Гидрогеология нефтегазоносных отложений Анабаро-Хатангской седловины

/

32

Оглавление

• Введение
• 1. Состояние изученности вопроса
• 2. Геология и нефтегазоносность
• 2.1 Стратиграфия и литология
• 2.2 Тектоника
• 2. Нефтегазоносность
• 3. Палеогидрогеологические реконструкции
• 4. Гидрогеологические условия
• 4.1 Методика исследований
• 4.2 Гидрогеологическая стратификация
• 4.3 Геотермия нефтегазоносных отложений
• 4.4 Гидродинамический режим недр
• 4.5 Геохимия подземных вод и рассолов
• 4.6 Гидрогеологическая модель Нордвикского месторождения
• Литература

Введение

Объектом изучения в работе являются подземные воды и рассолы Анабаро-Хатангской седловины. Административно территория исследования располагается в северо-восточной части Красноярского края и в северо-западной части республики Саха (Якутия), приурочена к Хатангскому заливу. В последнее время район привлекает к себе интерес крупных недропользователей и органов государственной власти, как потенциальный регион для прироста углеводородного сырья. В связи с этим важно проведение гидрогеологических исследований, по данному району.

Детальных гидрогеологических исследований и обобщений по району Анабаро-Хатангской седловины не проводилось более 50 лет. В этой связи, задачей данной курсовой работы является изучение гидрогеологических условий нефтегазоносных отложений Анабаро-Хатангской седловины. Для достижения данной задачи необходимо проведение следующих этапов:

1. Составление очерка об особенностях геологического строения (стратиграфии, тектоники и нефтегазоносности), на основе опубликованных и фондовых материалов.

2. Оцифровка имеющихся материалов и составление электронной базы гидрогеологических данных (состав подземных вод и рассолов, замеры пластовых температур, гидродинамическая характеристика комплексов).

3. Проведение палеогидрогеологических реконструкций.

4. Составление схемы гидрогеологической стратификации разреза.

5. Выявление особенностей геотермического режима недр.

6. Описание гидродинамических условий, положения статических и динамических уровней.

7. Изучение химического состава подземных вод и рассолов. Выявление химических типов подземных вод и рассолов.

8. Изучение особенностей поведения химических элементов в зависимости от химического типа и величины минерализации подземных вод и рассолов.

9. Сравнительная характеристика состава подземных вод по всем гидрогеологическим комплексам, распространенным на территории исследования.

10. Составление принципиальной гидрогеологической модели Нордвикского нефтяного месторождения.

В процессе работы автором были детально изучены данные бурения и испытаний по Нордвикской, Улаханской, Южно-Тигянской, Кожевниковской, Рыбинской, Хорудалахской, Ильинской, Сындасской, Гуримисской, Чайдахской и др. площадям.

Автор благодарит научного руководителя Д.А. Новикова за предоставление интересной и перспективной темы для исследований, подбор литературы и постоянную помощь при выполнении работы, а также сотрудников лаборатории гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири ИНГГ СО РАН А.Ф. Сухорукову, Я.В. Садыкову за помощь в освоении методических аспектов исследования.

1. Состояние изученности вопроса

Гидрогеологические исследования на территории Анабаро-Хатангской седловины на протяжении ряда лет проводились с целью поисков источников водоснабжения или изучения характера обводнения отдельных месторождений полезных ископаемых (в основном соляных шахт Нордвика).

В истории гидрогеологических исследований можно выделить три периода: до 1920 г., 1920-1945 гг. и послевоенный (после 1945 г.).

Период до 1920 г. Следует отметить, что общие представления о гидрогеологии описываемой территории в данный период, складывались на основе очень немногочисленных и разрозненных, нередко случайных данных, зафиксированных в различных письменных источниках. В настоящее время эти исследования представляют только исторический интерес.

Первые отрывочные сведения о подземных водах и соленых озерах появились в результате маршрутных исследований, проводившихся по долинам крупных рек с целью ознакомления с природными условиями края и поисками полезных ископаемых (золото, соль, уголь). Такие сведения можно найти в работах Д.Г. Мессершмидта, Я.Г. Гмелина, П.С. Палласа и др. Позднее подобные же данные приводятся в отчетах Н.В. Сушкова, И. Чайковского, М. Злобина, Э.О. Гофмана, Д. Макеровского, Н. Щукина, Ф. Львова и др. Для исследований северных районов Сибири были направлены многочисленные экспедиции в Туруханский край по бассейнам рек Нижней Тунгуски, Оленека, Лены, Хатанги, Ангары и другим местам. Результаты этих исследований описаны в дневниках и отчетах И.А. Лопатина, А.Л. Чекановского, И.А. Хейна, И.П. Толмачева. Некоторые сведения о многолетней мерзлоте были приведены в работах А.Ф. Мидендорфа, И.А. Лопатина и Д.А. Драницына.

Период 1920-1945 гг. В 30-е годы XX века началось детальное изучение подземных вод и мерзлых пород севернее Полярного круга. Н.Н. Урванцев писал о древнем оледенении на севере и о проблемах освоения месторождений соли в Арктике. Вопросы нефтегазоности Арктики рассматривались в работах Н.Н. Ростовцева, А.Г. Вологдина, Г.Е. Рябухина и А.И. Березина. Многочисленные данные по подземным водам и нефтегазоносности были собраны экспедициями Главсевморпути, производившими в 1935-1945 гг. разведочные работы на соль, нефть, газ и уголь в Нордвикском, Усть-Оленекском, Хатангском и Усть-Енисейском районах. Данные этих исследований изложены в трудах Н.А. Гедройца, Б.В. Ткаченко и др.

Несмотря на значительные успехи в изучении гидрогеологических условий их изученность оставалась незначительной. Гидрогеологические исследования проводились в основном значительно южнее в центральных районах Красноярского края попутно с поисково-разведочными работами на полезные ископаемые (соль, уголь) и с целью решения вопросов водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий. Площадных исследований и работ по составлению сводных гидрогеологических карт в этот период не проводилось.

Послевоенный период (после 1945 г.). Этот период является наиболее плодотворным в развитии гидрогеологических исследований в изучаемом регионе и сопредельных территориях Красноярского края и Якутии.

В период 1942-1965 гг. изучением подземных вод и многолетней мерзлоты занимались многие исследователи, Института мерзлотоведения, Института геологии Арктики, Красноярского геологического управления. Детальные гидрогеологические данные и сведения о мерзлоте приведены в работах В.Т. Резниченко (1939-1940), Б.Н. Любомирова (1954), П.Д. Сиденко (1955), Н.И. Обидина (1957, 1959), М.К. Калинко (1955, 1958, 1959),.

Первые сводные работы, обобщающие гидрогеологические и гидрохимические материалы всей территории Красноярского края, относятся к середине 50-х годов и принадлежат гидрогеологам ВСЕГЕИ, составившим гидрохимическую карту Сибири и Дальнего Востока масштаба 1: 5000000 (Зайцев, Гуревич, Белякова, 1956), и гидрогеологическую карту территории СССР масштаба 1: 5000000 под редакцией И.К. Зайцева (1963). Гидрогеологическая карта Красноярского края и Тувинской АССР масштаба 1: 2500000 и объяснительная записка к ней были составлены КГУ в 1962 г. и в том же году под руководством ВСЕГИНГЕО были подготовлены к изданию. В 1959 г. Т.А. Русановой была составлена сводка по минеральным водам Красноярского края, на основе которой М.А. Волкова в 1965 г. составила карту минеральных вод Красноярского края.

В 1961 г. В.А. Шубом, А.В. Зуевым, О.М. Гирфановой была составлена сводка о промышленных водах территории Красноярского края и Тувинской АССР, а в 1962 г. ими была дана региональная оценка эксплуатационных запасов подземных вод по центральной и южной частям Красноярского края.

В 1965 г. М.А. Бурлаковой дана общая оценка имеющихся материалов по геотермии подземных вод Красноярского края и перспективности их использования в народном хозяйстве. В 1966-1967 гг. крупным коллективом сотрудников различных учреждений (под руководством И.К. Зайцева) были составлены и изданы гидрохимическая карта СССР (минеральные воды) масштаба 1: 5000000, а также многотомное описание минеральных, промышленных и лечебных вод СССР, в котором территория, относящаяся к Красноярскому краю, описана Е.А. Басковым, А.В. Зуевым, О.М. Гирфановой, Н.И. Обидиным и Л.Г. Учителевой. В этой монографии охарактеризованы общие закономерности распространения, формирования и возможности использования соленых и рассольных подземных вод.

Все результаты гидрогеологических исследований были обобщены и изданы в многотомной монографии «Гидрогеология СССР». Восточно-Сибирской артезианской области было посвящено сразу три тома: том XVIII - Красноярский край и Тувинская АССР под редакцией И.К. Зайцева (1972), том XIX - Иркутская область под редакцией В.Г. Ткачук (1968) и том XX - Якутская АССР под редакцией А.И. Ефимова и ИК Зайцева (1970).

Таким образом, около 40 лет, после выхода в свет тома XVIII Гидрогеологии СССР - Красноярский край и Тувинская АССР (1972), гидрогеология исследуемого региона Хатангского артезианского бассейна более нигде в научной литературе не описывалась. Последние детальные гидрогеологические исследования на территории Анабаро-Хатангской седловины были проведены более 50 лет назад. В связи с этим в настоящее время остро стоит вопрос о необходимости переоценки и обобщения имеющихся гидрогеологических материалов с современных научных позиций, в том числе проведения детальных палеогидрогеологических реконструкций и численного физико-химического моделирования гидрогеохимических процессов формирования состава подземных вод и рассолов.

гидрогеологический нефтегазоносность стратиграфия месторождение

2. Геология и нефтегазоносность

2.1 Стратиграфия и литология

На территории Анабаро-Хатангской седловины широко распространены отложения начиная с архея вплоть до верхнего мела. Мезозойский комплекс в разрезах глубоких скважин, как правило, не превышает 600 м. Основным объектом изучения являются домезозойские образования.

Протерозой

Рифей

Докембрийские отложения вскрыты скважинами Южно-Суолемская-10, Северо-Суолемская-1, Хорудалахская-1. Представлены преимущественно терригенными породами в нижней части и карбонатными в верхней сопоставляются соответственно с мукунской и билляхской сериями обнаженных районов Анабарского поднятия: 1) Мукунская серия, состоящая из ильинской, бурдурской, лабазстахской, усть-ильинской свит. Залегает на породах архея и раннего протерозоя с крупным структурным несогласием; 2) Билляхская серия, которая разделяется на котуйканскую, юсмастахскую свиты.

Венд

Вендские отложения вскрыты скважинами - Северо-Суолемская-1, Хорудалахская-1 и Южно-Суолемская-10. Представлены маломощной толщей преимущественно карбонатных отложений - чабурский горизонт. В основании горизонта выделяется базальная пачка песчаников и песчанистых доломитов. Средняя часть горизонта сложена доломитами, доломитистыми известняками с прослоями песчаников. Верхи чабурского горизонта сложены известняками, часто битуминозными. Чабурский горизонт залегает с перерывом на различных стратиграфических уровнях отложений рифея. Мощность горизонта варьирует от 12 до 30 м.

Палеозой

Кембрий

В пределах района кембрий вскрыт скважинами: Восточная-1, Рыбинская-1, Улаханская-2, Хорудалахская-1, Северо-Суолемская-1, Южно-Суолемская-10.

Нижний кембрий вскрыт скважинами Рыбинская-1, Хорудалахская-1, Северо-Суолемская-1, Южно-Суолемская-10. Во всех скважинах отложения представлены доломитистыми породами. Вероятно, здесь распространена кындынская свита, присутствующая в разрезе нижнего кембрия на юге территории. В Северо-Суолемской-1 скважине встречены глинистые известняки, вероятно, это медвежинская свита.

Средний кембрий, вероятно, вскрыт скважинами: Восточная-1, Рыбинская-1, Хорудалахская-1, Северо-Суолемская-1, Южно-Суолемская-10. Породы, относимые к среднему кембрию, представлены доломитами и ангидритами. Данный участок предположительно относится к району распространения кындынской свиты.

Верхний кембрий в основном представлен доломитами кындынской свиты.

Медвежинская свита (томмотский - атдабанский ярусы) согласно залегает на маныкайской свите. Известняки пестроцветные, преимущественно красноцветные, более или менее глинистые, среднеплитчатые, доломитистые. Мощность 35-75м. Кындынская свита (атдабанский ярус- верхний кембрий) замещает и перекрывает верхи медвежинской свиты. Доломиты светлоокрашенные, массивные и плитчатые. Мощность не менее 1270 м.

Ордовик

Ордовикские отложения в заданном районе известны только в бассейне верхнего течения р. Хеты, по долинам рек Маймеча и ее левых притоков - на рр. Кунтыкахта и Амбардах, Аякли и Аяна.

Бысыюряхская свита (поздний кембрий - ранний ордовик тремадок ) залегает согласно на кындынской свите верхнего кембрия. Сложена переслаивающимися вишнево-красными, сиренево-серыми, глинисто-алевритистыми доломитами, тонкослоистыми глинистыми доломитами, мергелями и известняками. Мощность свиты 100-160 м. Устькуранахская свита (нижний ордовик арениг) сложена серыми, светло-серыми с зеленоватым и желтоватым оттенком глинистыми доломитами и мергелистыми известняками с редкими прослоями (до 0,2 м) внутриформационных конгломератов и оолитовых известняков. Мощность свиты от 116 до 160 м. Кунтыкахинская свита(арениг) сложена белыми, светло-серыми, кремово-желтыми и розоватыми мелко- и среднезернистыми кварцевыми песчаниками. В верховьях р. Маймеча мощность свиты достигает 50 м.

Силур

Стратиграфическая схема силура включает ахерскую и докирскую (начиная с долготнинской свиты) местные серии.

Ахерская местная серия (мойероканский - агидыйский горизонты, лландовери) сложена серыми бугристо-наслоенными, комковатыми известняками, в верхней части, кроме того, серыми мергелями и доломитами. Правоатырдякская свита (мойероканский горизонт, руддан и нижний аэрон) сложена кремово-серыми и серыми бугристо- и волнисто-наслоенными известняками с горючими сланцами (внизу) и мергельными прокладками (вверху). Мощность 49 м. Орачинская свита (хаастырский горизонт, средний и верхний аэрон) - внизу сложена серыми, коричневато- и зеленовато-серыми разнонаслоенными известняками. Мощность 69 м. Херкиминская свита - (агидыйский горизонт, телич) сложена серыми комковатыми в основном толстоплитчатыми часто доломитизированными известняками, иногда красноцветными доломитами, на юго-западе с прослоями и пачками зеленовато-серых мергелей с комками известняков. Мощность 53 м.

