О водах мезозойских отложений Кавказа в связи с оценкой перспектив нефтегазоносности
Г. М. Сухарев
На огромной территории Кавказа и сопредельных областей в различных стратиграфических горизонтах мезозойских отложений можно выделить по вертикальному разрезу и по площади три геогидродинамические зоны: верхнюю (активного - свободного водообмена), среднюю (затрудненного водообмена) и нижнюю (отсутствия водообмена или застойного водного режима).
Эти зоны обычно совпадают с гидрогеохимическими зонами.
Верхний мел
Воды верхней зоны(активного-свободного водообмена)
В зоне раскрытого залегания верхнемеловые отложения Кавказа (как и более нижние разделы мезозоя) занимают обычно высокое гипсометрическое положение и представлены главным образом сильно трещиноватыми известняками. Эти породы являются хорошими водосборными бассейнами. К ним приурочены значительные динамические ресурсы метеорных вод. На более низких гипсометрических отметках здесь образуются напорные водоносные горизонты.
Воды верхней зоны пресные, их общая минерализация от 0,40 до 3,0 мг-экв (В данной статье общая минерализация вод дается в мг-экв на 100 см3 воды.). Эти воды относятся чаще к сульфатнонатриевому или гидрокарбонатнонатриевому типам, к сульфатной или хлоридной группам и кальциевой подгруппе, очень редко к другим подгруппам, например к натриевой. В составе пресных вод, как правило, микроэлементы отсутствуют, а иногда появляются в небольших количествах. Для описываемых вод характерно присутствие в их составе SiO2 и Fe2O3+Аl2O3. По данным спектрального анализа в водах верхнемеловых отложений Кавказа описываемой зоны установлены в весьма небольших количествах следующие элементы: Li, В, Аl, Ti, Мn, Fe, Со, Ni, Сu, Sr, Ag, Ва, La, причем Fe иногда в повышенных количествах. В верхней зоне наряду с пресными водами встречаются и минерализованные воды различных генетических типов, что установлено для всех стратиграфических разделов мезозоя. Появление минерализованных вод в зоне свободного водообмена можно объяснить тем, что метеорные воды, проникая в различные по возрасту породы мезозоя, при движении по горным породам обогащаются за счет легко растворимых солей и, пройдя тот или иной путь, вновь появляются на дневной поверхности уже иного генетического типа и повышенной или даже высокой минерализации. Воды повышенной и высокой минерализации в рассматриваемой зоне иногда поступают по тектоническим разломам из более древних отложений.
Воды средней зоны(затрудненного водообмена)
Воды верхнемеловых отложений этой зоны изучены недостаточно. Для верхнемеловых отложений Кавказа средняя зона прослеживается в виде узкой полосы, значительно расширяющейся в сторону Ставропольской возвышенности.
Общая минерализация вод колеблется от 19,2 до 38,6 мг-экв, но бывают и отклонения. Воды относятся главным образом к гидрокарбонатнонатриевому типу, иногда и к другим генетическим типам. Принадлежат они к хлоридной группе и натриевой подгруппе. В составе вод появляются J, Br, В и другие микроэлементы. Ресурсы вод средней зоны формируются в основном за счет инфильтрации метеорных вод, но довольно часто для мезозойских отложений Кавказа на химический состав явно молодых вод данной зоны оказывают существенное влияние древние высокоминерализованные седиментационные воды.
Воды нижней зоны(отсутствия водообмена или застойного водного режима)
Воды этой зоны представлены высокоминерализованными рассолами, минерализация которых колеблется от 129,72 до 253,89 мг-экв. Относятся они к хлоркальциевому типу, к хлоридной группе и натриевой подгруппе. Там, где зона отсутствия водообмена приближена к выходам верхнемеловых отложений на дневную поверхность, воды менее минерализованы. Так, например, на нефтяном месторождении Селли (южный Дагестан), расположенном на расстоянии около 15 км от выходов верхнемеловых отложений на дневную поверхность, установлены наряду с водами хлоркальциевого типа воды гидрокарбонатнонатриевого типа с минерализацией 101,12 мг-экв. В районе Астрахани, где эти отложения приближаются к дневной поверхности и перекрыты трансгрессивно залегающими более молодыми апшероно-акчагыльскими отложениями, минерализация вод составляет 150,49 мг- экв. Следует отметить присутствие в рассматриваемых водах иона SO4 даже в тех районах, где к этим отложениям приурочена промышленная нефть (Селли, Ачалуки, Карабулак и др.). Наличие сульфатов в водах данной зоны можно объяснить высокотемпературными условиями, существующими в верхнемеловых отложениях на этих глубинах. Сульфаты не восстанавливаются из-за высокой температуры, вследствие чего прекращается жизнедеятельность сульфат-восстанавливающих бактерий. В составе вод этой зоны установлены J, Вr, В и другие микроэлементы, причем в водах нефтяных и газовых месторождений их содержание повышается. Спектральным анализом определены элементы Li, В, Si, Fe, Sr, Ва и другие, содержание некоторых из них повышенное. Воды данной зоны седиментационные.
Нижний мел
Воды верхней зоны(активного – свободного водообмена)
Это обычно пресные или очень слабо минерализованные воды сульфатно-натриевого, гидрокарбонатно-натриевого и изредка хлор-магниевого типов. В большинстве случаев они относятся к сульфатной группе и к кальциевой подгруппе.
Минерализация вод незначительная (0,68-2,1 мг-экв), иногда увеличивается до 3,7-7,26 мг-экв. Редко встречаются воды повышенной и высокой минерализации.
