдалось более высокая гидродинамическая активность. Видимо, зоны биогермных массивов окаимляют перитидальный шельф, который занимал основную часть современной территории Байкитсткой антеклизы (рисунок 8).
Рисунок 8 – Фациальная палеогеографическая схема аладьинского бассейна Байкитской антеклизы и прилегающих территорий. Прогнозируемая мощность отложений перитидального
шельфа 200-300 м., мощность отложений зоны развития биогермных массивов 300-600 м., мощность отложений области склона 100-200 м
Зоны развития биогермных массивов в краевой части перитидального шельфа были выявлены по результатам сейсморазведочных работ на Салаирской площади в интервале разреза, который может быть соотнесен с отложениями аладьинской свиты выделяются структурные образования типичные для краевой части перитидального шельфа. Предполагаемая мощность биогермного массива в пределах Салаирского участка составляет 500 метров.
Третье защищаемое положение: «Структура и параметры пустотного пространства разнофациальных отложений аладьинской свиты определяются морфологическими особенностями строматолитовых биоценозов и их производных структурных компонентов, а также интенсивностью и направленностью разноранговой трещиноватости. Важнейшим фактором формирования фильтрационно-емкостного пространства аладьинской свиты является многостадийная проработка этих отложений гидротермальными процессами, которые приводили к избирательному выщелачиванию, а затем к частичной или полной минерализации вновь образованного пустотного пространства. Интенсивность выщелачивания и трещинообразования, в значительной степени контролируется первичными текстурными и структурно-вещественными особенностями пород».
Исследования морфологии и характера минерализации пустотного пространства рифейских карбонатных отложений аладьинской свиты показало важнейшую роль гидротермальных процессов для формирования характеристик фильтрационно-емкостной системы рифейского природного резервуара.
Широкое развитие гидротермальных процессов в карбонатных отложениях рифея на западе Сибирской платформы было описано в многочисленных работах, посвященных генезису золоторудных, магнезитовых, железистых и других месторождений, открытых на этой территории. В продуктивных отложениях рифея на Юрубчено-Тохомском месторождении также были выявлены признаки гидротермального оруденения в виде отдельных вкраплений самородного серебра. В вышележащих отложениях рифея в ходе полевых работ по реке Каменка были описаны гидротермальные жильные карбонатные образования, развитые по вертикальным тектоническим трещинам, раскрытостью до полуметра. Формирование гидротермальных систем на западе Сибирской платформы может быть связаны с проявлением трапповых и карбонатитовых интрузий. Щелочные ультраосновные карбонатитовые интрузии широко распространены в пределах зоны Ангарских складок.
Следует отметить, что фрагменты карбонатитовой интрузии были выявлены и описаны при изучении керна скважины Ильбокичская 3, расположенной в пределах изучаемой территории. Воздействие агрессивных щелочных гидротермальных растворов, сопровождавших карбонатитовые интрузии на карбонатные породы аладьинской свиты рифея, первоначально проявилось в их интенсивном растворении. Вероятно, растворение доломитовых ламин и обломков в доломитах строматолитовых слоистых и доломитах обломочных происходило в несколько этапов. В трудах А. А. Шумкина, М. Н. Карева (2014) описан процесс взаимодействия доломитовых пород с щелочными растворами. Последовательное изменение pH и eH растворов, а также перенасыщение их магнием приводило к последовательному растворению вмещающих доломитов и, затем, садке крупных вторичных доломитовых кристаллов. На более поздних стадиях гидротермального минералообразования происходило осаждение кристаллов гематита, пирита и рутила.
В результате анализа литературных данных, а также изучения стадийности вторичных преобразований и определения закономерностей их пространственного проявления была создана схема формирования пустотного пространства в карбонатных отложениях аладьинской свиты рифея (рисунок 9).
Рисунок 9 – Схема формирования пустотного пространства в карбонатных отложениях аладьинской свиты рифея
Слоистые отложения аладьинской свиты были проработаны агрессивными гидротермальными растворами, что привело к образованию щелевидных пустот различного размера в латеральном направлении. Последующее изменение геохимии раствора вследствие растворения строматолитовых ламин привело к интенсивной последовательной крустификации этих пустот кристаллами доломита и гематита. Гидротермальная природа кристаллов, которые выполняют пустоты, подтверждается их формой. Образование аутигенных кристаллов происходило при остывании раствора температурой 200-250 C. На последних стадиях минерализации пустот выпадали кристаллы кварца, пирита и рутила, их количество значительно менее представительно по отношению к доломиту и гематиту.
