Соленосные формации

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

Условия образования соленосных отложений……………………………..4

Состав, структуры и классификация  солей………………………………...6

Определение и характеристика соленосных формаций…………………..8

Цехштейновая соленосная формация …………………………………….11

Заключение…………………………………………………………………14

Введение.

В последние годы образование  солей, соленосных отложений и рассолов стало привлекать все большее  внимание исследователей. Оказалось, что  эти процессы - часть глобального  круговорота веществ на Земле. Они затрагивают такие, казалось бы, далекие от галогенеза проблемы, как образование вод Мирового океана и вообще гидросферы Земли, возникновение рассолов на поверхности и в земной коре, условия образования солевого резерва морей и океанов, циклы круговорота химических элементов между атмосферой, гидросферой и земной корой, генезиса углеводоров и как это не странно, многих рудных месторождений. Кроме того, внимание геологов к соленосным толщам привлечено еще и потому, что в связи с широко развернувшимся глубоким бурением на нефть и газ во многих регионах Земли были выявлены огромные массы соляных пород, образование которых необходимо было объяснить. Появились новые гипотезы и взгляды, попытки дать иную интерпретацию процессам солеобразования. Это усилило интерес к проблемам галогенеза геологов, геохимиков, нефтяников, химиков. Более глубоко и всесторонне стали изучаться физико-химические условия современного соленакопления в различных географических обстановках, получили новое объяснение наиболее важные вопросы образования древних соленосных отложений.

Условия образования соленосных отложений

Большинство исследователей относит  галогенные отложения к эвапоритам, т.е. к образованиям, возникшим при испарении природных вод. Это положение базируется на многих факторах и, прежде всего на почти полном соответствии минеральных ассоциаций эвапоритов и вмещающих их пород солевому составу исходных вод и рассолов и характеру протекающих в них физико-химических процессов.

Гидрохимический тип галогенеза определяется составом поверхностных и подземных вод, питающих солеродные бассейны. Поэтому влияние структурно-геологических и ланшафтно-климатических факторов на галогенез более выражено, т.к. в этом случае они контролируют не только закономерности размещения, размеры и продолжительность существования солеродных бассейнов, но и обуславливают особенности формирования состава и распространения питающих их вод. Но поскольку структурно-геологические и ланшафтно-климатические условия различных участков Земли неодинаковы и со временем изменяются, то и история галогенеза складывается не только из количественных, но и из качественных изменений как в пространстве, так и во времени.

Это предопределяет, во-первых, разнообразие гидрохимических типов соляных  озер даже в пределах одного региона, во-вторых, сравнительно редкое сочетание  условий, благоприятных для возникновения  крупных солеродных бассейнов, где  могли бы формироваться мощные залежи эвапоритов, в третьих, более жёсткие условия для захоронения и сохранения отложившихся солей.

Естественно, что даже при благоприятных  тектонических, геоморфологических и  гидрохимических предпосылках галогенез не может интенсивно развиваться, если нет в наличии аридного или полуаридного климата.

Большинство современных соляных  озер и солепроявлеий располагается в аридных и семиаридных областях почти всех климатических поясов. Горизонтальная зональность распространения их усложняется вертикальной поясностью в горных районах, и соляные озера могут проникать в другие ланшафтно-климатические зоны. При этом существенную роль играет не региональные, а местные факторы.

Однако климат не только контролирует пространственное положение областей и узлов соленакопления, но и обуславливает  интенсивность, направленность и характер процессов слоеобразования в  бассейнах.

Наибольшее воздействие на галогенез оказывают многолетние (вековые) колебания аридности, выражающиеся в усилении или ослаблении периодических процессов соленакопления. Это влияние климата проявляется через понижение или повышение уровней озер, т.е. через рост или уменьшение минерализации рассолов и следовательно, интенсификацию или ослабление как изотермических, так и политермических процессов кристаллизации солей.

В зонах жаркого или умеренно жаркого и теплого климата, где  сезонные изменения температур выражены слабо, как циклические (годовые), так  и периодические (многолетние) процессы обусловлены в основном колебаниями уровней озер и выражается через изотермические процессы солеообразования.

Политермические процессы характерны для соляных озер умеренного и умеренно холодного климата, где в условиях резко выраженных сезонных изменений температур поверхностных и даже донных рассолов интенсивно кристаллизуется натрон и мирабалит.

Солеродный бассейн представляет собой сложную водно-солевую систему, общая направленность, характер и  динамика развития которой на всех стадиях существования определяются воздействием как внешних (тектонический режим, гидрохимические и др.), так и внутренних (размер глубина, изменение уровня, температуры, минерализации, стратификации вод, биологическая продуктивность и тд.) факторов.

