31 Окт

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК С РАССЛОЕННОСТЬЮ МОЩНЫХ ИНТРУЗИЙ ТРАППОВ И ДОЛЕРИТОВ




Номер части:
Оглавление
Содержание
Журнал
Выходные данные


Науки и перечень статей вошедших в журнал:

Скважинная магнитометрия дает возможность получать непрерывную информацию по стволу скважины о магнитных свойствах пород в условиях их естественного залегания. Магнитометрические исследования  применялись   при изучении траппов Восточной Сибири, океанических базальтов в Тихом и Атлантическом океанах, и при исследовании   разрезов сверхглубоких и нефтегазовых скважин. Для выявления закономерностей размещения нефтегазовых месторождений  и глубинного структурного прогноза необходимо всестороннее изучение траппов, встречающихся в осадочных отложениях Сибирской платформы, а также интрузий в разрезах Тюменской, Тимано — Печорской, Колвинской, Саатлинской и Уральской сверхглубоких скважинах [6-8]  .

По геологическим данным [3 -5] интрузии разделяются по степени дифференциации. Недифференцированные и слабо дифференцированные интрузии пород нормального ряда представлены собой отдельными дериватами дифференциации магмы и включают в себя субвулканические тела и подводящие каналы к лавам. Большая часть таких интрузий сложена нормальными долеритами с пойкилитовой, пойкилоофитовой, офитовой, гломеро-офитовой, реже толеитовыми структурами. Минеральный состав их колеблется  в  пределах:  плагиоклаз ( 30-50 % ) ,  клинопироксен ( 20-45 % ) ;  оливин ( от 0-2 до 10% ) : рудный минерал ( 1-3, реже 10 % ) и мезостазис .

Дифференцированные интрузии значительно разнообразнее по составу.  Широко распространены дифференцированные интрузии от долеритов до гранофировых габбро-долеритов. Габбро-долериты, амфиболизированные  и кварцевые диориты, характеризующиеся наиболее полной  дифференциацией (от долеритов до кварцевых диоритов), довольно редки. Для интрузий характерны признаки горизонтальной расслоенности, проявляющиеся в появлении слойков габбро-долеритов, несущих следы более позднего авто метасоматического изменения. Основные структуры – призматически зернистые, габбровые, до пегматоидных. В направлении увеличения степени дифференциации (до пегматоидных габбро — долеритов) отмечается некоторое повышение железистости (при относительном   постоянстве   MgO   и   некотором  возрастании   содержания Fe2O3 по отношению к FeO) и увеличение щелочности [3]. Наличие зональности наиболее  мощных интрузий,  которая  по геологическим данным   выражается в лучшей раскристаллизации центральных частей интрузивных тел  по сравнению с кровлей и подошвой, находит отражение  и  в изучаемых скважинной магнитометрией параметрах .

Впервые взаимосвязь зональности  трапповой интрузии  с   магнитными  характеристиками была изучена на  примере  глубокой  скважины  ВН-6  Верхне — Нимдимской площади Сибирской платформы  [10] .

По характеру распределения структурных слойков в вертикальном разрезе керна и, в частности, по положению шлиров, ориентированных перпендикулярно к оси керна, эти интрузии представляют собой горизонтальные или субгоризонтальные тела [3] .

Силл, вскрытый ВН-6 в интервале 365-550 м  имеет следующее строение ( рис.1.): 355-362 м — зона верхнего эндоконтакта интрузива – микродолериты афанитовые, переходящие постепенно в пойкиллитовые и пойкилоофитовые разности; 362-380  м —  долериты гломеропорфировые; 380-397 м — горизонт габбро-долеритов оливиновых, порфировидных и пегматоидных, содержащих в своем составе до 10-12 %  магнетита; 397-414м — долериты оливиносодержащие и оливиновые гломеропорфировые; 414-434 м  — долериты оливиновые до троктолитовых, офито-коккитовые;  434-525 м — долериты оливиносодержащие и оливиновые, гломеро-порфировые; 525-537 м — долериты оливиносодержащие, тонко-гломеропорфировые, постепенно переходящие в долериты пойкилитовой  структуры; 537-547м — долериты оливиносодержащие и безоливиновые, пойкилитовые; 546-552 м — микродолериты афанитовые – нижнего эндоконтакта.