Впоследствии толща аладьинской свиты была подвергнута воздействию тектонических процессов, что привело к растрескиванию слоев в вертикальном направлении. Такие трещины хорошо различимы как при макроисследованиях обнажений, так и при более детальных оптических исследованиях. В целом, эти трещины могут быть полностью залечены вторичными минералами или быть частично открытыми. По результатам лабораторных исследований было установлено, что, как правило, такие трещины заполняются кварцем или кальцитом.
Закономерное распределение макротрещин и микротрещин формирует фильтрационную систему рифейского природного резервуара. Трещины объединяют в единую систему части природного резервуара с различными моделями строения пустотного пространства.
Существенную роль в этих моделях, безусловно, будут играть различные типы трещин, изучению которых посвящены многочисленные исследования О. В. Гутиной, К. И. Багринцевой, В.В.Харахинова. Ведущая роль в образовании трещин всеми исследователями, безусловно, отводится тектоническим процессам. При изучении трещин аладьинской свиты в обнажениях были найдены многочисленные подтверждения этого факта. Тектонические трещины различного характера, как правило, имеют субвертикальную направленность и секут весь разрез аладьинской свиты. Расстояние между крупными трещинами составляет от 30 до 100 метров.
В ряде случаев наблюдается смещение слоев в горизонтальной плоскости. Степень минерализации стенок трещин различна. В разрезах по реке Каменка в вышележажих рифейских отложениях наблюдаются субвертикальные минерализованные трещины раскрытостью до 30 см, заполненные доломитом. Но в то же время, в большинстве случаев в аладьинской свите степень минерализации стенок этих трещин довольно слабая.
Следует отметить, что практически во всех работах, посвященных трещиноватости Юруючено-Тохомского и Куюмбинского месторождений, описываются трещины, имеющие субвертикальную направленность, так как геофизические методы позволяют охарактеризовать трещины именно такого рода. При изучении аладьинской свиты в обнажениях стало очевидным, что важную роль в фильтрационной системе резервуаров играет горизонтальная трещиноватость (рисунок 10). Эти трещины, как правило, наследуют морфологию строматолитовых слоев и протягиваются на значительные расстояния до сотен метров и имеют раскрытость (до 7 см), значительно меньшую чем вертикальные трещины, но при этом они более интенсивно минерализованы. Стенки трещин выполнены крупными кристаллами доломита и щетками гематита. Взаимное пересечение систем этих трещин создает блоковую структуру аладьинского резервуара.
Блоковая структура резервуара обуславливает возникновение зон катастрофических поглощений в процессе бурения. Роль трещинных систем в различных генетических типах рифейских доломитов отличается. В доломитах толстослоистых система ортогональных трещин, ограничивающих блок резервуара будет являться определяющей в системе фильтрационно емкостного пространства. Пустотность самого блока будет минимальна. В доломитах пластовых строматолитовых и доломитах биогермных строматолитовых роль пустотного пространства значительно возрастает и увеличивается связность отдельных фрагментов блока и системы ортогональных трещин, ограничивающих блок.
Таким образом, в отложениях аладьинской свиты существуют четыре модели пустотного пространства, параметры которых определяются генетической приуроченностью пород, а также интенсивностью и направленностью вторичных процессов. Ведущим фактором формирования природного резервуара аладьинской свиты является интенсивность и направленность гидротермальных процессов, определивших морфометрические параметры пустотного пространства для каждого генетического типа отложений. Фильтрационная составляющая резервуара обусловлена ортогональной системой трещин, ограничивающих блоки поровых объемов.
Рисунок 10 – Ортогональная система трещин в доломитах толстослоистых
Четвертое защищаемое положение: «Выделены четыре литологические модели строения фильтрационно-емкостного пространства отложений аладьинской свиты, наиболее перспективными из которых в нефтегазоносном отношении будут модели, связанные с генетическими типами доломитов строматолитовых пластовых и стобчатых в зонах гидротермальной проработки.»
Исключительной особенностью рифейских карбонатных отложений является их крайне низкая пористость (1-3 %) по результатам стандартных петрофизических исследований. В зоне развития щелевидных каверн редко пористость может достигать 8%.