На разных стадиях развития озер (до начала садки легко растворимых  солей) в накапливающихся осадках  доминирует терригенный и биогенный  материал. В содовых озерах уже  на стадии пресных вод биогенное  осаждение карбонатов кальция и магния сменяется хемогенным, которое на стадии солоноватых и соленых вод резко преобладает.

На более поздних стадиях, когда  концентрация вод достигает насыщения  по отношению к легкорастворимым солям, начинается формирование соляных  осадков. Сначала при наличии  устойчивого слоя поверхностной  рапы к карбонатам кальция и магния присоединяются кальций-магний-натиевые соли типа гейлюссита, которые сопровождают эпизодическую садку соды, троны, мирабилита и галита, образующих новосадку или старосадку солей на дне озера. Устойчивый переход солей в донные отложения начинается тогда, когда донные рассолы также достигают насыщения по отношению к карбонатам. Сульфатам и хлоридам натрия, а озеро в целом находится на стадии прогрессивного усыхания и периодического восполнения солей в поверхностных рассолах.

В осадках соляных озер, как и  вообще в галогенных толщах, часто  имеет место чередование собственно соляных и несоляных отложений, вызванное периодической сменой условий осадконакопления как в годовых, так и в многолетних циклах. Однако неоднократное растворение, переотложение и перекристаллизация солей, особенно в бассейнах, как правило, ведет к потере первичной структуры и слоистости соляных пород и формированию более или менее однородных пластов различной мощности и часто лишенных слоистости. Еще более сложный характер разрезов возникает в случае вертикальной (химической или температурной) стратификации вод озера или существенных отклонений условий солеообразования на его площади (прибрежные, центральные или изолированные участки и тд.), что ведет к еще большей пестроте соляных отложений. Растворение и перекристаллизация соляных минералов возможны и при их переходе в корневые залежи и даже при захоронении на стадиях диагенеза и эпигенеза.

Для последующего сохранения соленосных отложений большое значение, по-видимому, имеет тип и мощность перекрывающих  их образований, формирующихся на заключительных стадиях озерного бассейна, а также  степень закрытости и раскрытости структур, к которым они приурочены.

Таким образом, анализ размещения и  условий образования галогенных формаций показывает, что соленакопление не является каким-то исключением, а  представляет собой закономерное явление  в современном и древнем галогенезе.

Состав, структуры  и классификация солей

Главные минералы соляных  пород - ангидрит, гипс, галит. Сильвин, карналлит, полигалит, кизерит, лангбейнит, мирабилит, лауберит, тенардит, бишофит, астрохонит, эмсонит, каинит. Второстепенные - карбонаты (сода, магнезит, доломит), минералы бора (улексит, инионит), окислы и гидроокислы железа, сульфиды железа и других металлов, органическое вещество.

Соляные породы обычно содержат в различном количестве терригенные  примеси, которые представлены главным  образом глинистыми, реже алевритовыми и песчаными частицами. Они залегают в виде пластов, прослоев, линз различной  мощности. Иногда в результате тектонических  движений соляные породы образуют купола, штоки и другие вторичные, постседиментационные формы залегания.

Текстуры соляных пород  массивные, слоистые (тонко и грубо), сетчатые, сферолитовые, сталактитовые, узловатые, пятнистые, брекчиевидные, капельные, плойчатые. Структуры - кристаллически-зернистые (от криптокристаллических до грубозернистых), волокнистые, спутанно-волокнистые, натечные, кристаллобластические (гранобластовые, пойкилобластовые, нематобластовые, порфиробластовые, лидобластовые) метасоматические, катокластические (брекчиевидная, сланцеватая).

Соляные породы классифицируют по генетическому и минералогическому  принципам. Выделяются хемогенные лагунные и озерные образования и континентальные - почвенные. Соляные породы обломочного генезиса - очень редкое явление (гипсовые пески некоторых пустынь). Некоторое представление о классификации дает табл. 1.

Химический состав некоторых  пород представлен в табл. 2.

Таблица 1

Классификация соляных пород

Таблица 2

Химический состав соляных  пород (в процентах)

Определение и  характеристика соленосных формаций.

Соленосными называют Ф, имеющие в своем составе существенное количество различных солей, находящихся в определенных парагенетических соотношениях друг с другом и сопутствующими им терригенными, карбонатными, реже вулканогенными породами.  Среди них выделяют галитглауберитовые Ф преимущественно континентального происхождения и галитовые Ф лагунно-морского и морского происхождения. Эти Ф чрезвычайно широко распространены, встречаются в разнообразных тектонических зонах, в чехлах молодых и древних платформ, в орогенных комплексах краевых прогибов и межгорных впадин.