Зависимость магнитных свойств от состава  и взаимоотношений магнитных и немагнитных минералов в породах трапповой формации сибирской платформы изучалась многими исследователями [2,3,11]. Однако, все они базировались на изучении вещественного состава трапповых тел. Вполне очевидно, что значение метода скважинной магнитометрии трудно переоценить. Отсутствие интрузивного кернового материала по глубоким скважинам выдвигает этот метод в качестве основного, позволяющего выделять, расчленять, а, следовательно, и сопоставлять вскрываемые скважинами интрузивные тела. Очевидно, также, что данная стадия изученности возможностей метода позволяет сделать только предположительные выводы о составе и строении долеритовых тел.

Рисунок 1. Результаты  расчленения мощной трапповой интрузии с учетом данных скважинной магнитометрии. Скв. ВН-6  (интервал глубин 360 —  570 м), Сибирская платформа.

1- афанитовые долериты и микродолериты; 2- пойкилитовые и пойкилофитовые долериты; 3- гломеропорфировые долериты; 4- офито- коккитовые троктолитовые  долериты до пикритовых; 5 – оливиновые  разности; 6 – габбро-долериты , ферро-габбродолериты; 7- границы структурной однородности долеритового тела по керну с учетом магнитных характеристик, 8 – роговики; 9 – известняки; 10 – песчаники.

Пересчет химических анализов долеритов из коллекции геолога  ВНИГРИ Т.В.Афанасьевой ,  по методу  А.Н.Заварицкого, показал , что в целом, породы эти можно отнести к слабо дифференцированным телам нормального ряда  (химический состав близок к среднему составу Сибирских траппов). Отмечается увеличение железистости  (в пегматоидных габбро-долеритах – F до 81,8%) и одновременное уменьшение магнезиальной цветного минерала М до 27,7% [10].

Неоднородность данной интрузии наблюдается и по данным скважинной магнитометрии. Долеритовые силлы большой мощности  характеризуются  дифференцированностью магнитной восприимчивости c  и магнитного поля. Связано это, прежде всего, с вариациями состава интрузий, проявляющимися в их структурно-текстурных особенностях пород, а также с режимом тектонической обстановки, существующей в момент становления интрузива. Верхняя ее часть, до глубины 434 м, представленная гломеропорфировыми, оливиновыми и офито-коккитовыми долеритами  и  оливиновыми, порфировидными и пегматоидными магнетитсодержащими габбро — долеритами более магнитная. Магнитная восприимчивость  сильно дифференцирована и изменяется от 4000 до 12000*10–5 ед. СИ (рис.1). Максимальная ее величина связана с горизонтом пегматоидных габбро — долеритов. Отрицательная аномалия вертикальной составляющей поля Za достигает величины -1500 – -2000 нТл.  Средняя часть интрузии (434 –480 м)  характеризуется пониженной магнитной восприимчивостью  до 1000 * 10 –5  ед. СИ. По геологическому описанию преобладают  гломеропорфировые долериты с оливиновыми разностями. Изменение вертикальной составляющей  магнитного поля в долеритах от –800 нТл до 1000 нТл.  Увеличение  магнитной восприимчивости до 4000-5000*10–5ед. СИ отмечается  в 480 –537 м (долериты оливинсодержащие, тонко-гломеропорфировые). Нижний эндоконтакт интрузии, представленный пойкилитовыми долеритами и практически немагнитен.  Намагниченность долеритов неоднородна, на что указывает и характер кривой Za , величина поля изменяется от – 800 нТл до 1000 нТл .  Аналогичное поведение  естественной остаточной намагниченности и фактора Qz для этой интрузии также подтверждает  расслоенное строение   интрузии .

Расслоенность трапповой интрузии, вскрытой в интервале 743-964 м (скважина ВН-6)  по характеру магнитных характеристик, хорошо видна  на рис. 2. Также, как и описанный выше долеритовый силл, эта мощная трапповая интрузия неоднородна по магнитным свойствам. Отмечается сходство и различие в поведении кривых  c и Za. В приконтактовых зонах наблюдается увеличение магнитной восприимчивости и вертикальной составляющей поля по абсолютной величине. В этих зонах, особенно в верхней части, c достигает

Рисунок 2 . Результаты  расчленения мощной трапповой интрузии с учетом данных скважинной магнитометрии. Скв. ВН-6  (интервал глубин 743 —  964 м), Сибирская платформа .