Проницаемость рифейских коллекторов Юрубченского месторождения изменяется от тысячных долей до 900 мД и более, что безусловно связано со сложностью строения пустотного пространства и, особенно, с неравномерным развитием систем трещин. К интервалам повышенной трещиноватости приурочены притоки нефти с высоким дебитом от 10 до 400 м3/сут, при испытании в открытом стволе.
Неоднозначность представлений о фильтрационно-емкостном пространстве рифейских карбонатных отложений во многом обусловлена их структурно-текстурными характеристиками, высокой степенью вторичной преобразованности пород, формами проявления и морфометрическими параметрами пустот. Во многом, проблема получения достоверных характеристик пустот и трещин связана с тем, что размер образцов керна в диаметре не превышает 12 см, что значительно меньше размеров многих структурных компонентов пород, в том числе пустот.
Модель пустотного пространства доломитов строматолитовых пластовых (Модель «А»)
Пустотное пространство этих отложений представляет собой систему щелевидных пустот, расположенных в межслоевом пространсвте строматолитовых ламин, раскрытость которых варьируется от долей мм до нескольких сантиметров. Системы этих пустот протягиваются на большие расстояния до 300 м (видимые в обнажении) и контролируются текстурой пластовых строматолитов. Поверхность пустот интенсивно и последовательно минерализована кристаллами доломита и гематита.
Такие пустоты являются, по сути, остаточными, сформировавшимися в результате неполной минерализации зон послойного выщелачивания. Эти пустоты соединяется в единую гидродинамическую систему ортогонально расположенными вертикальными и горизонтальными трещинами. Горизонтальные трещины наследуют геометрию строматолитовых ламин и отличаются значительно большей минерализацией, чем вертикальные тектонические трещины.
На срезе, сделанном вкрест напластования, наблюдается серия закономерно расположенных ячеистых пустот, инкрустированных последовательно кристаллами доломита и гематита. Размер ячейки на срезе составляет 1х1 см. Пустоты в ячейках связаны ортогональной системой каналов, которые обусловлены геометрией поверхности напластования и направленностью тектонических трещин (рисунок 14).
Помимо отчетливо видимых в обнажении систем ортогональных трещин, в шлифах выделяются системы микротрещиноватости также имеющие ортогональную направленность.
Как макро- так и микротрещины интенсивно минерализованы, но остаточная раскрытость трещин варьируется от микрон до нескольких миллиметров (Рисунок 11).
Рисунок 11 – Ячеистое рапределение пустот и стадийность их минерализации. Интенсивное растворение строматолитовых ламин. Образец из обнажения аладьинской свиты р. Иркинеева.
Кристаллы доломита, вытянутой, изогнутой (седловидной) формы.
Формирование этого типа пустот имело многостадийный характер. На начальной стадии процессом масштабного выщелачивания были затронуты строматолитовые ламины, вдоль которых распространялись агрессивные флюиды. Отчетливые следы растворения строматолитовых ламин наблюдаются как в обнажениях, так и в керне скважин Юрубченского месторождения. Аналогичные процессы выщелачивания строматолитового каркаса описаны в работе К. Ю. Васильевой, посвященной изучению рифейского резервуара на Куюмбинском месторождении. Локально в отдельных образцах растворение первичного строматолитового каркаса имеет столь широкий масштаб, что практически привело к его полному уничтожению. Растворение строматолитового каркаса происходило по наиболее проницаемым его частям.
После стадии выщелачиваня строматолитовых ламин, последовали стадии вторичной минерализации. Следует отметить, что они также прерывались процессами растворения. На стенках пустот повсеместно отмечается несколько генераций вторичного доломита, гематита, пирита и рутила.
Кристаллы доломита, минерализующие выщелаченное пустотное пространство, растут навстречу друг другу, причем кристаллы, как правило, хорошо образованы и достигают размеров
до 7-8 мм. Кристаллы часто имеют зональное строение, что указывает на импульсный привнос минерализованных растворов, обеспечивающих доломитообразование в пространстве между ламинами. Стадии роста аутигенных кристаллов доломита прерывались стадиями их частичного растворения. Характерной особенностью кристаллов доломита, инкрустирующих межслоевое пустотное пространство, является образование седловидных (сидельчатых) кристаллов. Зональный рост кристаллов доломита подчеркивается формированием микрощеток гематита по граням формирующихся кристаллов.