Долготнинская свита - (хакомский горизонт, венлок) сложена серыми и светло-серыми толстоплитчатыми вторичными доломитами, прослоями биоморфными и биостромными. Мощность 30 м. Баханайская свита - (тукальский горизонт, горсти) сложена серо-, зелено- и красноцветными домеритами с прослоями пестроцветных доломитов, а также пачками светло-серых толстоплитчатых доломитов. Мощность 51 м [Тесаков, Предтеченский, Хромых и др., 1998].

Девон

Нижний девон рассматривается в объеме зубовского, курейского, разведочнинского и нижней части мантуровского горизонтов.

Ямпахтинская свита. представлена серыми глинистыми известняками и доломитами. Мощность свиты 40-65 м. Хребтовская свита представлена доломитами и аргиллитами с прослоями ангидритов и гипса. Зубовская свита подразделяется на две подсвиты. Нижняя подсвита, мощностью до 90 м, представлена пестроцветными аргиллитами, мергелями, доломитами. В средней ее части выделяется маркирующий горизонт сульфатов, «горозубовский ангидрит». Верхняя подсвита представлена пестрыми доломитистыми аргиллитами с единичными прослоями (до 7 м) серых и голубовато-серых ангидритов. Курейская свита (верхняя часть лохковского яруса) в нижней части свиты преобладают сероцветные аргиллиты с прослоями доломитистых известняков, глинистых доломитов. Выше по разрезу встречены красноцветные породы - аргиллиты с прослоями глинистых известняков. Мощность достигает 70-102 м. Разведочнинская свита (пражский и эмсский яруса) в нижней части представлена аргиллитами с фосфоритовыми желваками и прослоями детритовых брекчий. Выше залегают аргиллиты с прослоями глинистых известняков.

Средний девон рассматривается в объеме верхней части мантуровского, юктинского и накахозского горизонтов. Пограничный интервал среднего и нижнего девона (верхняя часть эмсского и нижняя часть эйфельского ярусов) рассматривается в объеме мантуровского горизонта, который сложен преимущественно пестроцветными терригенными и сульфатно-соленосными толщами практически лишенными остатками морских организмов. Мощность варьирует до 250 м. К мантуровскому горизонту относится соленосная толща сопочной свиты (купол Нордвик скв. 43-1 и скв. 48-1). Юктинский горизонт (верхняя часть эйфельского и нижняя часть живетского яруса) - на территории Хатангского СФР скважинами вскрыта пачка (20 м ) известняков с брахиоподами и остатками конодонтов эйфельского - живетского возраста. Накохозский горизонт сопоставляется с верхней частью живетского яруса, представлен красноцветными мергелями и глинистыми доломитами, переслаивающимися с пластами гипсов и ангидритов. Мощность 0-150 м.

Верхний девон характеризуется наиболее широким распространением морских сероцветных карбонатных отложений. Франский и нижняя часть фаменского яруса сопоставляются каларгонским горизонтом, представленным отложениями двух типов: сульфатно-карбонатными (мощность до 350 м) и карбонатными (мощность до 140 м).

Каларгонская свита распространена на Нордвикской (скв. Нор-42) площади. На северо-востоке Ледянского СФР в естественных обнажениях по р. Котуй (нижнее течение по руч. Кысыл-Кая-Юрях) каларгонская свита с размывом залегает на нерасчлененном верхнем кембрии - нижнем ордовике. Нордвикская свита, представленная известняками серыми, глинистыми, доломитизированными. Она вскрыта скважиной Нордвикская 42-1 [Пантелеев и др., 1989ф].

Карбон

Наиболее обширны площади распространения каменноугольных отложений - в бассейне Подкаменной, на полуострове Юрунг-Тумус, в Фомич-Хатангском междуречье.

Дикарабигайская свита (турнейский ярус) согласно залегает на породах девонского возраста и сложена тонкоплитчатыми темно-серыми спонголитовыми известняками и кремнисто-углеродистыми сланцами. Ее мощность 400-420 м. Кыйдинская свита (визей) - преобладают скелетно-детритовые известняки, реже - серые доломиты с желваками и прослоями серых кремней. Мощность свиты 380-400 м. Верхотаймырская свита, согласно перекрывается терригенными породами макаровской свиты среднего карбона. Сложена известняками, спонголитовыми известняками с многочисленными желваками и прослоями кремней, а вверху - алевро-песчанистыми известняками, известковистыми песчаниками и алевролитами. Возраст свиты визейско-серпуховский. Мощность свиты 770-790 м. Макаровская свита (башкирский ярус). Сложена ритмично переслаивающимися аргиллитами, алевролитами и песчаниками. Мощность составляет 100-350 м. Эвенкская свита согласно залегает на макаровской свите. Свиту образуют алевролиты и аргиллиты с прослоями глинистых известняков и известковистых песчаников. Граница карбона и перми проходит внутри свиты и литологически не выражена. Свита имеет мощность 400-800 м.

Нижнекаменноугольные отложения на Нордвикской стратиграфической площади не выходят на дневную поверхность и известны только по керну скважин. В подавляющем большинстве случаев они не отделяются от девонских. Более полная характеристика нижнего карбона получена в разрезе скважины Р-42 на полуострове Нордвик. Здесь отложения нижнего карбона без видимых несогласий залегают на отложениях верхнего девона. Они представлены толщей органогенно-обломочных известняков относящейся к турнейскому возрасту. Выше повсеместно в разрезах данная карбонатная толща с несогласием перекрывается отложениями нижней перми. Мощность нерасчлененных отложений девона и карбона составляет около 600-750 м.

Пермь

Пермские отложения вскрыты скважинами на Южно-Тигянской, Чайдахской, Чайдах-Гуримисской, Гуримисской разведочных площадях и представлены терригенными и частью вулканогенными образованиями. Терригенные отложения прогиба - это главным образом континентальные и паралические осадки, представленные ритмично чередующимися слоями аргиллитов, глин, алевролитов, песчаников, реже конгломератов; они сменяются вверх по разрезу вулканогенной толщей, образованной переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов со значительной примесью туфогенного материала. Верхние горизонты вулканогенных образований являются преимущественно основными эффузивами и их туфами. Пермская толща содержит интрузивные тела траппов, образующие пластовые интрузии и дайки. Наибольшая суммарная мощность пермских отложений отмечается в Нордвикском районе и достигает 2000 м. По наличию органических остатков и литологическим признакам пермские отложения разделяются на пять свит.

Нижний отдел

Тустахская свита вскрыта Южно-Тигянской и Чайдахской скважинами. На Южно-Тигянском участке верхняя часть свиты почти полностью сложена песчаниками и только в самом верху ее присутствуют глинистые породы. В районе Нордвика свита залегает несогласно на известняках нижнего карбона. Мощность 400-960 м. Нижнекожевниковская свита согласно залегающая на тустахской, сложена чередующимися темно-серыми аргиллитами и серыми мелкозернистыми песчаниками. Особый интерес представляет самый верхний (горизонт XI), к которому приурочено большинство выявленных здесь залежей нефти. Толщина нижнекожевниковской свиты на Чайдахском участке 480-500 м, а на Южно-Тигянском - 360-380 м.

Верхний отдел

Верхнекожевниковская свита согласно залегает на нижнекожевниковской. Представлена аргиллитами, алевролитами и песчаниками, в верхней части с прослоями углей. Вверх по разрезу наблюдается увеличение количества и мощности прослоев песчаников. Мощность 350-500 м. Мисайлапская свита согласно залегающая на верхнекожевниковской. Серые алевропелиты с прослоями алевролитов и туфогенных песчаников. Мощность 75-100 м. Выше согласно залегает эффузивно-туфовая свита, представленная туфами, туффитами и основными эффузивами с прослоями аргиллитов, песчаников мощностью до 230 м. [Пантелеев, 1989ф].

Мезозой

Триас

В пределах Анабаро-Хатангской седловины, входящей в состав Хатанго-Нижнеленской фациальной области, выделяется два фациальных района: Восточно-Таймырский и Усть-Анабарский (рис.1).

В Восточно-Таймырском районе мощность системы при полном ее объеме сокращается еще больше (до 1400 м), разрез слагается чередованием континентальных и морских отложений с обильными остатками стеногалинной фауны и наземных растений. Опорный разрез триаса выходит на дневную поверхность в клифах мыса Цветкова.

Рисунок 1 Схема фациального районирования триасовых отложений Енисей-Хатангского прогиба 1. Тундровый район 2. Норильско-Хараелахский район 3. Котуй-Маймечинская область 4. Западно-Таймырский район 5. Центрально-Таймырский район 6.Тулай-Кирякский Район 7. Восточно-Таймырский район 8. Усть-Анабарский район. [Геолого-геофизическое обоснование.., 2009ф]

Усть-Анабарский район, приуроченный к Хатангской седловине, характеризуется сокращенным разрезом системы за счет выпадения индского яруса, небольшой (450 м) ее мощностью, терригенным составом отложений, широким развитием песчаных прибрежно-морских и пресноводных фаций. Опорный разрез располагается на мысе Аиркат в Анабарском заливе, низы системы вскрыты буровыми скважинами. Отложения представлены главным образом терригенными мелкокластическими морскими фациями с обильными остатками стеногалинных организмов [Казаков, Константинов, 2003].

Восточно-Таймырский фациальный район

Нижний отдел

Кешинская свита (нижняя часть инда) сложена чередующимися пачками мелководно-морских, лагунных и континентальных песчаников мелко- и разнозернистых гравелистых, алевролитов крупнозернистых, горизонтально- и косослоистых зеленовато-серых, аргиллитов. Мощность свиты 150 м. Цветковомысская свита (верхняя часть инда). Ее слагают мелководно-морские и лагунные туфы, орто- и паратуффиты темно-зелено-серые, среднеобломочные с гравием и галькой чередующиеся с красно-бурыми аргиллитами. Мощность 115 м. Восточно-таймырская свита (нижний-нижняя часть верхнего оленека) сложена чередующимися прибрежно-морскими, лагунными и континентальными мелко- и среднезернистыми туфопесчаниками, среднеобломочными туфами, туфоалевролитами зелено-серыми, темно-зелено-серыми горизонтально-, косо- и волнистослоистыми, аргиллитами темно-серыми оскольчатыми. Мощность 165 м. Ыстанахская свита (верхний оленек) представлена морскими аргиллитами темно-серыми, линзы конгломератов, песчаников зеленовато-серых. Мощность 80-150 м. Прибрежнинская свита (верхи верхнего оленека) представлена прибрежно-морскими песчаниками зеленовато-серыми и полосчатыми красно-бурыми мелкозернистыми алевритовыми. Мощность 80 м.

Средний отдел

Моржовская свита (нижний-нижняя часть верхнего анизия) сложена морскими темно-серыми аргиллитами и глинистыми алевролитами. Мощность 235 м. Кульдиминская свита (верхняя часть анизия-ладин). Представляет собой постепенно сменяющиеся снизу вверх мелководно- и прибрежно-морские, лагунные, дельтовые, континентальные зелено-серые, серые мелкозернистые песчаники и крупнозернистые алевролиты. Мощность свиты 285 м.

Верхний отдел

Осипайская свита (низы нижнего карния). Несогласно, с размывом залегает на кульдиминской свите. Представлена морскими аргиллитами алевритовыми, в верхней части переслаивающимися с глинистыми алевролитами. Мощность 60 м. Немцовская свита (верхняя часть нижнего карния - нижний норий). Представляет собой постепенно сменяющиеся снизу вверх мелководно- и прибрежно-морские, дельтовые, лагунные, континентальные зелено-серые, серые мелкозернистые песчаники и крупнозернистые песчаные алевролиты с подчиненными прослоями темно-серых глинистых алевролитов и алевритовых аргиллитов. Мощность свиты 245 м. Тумулская свита (средний норий-рэт) несогласно залегает на немцовской свите. Внутри тумулской свиты предполагается наличие стратиграфического перерыва, отвечающего верхнему норию и нижнему рэту. Представлена прибрежно-морскими мелководными песчаниками светло-зеленовато-серыми средне-мелкозернистыми Мощность 10 м.

Усть-Анабарский район

Нижний отдел

Ыстанахская свита (верхний оленек) представлена морскими аргиллитами темно-серыми, линзы конгломератов, песчаников зеленовато-серых . Мощность 30 м. Пастахская свита (верхняя часть верхнего оленека) представлена переслаиванием алевролитов темно-серых глинистых волнистослоистых с песчаниками зелено-серыми мелкозернистыми мощностью 50 м.

Средний отдел

Анабарская свита (нижний - верхний анизий) несогласно залегает на пастахской свите. Сложена неравномерным чередованием аргиллитов, алевролитов и песчаников мелко-среднезернистых полевошпато-кварцевых, ортотуффитов мощностью 140 м. Гуримисская свита (верхняя часть верхнего анизия - ладин) сложена чередующимися песчаниками зелено-серыми мелкозернистыми, алевролитами глинистыми и песчаными, аргиллитами алевритовыми темно-серыми. Мощность 80 м.

Верхний отдел

Осипайская свита (низы нижнего карния) с размывом залегает на гуримисской свите. Сложена аргиллитами темно-серыми, алевролитами серыми глинистыми и светло-серыми крупнозернистыми с конгломератом в основании. Мощность свиты до 30 м. Чайдахская свита (нижний карний-нижний норий) представлена песчаниками зеленовато-серыми мелкозернистыми горизонтально- и косослоистыми. Мощность 95 м. Тумулская свита (средний норий-рэт) несогласно залегает на чайдахской свите. представлена переслаиванием зеленовато-серых мелкозернистых песчаников, крупно- и мелкозернистых темно-серых глинистых аргиллитов. Мощность 10 м.

Юра и мел

Восточно-Таймырский и Нордвикский районы имеют общие черты строения разрезов: цикличное переслаивание глинистых и глинисто-песчаных толщ.