1- афанитовые долериты и микродолериты; 2- пойкилитовые и пойкилофитовые долериты; 3- гломеропорфировые долериты; 4- офито- коккитовые троктолитовые  долериты до пикритовых; 5 – оливиновые  разности; 6 – габбро-долериты , ферро-габбродолериты; 7- границы структурной неоднородности долеритового тела по керну с учетом магнитных характеристик,8 – роговики.

14000 * 10–5 ед. СИ, Za до – 5000 нТл. Такое поведение кривых c  и Za свойственно для гломеро — порфировых долеритов. Средняя часть, представленная долеритами оффито — коккитовой структуры, по магнитным свойствам однородна. Магнитная восприимчивость имеет величину около 5000*10–5  ед. СИ, величина внутреннего  магнитного  поля не превышает 500 нТл, кривая  Za  менее изрезана. Долериты оливиносодержащие и оливиновые гломеро-порфировые имеют величину магнитной восприимчивости, не намного превышающую величину  c  для долеритов оффито-коккитовых, и являются как бы переходным звеном от гломеро-порфировых долеритов к долеритам оффито-коккитовым. Гломеро-порфировые долериты обладают меньшим значением фактора Qz, несколько большими значениями c, чем долериты оффито- коккитовой структуры и оливиновые долериты , т.е. породы, составляющие центральные части интрузий,  более раскристаллизованные (рис.3 ) [ 10 ] .

Как показали исследования Т.Нагаты [9] и Л.Е. Шолпо [12], по распределению  значений Q можно устанавливать  изменения в составе и структуре пород, связанные с зонами окисления или иных вторичных  изменений  и показано что чем более крупнозернистым является ферромагнитный материал, тем ниже его магнитная жесткость и, следовательно, ниже стабильность и меньше сохранность первичной остаточной  намагниченности.

Рисунок 3. Вариационные кривые магнитной восприимчивости c(а), естественной остаточной намагниченности Jnz (b)  ,фактора Qz (c) и зависимости  фактора Qz   от намагниченности Jnz  (d) по Верхне — Нимдинской площади.

1- громеро-порфировые  долериты, 2- долериты гломеро-порфировые (оливиновые разности), 3-долериты оффито-коккитовые троктолитолые.

Возможно, что причина изменения намагниченности долеритов связана не только с увеличением степени раскристаллизованности пород, но и с внешними условиями существования породы.

Для изучения расслоенности  интрузий  необходимо  использовать анализ вариационных кривых магнитной восприимчивости, естественной остаточной намагниченности Jn или Jnz, фактора Q или Qz, а  также корреляционные зависимости  фактора Qz   от намагниченности Jnz  (рис.3) .

Для долеритов с различной структурой построены вариационные кривые, приведенные на рис.3.  Долериты обратной полярности с различной структурой и минеральным составом по характеру распределения Jnz неоднородны, но диапазон изменения у них небольшой. Для обратно намагниченных долеритов характерно ассиметричное строение вариационных кривых, рис.3 (b,c). Преимущественное распространение их на исследуемой территории хорошо видно из величины выборок.    Прямонамагниченные долериты имеют гломеро-порфировую структуру.

Как видно на рис.3 (c ) гломеро — порфировые долериты обладают меньшим значением фактора , поскольку  большими значениями  и большим разбросом величины , чем долериты оффито-коккитовой структуры и оливиновые долериты (т.е. породы, составляющие центральные части интрузий и более раскристаллизованные).  Действительно в общем случае, чем более крупнозернистым является ферромагнитный материал, тем ниже его магнитная жесткость и, следовательно, ниже стабильность и меньше сохранность первичной остаточной намагниченности [12]. Но возможно, что причина изменения намагниченности долеритов связана не только с увеличением степени раскристаллизованности пород, но и с внешними условиями существования породы.

