Классификация обломочных пород по типу, количеству и составу цемента.

Составил Е.М. Максимов

 

Тип цемента	Характеристика
	(признак)
1. Базальный	Обломочные частицы, не соприкасаясь друг с другом,
	как бы плавают в цементе
	Зерна обломочные соприкасаются друг с другом, а про-
2. Поровый	межутки между ними (поры) заполнены цементом
	Цементирующий материал находится лишь в зоне кон-
3. Контактный	такта обломочных зерен, а другая часть пор не заполне-
	на цементом.
	Образует тонкие пленки вокруг обломочных зерен, а
4. Пленочный	другая часть пор цементом не заполнена
5. Сгустковый	Цемент в породе распределен неравномерно, имеются
	участки, где сохранились поры.
	Постседиментационный, результат перекристаллизации
6. Регенерационный	цементирующего вещества
7. Коррозионный	Постседиментационный
8. Пойкилитовый	Постседиментационный
9. Карбонатный	По минералогическому составу
	Каолинитовый, монтмориллонитовый, гидрослюиди-
10. Глинистый	стый, хлорит-гидрослюдистый, серицит-хлоритовый и
	др.
11. Карбонатно-глинистый	По минералогическому составу

 

 

Эпигенетические минералы образуются в породе на стадиях диаге-неза и эпигенеза (уплотнения и затвердения осадка) из иловых растворов. Образующиеся при этом новые минеральные зерна, агрегаты, сферолиты, имеют очень малые размеры, заполняют поры и каналы. Наиболее распро-страненными эпигенетическими минералами являются:

Сульфиды - пирит, марказит др.;

 

Окислы и гидроокислы - опал, халцедон, кварц, гидроокислы железа и марганца;

 

Сульфаты - барит, целестин, гипс, ангидрит; Карбонаты - кальцит, доломит, сидерит, магнезит; Фосфаты - даллит, курскит и др.

 

Силикаты - глауконит, лептохлориты, каолинит, гидрослюда, эпи-дот, монтмориллонит, цеолиты и др.

 

Пирит указывает на существование в осадке восстановительных условий (сульфидная фация), сидерит - на умеренно-восстановительные условия, кальцит - на щелочные и слабощелочные условия.

 

Кальцит и доломит отлагаются из морской воды на стадии макси-мальной трансгрессии, в областях теплого (аридного) климата.

 

16

Таблица 3

 

Основные цементирующие минералы пластов-коллекторов Западной

Сибири (по материалам Главтюменьгеологии, 1975)

 

			Преиму-	Пласты, в ко-
Цемент	Происхожде-	Размер частиц	щественный	торых распро-
	ние	цемента, мм	тип цемента	странен
Каолинит	Эпигенетиче-	0,007-0,008	Приему-	ПК1, АВ1-6,
	ский		щественно по-	БС1-8,
			ровый
	Аллотигенный	0,002-0,003
Хлорит	Аутигенный	0,001-0,0005		БВ8, БВ9-11,
			Пленочный	БС10-11,
	Аллотигенно-	0,0002-0,0005
	диа генетиче-			БС15-22
	ский
Гидрослюда	Аутигенный	> 0,001	Поровый	АС4-11, БВ1-7
				БВ9-11, Ю1
	Аллотигенный	< 0,001	Пленочный
Карбонатный			Пленочный,	БС10-11, БВ9-11,
			поровый	Ю, БС16-23,

 

По результатам минералогических исследований и химического ана-лиза пород определяются следующие коэффициенты:

 

Коэффициент зрелости осадка. Высокозрелыми являются кварцевые пески, каолиновые глины. В низкозрелых осадках преобладают неустойчи-вые минералы, гидрослюда.

Коэффициент мономинеральности– К М - отношение количества устойчивых минералов (кварц, кремень) к неустойчивым (полевые шпаты

и др.). Он не всегда достоверно отражает степень зрелости осадка. Мономинеральные и олигомиктовые пески относятся к категории

 

зрелых осадков, полимиктовые - к незрелым осадкам.

 

Таблица 4

 

Физические свойства основных породообразующих минералов осадочных горных

Пород. Составил Е.М.Максимов

 

Названия минералов и их химическая	Плотность,		Твердость	Температура
формула	г/см3		по шкале	плавления 0С
			Мооса
Наиболее распространенные аутигенные минералы
Аллофан – аморфное глинистое веще-				>1500
ство
Ангидрит CaSO4	2,8	– 3,0	3 – 3,5	1300
Анкерит Ca(Mg,Fe) (CO3)2	2,9	– 3,1	3,5
Апатит, группа Ca10F2(PO4)6 - фтора-	3,18	– 3,21	5	1615
патит
Арагонит CaCO3	2,9	– 3,0	3,5 – 4
Барит BaSO4	4,3	– 4,5	3 – 3,5	1250
Боксит Al2O3×nH2O				>1500

 

 