Зимняя свита (геттанг-низы верхнего плинсбаха) залегает с угловым несогласием на осадочных образованиях триаса. Сложена песчаниками с прослоями гравелитов, темно-серыми, серыми, буроватыми алевролитами и аргиллитами. Апрелевская свита (верхи нижнего - низы верхнего аалена) сложена цикличным переслаиванием глин и алевритов, с прослоями и линзами, насыщенными галькой, линзочками мелкозернистых песков. Мощность свиты около 60 м. Арангастахская свита (верхи аалена - низы байоса) - нижняя часть сложена алевролитами, преимущественно песчанистыми, иногда глинистыми, с линзочками гравия, ракушняками Мощность до 60 м. Верхняя часть арангастахской свиты представлена песчанистыми алевролитами светло-серыми. Мощность от 40 до 165 м. Юрюнгтумусская свита - нижняя подсвита сложена аргиллитами и глинами темно-серыми, прослоями алевритистыми с желваками пирита. Верхняя подсвита сложена светло-серыми крупнозернистыми алевролитами и глинистыми алевролитами. Тигянская свита (верхи валанжина - баррем) сложена мелководно-морскими, прибрежными, лагунными и субконтинентальными песками светло-серыми с зеленоватым или желтоватым оттенком, мелкозернистыми, с горизонтальной, линзовидной и косой слоистостью. Мощность сильно варьирует от 9 до 400 м [Шурыгин, Никитенко, Девятов, 2000]. Вышележащие толщи апта, альба и нижней части сеномана, перекрывающие тигянскую свиту в восточной части Хатангского прогиба, Восточном Таймыре и на островах западной части моря Лаптевых, представлены исключительно континентальными образованиями сангасалинской, рассохинской, огневской и бегичевской свит.

2.2 Тектоника

Как самостоятельный геоструктурный элемент Анабаро-Хатангская седловина была выделена Д.С.Сороковым в 1972 г. По последним представлениям Анабаро-Хатангская седловина разделяет Лено-Анабарский и Енисей-Хатангский региональный прогибы и относится к геоструктурам сложного строения. Седловина имеет инверсионную природу. В ее пределах выделяется ряд положительных и отрицательных структур I, II и III порядков. Формирование осадочного чехла происходило в тесной связи и под влиянием окружающих территорий. С позднего протерозоя исследуемый район входил в состав единого Северо-Азиатского кратона и представлял часть крупного седиментационного бассейна, в котором накапливались мощные толщи субплатформенного и платформенного облика. Значительное влияние оказали на него две смежные мобильные области: Таймырская на севере и Верхоянская на востоке. В результате сложной и длительной истории геологического развития, на севере Сибирской платформы образовались крупные геоструктуры: Енисей-Хатангский региональный прогиб, Лено-Анабарский региональный прогиб и разделяющая их Анабаро-Хатангская седловина.

Тектоническая карта (рис.2) была построена на основе структурной карты по кровле триас-юрского комплекса, в связи с тем что анализ структурных карт по выше- и нижележащим опорным уровням показал, что принципиальные черты тектонического строения на этих уровнях сохраняются, а значит ее можно использовать и для описания тектонического строения всего мезозойского чехла. Структура чехла заданного района исследования существенно отличается от западных районов восточной части Енисей-Хатангского регионального прогиба. Следует оговорить, что все тектонические элементы были выделены согласно классификации тектонических элементов мезозойско-кайнозойских платформенных отложений Западно-Сибирской геосинеклизы [Конторович, Беляев, 2000]. В районе исследований выделяются три крупные структуры I порядка - две отрицательные, плавно переходящие друг в друга (Харатумусский и Эджанский наклонные мегапрогибы), и одна положительная (Тигяно-Сопочный наклонный мегавал) [Фомин, 2010]. Подробнее рассмотрим каждый из этих тектонических элементов.

Харатумусский наклонный мегапрогиб, большей частью оконтуренный по изолиниям с абсолютными отметками от минус 550 до минус 1350 м и по границе области распространения триас-юрского комплекса. Очертания границы тектонического элемента I порядка довольно плавные; на юго-западе, где мегапрогиб сочленяется с Эджанским наклонным мегапрогибом, она проведена условно, по осевой части приподнятой зоны. Харатумусский наклонный мегапрогиб имеет удлиненную с юго-запада на северо-восток форму, площадь его составляет около 11400 км². Мегапрогиб осложнен 3 отрицательными структурами III порядка. В центральной части наклонного мегапрогиба находится Западно-Арылахская впадина, охватывающая площадь около 1680 км² при амплитуде 170 м. Впадина ограничена на абсолютной глубине минус 800 м. На крайнем северо-востоке наклонного мегапрогиба расположена Восточно-Арылахская впадина. Впадина оконтурена по изогипсе минус 700 м, ее площадь составляет около 580 км², а амплитуда - 70 м. Два последних тектонических элемента имеют несколько вытянутую форму и относительно простое симметричное строение. В западной части наклонного мегапрогиба на абсолютной глубине 1300 м оконтурена Тикян-Сенекская впадина, округлой формы, охватывающая площадь около 300 км². Южнее Харатамусского наклонного мегапрогиба располагается Эджанский наклонный мегапрогиб. Границы отрицательного тектонического элемента I порядка проведены по изолиниям минус 600 м и минус 1350 м. Площадь структуры составляет около 14230 км², очертания Эджанского наклонного мегапрогиба плавные. Длинная ось наклонного мегапрогиба имеет субширотную ориентировку. В целом, тектонический элемент имеет относительно простое строение, только в северной его части выделены 2 отрицательные структуры II порядка. Гольгинская впадина ограничена на абсолютной глубине 700 м, имеет округлую форму, ее площадь составляет около 800 км². Западнее располагается Большебалахнинский структурный залив, оконтуренный с трех сторон по изолинии минус 700 м. Структурный залив охватывает площадь около 530 км².

В восточной части располагается Тигяно-Сопочный наклонный мегавал. Положительная структура I порядка оконтурена по изолиниям минус 400 и минус 600 м. На северо-востоке часть границы структуры совпадает с высокоградиентной зоной в рельефе, а остальные - плавно извилистые. Площадь тектонического элемента I порядка составляет около 14200 км², а амплитуда - около 500 м. Тигяно-Сопочный наклонный мегавал осложнен одной положительной структурой II порядка, одной отрицательной и четырьмя положительными структурами III порядка. В западной части тектонического элемента I порядка по изолинии минус 450 м оконтурен широтно вытянутый Сопочный мезовал, площадь которого составляет около 3500 км², а амплитуда около 450 м. Мезоструктура осложнена Западно-Белогорским валом и Белогорским куполовидным поднятием. Западно-Белогорский вал оконтурен по изолинии минус 300 м, вытянут в широтном направлении, охватывает площадь около 1800 км² при амплитуде 300 м. На востоке и западе вала можно выделить локальные поднятия, которые территориально почти совпадают с зонами отсутствия юрских отложений. В вершинных частях локальных поднятий под четвертичными образованиями залегают палеозойские толщи. Белогорское куполовидное поднятие ограничено на абсолютной глубине 300 м, охватывает площадь около 560 км² и имеет амплитуду около 300 м. Восточнее Сопочного мезовала расположен Тигянский вал, длинная ось которого ориентирована субширотно. Его амплитуда равна 100 м, площадь составляет около 1250 км², а оконтуривающая изолиния - минус 100 м. В центральной части Тигяно-Сопочного наклонного мегавала по изогипсе минус 600 м оконтурена Северная впадина (площадь около 600 км², амплитуда более 300 м). Впадина вытянута в широтном направлении, имеет симметричное строение. Северо-западнее Северной впадины располагается Портнягинское куполовидное поднятие, оконтуренное по изолинии минус 250 м. Площадь положительной структуры равна 700 км², амплитуда около 250 м. Западный склон куполовидного поднятия более крутой, чем восточный. В купольной части поднятия отсутствуют юрские и более молодые отложения. В южной части Тигяно-Сопочного наклонного мегавала располагается Западно-Тигянское куполовидное поднятие, оконтуренное на абсолютной глубине 200 м, и охватывающее площадь коло 200 км². В крайней восточной части Тигяно-Сопочного наклонного мегавала находится Южно-Нордвикский наклонный вал, оконтуренный по изолинии минус 50 м, охватывающий площадь около 1140 км² и имеющий амплитуду около 50 м.

На востоке района, южнее Тигяно-Cопочного наклонного мегавала выделяется отрицательная структура II порядка осложняющая Северо-Сибирскую мегамоноклизу - Гусихинский мезопрогиб, который оконтурен на абсолютной глубине 450 м, имеет площадь на территории исследования около 2000 км². В центральной части мезопрогиб осложнен Гусихинским прогибом - отрицательной, вытянутой в широтном направлении структурой III порядка, которая оконтурена по изолинии минус 600 м и имеет амплитуду более 300 м и площадь около 780 км².

Центральная часть Анабаро-Хатангской седловины характеризуется сложной дислоцированностью пород, проявлением солянокупольной и дизъюнктивной тектоники. Соляные купола выявлены на Нордвикской, Кожевниковской и других площадях. По геофизическим данным предполагается ряд поднятий с 'погребенными' соляными куполами [Калинко, 1959]. Теоретически достаточно небольшого различия давлений, вызванного неоднородной плотностью вышележащих пород, наличием неровности фундамента, пологой складки или разрыва, чтобы началось образование скоплений соли и рост складки с соляным ядром, который завершается образованием соляных куполов на фоне слабо нарушенного залегания пластов [Косыгин, 1950; Кусов, Дзайнуков, 2008; Warren, Urai, Schleder, 2008; Warren, 2006].

Складкообразовательные процессы, имевшие место в конце меловой эпохи, по-видимому, дали толчок для формирования соляных штоков. Следует подчеркнуть, что соляные штоки лишь осложнили ранее сформировавшиеся локальные поднятия и тем самым сыграли негативную роль в сохранности залежей углеводородов. Образование и рост соляных штоков приводили к изменению структурных планов некоторых локальных поднятий, дроблению структур на блоки и возникновению новых дизъюнктивных нарушений в зонах проявления процессов соляной тектоники. В целом существовали благоприятные структурно-тектонические предпосылки для образования залежей в пределах рассматриваемой территории. Длительное время Анабаро-Хатангская седловина была приподнята над смежными территориями севера Сибирской платформы. Это должно было способствовать массовой миграции УВ со стороны погруженных зон к седловине. В пределах самой Анабаро-Хатангской седловины имеется ряд положительных структур II порядка и локальных поднятий с вполне удовлетворительными структурными параметрами (амплитуда, соотношение длинных и коротких осей). Негативную роль в формировании залежей УВ сыграли дизъюнктивная и соляная тектоника. Структуры центральной части характеризуются высокими амплитудами и максимальными плотностями разрывных нарушений. Здесь же многие структуры осложнены соляными куполами и их кепроками [Степаненко, 1985].

2.3 Нефтегазоносность

Территория исследования входит в состав Анабаро-Хатангской НГО, которая принадлежит Хатангско-Вилюйской НГП. Первые признаки нефтегазоносности в этом районе были обнаружены в 1933 г. Т.М. Емельянцевым на полуострове Урюнг-Тумус. В настоящее время в пределах исследуемой территории выявлено три нефтяных месторождения (Нордвикское, Чайдахское, Южно-Тигянское). Проводившиеся с середины 40-х до середины 50-х годов поисково-разведочные работы на севере Анабаро-Хатангского междуречья, дали ценный материал по оценке перспектив нефтегазоносности разреза. Так как эти работы были проведены до постановки региональных сейсморазведочных исследований, они не позволили оценить перспективы всего региона в целом. Для оценки перспективности в настоящее время важнейшее значение имеет доказанный факт обильного нефтенасыщения всего разреза перми и частично триаса в Нордвикском районе, а также благоприятные предпосылки нефтеобразования и нефтегазонакопления в других частях разреза осадочного чехла в сочетании с разнообразием различных типов ловушек, выделяемых в современной структуре региона [Пантелеева, 2002ф].

Масштабы углеводородных скоплений варьируют от слабых проявлений до полупромышленных притоков. Наибольшее количество нефтепроявлений известно в отложениях верхнего палеозоя и нижнего мезозоя. В триасовых и юрских отложениях они приурочены, как правило, к зонам дизъюнктивных нарушений и имеют меньшую площадь распространения по сравнению с нефтепроявлениями в пермских отложениях. Нефтепроявления различной интенсивности зафиксированы как непосредственно на дневной поверхности (п-ов Нордвик, в русле р. Чайдах) так и в скважинах [Калинко, 1959]. Исходя из особенностей ее строения, состава пород, слагающих осадочный чехол, истории развития, можно выделить пять основных перспективных нефтегазоносных комплекса (НГК): верхнепротерозойский, нижне-среднепалеозойский, верхнепалеозойский, триасовый и мезозойский.

Верхнепротерозойский НГК представлен отложениями рифея и венда. Сведений о продуктивности осадков верхнепротерозойского НГК, а также перекрывающего его нижне-среднепалеозойского комплекса пока мало. Повышенной битуминозностью отличаются в бассейнах рек Фомич и Рассоха песчаники мукунской серии нижнего рифея.

Нижне-среднепалеозойский НГК представлен отложениями кембрия, ордовика, силура и нижнего карбона. Наиболее вероятные перспективы нефтегазоносности этого комплекса связывают с коллектором регионального распространения - чабурским горизонтом алданского яруса нижнего кембрия. Покрышкой для возможных залежей в нижележащих осадках, вероятно, могут служить и отложения нижнего девона, представленные на п-ове Нордвик соленосной толщей [Зуйкова и др., 2006ф].

Верхнепалеозойский НГК представлен терригенными отложениями средне-верхнекаменноугольного и пермского возраста. Комплекс характеризуется уже доказанной региональной нефтегазоносностью и вскрыт скважинами полностью или частично на всех площадях Анабаро-Хатангского междуречья. Коллекторские свойства отложений в пределах региона значительно изменяются в зависимости, в первую очередь, от приуроченности к различным зонам прогрессивного катагенеза и динамокатегенеза. Так, если породы верхней и нижней перми в Нордвикском районе находятся в нижней зоне начального катагенеза, их пористость составляет 15-20 %, а проницаемость - единицы и десятки миллидарси, то к югу (Сындасская площадь) они располагаются в средней зоне начального катагенеза и пористость их составляет уже 30-35 %, а проницаемость увеличивается до нескольких десятков миллидарси. Песчаные горизонты нижней и средней частей тустахской свиты, залегающей в основании комплекса, имеют низкие коллекторские свойства, вверх по разрезу происходит их улучшение. К югу от п-ва Нордвик в верхней части тустахской свиты уменьшается доля песчаников и в этом же направлении ухудшаются коллекторские свойства [Калинко, 1959]. Нижнекожевниковская свита (нижняя пермь) вскрыта скважинами на различную глубину. Коллекторские свойства песчаников улучшаются снизу вверх по разрезу. Такая же особенность характерна и для распределения нефтепроявлений по разрезу. Для нижних горизонтов свиты наблюдается тенденция к улучшению нефтепроявлений к югу от п-ва Нордвик. Коллектора песчаников верхнекожевниковской свиты (верхняя пермь) заметно ухудшаются в направлениях от Чайдахской площади к Южно-Тигянской, Ильинской и Кожевниковской площадям. На крайней восточной Гуримисской площади нефтепроявления не отмечены. Горизонты мисайлапской свиты (верхи перми) в связи с их низкой проницаемостью и пропитанностью тяжелой нефтью не рассматриваются как промышленно нефтеносные.

