Характеристика осадочных пород, в которых залегает нефть и газ: пористость, проницаемость, гранулометрический состав, насыщенность пород флюидом.

Осадочные породы образуются из продуктов размыва суши. Подсчитано, что волны и течения морей и океанов ежегодно отрывают от берегов около 1,5 км3 горных пород. Кроме того, реки выносят в моря и океаны ежегодно около 12 км3 горных пород в виде мелких частиц глин, песков и других пород и минералов. Вместе с речными водами выносятся и растворенные в них соли — около 0,1 км3 ежегодно. Частицы твердого материала, выносимые реками и отрываемые волнами и течениями от берегов, постепенно оседают на дне, образуя ил, содержащий много воды. По мере отложения новых слоев ила расположенные ниже слои уплотняются и превращаются в дальнейшем в осадочные породы. Помимо материала, поступающего с суши, на дне морей и океанов накапливаются также твердые части отмерших морских организмов (раковины, панцыри, скелеты, зубы и т. д.). Эти остатки морских организмов встречаются во многих осадочных породах. На участках океанского и морского дна, далеко удаленных от берегов, накапливаются отложения, состоящие преимущественно из твердых остатков организмов.

Таким путем образуются пласты известняка-ракушечника, используемого в качестве строительного камня. Хорошо известный писчий мел состоит из остатков мельчайших морских организмов — фораминифер. Такие породы по химическому составу относятся к карбонатам. В глубоководных осадках океанов встречаются также кремнистые отложения, образующиеся при отмирании мельчайших водорослей с кремнистыми панцырями — диатомей. Когда эти отложения уплотняются и цементируются, они превращаются в креп-кую горную породу — диатомит. При отмирании радиолярий и некоторых других морских организмов также образуются кремнистые отложения.

Вещество растений и животных кроме твердых скелетных частей, солей и воды состоит из органических соединений. После гибели организма эти соединения подвергаются изменениям. Более подробно на этих изменениях органических соединений мы остановимся ниже в разделе о происхождении нефти. Сейчас же мы лишь отметим, что органическое вещество, которое является продуктом изменений исходных органических соединений растений и животных, присутствует в каждой осадочной породе.

Наиболее распространенным типом осадочных пород служат глины. На долю их приходится в среднем около 50% всех осадочных пород. Глины — это тонкозернистые горные породы, состоящие из алюмосиликатов, т. е. из солей кремневых кислот со значительным участием окиси алюминия. Известно несколько кремневых кислот, а в составе их солей присутствуют кроме алюминия и другие металлы.

Поэтому существует много типов глин. Они выделяются в зависимости от состава кремневых кислот и содержащихся в их солях металлов. В составе глинистых минералов присутствует также вода.

В качестве примера глин можно привести минерал каолинит.

Чистые глинистые минералы, как каолинит, встречаются редко. Обычно глины представляют собой смесь глинистых минералов.

Другой основной тип осадочных пород — это пески и песчаники. На их долю приходится в среднем около 25—30% осадочных пород.

Чистый кварцевый песок представляет собой окись кремния SiOg. На дне морей чаще всего накапливаются не чистые кварцевые пески, а пески с примесью других минералов. Эти примеси, подвергаясь перекристаллизации, цементируют частицы песчаных отложений и превращают их в песчаники.

Карбонаты — это соли угольной кислоты Н₂СОз. К числу наиболее часто встречающихся в природе карбонатных минералов относятся кальцит СаСОз, из которого состоят главным образом известняки, доломит (Са, Mg)C03, магнетит MgCC>3, сидерит ГеСОз. На долю карбонатов среди осадочных пород приходится в среднем около 20%.

Каждый из перечисленных основных типов осадочных пород редко встречается в чистом виде. Обычно в глинах наблюдается примесь песка и карбонатов. В песчаных породах встречается примесь глинистых минералов. Карбонатные породы также могут содержать примесь песка и глин. Известны глинистые пески, содержащие большую примесь глины, а также мергели, представляющие собой смесь глины и карбоната.

Помимо упомянутых основных типов осадочных пород, на дне морей и океанов, при определенных условиях, отлагаются и некоторые другие образования. К их числу относятся различные соли — гипс и ангидрит CaS04, каменная соль NaCI, сильвинит КС1 и т. д.

Накопление осадочных отложений — это очень медленный процесс. Для того чтобы на морском дне накопился осадок толщиной всего 1 см, нужны десятилетия. В дельтах рек, приносящих много глинистых и песчаных частиц, накопление осадочных отложений происходит быстрее, а вдали от берега, особенно в океанах, значительно медленнее.

За всю историю человечества, начиная со времен древнего Египта и древней Индии, на дне разных морей и океанов накопились осадочные отложения толщиной в среднем всего лишь около 1 м.