17

				Продолжение Таблицы 4
Галенит PbS	7,4			2 - 3	1112
Галит NaCl	2,1	– 2,2		2	800
Гематит Fe2O3	5,0	– 5,2		5,5 - 6	1594
Гипс CaSO4·2H2O	2,3			1,5	900
Глауконит (K, Na) (Al, Fe, Mg)2 (Al,	2,2	– 2,8		2 - 3	>1500
Si)4 O10 (OH)2
Даллит – разновидность апатита
Ca10 (OH)2(PO4CO3)6
Диккит – из группы каолинита
Гидрослюды – тонкодисперсные слю-
ды, содержащие H2 O
Калиевые полевые шпаты, ортоклаз,	2,54	– 2,57		6 – 6,5	>1500
микроклин KАlSi3 O8
Кальцит CaCO3	2,6	– 2,8		3	1340
Каолинит, группы Al2Si2O5(OH)4	2,58 – 2,6			1	>1500
Кварц SiO2	2,5	– 2,8		7	1728
Лимонит 2Fe2O3·3H2O	4,0	– 4,4		1 - 4	1400
Магнезит MgCO3	2,9	– 3,1		4 – 4,5	>1500
Малахит CuCO3(OH)2	3,9 – 4			3,5 - 4	1150
Марказит FeS2 (ромб)	4,6	– 4,9		5 - 6	605
Монтмориллонит (Na,Ca) (Al,Mg)2	2,6			1,5
Si4O10(OH)2·nH2O
Мусковит KАl3Si3O10(OH)2	2,76	– 3,10		2 – 3
Опал SiO2·nH2O	1,9	– 2,5		5 – 5,5
Пирит FeS2(куб)	4,9	– 5,2		6 – 6,5	1150
Плагиоклазы	2,61	– 2,76		6 – 6,5	1100-1550
(Ca, Na) (Al, Si)·AlSi2O8
Родохрозит MnCO3	3,9			3,5 – 4,5
Сера S	2,05	– 2,08		1 – 2
Сидерит FeCO3	3,9			3,5 – 4,5
Смектит – тонкодисперсный монтмо-
риллонит
Сфалерит ZnS	3,9 – 4			3 - 4	1200
Халцедон SiO2	2,5	– 2,8		7
Халькопирит CuFeS2	4,1	– 4,3		3 - 4	1000
Хлориты, группа	2,6 – 2,85			2 – 2,5	>1500
(Mg,Fe,Al)Si4O10(OH)8
Целестин SrSO4	3,9	– 4,0		3 – 3,5
Цеолиты, группа	2,08	– 2,50		4 – 5	1200
(Ca, Na2) (AlSi2O6)2·6H2O
Циркон ZrSiO4	4,68	– 4,70		7 – 8	>1500
Шамозит	3,05	– 3,40		3
(Fe, Mg)5Al(Si3Al) O10(OH,O)8
Эпидот Ca2(Fe,Al)3[SiO4](Si2O7)(OH)	3,26	– 3,52		6 - 7
Минералы	тяжелой фракции
Алмаз C	3,47	– 3,56		10	сгорает 8500С
Aнатаз TiO2	3,9			5 - 6	>1500
Берилл Be2Al2(SiO3)6	2,63	– 2,91		7,5 - 8	1420

 

 

 

18

			Продолжение Таблицы 4
Вольфрамит (Fe,Mn)WO4	6,7	– 7,5	4,5 – 5,5	1350
Гематит Fe2O3	5.0	– 5,2	5,5 - 6	1594
Гранаты-силикаты Fe, Mg, Mn, Ca, Cr,	3,5	– 4,2	6,5 – 7,5	1185 – 1260
Al
Золото Au	15,6	– 18,3	2 - 3	1063
Ильменит FeTiO3 c Mg, Mn	4,72		5 - 6	1365
Касситерит SnO2	6,8	– 7,0	6 - 7	1625
Киноварь HgS	8,09		2 – 2,5	1450
Корунд Al2O3	3,95 – 4,1		9	2021
Магнетит Fe3O4	5,5 – 6		4,9 – 5,2	1591
Монацит (Cе, La, V, Th)PO4	4,9	– 5,5	5 – 5,5
Платина Pt	15,0	– 19,0	4 – 4.5	1773
Рутил TiO2	4,2	– 4,3	6	1850
Серебро Ag	10,1	– 11,1	2,5	960
Сфен CaTiSiO5	3,29	– 3,56	5 м- 6	1127-1386
Топаз Al2SiO4(F, OH)2	3,52	– 3,57	8
Хромит FeCr2O4	4.0	– 4.8	5,5 – 7,5	1450-2180
Циркон ZrSiO4	4,68 – 4,7		7 - 8	1800
Шеелит CaWO4	5,8 –6,2		4,5	1350

 

 

Al₂O₃

 

Коэффициент Фогта - _Na2O используется для определения зрело-сти по химическому составу.

 

Коэффициент устойчивости - К У - отношение количества устойчивых

 

и неустойчивых минералов в тяжелой фракции. К устойчивым минералам относятся циркон, магнетит, ильменит. Удельный вес их около 5г/см³ (см. табл. 4).

SiO₂

Коэффициент выветрелости - К В = _Al2O3 - химическое выражение

Км .