Пользуясь априорной геологической информацией Анабаро-Хатангского междуречья и учитывая результаты сейсмических исследований на левобережье Хатангского залива, верхнепалеозойский комплекс пород является наиболее перспективным для обнаружения залежей нефти и газа в пределах исследуемой территории. В разрезе верхнепалеозойских и нижнемезозойских образований обнаружены мелкие нефтяные залежи на Нордвикской, Чайдахской и Южно-Тигянской площадях.

Триасовый НГК на большей части рассматриваемой территории представлен средним и верхним отделами. Нефтепроявления в отложениях нижнего триаса имеют вторичный рассеянный характер и связаны с миграцией из нижележащих пород [Зуйкова и др., 2006ф].

Мезозойский НГК представлен отложениями юры и мела. Юрско-меловые отложения, перекрывающие весь комплекс пород осадочного чехла региона, характеризуются слабыми нефтепроявлениями, представленными в виде незначительных примазок жидкой нефти, примазок густой и вязкой нефти по трещинам, присутствием твердого битума в породе. Реже нефтепроявления выражаются пятнистым насыщением жидкой нефтью и значительно реже - сплошным насыщением жидкой нефтью.

Нордвикское нефтяное месторождение (рис.3) расположено на полуострове Нордвик, отделяющем Нордвикский залив от Хатангского. Основным тектоническим элементом полуострова является антиклинальная складка, шарнир которой имеет направление ЗСЗ - ВЮВ, углы падения, в среднем 15є. В восточной части полуострова складка прорвана соляным штоком, имеющим в плане эллипсоидальную форму. Видимые размеры складки - 13 х 8 км, действительные размеры - 30 х 18 км. Размер соляного штока по длинной оси - 3,3 км, по короткой - 0,9 км. Нордвикская складка характеризуется широким развитием разрывных нарушений, в основном, сбросового типа, амплитуда которых достигает 500 м. Вблизи боковой поверхности соляного штока породы наклонены под довольно крутыми углами и фиксируется диапировое выклинивание отдельных горизонтов. Нефтепроявления различной интенсивности наблюдаются как на дневной поверхности, так и на глубине в разрезах скважин почти во всех комплексах. В процессе разведочных работ на южном крыле складки в подкарнийском горизонте, залегающем здесь на глубинах до 120 м, была обнаружена узкая присбросовая малодебитная (с начальными дебитами до 1 м³/сут) залежь нефти. При опробовании песчаных горизонтов пермских отложений были получены незначительные притоки нефти до 0,03 м³/сут и воды до 7 м³/сут. Значительные притоки пластовых вод были получены при опробовании верхнедевонских и нижнекаменноугольных известняков (до 40 м³/сут). При опробовании различных горизонтов мезозойских отложений от среднего триаса до батского яруса получены различные притоки пластовых вод с дебитом до 170 м³/сут. Были получены небольшие притоки газа с дебитом до 500 м³/сут.

Южно-Тигянское нефтяное месторождение (рис. 4) расположено в центральной части Анабаро-Хатангского междуречья, у руч. Тигян. Приурочено к крупной брахиантиклинальной складке, шарнир которой простирается с СЗ на ЮВ и, ундулируя, образует на своде два поднятия - Западное и Восточное, разделенные небольшой седловиной. В своде складки на дневную поверхность выходят верхнеюрские отложения, на периклинали и на южном крыле - породы тигянской свиты. Южно-Тигянская складка по распространению пород верхнего валанжина и готерива имеет в длину 19 км и в ширину 6 км. Складка имеет асимметричный характер. Углы падения верхних горизонтов на южном крыле достигают 12є, на северном - 3-4є.

Рисунок 3 Нордвикское месторождение. Структурная карта по кровле среднего триаса (А) и геологический разрез (Б) (по М.К. Калинко, 1959) 1 - стратоизогипсы (м); 2 - скважины; 3 - аргиллиты; насыщение песчаников: 4 - газом, 5 - нефтью; 6 - водой; 7 - линия геологического разреза

Характерной особенностью описываемой структуры является широкое развитие разрывных нарушений, в основном, сбросового типа, локализующихся в ее сводовой части. В пределах Южно-Тигянской антиклинальной складки на дневной поверхности нефтепроявлений не наблюдается, но в скважинах фиксируются нефтепроявления во всем вскрытом интервале разреза от нижней перми до нижнего мела включительно, на глубинах от 70 до 1955 м и, по данным люминесцентно-битумонологического анализа, от 70 до 2254 м. Максимальное насыщение пород нефтью наблюдается в самой верхней части нижнекожевниковской свиты и в нижней части верхнекожевниковской свиты. В пределах Восточного поднятия Южно-Тигянской антиклинальной складки в этом же горизонте имеется скопление нефти, приуроченное также к расположенной в южной части присводовой части складки зоне повышенной проницаемости, размеры которой точно не установлены. Несмотря на относительно высокую проницаемость пород на этой структуре, причиной низких дебитов является большая вязкость содержащихся в них нефтей. В верхнепермских отложениях опробованию подверглись 8 песчаных горизонтов, причем в 3-х из них были получены притоки нефти от 0,5 м³/сут, воды до 1,0 м³/сутки и газа до 2500 м³/сутки.

Рисунок 4 Южно-Тигянское месторождение. Структурная карта по кровле нижнекожевниковской свиты (А) и геологический разрез (Б) (по М.К. Калинко, 1959) 1 - стратоизогипсы (м); 2 - скважины; вероятная площадь: 3 - промышленной залежи, 4 - общая площадь залежи; насыщение песчаников: 5 - газом, 6 - нефтью; 7 - водой; 8 - продуктивные горизонты; 9 - линия геологического разреза

3. Палеогидрогеологические реконструкции

Детальные палеогидрогеологические реконструкции для данного района никогда не проводились. При оценке перспектив нефтегазоносности района эти исследования помогают выяснить гидрогеологические условия формирования, сохранения и разрушения залежей нефти и газа в геологической истории.

Гидрогеологическую историю Анабаро-Хатангской седловины можно разделить на 12 гидрогеологических циклов: архейско-нижнерифейский; рифейско-верхневендский; верхневендско-лландоверийский; силурийский; девонско-карбоновый; пермско-нижнеоленекский; верхнеоленекский; средне-триасовый; карнийско-нижнерэтский; верхнерэтский; юрско-эоплейстоценовый; четвертичный.

Архейско-нижнерифейский цикл характеризуется формированием отложений фундамента и началом формирования плитного комплекса, доминированием инфильтрационных процессов. В конце раннего рифея произошла крупная трансгрессия, охватившая всю территорию исследования, ознаменовавшая начало нового рифейско-верхневендского гидрогеологического цикла. Шел процесс теригенно-карбонатной седиментации и захоронения морских вод вместе с осадками - элизионный этап. С начала венда до середины верхнего венда отложения отсутствуют, что говорит об инфильтрационном этапе. Для верхневендско-лландоверийского цикла характерен длительный элизионный этап с преимущественно карбонатной седиментацией, закончившийся перерывом в осадконакоплении в период со среднего лландейла до раннего лландовера. В силуре данный район представлял собой крупную, периодически осушаемую, карбонатную платформу (рис. 5). На этом основании был выделен силурийский цикл с одновременным протеканием элизионных и инфильтрационных процессов. Девонско-карбоновый период отличается спокойным терригенно-карбонатным осадконакоплением на большей части Анабаро-Хатангской седловины. При этом на границе раннего и среднего девона в регионе существовал солеродный бассейн (рис. 6). Распространение солей отмечается на Нордвикской и Кожевниковской структурах. Начиная со среднего карбона, с юго-востока началась проградация Средне-Сибирской суши, что привело к проявлению здесь процессов инфильтрации.

Рисунок 5 Палеогидрогеохимическаяская карта раннего силура (по данным ИНГГ СО РАН, 2010)

В пермско-нижнеоленекском цикле выделяется пермский элизионный этап проходивший в условиях морского терригенного осадконакопления, затем в течение раннего и среднего триаса территорию Анабаро-Хатангской седловины можно разделить на два различно развивавшихся района - Южно-Таймырскый на северо-западе Хатангского залива и Средне-Сибирский на юге-востоке. В период с индского века до середины оленекского Южно-Таймырскый район находился преимущесвтенно в прибрежно-морских условиях терригенного осадконакопления с некоторой долей вулканической активности, в то время как в Средне-Сибирском преобладали процессы денудации. В середине оленекского века заканчивается пермско-нижнеоленекский цикл и начинается верхнеоленекский, когда на юго-востоке территории протекает терригенное осадконакопление с перерывом на границе оленекского и анизийского веков. В среднем триасе Южно-Таймырский район испытывал постепенный переход от морских условий к континентальным, в то время как Средне-Сибирский находился в переходных условиях осадконакопления. В верхнем триасе можно выделить два гидрогеологических цикла: карнийско-нижнерэтский - характеризущийся регрессией, которая в итоге привела к перерыву в осадконакоплении в период с середины нория до середины рэта и преобладанием инфильтрационных процессов; верхнерэтский - с одновременным протеканием элизионных и инфильтрационных процессов в прибрежно-морских условиях, закончившийся перерывом в осадконакоплении.

Рисунок 6 Палеогидрогеохимическаяская карта раннего девона (по данным ИНГГ СО РАН, 2010)

Рисунок 7 Палеогидрогеохимическаяская карта средней юры, батский век (по данным ИНГГ СО РАН, 2010)

Рисунок 8 Палеогидрогеохимическаяская карта позднего мела, аптский век (по данным ИНГГ СО РАН, 2010)

На протяжении всей юры и раннего неокома на территории Анабаро-Хатангской седловины проходило спокойное теригенное морское осадконакопление (рис. 7). В позднем готериве началась очередная крупная регрессия, которая привела к континентальным условиям осадконакопления практически на всей территории исследования в период с баррема по ранний сеноман (рис. 8). До неоплейстоцена Анабаро-Хатангская седловина представляла собой денудационное плато - инфильтрационный этап. Начиная с неоплейстоцена район подвергался воздействию многочисленных оледенений.

В результате проведенных исследований была составлена принципиальная схема периодизации гидрогеологической истории Анабаро-Хатангской седловины с разделением на гидрогеологические циклы и этапы (рис. 9).

Рисунок 9 Схема периодизации гидрогеологической истории Анабаро-Хатангской седловины

4. Гидрогеологические условия

4.1 Методика исследований

Палеогидрогеологические реконструкции

Для восстановления гидрогеологической истории района необходимо выполнить следующие этапы:

-создание электронной базы данных на основе материалов бурения, стратиграфии, литологии, палеогеографических реконструкций.

-проведение детального анализа обстановок осадконакопления, выделение континентальных, переходных и морских обстановок.

-выделение элизионных и инфильтрационных этапов гидрогеологических циклов.

-составление типовых палеогидрогеохимических карт для различных временных срезов.

-составление схемы периодизации гидрогеологической истории района.

Интерпретация гидрогеохимических данных

Для решения поставленных вопросов обработка полученной гидрогеохимической информации предполагает следующие основные этапы:

-верификация (проверка) полученной гидрогеохимической информации, отбраковка некачественных и проб технической жидкости, систематизация и создание единой информационной базы, по каждому гидрогеологическому комплексу, при помощи программного пакета Microsoft Excel.

-выявление закономерностей поведения химических элементов в подземных водах и рассолах, сравнительный анализ разных химических типов, установление генетических связей, расчет основных генетических коэффициентов, сравнительный анализ вод различных гидрогеологических комплексов, проведение кластерного анализа.

-выявление особенностей латеральной и вертикальной гидрогеохимической зональности.

- построение соответствующих графиков, схем и зависимостей, оформление их в программном пакете CorelDRAW X4.

Интерпретация геотермических данных

Комплексное изучение геотермических условий недр включает в себя выполнение следующих этапов:

-проверка имеющейся геотермической информации, отбраковка некачественных результатов точечных замеров и термометрии скважин.

-систематизация данных и создание единой информационной базы, используя программный пакет Microsoft Excel.

-расчет геотермических характеристик (геотермический градиент и ступень) и изучение их поведения с глубиной для различных площадей.

-построение зависимостей температуры от глубины для различных площадей и оформление их в программном пакете CorelDRAW X4.

Построение гидрогеологической модели месторождения

Исследование гидрогеологических условия отдельного месторождение можно разделить на следующие этапы изучения:

-анализ имеющихся данных геологии района, результатов испытаний скважин, пробуренных в пределах изучаемой площади, анализ химического состава, положения статических и динамических уровней подземных вод и рассолов в призалежных пространствах.

-систематизация данных, создание единой информационной базы, с использованием программного пакета Microsoft Excel.

-построение схемы гидрогеологических условий месторождения на основе геологической схемы данного месторождения (в разрезе и в плане), с отметками химического состава (в виде круговых диаграмм Толстихина) имеющихся проб подземных вод и рассолов.

-оформление схемы с использованием программного пакета CorelDRAW X4

4.2 Гидрогеологическая стратификация

Гидрогеологическая стратификация является основой всех гидрогеологических исследований. В пределах Анабаро-Хатангской седловины выделяются два этажа. Верхний этаж - толща многолетнемерзлых пород, являющаяся мощным покровным флюидоупором для всей территории, мощностью 100-500 м. (в мерзлом состоянии находятся четвертичные, мезозойские и частично палеозойские отложения). Нижний этаж - это мезозойские, палеозойские и протерозойские отложения, находящиеся ниже границы зоны промерзания. Район исследования изучен слабо, все данные основаны на результатах бурения и сейсмического исследования. Для Хатангского артезианского бассейна (в состав которого входит Анабаро-Хатангская седловина) выделяются 14 комплексов [Геолого-геофизическое обоснование.., 2009ф], однако в районе Анабаро-Хатангской седловины по данным бурения было выявлено 13 гидрогеологических комплексов (рис. 10).

Архей-протерозойский гидрогеологический комплекс (XIII) вскрыт в пределах Костроминской площади. В литологическом составе преобладают различные гнейсами, кристаллические сланцы, карбонатные отложения, прорванные интрузиями основного состава. На Костроминской площади мощность вскрытая бурением составила порядка 400 м.