Воды средней зоны(затрудненного водообмена)
Эти воды, как правило, относятся к гидрокарбонатно-натриевому типу, к хлоридной группе и натриевой подгруппе. Минерализация их от 7,5 до 96,5 мг-экв и выше. В составе вод установлены J, Вr, В и другие микроэлементы. Кроме того, в районах Афурджа, Кеш-Чай, Гядысу и других (Азербайджан) спектральным анализом установлены элементы Ми, Сu, Sr, Ва и некоторые другие. В этой же зоне на участках, приближенных к полосе раскрытого залегания нижнемеловых пород (Убинская, Сухуми, Нагутская и др.), установлены воды сульфатно-натриевого типа с минерализацией 4,59 мг-экв (Сухуми), 77,83 мг-экв (Нагутское) и 91,66 мг-экв (Убинская). Воды формируются за счет инфильтрации метеорных и при некотором участии седиментационных вод, которые влияют на химический состав вод.
Воды нижней зоны(отсутствия водообмена или застойного режима)
Эти воды относятся к хлор-кальциевому типу, за исключением вод нефтяного месторождения Селли (южный Дагестан), к хлоридной группе и натриевой подгруппе. Минерализация вод колеблется от 217,75 до 458,58 мг-экв и ниже на участках, приближенных к средней зоне (Селли, Нальчик, Ставропольская возвышенность, Ширванская и др.). Воды седиментационные с более высокой минерализацией, чем воды верхнемеловых отложений этой же зоны. В составе вод установлены сульфаты, присутствуют J, Вr, В и другие микроэлементы.
Юра
Воды верхней зоны(активного – свободного водообмена)
Эти воды имеют разнообразный химический состав. Минерализация их колеблется в широких пределах, но наиболее характерны для этой зоны пресные воды сульфатно-натриевого или гидрокарбонатно-натриевого типа, сульфатной группы и кальциевой подгруппы.
Спектральным анализом в небольших количествах определены элементы Li, В, Al, Ti, Мn, Ni, Сu, Sr, Ag и в несколько повышенных количествах Si и Fe. Установлены воды и других генетических типов как пресные, так и повышенной и высокой минерализации. Данная зона обладает высокими динамическими ресурсами вод и пополнение их запасов происходит, как и вод, описанных выше, по аналогичным зонам за счет инфильтрации метеорных вод.
Воды средней зоны(затрудненного водообмена)
Воды этой зоны изучены недостаточно. Они умеренной минерализации, относятся к гидрокарбонатно-натриевому типу, к хлоридной группе и натриевой подгруппе. По данным спектрального анализа в водах установлены элементы В, Mn, V, Cu, Sr, Ва н др.
Воды нижней зоны (отсутствия водообмена или застойного водного режима)
Эти воды представляют собой рассолы с высокой минерализацией (от 245,96 до 999,43 мг-экв). Они принадлежат к хлоркальциевому типу, к хлоридной группе и натриевой подгруппе. Для вод характерно наличие иона SO4-, иногда даже в повышенных количествах. Температурные условия, существующие в рассматриваемой геогидродинамической зоне, не способствуют процессам, ведущим к восстановлению сульфатов. В составе вод установлены йод, бром, бор и другие микрокомпоненты. Спектральным анализом определены В, А1, Ti, Mn, Fe, Sr, причем Fe и Sr в повышенных количествах. По происхождению воды седиментационные.
Выводы
Сопоставление химического состава вод мезозойских отложений Кавказа, приуроченных к зонам отсутствия водообмена, позволяет сделать вывод о том, что воды по химическому составу идентичны на очень большой территории.
Воды мезозойских отложений в пределах зон отсутствия водообмена, где установлены крупные нефтяные и газовые залежи (Терско-Сунженское и Дагестанская нефтегазоносные области, Прикумская область, Астраханское Поволжье, Краснодарский край и др.), близки к водам этих же отложений в рассматриваемых зонах на территории Азербайджана, Грузии и др.
Наиболее благоприятными условиями для скопления и сохранения нефти в различных стратиграфических комплексах мезозойской системы являются зоны отсутствия водообмена.
На огромном протяжении от Азовского до Каспийского моря, от северо- восточных склонов Кавказского хребта (от зоны затрудненного водообмена) в направлении к северу и северо- востоку до Сталинграда и районов Низшей Волги включительно в мезозойских отложениях распространены воды высокой минерализации (рассолы). На этой огромной территории выявленные геофизическими исследованиями благоприятные структурные формы заслуживают детальной разведки глубокими скважинами.
На Ставропольской возвышенности мощность мезозойских отложений невелика. В направлении на запад, север и восток от центральной части возвышенности значительно увеличивается общая мощность мезозойских отложений. Склоны Ставропольской возвышенности, где появляются новые стратиграфические горизонты мезозоя, представляют исключительно большой интерес в смысле возможной нефтегазоносности их, так как гидрогеологические условия здесь весьма благоприятны для сохранения залежей нефти и газа.
В Кабардино-Балкарии представляют значительный интерес отложения мезозоя в пределах Аргуданского выступа, а также в бассейне р. Баксан, где породы мела и юры под небольшим углом падают на северо-восток.
В передовых хребтах Терском, Сунженском, Брагунском, Гудермесском и других следует наряду с разведкой верхнемеловых отложений продолжать разведку нижнемеловых и юрских отложений, где могут быть открыты нефтяные, газовые и газоконденсатные залежи.
Большой интерес представляют мезозойские отложения, как возможно нефтегазоносные, и в пределах юго-восточного Кавказа, где во всех разделах мезозоя можно ожидать распространения вод высокой минерализации (застойная зона), а также на обширных площадях Муганской и Мильской степей в сторону Мирбашир и Кировабада.
В районах Грузии можно ожидать, что застойные зоны в мезозойских отложениях распространены на территории известных в настоящее время нефтяных месторождений, где породы мезозоя покрыты толщей третичных осадков.
Грозненский нефтяной институт