Соленосные Ф имеют  возраст от позднекембрийского до четвертичного, но максимум их образовался в перми, юре и неогене. Они существенно изменялись во времени, что позволяет говорить об эволюции соленосных Ф в фанерозое.

Общее количество соленосных Ф весьма значительно. На одной Русской платформе С.М. Кореневский их выделяет более 30.

Для большинства соленосных Ф весьма характерно ритмичное строение, т.е. неоднократное повторение циклов, начинающихся терригенными или карбонатными породами, которые сменяются ангидритами, венчающимися солью. Реже возникают  моноцикличные Ф, в которых наблюдается  один четко направленный цикл осадков  от карбонатов до калийных солей и опять до карбонатов ( Верхнекамская соленосная толща).

Время формирования соленосных Ф нередко соответствует периодам крупных перерывов на соседних структурах, тогда как соленосные Ф по простиранию  переходят в коры выветривания, в терригенные Ф, но могут эвапоритовые Ф развиваться и среди Ф разного типа.

Соленосные Ф имеют существенное влияние на размещение залежей УВ. Связь газовых и нефтяных месторождений с эвапоритовыми бассейнами хорошо известна. В настоящее время около 75% мировых запасов газа приходится на соленосные толщи . Это определяется рядом причин: накоплением соленосных толщ в условиях быстрого и значительного по амплитуде прогибания при большом количестве захороняющихся в них органических веществ, спецификой условий фоссилизации ОВ, геохимической обстановкой в бассейне, нередкими аномальными температурными и динамическими условиями и, конечно, высокими экранирующими способностями слоев соли.

Соленосные Ф, особенно их краевые части, имеют высокий  потенциал нефтегазоносности. Залежи сосредотачиваются или в рифтогенных толщах, обрамляющих нередко соленосные толщи, или в банково-рифтовых  телах, накопившихся на отдельных поднятиях внутри соленосного бассейна, реже в пачках слоистых известняков, доломитов или ангидритов внутри Ф.

В пределах  соленосных Ф  нефтегазоносны чаще всего «рифы», рифоподобные, барровые и оолитовые  образования краевых частей бассейнов.

К рифтогенным образованиям соленосных Ф приурочены также залежи серы. Скопления серы находятся в краевых частях Ф, на конседиментационных поднятиях которых шло накопление крайне мелководных, в том числе рифтогенных осадков, массовый рост строматолитов, ритмичное чередование известняков, сульфатных и карбонатных пород, но не происходило накопление солей.

Соленосные Ф - региональные покрышки. Таковы Кунгурская Ф Приуралья, верхнеюрская Ф Узбекситана, соленосная Ф бахтиярского яруса в Месопотамии. Даже относительно маломощные толщи солей (100-1300м) служат экранами для таких месторождений.  Региональными флюидоупорами являются иногда и ангидритовые толщи. 

Несмотря на высокую пластичность солей, в зоне интенсивной тектоники  они становятся иногда трещиноватыми, способными пропускать газы, что приводит к образованию газовых залежей  над пачками соли.

Условия образования соленосных Ф различны – все они возникают  в аридном климате, но часть их связана с лагунными условиями  и выпаривание морской воды, часть  – с солями глубинного происхождения. Для некоторых Ф условия накопления резко своеобразны, аналоги их современных  условий отсутствуют.

Соленосные Ф из-за своего диапиризма (глубоко)нередко бывают структурообразующими и создают ловушки для УВ в вышележащих толщах, в том числе и карбонатных.

Особенности строения соленосных Ф – четкая прямая связь типов  разрезов, мощностей осадков с  рельефом подстилающих отложений –  используется при поисках погребенных  рифовых массивов.

Цехштейновая  соленосная формация.

Формация имеет верхнепермский возраст, залегает на красноцветной пермской молассе, а местами на более древних отложениях, перекрывается пестроцветной красноцветной Ф нижнего триаса. Распространена Ф на огромной площади – более 70 тыс.км².

Цехштейновая Ф - одна из лучше изученных соленосных Ф мира.

Мощность соленосной Ф  достигает 1000-1500м в восточной  части площади развития, сокращается  до 600-800 м в окраинных впадинах и, возможно, увеличивается до 2000м  на северо – западе, где определение мощности затруднено интенсивным диапиризмом.  

рис.1

Формация имеет четко  цикличное строение. Выделяются пять крупных циклов (рис1.) Каждый цикл на основной площади распространения Ф начинается терригенными породами, на которых лежит пачка ангидридов и карбонатов, затем собственно соленосная толща, кроющаяся ангидритами. Мощности циклов – от нескольких сот до 10м самого верхнего. В пределах каждого цикла несколько изменяется как общая площадь распространения Ф, так и отдельных фаций.