В  Тимано-Печорской  сверхглубокой скважине СГ-5 интрузии  долеритов сосредоточены главным образом в нижне —  и среднедевонских отложениях [5] . Внутреннее строение тел, структура и текстура  магматических пород, свидетельствуют о гипабиссальных условиях застывания расплавов и интрузивной природе тел.  Внутрикамерная дифференциация расплавов от базальтового (долериты) до гранитного (гранофиры) состава с закономерной сменой пород в разрезе интрузий  хорошо  прослеживается [5] .

В скважине СГ — 5 по результатам скважинной магнитометрии выделены две интрузии долеритов на глубине 3900 -3928.6 м и 4186 — 4225 м. Вновь, как и у траппов, отмечено различие магнитных свойств долеритов. Основные отличия в том, что верхний пласт долеритов однороден по магнитным характеристикам и имеет мягкую намагниченность, присущую магнетитовой минерализации, а для нижнего пласта характерна неоднородность  и знакопеременность кривой магнитного поля Zа , величина которой достигает +18000 нТл. Кроме того, произошло увеличение вклада остаточной намагниченности в общую Jz  (Jnz  около 4-7А/м, Q >5), что может быть обусловлено более жесткой титано — магнетитовой минерализацией. По-видимому, верхние долериты являются более окисленными, т.е. произошло окисление титано — магнетита до магнетита. Этот факт свидетельствует о разных геологических условиях образования долеритовых тел.

Долериты на глубине 4556-4604м отличаются дифференцированностью c, изрезанной, знакопеременной аномалией Zа, достигающей 10000 нТл, что говорит о расслоенности долеритовой интрузии в период ее становления. Магнитным носителем в данном случае является титано — магнетит и  пирротин. По результатам геолого-геофизических исследований (НПО “Недра”) этот пласт является локальной покрышкой газоносного пласта.

Интрузии, вскрытые Тимано-Печорской скважиной, представлены меланократовыми долеритами, кварцевыми долеритами, гранодиоритами, гранофирами с преобладанием долеритов. Более мощные интрузии имеют зональное строение, а  более мелкие тела однородны. Сближенные в разрезе тела, наиболее вероятно, представляют собой апофизы одной, более мощной, интрузии, так как часто при этом видна закономерная смена  их состава [1,2,5].

Геологическое строение и вещественный состав мощной интрузии, вскрытой на глубине 5594-5703 м, показан на рис.4. Вмещающими породами являются

Рисунок 4 . Результаты  расчленения  долеритовой  интрузии  Тимано-Печорской СГ-5  с учетом данных  ГИС .

 1-метааргиллиты; 2-долериты;  3-меланократовые долериты; 4-кварцевые долериты; 5-гранофиры и гранодиориты.

аргиллиты и известняки, превращенные под ее влиянием в метааргиллиты, скарноиды и известковые скарны. Вмещающие породы характеризуются низкими значениями магнитной восприимчивости c, дифференцированностью удельного электрического сопротивления и относительно высокой гамма — активностью, что связано с обилием калиевых слюд, заместивших глинистую составляющую первичных аргиллитов [1,5]. В верхней части интрузии наблюдаются породы мощностью до 2 метров по составу, структуре и текстуре близкие к  базальтам. Это тонкозернистые или стекловатые микропорфировые или афировые породы с фонокристаллами и микролитами плагиоклаза и клинопироксенов.    Ниже по разрезу скважины встречены  каврцевые долериты мощностью до 10м. Величина магнитной восприимчивости близка  к величине c базальтов. Это породы базальтового состава с типичными долеритовыми или толеритовыми структурами. Еще ниже по величине магнитной восприимчивости  однозначно выделяются долериты, где замещенное вулканическое стекло содержит все больше кварца и появляются микропегматитовые агрегаты кварц-альбитового, кварц-ортоклазового состава. Гранофиры и гранодиориты, отмеченные  внутри интрузии долеритов, слабомагнитны и четко выделяются на кривых магнитной восприимчивости [5].