Модель пустотного пространства доломитов обломочных (Модель «Б»)
В отложениях аладьинской свиты достаточно широкое распространение имеет генетический тип доломитов обломочных. Также, как и в пластовых строматолитовых доломитах определяющую роль в формировании пустотного пространства в этих породах играли процессы выщелачивания. Но проявление этих процессов в этом генетическом типе отложений имеет свою специфику. В доломитах обломочных процессы выщелачивания в основном затрагивают только обломочную часть (рисунок 12).
Рисунок 12 – Послойное распространение вторичных процессов
Пустоты, сформировавшиеся в результате растворения обломков, сохраняют их форму и имеют слабую связь между собой. Размер таких пустот будет соответствовать размеру и форме растворенного обломка.
Пустоты выщелачивания в этом типе отложений, как правило, больше по размеру, чем в доломитах пластовых строматолитовых и более изометричны, так как в точности наследуют размер обломков. Следует отметить, что растворение обломков носит селективный характер.
В отложениях аладьинской свиты также отмечается значительное количество микротрещин как вертикальной, так и горизонтальной направленности, заполненных кварцем. Раскрытость таких трещин редко превышает 500 мкм. Вероятно, окремнение происходило в более поздние этапы, гидротермальной проработки связанные с трапповыми интрузиями. Об этом свидетельствуют микротрещины, секушие крупные кристаллы доломита, заполняющие пустоты. Также выявлены редкие трещины, залеченные кальцитом и скопления апатита.
Избирательность процесса выщелачивания, видимо, объясняется дифференциацией минерального состава обломков. Обломки, сложенные преимущественно доломитом, в большей степени подвержены выщелачиванию, а глинистые и кремнистые растворяются значительно хуже (рисунок 14).

Модель пустотного пространства доломитов толстослоистых (Модель «В»)
Модель распределения пустот в доломитах толстослоистых резко отличается по своим характеристикам от описанных выше генетических типов (рисунок 14). Пустотное пространство в этих отложениях практически отсутствует. Отмечаются лишь редкие зоны развития тонких межслоевых щелевидных пустот протяженностью до нескольких десятков сантиметров. Раскрытость остаточных пустот здесь составляет в среднем 1-2 мм достигая максимума в 1 см. Система трещин представлена субгоризонтальными и субвертикальными трещинами, отличающимися значительно меньшей минерализацией.
Модель пустотного пространства доломитов строматолитовых столбчатых (Модель «Г»)
В связи с высокой степенью задернованности и труднодоступностью этих отложений в
Приангарье, характеристика модели (рисунок 13) фильтрационно-емкостных свойств этого генетического типа была разработана по доломитам строматолитовым столбчатым описанным в стратиграфических аналогах аладьинской свиты в обнажениях по реке Нижняя Тунгуска.
Рисунок 13 – Модель «А» распределения пустот в доломитах строматолитовых пластовых (средний размер пустот 7 см; среднее аспектное соотношение 0,2; общая емкость резервуара 11%) Модель «Б» распределения пустот в доломитах обломочных (средний размер пустот 4 см; среднее
аспектное соотношение 6,5; общая емкость резервуара 15%)
Модель «В» распределения пустот в доломитах толстослоистых (средний размер пустот 2,5
см; среднее аспектное соотношение 0,2; общая емкость резервуара 7%)
Модель «Г» распределения пустот в доломитах строматолитовых столбчатых (средний
размер пустот 3 см; среднее аспектное соотношение 0,4; общая емкость резервуара 14%)
Степень изученности скважинами глубокого бурения отложения аладьинской свиты на южном склоне Байкитской антеклизы и прилегающих районов зоны ангарских складок в настоящее время остается крайне низкой. Во многом это обосновано отсутствием достоверных критериев для прогноза свойств природных резервуаров, связанных с рифейскими отложениями.
Проведенные в рамках настоящей работы исследования закономерностей строения, условий образования, а также разработанные модели пустотного пространства отложений аладьинской свиты позволили прогнозировать зоны распространения и свойства природного резервуара, приуроченного к этим отложениям (рисунок 14).

Исследование литолого-петрофизических характеристик отложений аладьинской свиты, а также морфологических особенностей их пустотного пространства показало, что фильтрационно- емкостные параметры рифейских отложений определяются интенсивностью гидротермальной проработки и первичными структурно-текстурными характеристиками пород.