Рифейский гидрогеологический комплекс (XII) вскрывается скважинами площадей: Южно-Соулемская, Хорудалахская, Костроминская. Биляхская серия в скважине Костроминская-1 выделяется на глубине 1502-1720 м. В керне (4 м) она представлена тонкозернистыми терригенными породами - аргиллитами и алевролитами черными, тонкоплитчатыми. По шламу нижняя часть интервала представлена доломитами серыми, светло-серыми, скрытокристаллическими. Более мощный и лучше охарактеризованный керном разрез биляхской серии вскрыт в скважине Хорудалахская-1 на глубине 2620-3010. Здесь серия представлена темно-серыми доломитами, глинистыми доломитами, мергелями, черными аргиллитами, а также тонким переслаиванием этих пород. Присутствуют пластовые тела диабазов темно-серых.

Венд-кембрийский гидрогеологический комплекс (XI). К самым верхам венда относится чабурский горизонт, который представлен маломощной толщей преимущественно карбонатных отложений. Чабурский горизонт залегает с перерывом на различных стратиграфических уровнях отложений рифея. Кембрий вскрыт на следующих площадях: Восточная, Рыбинская, Улаханская, Южно-Суолемска, Северо-Суолемская, Хорудалахская, Костроминская. Во всех скважинах отложения, относимые к нижнему кембрию представлены доломитистыми породами; к среднему кембрию - доломитами и ангидритами; к верхнему кембрию - доломитами. Наибольшие мощности отмечаются на Северо-Суолемской площади (632 м.)

Ордовикский гидрогеологический комплекс (X). Ордовикские отложения в районе работ известны только в бассейне верхнего течения р. Хеты, по долинам рек Маймеча, Кунтыкахта и др. Наиболее полные разрезы ордовика были вскрыты на Ледянской площади на р. Хете глубокой параметрической скважиной Ледянская 358 (Л-358). Колонковыми скважинами вскрыта часть ордовикского разреза, захватывающая среднюю и верхнюю часть нижнего ордовика (Хорудалахская площадь). Отложения комплекса представлены в основном известняками, доломитами, с прослоями алевролитов, мергелей, прослоями песчаников и алевролитов.

Девонский гидрогеологический комплекс (IX). Отложения этого комплекса наиболее полно были изучены в пределах Кожевниковской, Нордвикской площадей. Отложения представлены глинистыми известняками, доломитам, мергелями. Верхнедевонские отложения представлены известняками серыми, глинистыми, доломитизированными нордвикской свиты, вскрыт скважиной Нордвикская-42. На Кожевниковской площади мощность девонского комплекса составила 211 м.

Каменноугольный гидрогеологический комплекс (VIII). Каменноугольные отложения вскрываются в пределах площадей: Восточная, Улаханская, Рыбинская, Нордвикская и тд. Толщи сложены известковистыми конгломератами, известняками, известковистыми и битуминозными аргиллитами, алевролитами, сланцами. Наибольшие мощности (до 1 км.) наблюдаются на Нордвикской площади.

Пермский гидрогеологический комплекс (VII). Пермские отложения вскрыты на всех площадях и представлены терригенными и частью вулканогенными образованиями. Терригенные отложения прогиба - это главным образом континентальные и паралические осадки, представленные ритмично чередующимися слоями аргиллитов, глин, алевролитов, песчаников, реже конгломератов; они сменяются вверх по разрезу вулканогенной толщей, образованной переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов со значительной примесью туфогенного материала. Пермская толща содержит интрузивные тела траппов, образующие пластовые интрузии и дайки. Наибольшая мощность пермских отложений отмечается в Нордвикском районе и достигает 2000 м.

Триасовый гидрогеологический комплекс (VI). Триасовые отложения вскрыты на большинстве площадей Анабаро-Хатангской седловины. Отложения триасовой системы отличаются большой мощностью, грубым составом осадков, широким развитием красноцветов, значительным участием в разрезах основных вулканитов, низкой долей морских пород. Для нижнего триаса характерна уникальная по масштабам вулканическая деятельность, в момент затихания которой образовывались слоистые осадочные породы: туфопесчаники, туфоалевролиты, туфоаргиллиты. В среднем мощность триасового комплекса варьируется в пределах 300 м.

Нижне-среднеюрский гидрогеологический комплекс (V). Отложения комплекса представлены морскими осадками. Нижнеюрские отложения представлены мелкозернистыми песчаниками, пески с прослоями глин и крупногалечных конгломератов, выше по разрезу они сменяются среднеюрскими аргиллитами и глинами с прослоями алевролитов и песчаников.

Верхнеюрский гидрогеологический комплекс (IV). Морские мощные отложения верхней юры сложены терригенными алевролитами, аргиллитами и песчаниками, с редкими прослоями конгломератов.

Неокомский гидрогеологический комплекс (III). Отложения этого комплекса представлены песчаными и глинистыми алевритами букатыйской свиты, мощностью 60-80 м; бояркинской свитой - песками светло-серыми и зелено-серыми мелкозернистыми с прослоями песчаников, глинистых алевритов, глин, известняков и крупными карбонатными конкрециями, мощность свиты 90-180 м. На западе территории залегает тигянская свита, которая в основном сложена мелководно-морскими, прибрежными, лагунными и субконтинентальными песками светло-серыми с зеленоватым или желтоватым оттенком, мелкозернистыми, с горизонтальной, линзовидной и косой слоистостью, мощность меняется в широких пределах от десятков до сотен метров. Наблюдаются прослои и пачки алевритов подчиненной мощности, а также пропластки бурого угля, редко - глин. Породы содержат много обугленного растительного детрита, встречаются слойки с обильной крошкой бурого угля.

Апт-альб-сеноманский гидрогеологический комплекс (II). Повсеместным распространением пользуются верхнемеловые (апт-альб-сеноманские) осадки - песчано-алевролитовые породы с прослоями глин, галечников и маломощных бурых углей). Это континентальные образования сангасалинской, рассохинской, огневской , бегичевской и яковлевской свит.

Гидрогеологический комплекс четвертичных отложений (I) практически сплошным маломощным чехлом покрывают территорию исследования, они представлены озерно-аллювиальными (Iа) и ледниковыми отложениями (Iб).

Рисунок 10 Гидрогеологическая стратификация Анабаро-Хатангской седловины (по результатам бурения)

4.3 Геотермия нефтегазоносных отложений

Геотермические условия недр являются одним из основных факторов, определяющих течение процессов преобразования ОВ, газо- и нефтеобразования, формирования и сохранения залежей УВ, контролирующих растворимость УВ в воде, фазовые переходы в углеводородных системах и т.д. [Кругликов, Нелюбин, Яковлев, 1985; Курчиков, Ставицкий, 1987].

Общий объем геотермических исследований скважин не удовлетворяет современным требованиям. Эта проблема присутствует и в районе исследовний. На нефтяных и газовых промыслах геотермические исследования проводятся эпизодически, лишь в отдельных случаях, причем во многих случаях методически неправильно и без соблюдения простейших условий, обеспечивающих правильность измерений. Между тем знание температуры недр необходимо для правильной постановки буровых, эксплуатационных и промыслово-геофизических работ и особенно для определения термических условий разработки нефтяных и газовых месторождений [Дьяконов, 1958]. При формировании базы данных геотермических параметров проводились работы по разбраковке имеющихся фактических материалов, рассчитаны геотермические параметры, было проанализировано 286 точечных замеров температур по Балахнинской, Волочанской, Восточно-Кубалахской, Джангодской, Костроминской, Кубалахской, Новой, Рассохинской, Тундровой, Улаханской, Южно-Суолемской, Нордвикской, Чайдахской, Ильинской, Кожевниковской и Южно-Тигянской площадям. В исследуемом районе были проведены работы по оценке мощности многолетнемерзлых пород (ММП), которая варьирует от 100 до 500 м. ММП, в целом, развиты на всей территории бассейна и оказывают существенное влияние на температурный режим осадочных пород и залежей углеводородов.

Обширный Хатангский артизианский бассейн имеет дифференцированно построенное геотермическое поле. Всвязи с этим было проведено геотермическое районирование данной территории по имеющимся данным.

Первоначально районирование было проведено по точечным замерам, как более точным характеристикам (табл. 1), по которым выявлено четыре геотермические зоны, характеризующиеся разным распределением пластовых температур в пределах вскрытой бурением мощности геологического разреза (рис. 11). Три из них связаны с региональной зоной разломов и с положительными тектоническими структурами, главным образом, I и II-ого порядка (Балахнинский и Рассохинский наклонные мегавалы). Четвертая зона включает положительные, отрицательные тектонические структуры (Эджанский наклонный мегапрогиб, Тигяно-Сопочный наклонный мегавал и тд.), а также промежуточные элементы (Восточно-Сибирская мегамоноклиза, Южно-Таймырская мегамоноклиналь).

Рисунок 11 Схема геотермического районирования Хатангского артезианского бассейна 1 - границы артезианских бассейнов, 2 - тектонические нарушения, 3 - границы геотермических зон, 4 - граница района исследований

Таблица 1 Характеристика геотермических зон Хатангского артезианского бассейна

Сравнение точечных замеров пластовых температур с термометриями скважин, относящихся к выделенным зонам, показало, что первые имеют более высокие значения для I и II-ой зон, и совпадают для площадей III геотермической зоны. Более низкий градиент третьей зоны может быть связан с влиянием толщи ММП. Четвертая зависимость, к которой относится практически вся территория исследования, характеризует зону пониженных градиентов, характерных для осадочного чехла прилегающих районов Сибирской платформы и прибортовой зоны с малой мощностью мезозойского чехла Енисей Хатангского регионального прогиба. Для IV типа характерны пониженные геотермические градиенты, ввиду наличия мощной толщи многолетнемерзлых пород и малой мощности осадочного чехла. Пятая зона выделена как промежуточная и носит переходный характер между зонами I, II, III и IV с соответствующими характеристиками геотермического разреза.

Была получена зависимость изменения пластовых температур с глубиной для Ильинской, Кожевниковской, Урюнг-Тумусской, Чайдахской и Южно-Тигянской площадей (рис.12). Ильинская и Кожевниковская площади, также как и Чайдахская и Южно-Тигянская площади были рассмотрены совместно ввиду близкого их расположения между собой. Выявлены следующие геотермические характеристики: слабо отличные друг от друга геотермические градиенты (Г) и ступени (G) для Ильинской, Кожевниковской, Чайдахской и Южно-Тигянской площадей (Г = 2,45 ^oC/100м., G = 40,864 м/1 ^oC для Ильинской и Кожевниковской площадей и соответственно Г = 2,42 ^oC/100м., G = 41,393 м/1 ^oC для Чайдахской и Южно-Тигянской площадей), и более высокие градиенты на Урюнг-Тумусской площади (Г = 3,06 ^oC/100м., G = 32,648 м/1 ^oC). Относительно высокий геотермический градиент Урюнг-Тумусской площади предположительно связан со значительной нарушенностью пород разрывной тектоникой, возникшей за счет выхода Нордвикского соляного купола на поверхность.

Рисунок 12 Зависимость изменения пластовых температур с глубиной для различных площадей в пределах Анабаро-Хатангской седловины

4.4 Гидродинамический режим недр

Подземные воды рассматриваемой территории обладают весьма разнообразными и сложными условиями взаимосвязи с дневной поверхностью. Это обусловливает наличие гидродинамической зональности, проявляющейся в разном характере процессов питания, движения и разгрузки подземных вод как в вертикальном разрезе, так и по площади гидрогеологических структур. При настоящей изученности подземных вод описываемой территории гидродинамическая зональность может быть охарактеризована лишь в общем виде, в порядке прогноза, основанного на небольшом количестве гидродинамических и гидрогеохимических данных.

В артезианских структурах достаточно четко выделяются два гидродинамических этажа. Верхний этаж, включающий зоны свободного и затрудненного водообмена, характеризуется наличием в настоящее время взаимосвязи с дневной поверхностью; воды нижнего гидродинамического этажа практически не участвуют в современном круговороте природных вод.

К зоне свободного водообмена принадлежат водоносные комплексы и горизонты, расположенные обычно выше, на уровне или несколько ниже местного базиса эрозии. Зона свободного водообмена распространена повсеместно. Мощность ее на рассматриваемой территории колеблется в широких пределах и определяется главным образом степенью расчлененности рельефа, а также литологическими и мерзлотными факторами.

На большей части Восточно-Сибирской артезианской области мощность зоны свободного водообмена составляет 200-400 м в соответствии с глубиной расчлененности рельефа местной гидрографической сетью. Наименьшие мощности (до 50-100 м) зоны свободного водообмена наблюдаются в Хатангском бассейне.

Питание подземных вод зоны свободного водообмена осуществляется на водораздельных пространствах, а разгрузка их происходит в долинах рек. Скорости движения подземных вод в этой зоне достигают 50-100 м/сут и зависят главным образом от фильтрационных свойств горных пород. Наибольшие скорости (до 50-100 м/сут и более) наблюдаются в сильно закарстованных породах и зонах разломов. Режим подземных вод зоны свободного водообмена в большой степени зависит от климатических факторов. Особенно резко это проявляется для грунтовых и, в частности, для пресных внутримерзлотных вод, которые зимой полностью промерзают.

По химическому составу воды зоны свободного водообмена весьма разнообразны. Преобладают воды гидрокарбонатного кальциевого (магниевого) состава с минерализацией 0,2-0,5 г/дм³. Вместе с тем в районах неглубокого залегания соленосных отложений в этой зоне встречаются соленые и рассольные воды хлоридного натриевого состава (Нордвикский солянокупольный район).

Воды более глубоких горизонтов верхнего гидродинамического этажа - зоны затрудненного водообмена - имеют ограниченную связь с дневной поверхностью (большей частью только в областях питания и разгрузки). Это обычно соленые и рассольные воды, химический состав которых тесно связан с вещественным составом водовмещающих пород. Весьма характерным для вод этой зоны является отсутствие кислорода в составе растворенных газов. Зона затрудненного водообмена практически отсутствует в бассейне Восточно-Сибирской области, где развита мощная толща многолетне-мерзлых пород, представляющая собой выдержанный водоупор, ниже которого подземные воды почти не имеют в настоящее время связи с дневной поверхностью или локальное значение.