Осадочные породы, опустившиеся на большие глубины, испытывают в течение длительного геологического времени воздействие высокого давления и повышенной температуры. Так на глубине 10 км осадочные породы подвергаются давлению примерно в 2,6—2,7 тыс. am под действием вышележащих слоев пород. Температура на такой глубине может достигать 200—300° С. В результате воздействия тепла и давления осадочные породы на больших глубинах подвергаются изменению и превращаются в метаморфические породы. Так, глины превращаются в глинистые сланцы, карбонаты — в мрамор, песчаники — в кварциты и т. д.

Оболочка осадочных пород весьма неравномерна по своей толщине на разных участках земной поверхности. В местах обнажения магматических пород — гранитов, базальтов и других, оказавшихся на земной поверхности, осадочные породы отсутствуют. В то же время в глубоких впадинах могут накопиться мощные толщи осадочных пород. В прибрежных зонах океанов — зонах шельфа — мощность осадочных пород бывает значительной, достигая 3—4 км и более.

Чем дальше от берега, тем меньше принос минеральных частиц с суши. В достаточно удаленных от берега участках океана этот принос минеральных частиц становится незначительным. На большей части дна океанов мощность осадочных отложений невелика, составляя 0,5—1 км.

Пока условия отложения и накопления осадков остаются неизменными, отлагающийся пласт сохраняет свою однородность. Когда эти условия становятся другими, изменяются состав и свойства осадка. Начинает отлагаться другой пласт. Вместо глины начинает отлагаться песок, или один вид глины сменяется другим, появляется та или иная примесь других глинистых минералов, примесь песка и т. п.

Карбонатные отложения также бывают различными. Они могут иметь разный состав и состоять из известняков или доломитов с той или иной примесью других минералов. Встречаются чередования многочисленных пластов глинистых, песчаных и карбонатных отложений. Иногда в разрезе мощной толщи осадочных пород встречаются только пласты глин и песчаников. Но иногда часть разреза приходится на карбонатные породы. Встречаются мощные толщи, состоящие только из карбонатов.

На рис. 6 и 7 приведены фотографии обнажений пластов осадочных пород на земной поверхности. Видно, что эти пласты изогнуты в складки. Отложение мощных толщ происходило за очень длительное время. Поэтому давно возник вопрос, как определить время образования того или иного пласта осадочных пород. Так как толщи осадочных пород сложены пластами, расположенными один над другим, то совершенно очевидно, что чем глубже находится пласт, тем он древнее. Таким путем устанавливается относительный возраст пластов.

Изучение окаменелых остатков растений и животных показало, что каждому пласту или группе пластов свойственны остатки лишь определенных организмов, существовавших во время образования этих пластов осадочных пород. Растения и животные как морские, так и сухопутные с течением времени изменялись, их виды и формы сменяли друг друга.

История этих изменений и видна по ископаемым остаткам, которые находят в осадочных породах. По ним можно судить об относительном возрасте пород. По видам окаменелых остатков с учетом относительного положения пластов геологическая история осадочных толщ была подразделена на эры и периоды, а последние на эпохи. В результате была составлена шкала относительного исчисления геологического времени.

Уже в текущем столетии были разработаны способы определения абсолютного возраста пород, исчисляемого в годах. Эти способы основаны на явлениях радиоактивного распада некоторых элементов. Конечные продукты распада радиоактивных элементов стабильные. Так, конечным стабильным продуктом распада урана и тория является свинец. Радиоактивный изотоп калия превращается в стабильный элемент аргон. По отношению накопившегося стабильного элемента к исходному радиоактивному можно судить о возрасте минерала. Так как скорости распада радиоактивных элементов хорошо известны, то по этим отношениям элементов можно определить и абсолютный возраст минерала в годах.

В соответствии с отечественной геохронологической шкалой выделяются три эры, на протяжении которых происходило накопление осадочных пород:

1) кайнозойская эра продолжительностью 70 млн. лет, считая от современных отложений;

2) мезозойская эра продолжительностью 155 млн. лет, когда накопились породы возрастом от 70 млн. лет. и до 225 млн. лет;

3) палеозойская эра продолжительностью 345 млн. лет, когда накопились породы возрастом от 225 млн. лет и до 570 млн лет.

Самые молодые осадочные отложения называются четвертичными. Продолжительность этого периода 1 млн. лет.

В кайнозойской эре выделяются неогеновая и палеогеновая эпохи. Мезозойская эра подразделяется на меловой, юрский и триасовый периоды. Палеозойская эра — на пермский, каменноугольный, девонский, силурийский, ордовикский и кембрийский периоды.

Более древние докембрийские породы подразделяются по возрасту на четыре эры. Их общая продолжительность около 3 млрд. лет.

Указанные подразделения осадочных пород по их геологическому возрасту используются при описании строения осадочных пород, их нарушений и расположения нефтяных и газовых залежей.