Рисунок 14 – Прогнозная схема строения природного резервуара аладьинской свиты
По результатам проведенных исследований, в отложениях аладьинской свиты и ее стратиграфических аналогов выделяются четыре типа строения природного резервуара, которые отличаются общими толщинами и закономерностями распределения пустотного пространства. К настоящему времени наиболее разбуренным и относительно хорошо изученным является тип природного резрвуара, связанный с отложениями перитидального шельфа. С этим типом строения резервуара связаны продуктивные отложения юрубченской свиты (аналог аладьинской свиты) на Юрубчено-Тохомском НГКМ. Для этого типа резервуара характерны толщины порядка 100-300 м. Распределение пустотного пространства в этом типе резервуара описывается моделью распределения пустот в доломитах строматолитовых пластовых и в доломитах толстослоистых. Пористость доломитов строматолитовых пластовых может достигать 15%, а параметры пористости доломитов толстослоистых не превышает 7-8%.
Наименее к настоящему времени изученным является тип природного резервуара, связанный с областью биогермообразования, сложенной доломитами пластовыми строматолитовыми и доломитами строматолитовыми столбчатыми, которая обрамляет перитидальный шельф. В этой зоне в значительной степени располагается Салаирское НГКМ. Скважины пробуренные к настоящему времени, видимо, вскрывают пограничную зону между отложениями перитидального шельфа и зоной развития морфологически выраженных биогермных массивов, которые обладали структурно-текстурными характеристиками благоприятными для развития пустот выщелачивания, формировавшихся в результате гидротермальной проработки.
В целом, в пределах Салаирской площади по результатам сейсморазведки выявлено значительное количество разрывных нарушений, часть из которых может формировать пути

движения гидротермальных флюидов. Соответственно скважины, расположенные в непосредственной близости к разломам в области распространения биогермных массивов или доломитов пластовых строматолитовых могут вскрыть наиболее высокоемкие отложения аладьинской свиты. Высокие фильтрационно-емкостные характеристики коллекторов Салаирского месторождения обусловлены интенсивной проработкой биогермных доломитов. Здесь можно прогнозировать увеличение толщин природного резервуара до 500 метров и закономерности распространения пустот в соответствии с моделями «А» и «Г». Емкость этого резервуара в среднем может составлять 13%.
Таким образом, на салаирском участке в поисково-оценочной скважине Салаирская 1 было испытано 5 объектов в открытом стволе и 4 объекта в эксплуатационной колонне, получены дебиты до 100 м3/сут. Оценочные запасы «сухого газа» Салаирского месторождения составляют 1 365 млн м3 по категории С1 и 12 742 млн м3 по категории С2. Перспективные ресурсы газа Салаирского месторождения оцениваются в объеме 23,3 млрд м3 газа и 39,3 млн т нефти (Мельников П. Н., 2014).
Наибольшую продуктивность в пределах Салаирского НГКМ можно прогнозировать в зоне развития пластовых и стобчатых строматолитовых доломитов. Зоны повышенной проницаемости резервуара можно прогнозировать в областях пересечения трещинных систем, выделяемых по данным сейсморазведки.
Описанные модели строения резервуара могут быть использованы при создании геологической модели Салаирского НГКМ. Непосредственная близость Салаирской площади к району исследования, а также стратиграфическая приуроченность продуктивных отложений к аладьинской свите и схожесть литологических характеристик позволяют применить разработанные модели для геологического моделирования этого месторождения.
Совершенно иной тип строения резервуара будет характерен для области развития склоновых отложений. Толщина и емкость резервуара этого типа будет существенно ниже, что связано с его первичными структурно-тектурными характеристиками. Здесь емкость резервуара не будет превышать 7-8%.
В зоне развития глубоководных отложений емкость резервуара, видимо, будет незначительной и может быть связана с зонами вертикальной трещиноватости.
Для всех выделенных типов природных резервуаров наиболее высокоемкими будут области, приуроченые к зонам гидротермальной проработки отложений, связанных с системами глубинных разломов.
Заключение
Отложения аладьинской свиты представлены следующими генетическими типами: доломиты толстослоистые, доломиты строматолитовые столбчатые, доломиты строматолитовые пластовые, доломиты обломочные, первичные структуры которых практически полностью преобразованы такими вторичными процессами, как перекристаллизация, выщелачивание, аутигенное минералообразование.