Выводы
  1. Установлено, что расслоенность мощных интрузивных тел хорошо проявляется  в поведении магнитной восприимчивости и внутреннего магнитного поля, измеренным в скважине, величине и знаке намагниченности.
  2. Показано, что применение метода скважинной магнитометрии при отсутствие или неполный выход кернового материала по сверхглубоким скважинам в комплексе  с геологическими методами изучения   позволяет:
  • Выделять в разрезах сверхглубоких и глубоких  скважин  интрузивные тела, устанавливать местоположение кровли и подошвы долеритовых интрузий, локализовать и  определять  их мощность.
  • Расчленять долериты по литологическим разностям, уточнять их местонахождение и мощность в разрезе.

Особенно важно  это в практике нефтегазопоисковых работ, когда проходка скважин  идет без отбора керна и проблемой становится литологическое  расчленение разреза.

Работа  частично выполнена при поддержке программы фунда­ментальных исследований по Отделению наук о Земле РАН ,проект  № 15-2-5-25-29.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Белякова Л.Т., Кушнарева Т.И. Магматические образования в нефтегазоносных комплексах  Тимано-Печорской провинции // Закономерности  расмещения зон нефтегазонакопления в Тимано-Печорской провинции /Тр. ВНИГРИ.-Л., 1986.- С.57-66.
  2. Вассерман Б.Я., Богатский В.И. Нефтегазоносность северных районов Тимано-Печорской провинции //Геология и нефтегазоносность  северных районов  Тимано- Печорской провинции .М.,1979 .Вып 4.-С.49-51.
  3. Виленский А.М. Петрология интрузивных траппов севера Сибирской платформы. М.: Наука,1967 . -260 с.
  4. Диковский А.А.. Седых А.В. О состоянии выполнения программы  исследований Тюменской сверхглубокой скважины // Результаты  бурения и исследования Тюменской сверхглубокой скважины. Тез. Доклада. Пермь, 1995.-С.28.
  1. Ехлаков Ю.А., ГорбачевВ.И., Карасева Т.В., Богатский В.И. и др. Геологическое строение  и нефтегазоносность глубокозалегающих  отложений Тимано-Печорской нефтегазовой провинции (по результатам исследования Тимано-Печорской глубокой опорной и Колвинской параметрической скважин).- Пермь: КамНИИКИГС.2000г.  -330с.
  2. Иголкина Г.В. Сопоставление магнитных свойств  траппов сибирской платформы,     океанических базальтов и долеритовых интрузий  по магнитометрическим измерениям в скважинах//Геофизика,  2014.№ 2. -С.54-60.
  3. Иголкина Г.В. Изучение намагниченности горных пород в естественном залегании по данным измерений в сверхглубоких и глубоких скважинах //Вестник МГТУ. Труды Мурманского Государственного Технического Университета. Т.10, №2, 2007.-С.244-250.
  4. Иголкина Г.В. Скважинная магнитометрия  при исследовании сверхглубоких и глубоких скважин. Екатеринбург: УрО РАН.2002.-215 с.
  5. Нагата Т. Магнетизм горных пород.  М.: Мир , 1965. -346 с.
  6. Прусская С.Н., Иголкина Г.В. К вопросу расчленения интрузивных тел  с использованием данных скважинной магнитометрии // Геология и нефтегазоносность Красноярского края. Красноярск , 1983 .-С.69-71.
  7. Феоктистов Г.Д. Петрология и условия формирования трапповых силлов. Новосибирск: Наука,1978.-168с.
  8.  Шолпо Л.Е. Использование магнетизма горных пород для решения геологических задач. Л.: Недра, 1977. -182 с.
    ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК С РАССЛОЕННОСТЬЮ МОЩНЫХ ИНТРУЗИЙ ТРАППОВ И ДОЛЕРИТОВ
    Скважинная магнитометрия дает возможность получать непрерывную информацию по стволу скважины о магнитных свойствах пород в условиях их естественного залегания. Приведены примеры исследования взаимосвязи магнитных характеристик с расслоенностью мощных интрузий траппов и долеритов. Особенно важно это в практике нефтегазопоисковых работ, когда проходка скважин идет без отбора керна и проблемой становится литологическое расчленение разреза.
    Written by: Иголкина Галина Валентиновна
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 01/28/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_31.10.15_10(19)
    Available in: Ebook