 В нижнем цикле Верра соленакопление шло только в краевых впадинах. Максимум соленакопление на широкой площади был во втором и третьем циклах ( серии Штассфурт и Лейне), тогда же широко шло накопление калийных солей. Четвертый цикл уже имеет следы общей регрессии – площади соленакопления сокращены, соленосные и карбонатные толщи замещаются частично сульфатно-карбонатными и карбонатно-терригенными. Пятый цикл крайне маломощный, всего 10м, но тем не менее имеет пачку соли.

Нефтегазоносны два нижних цикла, и на их характеристике остановимся  несколько подробнее. Можно отметить, что в Ф наблюдается широкое  развитие мощных соленосных толщ в  центральных частях впадин, а карбонатных  и ангидритовых – по окраинам, где  обособляются протяженные ангидритовые валы и зоны карбонатонакопления за ними. В периоды регионального карбонатонакопления по всему бассейну происходит закономерная смена окраинного рифтогенного комплекса на сульфатно-карбонатный в прибрежной части и на битуминозные известняки («вонючие сланцы») и ангидриты в центральной части, где мощность карбонатной пачки резко уменьшается. Береговая фация цехштейна хорошо развита в

Свентокшиских горах, где представлены только нижние циклы, в которых широко распространены ракушняковые банки.

Рифогенные образования Цехштейна хорошо изучены как в естественных обнажениях Англии и Тюрингии, так и по многочисленным скважинам. Они обрамляют значительную часть Ф. Начиналось рифообразование в нормально соленом море, но продолжалось, изменяясь, и по мере его осолонения, примерно в одно время и по всему бассейну, что говорит о регулирующей роли эвстатических движений. Породообразователями цехштейновых рифов являются мшанки, водоросли и криноидем, которым сопутствуют брахиоподы, пелециоподы, гастроподы, остракоды и фораминиферы.

Выделяют 2 фазы рифообразования, разделенные периодом накопления сабхи. Накопление бигерма начиналось с массового поселения мшанок, которых сменяли строматолиты. В период накопления сабхи и после окончания роста ОП ее породы подверглись раздоломичиванию, затем при накоплении осадков следующего цикла произошла их сульфатизация и вторичная доломитизация.

Формация Цехштейн – региональная покрышка, флюидоупор для основных залежей газа в молассовом комплексе ротлигендеса; кроме того, цехштейн сам содержит залежи как нефти, так и газа. Рядом исследователей предполагается, что залежи УВ цехштейна не связан с нижележащими угленосными Ф, являются самостоятельно образовавшимися в этом сложном полифациальном теле. Главный доломит краевых частей Ф в центре бассейна замещается маломощным пластом мергеля, обогащенного сапропелевым ОВ. Этот пласт -  «вонючие сланцы» - может рассматриваться как нефтепроизводящий член Ф.

В Ф имеются два карбонатных, нередко рифогенных продуктивных горизонта: так называемый цехштейновый известняк, или нижний доломит серии Верра, и главный доломит серии Штрассфурт. Основной нефтеносный горизонт – главный доломит, мощность которого колеблется от 20-40 до 100-170 м. В нем преобладают нефтяные залежи. Коллектора в главном доломите трещинно-порового типа.

Заключение

Бывшая СССР занимало первое место в мире по богатству и разнообразию природных запасов минеральных солей.

Многочисленные  соляные озера с огромными  запасами различных солей сосредоточены, как указывает И.Н. Лепешков, в юго-заподных, южных и юго-восточных районах бывшего Советского Союза с жарким и сухим климатом, в зоне «Соляного пояса», который простирается от Черного и Азовского морей к юго-востоку до районов Прикаспия, Приаралья, Средней Азии, Западной Сибири, Южной части Красноярского края и Тувы.

Мощные  залежи природных солей морского типа в виде соляных штоков имеются  в Южном Приуралье, Прикаспийской низменности и приурочены к зонам распостранения бывшего древнего Пермского моря.

Как стало понятно, в понятие «соли» входит разнообразный и обширный класс природных и искусственных  химических соединений. Особенным разнообразием  отличаются природные минеральные  соли. Их добыча и переработка составляет особую отрасль химической промышленности, называемый соляной или глаургической (от греческого «галос» - соль, море).

К соляным породам принадлежат  различные осадочные образования  главным образом хемогенного  происхождения, состоящие из минералов  класса хлоридов, сульфатов и некоторых  других. Они имеют важные промышленные, бытовые, сельскохозяйственные и другие значения.

Ангидрит  применяется для изготовления цементов, каменная соль - в химической промышленности и металлургии, а также при  приготовлении пищи. Калийные соли используются как агрономические руды, карналлит является основной рудой  на магний. Сульфат натрия широко применяется  в стекольной, химической и других отраслях промышленности.