Характерной особенностью минералогического состава отложений аладьинской свиты является их преимущественно доломитовый состав. В качестве аутигенных минералов были выделены: доломит, гематит, кварц, кальцит, пирит, рутил. Текстурные особенности пород аладьинской свиты определяются типом слагающих их цианобактериальных палеоценозов. Наиболее распространенным среди них являются пластовые строматолиты. В структуре пород преобладают разно-, мелко-, средне- и крпнокристаллические формы. Как правило, на микроуровне первичная структура пород в полной мере не идентифицируется в связи с высокой степенью перекристаллизации. Исключением является обломочная структура пород. Существенное влияние на структурно-текстурные особенности пород оказали процессы выщелачивания.
Формирование отложений аладьинской свиты происходило в условиях мелководного теплого морского бассейна с повышенной щелочностью, в котором процессы осадконакопления определялись жизнедеятельностью цианобактериальных строматолитовых палеоценозов. В
наиболее мелководной части бассейна (перитидальный шельф) накапливались доломиты толстослоистые и строматолитовые пластовые. В краевых частях перитидального шельфа этого бассейна формировались биогермные массивы, сложенные доломитами пластовыми и столбчатыми. Зоны развития биогермных массивов обрамлялись отчетливо выраженными склоновыми отложениями, представленными обломочными доломитами.
В северной части Байкитской антеклизы существовала островная суша, сложенная гранитами, которая представляет собой зону отсутствия отложений аладьинской свиты. В пределах обширной зоны перитидального шельфа толщины аладьинской свиты не превышает 300 метров. Отложения аладьинской свиты до 500 метров наблюдается в краевой части перитидального шельфа, где широко распространены биогермные массивы. Уменьшение толщин прогнозируется в зоне развития склоновых отложений.
Структура и параметры пустотного пространства разнофациальных отложений аладьинской свиты определяются морфологическими особенностями строматолитовых палеоценозов и их производных структурных компонентов, а также интенсивностью и направленностью разноранговой трещиноватости. Важнейшим фактором формирования фильтрационно-емкостного пространства аладьинской свиты является многостадийная проработка этих отложений гидротермальными процессами, которые приводили к избирательному выщелачиванию, а затем к частичной или полной минерализации вновь образованного пустотного пространства. Интенсивность выщелачивания и трещинообразования, в значительной степени контролируется первичными текстурными и структурно-вещественными особенностями пород.
Гидротермальные процессы сопровождали эпохи кимберлитового и траппового магматизма, а также байкальскую тектоническую активизацию. Стадийные измененения химизма гидротермальных флюидов приводили к выщелачиванию первичных структурных компонентов пород аладьинской свиты и минерализации пустотного пространства доломитом, гематитом и рудными минералами. Часть трещин секущих все структурные компоненты пород аладьинской свиты минерализованы кварцем. Эта минерализация может быть отнесена к наиболее поздним стадиям гидротермального процесса.
Выделены четыре литологические модели строения фильтрационно-емкостного пространства отложений аладьинской свиты. Лучшими параметрами обладают модели, характеризующие область развития биогермных массивов в зонах гидротермальной проработки.
Выявленные в ходе полевых работ закономерности распределения генетических типов пустот в отложениях аладьинской свиты могут являться основой для создания разномасштабной иерархической модели пустотного пространства продуктивных отложений рифея Байкитской антеклизы и прилегающих территорий. Комплекс литолого-петрофизических методов, применяемых для изучения фильтрационно-емкостной системы рифейских природных резервуаров должен соответствовать иерархическому уровню исследуемого элемента.
Существенную роль в фильтрационных свойствах резервуара аладьинской свиты играют различного типа тектонические трещины. Значение трещинных систем в различных генетических типах рифейских доломитов отличается. В доломитах толстослоистых система ортогональных трещин, ограничивающих блок резервуара будет являться определяющей в системе фильтрационно емкостного пространства. Пустотность самого блока будет минимальна. В доломитах пластовых строматолитовых и доломитах биогермных строматолитовых роль пустотного пространства значительно возрастает и увеличивается связность отдельных фрагментов блока и системы ортогональных трещин, ограничивающих блок.
Ведущим фактором формирования фильтрационно-емкостного пространства природного резервуара аладьинской свиты является интенсивность и направленность гидротермальных процессов, определивших морфометрические параметры пустотного пространства для каждого генетического типа отложений. Фильтрационная составляющая резервуара обусловлена ортогональной системой трещин, ограничивающих блоки поровых объемов, характеризующихся различными моделями пустотного пространства.