Естественные ресурсы подземных вод верхнего гидродинамического этажа весьма значительные. Воды зоны свободного водообмена обеспечивают сток в реках в течение продолжительного зимнего периода. В южных и западных районах Восточно-Сибирской области модули подземного стока колеблются в пределах 1-4 л/сек с 1 км², резко уменьшаются их значения (до 0,5 л/с с 1 км² и менее) в северных районах Красноярского края, характеризующихся сплошным распространением мощной толщи многолетнемерзлых пород.

Нижний гидродинамический этаж объединяет водоносные горизонты и комплексы (зона весьма затрудненного водообмена), залегающие под покровом выдержанных водоупорных толщ. В настоящее время эти воды не имеют непосредственной связи с дневной поверхностью. В районе исследования роль верхнего регионального водоупора выполняют толщи многолетнемерзлых пород, мощность которых достигает 500 м. [Баулин, 1985]. Гидродинамическая обстановка отдельных водоносных горизонтов в пределах гидрогеологических комплексов носит весьма сложный характер как в мезозойской, так и в палеозойской части (рис. 13). Но положения статических уровней указывают на их гидравлическую изолированность водоупорными толщами.

Рисунок 13 Положение динамических и статических уровней в пределах изученных гидрогеологических комплексов восточной части Хатангского артезианского бассейна. 1 - интервал перфорации, 2 - положение динамического уровня, 3 - положение статического уровня.

В триасовом комплексе по данным бурения на Кожевниковской площади выделяется горизонт со статическим уровнем -87м, на Нордвикской площади 7 водоносных горизонтов, несмотря на небольшие различия в статических уровнях вод (-12м, -19м, -26м, -20м, -21м, -90м, -78м соответственно). В палеозойской части статические уровни различных горизонтов отличаются сильнее чем в триасе. В Пермском комплексе на Ильинской площади выявлено 4 горизонта (стат. уровни -732м, -205м, -754м, -276м.), 1 горизонт на Южно-Тигянской площади характеризующийся статическим уровнем -87м. 2 горизонта в каменноугольных отложениях на Нордвикской площади (-151м, -111м.), по одному горизонту в девонских отложениях на Кожевниковской (стат. ур. -10м) и Нордвикской площадях (стат. ур. 0м).

Подземные воды зоны весьма затрудненного водообмена в Восточно-Сибирской артезианской области представлены преимущественно высококонцентрированными рассолами хлоридного кальциево-натриевого и натриевого состава. Пьезометрические уровни межсолевых и подсолевых рассолоносных горизонтов здесь располагаются, как правило, ниже местных базисов эрозии на глубинах 300-350 м от поверхности земли. Это определенно свидетельствует о том, что разгрузка их на дневную поверхность невозможна.

4.5 Геохимия подземных вод и рассолов

С начала поисково-разведочных работ на нефть и газ в осадочных бассейнах Сибири накоплен огромный фактический материал, отражающий химический и газовый состав подземных вод нефтегазоносных отложений Хатангского артезианского бассейна. Но, к сожалению, геохимических данных взятых с проб на территории Анабаро-Хатангской седловины явно не хватает для полного описания всех выявленных гидрогеологических комплексов данной территории, ввиду того что основной упор был сосредоточен на верхнепалеозойско-нижнемезозойских комплексах. Поэтому судить о геохимическом составе вод некоторых комплексов можно лишь по данным прилегающих Тунгусского и Котуйского артезианских бассейнов.

В соответствии с гидрогеологической стратификацией в пределах региона исследований выделяются (снизу вверх): 1) архей-протерозойский водоносный комплекс; 2) водоносный комплекс рифейских отложений; 3) водоносный комплекс венд-кембрийских отложений; 4) водоносный комплекс ордовикских отложений; 5) водоносный комплекс девонских отложений; 6) водоносный комплекс каменноугольных отложений; 7) водоносный комплекс пермских отложений; 8) водоносный комплекс триасовых образований; 9) нижне-среднеюрский водоносный комплекс; 10) верхнеюрский водоносный комплекс; 11) неокомский водоносный комплекс; 12) апт-альб-сеноманский водоносный комплекс; 13) водоносные комплексы аллювиальных и ледниковых отложений;

Согласно имеющимся гидрогеохимическим материалам с площадей Анабаро-Хатангской седловины, фактическим материалом охарактеризованы 8 из 13 водоносных комплексов. Данные по апт-альб-сеноманскому, неокомскому и верхнеюрскому водоносным комплексам были взяты с прилегающих территорий. Отсутствуют материалы по водоносным отложениям ордовика. В рамках исследования были обработаны результаты 223 пробы одиннадцати водоносных комплексов Анабаро-Хатангской седловины с целью выделения химических типов вод. Подземные воды изученных комплексов относятся преимущественно к хлоридному натриевому типу (по С.А. Щукареву) с соленостью вод от 0,03 до 436 г/дм³. Статистические закономерности гидрогеохимического опробования рассматривались для двух совокупностей: для вод с минерализацией до 50 г/дм³, и отдельно - для рассолов (минерализация 50 г/дм³ и выше). В разрезе доминируют рассолы с минерализацией от 50 до 300 г/дм³, с максимумом в 250-300 г/дм³ (рис.15). Среди проб с минерализацией до 50 г/дм³, доминируют пресные воды с минерализацией от 0,03 до 5 г/дм³ (рис.14).

Рисунок 14 Распределение количества проб по минерализации для вод с минерализацией <50 г/дм³

Рисунок 15 Распределение количества проб по минерализации для рассолов с минерализацией >50 г/дм³

Было рассмотрено поведение катионов и анионов в зависимости от величины общей минерализации (рис. 16, 17). На общем фоне возрастания макрокомпонентов с ростом минерализации для рассолов отмечается уменьшение концентраций кальция и гидрокарбонат иона с увеличением минерализации.

Рисунок 16 Зависимость содержания макрокомпонентов от общей минерализации (подземные воды с минерализацией до 50 г/дм³

Рисунок 17 Зависимость содержания макрокомпонентов от общей минерализации (рассолы с минерализацией выше 50 г/дм³

Рисунок 18 Зависимость концентраций J, Br, B от общей минерализации

Концентрация микрокомпонентов брома, бора и йода с ростом минерализации также возрастает (рис. 18). В дополнение к этому были рассмотрены зависимости изменения концентраций (в г-экв/дм³) катионов (рис. 19, 20) и анионов (рис. 21, 22) в зависимости от роста минерализации как в целом, так и по отдельным гидрогеологическим комплексам (рис. 23, 24). Так для подземных вод с минерализацией менее 50 г/дм³ установлено обильное разнообразие химических типов вод при минерализации до 10 г/дм³ при этом наблюдается постепенный переход к хлоридным и сульфатно-хлоридным натриевым и кальциево-натриевым, а затем к хлоридным натриевым по мере роста минерализации.

Разнообразие химических типов вод с минерализацией до 5-10 г/дм³ связано, главным образом с наличием в выборке большого количества проб четвертичного гидрогеологического комплекса, которые широко распространены по латерали (рис.23, 24). Для рассолов (рис. 20, 22) характерно доминирование хлоридных натриевых вод при минерализации выше 150 г/дм³, для менее минерализованных рассолов характерно влияние кальция и соответственно появление хлоридных кальциево-натриевых и хлоридных натриево-кальциевых разностей.

Рисунок 19 Зависимость концентраций основных катионов в г-экв от общей минерализации для подземных вод с минерализацией до 50 г/дм³

Изучение зависимостей для разных гидрогеологических комплексов показало что, апт-альб-сеноманский, неокомский и верхнеюрский гидрогеологические комплексы схожи по химизму, для них характерны хлоридные, гидрокарбонатные, гидрокарбонатно-хлоридные и хлоридно-гидрокарбонатные натриевые воды с невысокими значениями минерализации (до 30 г/дм³), стоит напомнить, что данные по этим комплексам были взяты с прилегающих площадей.

Для нижне-среднеюрского, триасового, каменноугольного, пермского и девонского гидрогеологических комплексов характерны преимущественно хлоридные натриевые воды при повышенных общих минерализациях (до 400 и более г/дм³). Такой химизм в этих гидрогеологических комплексах обуславливается процессами выщелачивания соляных штоков (к примеру на Нордвикской структуре, где мощный девонский соляной шток выходит на поверхность полуострова Урюнг-Тумус), что подтверждается проведенными палеогидрогеологическими реконструкциями. Для пермского комплекса характерно также повышение роли кальция, что приводит к наличию в этом комплексе хлоридных кальциево-натриевых вод (рис. 23, 24).

Венд-кембрийский и рифейский гидрогеологические комплексы, исходя из трёхмерных диаграмм (рис. 23, 24), отличаются от вышележащих комплексов меньшими значениями общей минерализации и значительной метаморфизованностью этих вод, что проявляется в преобладании здесь кальциевого компонента. По химическому типу преобладают воды хлоридные кальциево-натриевые.

Рисунок 20 Зависимость концентраций основных катионов в г-экв от общей минерализации для рассолов с минерализацией выше 50 г/дм³

Рисунок 21 Зависимость концентраций основных анионов в г-экв от общей минерализации для подземных вод с минерализацией до 50 г/дм³

Рисунок 22 Зависимость концентраций основных анионов в г-экв от общей минерализации для рассолов с минерализацией выше 50 г/дм³

Рисунок 23 Трёхмерные диаграммы зависимости содержаний основных катионов от минерализации для различных гидрогеологических комплексов

Особенности накопления элементов в полной мере отражают результаты кластерного анализа (рис. 25, 26), которые выявили закономерную связь основных солеобразующих макрокомпонентов между собой.

Рисунок 24 Трёхмерные диаграммы зависимости содержаний основных анионов от минерализации для различных гидрогеологических комплексов

Рисунок 25 Древовидная диаграмма кластерного анализа состава подземных вод минерализацией менее 50 г/дм³

Рисунок 26 Древовидная диаграмма кластерного анализа состава рассолов

Результаты кластерного анализа концентраций макрокомпонентов позволили выделить химические типы вод и рассолов. Так, среди подземных вод с минерализацией менее 50 г/дм³ преобладает хлоридный натриевый тип вод, при значительном содержании гидрокарбонатных натриевых вод с различными примесями хлор иона, менее значительном содержании сульфатных кальциевых вод и практически незначительном содержании магниевых вод. Предполагается наличие широкого разнообразия химических типов вод, при незначительном их содержании в общем. Кластерный анализ подземных вод с минерализацией более 50 г/дм³ (рассолов) показывает, что из-за очень далекой связи хлора и суммы натрия и калия с остальными ионами здесь будут доминировать воды хлоридного натриевого состава, с крайне незначительными примесями хлоридных натриево-кальциевых и кальциево-натриевых вод. При этом концентрации гидрокарбонат иона и сульфат иона не оказывает существенного влияния на химизм рассольных типов вод.

Рисунок 27 Химические типы подземных вод с минерализацией до 50 г/дм³

Рисунок 28 Химические типы рассолов

В пределах изученных структур Хатангского артезианского бассейна выявлены подземные воды разнообразного химического состава. Детальное изучение химизма имеющихся проб воды привело к составлению гистограмм распределения различных химических типов воды (по С.А. Щукареву) по пробам для подземных вод с минерализацией до 50 г/дм³ (рис. 27) и отдельно для рассолов (рис. 28).

Рисунок 29 Гидрогеохимический корреляционный график подземных вод и рассолов различных водоносных комплексов Анабаро-Хатангской седловины

Корреляция содержаний натрия и хлора в эквивалентных формах позволила провести анализ генетических особенностей подземных вод и рассолов различных гидрогеологических комплексов. Как следует из графика (рис. 29), воды апт-альб-сеноманского, неокомского и верхнеюрского комплексов имеют инфильтрационное происхождение, ввиду высокого отношения rNa/rCl. Значительная часть рассолов триасового, пермского и каменноугольного комплексов, также характеризуются инфильтрационным генезисом, остальная часть этих вод явно отражает седиментационное происхождение. Воды нижележащих венд-кембрийского и рифейского комплексов также характеризуются седиментогенным происхождением. Воды триасового, пермского и каменноугольного комплексов не претерпевшие метаморфизации состава с глубиной, относятся к рассолам выщелачивания (что подтверждается проведенными автором палеогидрогеологическими исследованиями), в то время как воды венд-кембрийского и рифейского комплексов отражают обстановки затрудненного водообмена и метаморфизацию состава подземных вод.

Анализ зависимости общей минерализации от глубины различных проб территории Анабаро-Хатангского междуречья привел к построению графика (рис. 30).

Рисунок 30 График зависимости минерализации от глубины на территории Анабаро-Хатангской седловины

Прослеживается сложный характер изменения минерализации с глубиной. До 500 метров в глубину минерализация в целом уменьшается, это связано с выщелачиванием соляных куполов, имеющих выходы на поверхность территории исследования, (преимущественно Нордвикское солянокупольное поднятие) инфильтрогенными водами. Затем с увеличением глубины наблюдается закономерный рост минерализации.

Водоносный комплекс рифейских отложений

Рисунок 31 Гистограмма распределения химических типов вод рифейского комплекса

В пределах Хатангского артезианского бассейна гидрогеохимические исследования комплекса проведены на Костроминской и Северо-Суолемской площадях. По химическому типу воды хлоридные натриевые, хлоридные кальциево-натриевые и хлоридные натриево-кальциевые (что связано с зоной затрудненного водообмена, гидродинамической закрытостью недр и соответственно метаморфизацией химического состава вод), концентрация йода составляет 8,97 мг/дм³, брома - 10,96 мг/дм³. Величина общей минерализации на Костроминской площади изменяется в пределах 54,6-77,7 г/дм³, на Северо-Суолемской площади она составляет 200,7 г/дм³.

Водоносный комплекс венд-кембрийских отложений

Рисунок 32 Гистограмма распределения химических типов вод венд-кембрийского комплекса

В пределах Хатангского артезианского бассейна гидрогеохимические исследования комплекса проведены на Северо-Суолемской и Костроминской площадях. По химическому составу подземные воды хлоридные кальциево-натриевые, натриево-кальциевые и хлоридные натриевые минерализация составляет 10 г/ дм³ на Костроминской площади и 36,2-73,9 мг/дм³ на Северо-Суолемской. На последней отмечаются высокие содержания йода (51,48 мг/дм³) и брома (62,76 мг/дм³). Натрий-хлорный коэффициент равен 0,80 и 0,47-0,69 соответственно.

Водоносный комплекс девонских отложений

В Хатангском артезианском бассейне отложения девонского возраста установлены в Нордвикском солянокупольном районе. Они сложены в верхних частях разреза в основном карбонатными породами (доломитами и известняками), а в нижних - карбонатными породами с мощными пластами каменной соли, гипса и ангидрита. Общая мощность их в этом районе превышает 800-1000 м. Выходы девонских отложений наблюдаются лишь в сводах солянокупольных структур. На остальной площади бассейна они погружены на глубины от 2000-3000 до 5000-6000 м и более.

По химическому составу воды комплекса хлоридные натриевые, минерализация составляет 220-287 г/дм³.

Водоносный комплекс каменноугольных отложений

В Хатангском артезианском бассейне каменноугольные отложения изучены весьма слабо. В пределах бассейна они повсеместно залегают на глубинах 1000-2000 м под покровом более молодых образований. В Нордвикском районе скважинами вскрыты отложения только нижнего отдела каменноугольной системы. Они представлены в основном известняками с прослоями аргиллитов, мергелей и ангидритов общей мощностью до 800-1000 м. В западных районах бассейна в составе каменноугольных отложений наряду с карбонатными породами развиты, по-видимому, также терригенные угленосные породы.

Скважинами в районе Нордвикского соляного купола в известняках нижнего карбона вскрыты хлоридные натриевые рассолы с минерализацией до 237-306 г/дм³, на Южно-Суолемской площади минерализация значительно ниже - 23,1 г/дм³.

В зонах новейших разломов в каменноугольных отложениях, так же как и в перекрывающих их породах перми и триаса, развиты трещинно-жильные скопления рассолов хлоридного кальциево-натриевого и кальциевого состава, поступающих из водоносных горизонтов среднего и нижнего палеозоя.

Водоносный комплекс пермских отложений

Рисунок 33 Гистограмма распределения химических типов вод пермского комплекса

В Хатангском артезианском бассейне пермские отложения распространены повсеместно. Они сложены преимущественно прибрежно-морскими и морскими терригенными и угленосными породами: песчаниками, алевролитами, чередующимися с глинами, аргиллитами и углями. Мощность их колеблется от 300-500 м на южном борту бассейна до 1500-1800 м в его центральной части. Пермские отложения почти на всей площади бассейна перекрыты мезозойскими образованиями. В центральных частях бассейна кровля их погружена на глубину до 1000-1500 м и более. В пермских отложениях бассейна развиты главным образом порово-трещинно-пластовые скопления соленых вод и рассолов хлоридного натриевого состава, с минерализацией, до 270 г/дм³, присутствуют незначительное количество проб хлоридного кальциево-натриевого и и гидрокарбонатно-хлоридного натриевого составов (рис. 33).

Водоносность пермских отложений изучалась на Нордвикской, Ильинской, Чайдахской и других антиклинальных структурах, в разной степени осложненных соляной тектоникой. В пределах этих структур в пермских отложениях установлено наличие рассолов в основном хлоридного натриевого состава с минерализацией от 52-54 до 120--135 г/дм³. Хлоридные натриевые рассолы с минерализацией от 238 г/дм³, встречены в пермских терригенных и угленосных отложениях лишь на Нордвикском соляном куполе. Формирование этих рассолов связано, очевидно, с растворением каменной соли. Генезис хлоридных кальциево-натриевых рассолов, вскрытых скважинами на Ильинской и Чайдахской структурах, недостаточно ясен. Весьма высокое содержание хлоридов кальция и магния в этих рассолах указывает на их связь с высококонцентрированными рассолами седиментационного генезиса, залегающими в нижележащих галогенно-карбонатных толщах палеозоя. Эти высококонцентрированные рассолы поступают в пермские отложения по зонам разломов (часто в сводах структур) и смешиваются в разных соотношениях с пермскими порово-трещинно-пластовыми солеными водами. Следует отметить повсеместную высокую насыщенность углеводородными газами метанового ряда хлоридных кальциево-натриевых и хлоридных натриевых рассолов, вскрытых в пермских отложениях на изученных структурах Анабаро-Хатангского междуречья.

В целом для подземных вод отложений перми концентрации йода составляют 3-3,5 мг/дм³, брома - 11-49 мг/дм³, бора - 5-10 мг/дм³. Значение натрий-хлорного коэффициента - 0,68-0,88.

Водоносные комплексы триасовых образований

В Хатангском артезианском бассейне отложения триасового возраста распространены почти повсеместно. В восточной части бассейна в низовьях рек Лены, Оленека и Хатанги они сложены морскими терригенными породами, в основном песчаниками, чередующимися с аргиллитами и алевролитами. Мощность триасовых отложений колеблется в этих районах в пределах 200-600 м, возрастая в направлении от краевых к внутренним частям бассейна. Почти повсюду триасовые отложения перекрыты породами юрского и мелового возраста и залегают обычно глубже нижней поверхности мерзлой зоны.

Водоносность триасовых отложений Хатангского бассейна изучалась в пределах солянокупольных структур Нордвик-Хатангского района. Многочисленными скважинами, пройденными в непосредственной близости от соляных штоков, в песчаниках и алевролитах триасового возраста на глубинах 70-80 м вскрыты порово-трещинно-пластовые и жильные скопления рассолов хлоридного натриевого состава с минерализацией до 280 г/дм³.

Статические уровни этих рассолов располагались ниже уровня моря (абс. отм. минус 15-87 м). При испытании скважин притоки рассолов из триасовых отложений обычно не превышали 0,05-0,1 л/сек. Кроме рассолов, при испытаниях были получены небольшие притоки углеводородных газов (до 1500-3000 м³/сутки) и нефти. Очевидно, что рассолы хлоридного натриевого состава в триасовых отложениях бассейна имеют локальное распространение и приурочены только к соляным куполам.

В нижнем течении р. Хатанги в триасовых отложениях развиты жильные скопления рассолов, приуроченные к зонам новейших разломов. Эти жильные воды фиксируются на поверхности солеными источниками, вытекающими из меловых отложений. В пределах остальной территории бассейна в породах триасового возраста (так же, как и в перекрывающих их юрских и меловых отложениях) преимущественно распространены, по-видимому, порово-трещинно-пластовые скопления соленых вод и рассолов хлоридного кальциево-натриевого состава с минерализацией до 20-35, реже до 50-70 г/дм³. Не исключена возможность наличия в этих соленых водах и рассолах промышленных концентраций йода. При этом наиболее перспективными являются западные районы бассейна, где развиты морские песчано-глинистые триасовые отложения.

Нижне-среднеюрский комплекс

Отложения нижне-среднеюрского возраста особенно широко распространены на изучаемой территории, сложены морскими и прибрежно-морскими песчано-глинистыми толщами (переслаивающимися глинами, аргиллитами, алевролитами и песчаниками) общей мощностью от 300-500 до 1500-1600 м. В западных районах бассейна в составе отложений преобладают глинистые породы. На большей площади бассейна породы нижне-среднеюрского возраста залегают весьма полого и перекрыты меловыми отложениями.

Подземные воды комплекса хлоридные натриевые метановые с минерализацией до 250 г/дм³. Концентрации йода изменяются в интервале 4 - 22 г/дм³ , брома - 4,5 - 58 г/дм³, бора - до 10 г/дм³.

Верхнеюрский комплекс

Рисунок 34 Гистограмма распределения химических типов вод верхнеюрского комплекса

В Хатангском артезианском бассейне отложения комплекса широко представлены и сложены морскими и прибрежно-морскими песчано-глинистыми толщами (переслаивающимися глинами, аргиллитами, алевролитами и песчаниками). На большей площади бассейна породы верхнеюрского возраста залегают весьма полого и перекрыты меловыми отложениями.

Фактические сведения о водоносности юрских отложений в бассейне немногочисленны и относятся к его западной части (Рассохинский, Малохетский валы), где проводилось нефтепоисковое бурение. На нескольких разведочных площадях здесь в песчано-глинистых толщах юрского возраста на глубинах 700-1300 м вскрыты хлоридные и гидрокарбонатно-хлоридные натриевые метановые воды с минерализацией от 7 до 16 г/дм³. В этих водах обнаружен бром (до 50-55 мг/дм³), йод (до 26 г/дм³), бор (до 20 г/дм³).

По-видимому, близкие по составу пластовые воды содержатся повсеместно в верхнеюрских отложениях и в других районах бассейна. По составу водорастворенных газов воды метановые.

Неокомский комплекс

Рисунок 35 Гистограмма распределения химических типов вод неокомского комплекса

Отложения неокомского комплекса широко распространены в Хатангском артезианском бассейне, где они представлены в основном морскими, прибрежно-морскими, реже континентальными образованиями - песчаниками, алевролитами, аргиллитами с подчиненными пластами и линзами углей. В связи с наличием в бассейне мощной (до 500-600 м) многолетней мерзлоты верхние водоносные горизонты в меловых отложениях, как правило, проморожены. Геохимические пробы данного комплекса были получены в пределах восточной части Енисей-Хатангского прогиба, ввиду отсутствия данных по химизму вод данного комплекса на территории Анабаро-Хатангской седловины.

По составу преобладают воды хлоридного натриевого состава, реже хлоридно-гидрокарбонатного натриевого, гидрокарбонатно-хлоридного натриевого и гидрокарбонатного кальциево-натриевого. Общая минерализация варьирует в пределах 2,7 - 8,7 г/дм³. Повышены концентрации микроэлементов йода 1,29 - 15,59 мг/дм³, брома - 0,54 - 29,26 мг/дм³, бора - 0,7 - 5,5 мг/дм³. Наибольшие значения концентраций этих элементов обнаружены на Джангодской и Массоновской площадях. Значение натрий-хлорного коэффициента изменяется от 1,10 до 6,01.

Жильные воды в неокомских отложениях Хатангского бассейна, приуроченные, вероятно, к зонам новейших тектонических нарушений, фиксируются выходами соленых источников в районе среднего течения р. Хатанги. Минерализация вод источников колеблется от 6,6 до 130 г/дм³. Источник на р. Боганида, имеющий минерализацию всего 6,6 г/дм³, питается, по-видимому, водами только меловых отложений. Остальные источники (Салабирский, Тимофей-Юряхский, Чарский и др.), обладающие хлоридным магниево-кальциево-натриевым составом и минерализацией от 48 до 130 г/дм³, связаны с более глубокими, по-видимому, палеозойскими водоносными горизонтами. Особенности химического состава вод этих источников и, в частности, высокое содержание хлоридов кальция и магния, а также низкие значениях хлор-бромного коэффициента (450-550) указывают на то, что эти воды, вероятно, связаны с соленосными отложениями.

Апт-альб-сеноманский водоносный комплекс

Рисунок 36 Гистограмма распределения химических типов вод апт-альб-сеноманского комплекса

Водоносный комплекс представлен подземными водами гидрокарбонатного натриевого состава, реже - хлоридного натриевого (рис. 36), с минерализацией 0,5 - 3 г/дм³. Геохимические пробы данного комплекса были получены в пределах восточной части Енисей-Хатангского прогиба, ввиду отсутствия данных по химизму вод данного комплекса на территории Анабаро-Хатангской седловины.

На Средне-Пясинской площади состав вод преимущественно гидрокарбонатный натриевый, минерализация изменяется от 0,5 до 3,2 г/дм³. Концентрация йода изменяется от 0,01 до 0,43 мг/дм³, брома - 0,01-1,09 мг/дм³, бора - 0,1-0,3 мг/дм³. Значение натрий-хлорного коэффициента превышает 0,87. Растворенные газы в основном имеют метановый состав. На прилегающей Елогуйской площади подземные воды также имеют гидрокарбонатный натриевый состав, минерализация составляет 0,4 г/дм³, натрий-хлорный коэффициент составляет 3,7.

Водоносный комплекс аллювиальных и ледниковых четвертичных отложений.

Рисунок 37 Гистограмма распределения химических типов вод четвертичного комплекса

Четвертичный комплекс отличается широчайшим разнообразием химических типов вод (рис. 37). Геохимические пробы были отобраны с озер, рек и прочих поверхностных водоемов. Средняя минерализация вод составляет 1,8 г/дм³.

Сравнительная характеристика гидрогеологических комплексов

Четвертичный гидрогеологический комплекс отличается широким разнообразием химических типов вод, среди остальных комплексов, а также низкой минерализацией (0,3-4 г/дм³).

Мезозойские апт-альб-сеноманский и неокомский гидрогеологические комплексы по минерализации подземных вод довольно близки друг к другу (табл. 2). Неокомский комплекс отличается большей минерализацией, и значительным повышением (в десятки раз) концентраций микрокомпонентов J, Br, B. По химическому типу здесь также, как и в апт-альб-сеноманском комплексе присутствуют воды хлоридно-гидрокарбонатного натриевого состава, однако доминирующую роль уже играет не гидрокарбонат и хлор-ион.

Вниз по разрезу верхнеюрский гидрогеологический комплекс отличается от вышележащих меловых комплексов, ростом минерализации и соответственно повышением концентраций макро- и микрокомпонентов, в особенности Br и B. Также заметен окончательный переход к доминированию в разрезе данного комплекса хлоридных натриевых вод.

Триас - девонские гидрогеологические комплексы характеризуются наиболее высокими значениями минерализации в пределах Анабаро-Хатангского междуречья.

Таблица 2 Усредненный химический состав подземных вод и рассолов нефтегазоносных отложений Анабаро-Хатангской седловины

Нижне-среднеюрские воды отражают состав рассолов выщелачивания с минерализацией 225,7 г/дм³. Триасовые рассолы характеризуются большими значениями минерализации по сравнению с юрскими. Пермский комплекс характеризуется провалом в минерализации до 97,4 г/дм³ из-за большого количества проб с площадей ненарушенных соляным диапиризмом, и соответственно высокими содержаниями кальция, который свидетельствует о метаморфизации состава вод с глубиной. Нижележащие каменноугольный и девонский комплексы также характеризуются закономерным ростом минерализации рассолов, с максимумом в девонском комплексе (254,3 г/дм³), где и сконцентрированы выщелачиваемые соляные отложения. В связи с этим увеличение минерализации при сближении к девонским солям вполне оправдано. Венд-кембрийский и рифейский комплексы характеризуются гидродинамической закрытостью (зона затрудненного водообмена) что приводит к доминированию хлоридных кальциево-натриевых вод, что связано с метаморфизацией химического состава этих вод. Наблюдается также увеличение минерализации и содержания кальция и магния от венд-кембрийского к рифейскому комплексу.

4.6 Гидрогеологическая модель нордвикского месторождения

Главным тектоническим элементом полуострова Урюнг-Тумус является антиклинальная складка, шарнир которой имеет направление ЗСЗ - ВЮВ, углы падения, в среднем 15є. В восточной части полуострова складка прорвана соляным штоком, имеющим в плане эллипсоидальную форму. Размер соляного штока по длинной оси - 3,3 км, по короткой - 0,9 км. Нордвикская складка характеризуется широким развитием разрывных нарушений, в основном, сбросового типа, амплитуда которых достигает 500 м. Вблизи боковой поверхности соляного штока породы наклонены под довольно крутыми углами и фиксируется диапировое выклинивание отдельных горизонтов. Нефтепроявления различной интенсивности наблюдаются как на дневной поверхности, так и на глубине в разрезах скважин почти во всех комплексах. В процессе разведочных работ на южном крыле складки в подкарнийском горизонте, залегающем здесь на глубинах до 120 м, была обнаружена узкая присбросовая малодебитная (с начальными дебитами до 1 м³/сут) залежь нефти. В ходе геологических экспедиций 30-80-х годов прошлого века на территории месторождения было пробурено 14 колонковых и 8 роторных скважин.

Рисунок 38 Гидрогеологическая модель Нордвикского месторождения (геологическая основа по М.К. Калинко, 1959 с изменениями) 1 - изогипсы по кровле среднего триаса (м); 2 - скважины; 3 - аргиллиты; насыщение песчаников: 4 - газом, 5 - нефтью; 6 - водой; 7 - линия геологического разреза; 8 - гидроизопьезы триасового водоносного комплекса; 9 - ВНК; 10 - ГНК; 11 - химический состав рассолов.

В гидрогеологическом отношении (рис. 38) для Нордвикского месторождение характерно широкое распространение высокоминерализованных (от 177 до 288 г/дм³) рассолов выщелачивания хлоридного натриевого состава, имеющих предположительно инфильтрационное происхождение. В целом вблизи залежи минерализация меняется незначительно, отмечается ее уменьшение в приразломных зонах, где протекают процессы смешения рассольных и пресных инфильтрогенных вод. Наибольшие минерализации характерны для относительно закрытых участков (421, 429, 495 скважины).

В гидродинамическом отношении среднетриасовая толща разбита на множество гидрогеологических горизонтов, с различными динамическими и статическими уровнями. Существенное влияние имеет дизъюнктивная тектоника, результатом которой было разбиение Нордвикского месторождения на множество тектонических блоков. Для разных тектонических блоков установлено незначительное различие в положении водонефтяных контактов (120±5 м.). В целом наблюдается рост статических уровней подзалежных вод с запада на восток.

На расстоянии 500-600 м. от залежи выходит на поверхность крупный Нордвикский соляной шток, предопределяющий химизм здешних вод. В основной массе он сложен галитом с примесями ангидрита и доломита.

Заключение

В настоящей работе в полной мере выполнены все намеченные этапы изучения гидрогеологических условий нефтегазоносных отложений Анабаро-Хатангской седловины и сделаны следующие выводы:

В результате проведенных палеогидрогеологических реконструкций гидрогеологическую историю Анабаро-Хатангской седловины можно разделить на 12 гидрогеологических циклов: архейско-нижнерифейский; рифейско-верхневендский; верхневендско-лландоверийский; силурийский; девонско-карбоновый; пермско-нижнеоленекский; верхнеоленекский; средне-триасовый; карнийско-нижнерэтский; верхнерэтский; юрско-эоплейстоценовый; четвертичный.

Территория исследования относится к обширному Хатангскому артезианскому бассейну. По данным бурения выделяется 13 гидрогеологических комплексов: 1) архей-протерозойский комплекс; 2) водоносный комплекс рифейских; 3) водоносный комплекс венд-кембрийских отложений; 4) водоносный комплекс ордовикских отложений; 5) водоносный комплекс девонских отложений; 6) водоносный комплекс каменноугольных отложений; 7) водоносный комплекс пермских отложений; 8) водоносный комплекс триасовых образований; 9) нижне-среднеюрский водоносный комплекс; 10) верхнеюрский водоносный комплекс; 11) неокомский водоносный комплекс; 12) отложений апт-альб-сеноманский водоносный комплекс; 13) водоносные комплексы аллювиальных и ледниковых отложений;

В геотермическом плане территория исследования характеризуется низким температурным градиентом (2,11 ⁰С/100м) по точечным замерам, по сравнению с остальной частью Хатангского артезианского бассейна. Район исследований характеризуется двумя гидродинамическими этажами. Верхний этаж, включающий зоны свободного и затрудненного водообмена, характеризуется наличием взаимосвязи с дневной поверхностью. К зоне свободного водообмена принадлежат водоносные комплексы и горизонты, расположенные обычно выше, на уровне или несколько ниже местного базиса эрозии, ее мощность достигает 50-100м. Зона затрудненного водообмена практически отстутствует, ввиду присутствия мощной толщи многолетне-мерзлых пород, которая представляет собой выдержанный флюидоупор, ниже которого подземные воды почти не имеют связи с дневной поверхностью. Нижний гидродинамический этаж объединяет водоносные горизонты и комплексы, залегающие под покровом мощной толщи ММП (до 500м). Эти воды не имеют непосредственной связи с дневной поверхностью.

По химическому составу воды довольно разнообразны, несмотря на доминирование хлоридных натриевых вод. Статистический анализ закономерностей распределения основных катионов привел к рассмотрению взаимосвязей для двух групп вод: с минерализацией до 50 г/дм³, и для рассолов с минерализацией выше 50 г/дм³. На общем фоне возрастания макрокомпонентов с ростом минерализации для рассолов отмечается уменьшение концентраций кальция и гидрокарбонат иона с увеличением минерализации. Концентрация микрокомпонентов брома, бора и йода с ростом минерализации также возрастает.

Также были рассмотрены генетические особенности некоторых комплексов по поведению отношения rNa/rCl, что привело к следующим выводам: воды апт-альб-сеноманского, неокомского и верхнеюрского комплексов имеют инфильтрационное происхождение ввиду высокого отношения rNa/rCl. Воды нижележащих триасового, пермского, каменноугольного, также часто являются изначально инфильтрогенными рассолами выщелачивания соляных пород (что подтверждается проведенными автором палеогидрогеологическими исследованиями), остальные пробы этих комплексов относятся к высокоминерализованным рассолам седиментационного генезиса. Воды венд-кембрийского и рифейского комплексов характеризуются седиментогенным происхождением и отражают глубинные обстановки и метаморфизацию состава подземных вод.

По минерализации можно выделить комплекс четвертичных отложений с наиболее пресными водами 0,03 - 6 г/дм³ (разнообразных химических типов), воды апт-альб-сеноманского - верхнеюрского комплексов, отличающиеся небольшой минерализацией 0.5-23 г/дм³ (преобладают воды хлоридного натриевого, гидрокарбонатного натриевого и гидрокарбонатно-хлоридного натриевого состава), триас-девонские комплексы с подземными водами хлоридно натриевого состава с высокой минерализацией до 450 г/дм³ (в среднем 150-250 г/дм³), вызванной приуроченностью к соленосным отложениям, и водоносные комплексы венд-кембрия и рифея хлоридного натриево-кальциевого состава, указывающего на метаморфизацию их состава, со средней минерализацией 36,2 - 200,9 г/дм³.

Были изучены гидрогеологические условия призалежных вод Нордвикского нефтяного месторождения, построена принципиальная гидрогеологическая модель, показавшая особенности химизма подземных рассолов, уменьшение их минерализаций в приразломных зонах, из-за смешения состава с пресными инфильтрогенными водами, установлена закономерность изменения гидростатических уровней.

Литература

Опубликованная литература

1. Алекин О.А. Основы гидрохимии // Л.: Гидрометеорологическое издательство 1970г. 443с.

2. Арчегов В.Б., Степанов В.А. История нефтегазогеологических работ на территории Сибирской платформы и сопредельных структур // Нефтегазовая геология. Теория и практика, 2009, №4

3. Баулин В.В. Многолетнемерзлые породы нефтегазоносных районов CCCР. М.: Недра, 1985, 175 с.

4. Волкова В.С., Архипов С.А., Бабушкин А.Б. и др. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Кайнозой Западной Сибири. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал 'ГЕО', 2002. - 246 с.

5. Гидрогеология СССР. Красноярский край и Тувинская АССР/ Под ред. И.К. Зайцева. - М.: Недра, 1972. - Том XVIII. - 479 с.

6. Гинсбург Г.Д., Иванова Г.А. Подземные воды // Геология и нефтегазоносность Енисей-Хатангского прогиба, Л.: Ротапринт НИИГА, 1971г.

7. Дьяконов Д.И. Геотермия в нефтяной геологии. М.: Государственное науч.-исслед. изд-во нефтяной и горно-топливной литературы. 1958, 277 с.

8. Казаков А. М., Константинов А. Г., Курушин Н. И. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Триасовая система. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2003. 322 c.

9. Казаков А.М., Дагис А.С., Курушин Н.И. Основные черты палеогеографии триаса севера Средней Сибири // Геология и нефтегазоносность Енисей-Хатангского бассейна, М.: Изд-во «НАУКА» 1982г.

10. Калинко М.К. История геологического развития и перспективы нефтегазоносности Хатангской впадины. Л.: Государственное науч.-исслед. изд-во нефтяной и горно-топливной литературы. 1959, 360с.

11. Карцев А.А. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений // М.: Недра 1972г. 353с.

12. Кирюхин В.А., Коротков А.И., Шварцев С.Л. Гидрогеохимия. М.: Недра, 1993. - 383 с.

13. Конторович В.А., Беляев С.Ю. Принципы классификации тектонических элементов молодых платформенных областей (на примере Западной Сибири) // Геология и нефтегазоносность Западно-Сибирского мегабассейна, ч. 1, Тюмень, 2000. С. 10-12.

14. Косыгин Ю.А. Соляная тектоника платформенных областей. М. - Л.: Гостоптехиздат, 1950. 247 с.

15. Кругликов Н.М., Нелюбин В.В., Яковлев О.Н. Гидрогеология Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна и особенности формирования залежей углеводородов. Л.: Недра, 1985, 279 с.

16. Курчиков А.Р., Ставицкий Б.П. Геотермия нефтегазоносных областей Западной Сибири. М.: Недра, 1987, 134 с.

17. Кусов Б.Р., Дзайнуков А.Б. Генетические типы соляных куполов // Геология нефти и газа. 2008. № 6. С. 45-49.

18. Ронкина З.З., Сороков Д.С., Карцева Г.Н. Вещественный состав и нефтеносность юрско-меловых отложений п-ва Юрюнг-Тумус (Нордвик) // Енисей-Хатангская нефтегазоносная область, Л.: Ротапринт НИИГА 1974г.

19. Тальвирский Д.Б., Моргунов О.Е., Дмитриев М.В., Котт Н.Е. О тектонике восточной части Енисей-Хатангского прогиба // Енисей-Хатангская нефтегазоносная область, Л.: Ротапринт НИИГА 1974г.

20. Тесаков Ю.И., Предтеченский Н.Н., Хромых В.Г., Бергер А.Я. Стратиграфическая шкала силура Восточной Сибири. Стратиграфия, геол. корреляция. - 1998. - Т. 6, № 4. - С. 32-51.

21. Фомин М.А. Современная структура мезозойско-кайнозойского осадочного чехла Енисей-Хатангского регионального прогиба по опорным уровням // Нефтегазовая геология. Теория и практика, 2010, №5

22. Фомин М.А. Тектоника нижнего структурного яруса мезозойско-кайнозойского осадочного чехла Енисей-Хатангского регионального прогиба //Проблемы геологии и освоения недр: сб. научных трудов XII международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и молодых учёных. - Томск, 2008. - С. 135-138.

23. Фролов Н.М. Гидрогеотермия. М.: Изд-во «Недра», 1968, 316 с.

24. Шугрин В.П. Нефтегазопромысловая гидрогеология. М.: Недра, 1973. - 165с.

25. Шурыгин Б. Н., Никитенко Б. Л., Девятов В. П. Стратиграфия нефтегазоносных бассейнов Сибири. Юрская система. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО», 2000. 480 c.

26. Alsaaran N.A. Origin and geochemical reaction paths of sabkha brines: Sabkha Jayb Uwayyid, eastern Saudi Arabia // Arab J Geosci. 2008. №1 p. 63-74

27. Warren J.K. Salt tectonics // Evaporites: Sediments, Resources and Hydrocarbons. 2006, p. 375-453

28. Warren J.K., Urai J.L., Schleder Z., et al. Salt dynamics // Dynamics of Complex Intracontinental Basins. 2008, p. 248-344

Фондовая литература

1. Ершов С.В., Моисеев С.А. и др. Геолого-геофизическое обоснование перспектив нефтегазоносности восточной части Енисей-Хатангского регионального прогиба и Анабаро-Хатангской седловины, рекомендации по недропользованию / Науч. руковод. А.Э. Конторович. Новосибирск: ИНГГ СО РАН, 2009ф, 766 с.

2. Зуйкова Ю.Л. и др. Комплексное обобщение геолого-геофизических данных по территории севера Таймырского АО с целью выбора нефтегазоперспективных участков и направлений ГРР. ЗАО «Координационный центр «РОСГЕОФИЗИКА». г. Санкт-Петербург, 2006ф, 105 с.

3. Калинко М.К. и др. Геологическое строение и нефтеносность Анабаро-Хатангского междуречья. Ленинград: НИИГА, 1955ф, 1859 с.

4. Калинко М.К. и др. Литология, фации и коллекторские свойства верхнепалеозойских и нижнемезозойских отложений Анабаро-Хатангского междуречья. Ленинград: НИИГА, 1954ф, 402 с.

5. Калинко М.К. и др. Нефтегазоносность и геологическая история Хатангской впадины. Ленинград: НИИГА, 1958ф, 625 с.

6. Калинко М.К. и др. Основные черты геологического строения и перспективы нефтеносности Анабаро-Хатангского междуречья. Ленинград: НИИГА, 1954ф, 518 с.

7. Пантелеев А.В. и др. Обработка и обобщение материалов параметрического бурения в восточной части Енисей-Хатангского прогиба. Красноярск, ПГО Енисейнефтегазгеология, 1989ф, 157 с.

8. Пантелеева Л.И. и др. Обобщение геолого-геофизических материалов с целью уточнения перспектив нефтегазоносности восточной части Енисей-Хатангского регионального прогиба и Анабаро-Хатангской седловины. Красноярск, 2002ф.

9. Степаненко Г.Ф. Геолого-геохимические предпосылки нефтегазоносности верхнепалеозойских и мезозойских отложений Анабаро-Хатангской седловины. Диссертация на соискание степени кандидата геолого-минералогических наук. Новосибирск: СНИИГГиМС, 1985ф, 184 с.