По этим коэффициентам можно выделять циклы в разрезе, местопо-ложение продуктов коры выветривания (например, по каолиниту). Из всех глинистых минералов каолинит относится к наиболее зрелым. Он образу-ется при интенсивных процессах химического выветривания. Хлорит, гид-рослюда, монтмориллонит , вермикулит - менее зрелые глинистые минера-лы. Каолинит преобладает на границе циклов.

 

Al₂O₃     SiO₂

Коэффициенты _Na2O и _Al2O3 выражают ту же закономерность.

 

 

19

Литотипы терригенных пород.

 

Термин "литотип" в геологической литературе широко внедрился от-носительно недавно для обозначения литологических разновидностей оса-дочных горных пород, отличающихся от других по каким-либо характерным признакам, свойствам. Любая классификация осадочных горных пород пред-ставляет собой разделение их на литологические типы. Например, среди оса-дочных пород давно различаются классы и подклассы, группы и подгруппы терригенных, карбонатных, кремнистых и других видов пород. С позиции системного подхода классы и подклассы горных пород представляют собой литотипы высокого ранга. В настоящее время с учетом требований, предъяв-ляемых практикой геолого-поисковых и разведочных работ, классификация такого уровня (ранга) уже становится неудовлетворительной. Необходимость выделения литотипов более низкого ранга, с учетом индивидуальных осо-бенностей (признаков) породы количественными методами, т.е. с выделени-ем подразделений внутри классов и подклассов, давно стала очевидной. В нефтегазовой геологии такой подход ускоренно внедряется в практику ис-следований и приносит положительные результаты при поисках и разведке залежей углеводородов. Он позволяет делать каждый слой или прослой (т.е. объект поиска и разведки) индивидуальностью, а из этого возникают задачи его диагностики и картирования (прослеживания по площади) геологически-ми и геофизическими методами.

 

В соответствии с требованиями системного метода классификация объектов (в нашем случае - выделение литотипов) производится отдельно по каждому признаку, после этого - по комплексу признаков. Таких при-знаков и комбинаций признаков бесчисленное множество. Назовем наибо-лее известные из них (по которым можно создавать банк данных):

 

1. Гранулометрический состав (структура породы).

2. Текстура.

3. Цвет.

4. Минералогический состав обломков.

5. Состав, тип, количество цемента.

6. Аутигенные минералы.

7. Минералы тяжелой фракции.

8. Химический состав (содержание Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , FeO, CaO, Na 2 O, K 2 O, В, F, Ва и др.).

 

9. Включения, примеси других пород, битума, угля и др.

10. Включения палеонтологических, палинологических остатков. (фауна, микрофауна, споры, пыльца).

11. Коэффициент пористости.

12. Коэффициент проницаемости.

13. Коэффициент песчанистости.

14. Коэффициент глинистости.

 

 

20

15. Коэффициент карбонатности.

16. Литологический коэффициент.

17. Медианный размер зерен.

18. Коэффициент отсортированности (неоднородности по размеру

зерен).

19. Коэффициент мономинеральности.

20. Коэффициент зрелости.

21. и др.

 

Из комбинации названных признаков создается конкретный (инди-видуальный) тип (литотип) песчаных, алевритовых, глинистых и др. пород.

Выделение литотипов пород по гранулометрическому и минералоги-ческому составу, по пористости и проницаемости (см.рис.1, 5, табл.1) мы рассмотрели выше. При этом используется количественная информация, получаемая при лабораторном анализе проб керна, поэтому выделение ли-тотипов по этим данным может выполняться с использованием компьюте-ра. Но из предыдущего изложения мы знаем, что слой неоднороден как по толщине, так и по площади. Поэтому единичные анализы керна не являют-ся представительными для всего слоя. Нужны массовые отборы и анализы образцов керна и создание на их основе банка данных. После этого можно построить модели слоя (пласта) в виде профильных разрезов и карт.

В основу выделения литотипов по керну (по описанию керна) поло-жены следующие макроскопически видимые признаки: размер, форма об-ломков, степень их окатанности, сортированности, текстура, цвет породы, отдельность, включения. Ниже излагается пример выделения литотипов терригенных пород по М.Ю.Эрвье (1987).

 

В классе крупно- и грубообломочных пород выделяются следующие литотипы:

К1 - конгломераты полимиктовые;

 

К2 - конгломераты с округлыми гальками песчано-алевритовых пород, сцементированных разнозернистыми песчаниками;

 

К3 - конгломераты с гальками плоской формы песчано-алевритовых пород;

 

ГР1 - гравелиты существенно кварцевого состава; ГР2 - гравелиты полимиктовые;

 

Б1 - брекчии с угловатыми обломками аргиллито-алевритовых пород, с песчано-алевритовым цементом;

Б2 - конгломерато-брекчии.

В классе песчаных и песчано-алевритовых пород выделяются лито-

типы:

П 1 - песчаники средне-, разнозернистые светло -серые, серые, одно-родные с градуированной, косой однонаправленной слоистостью, неиз-вестковые, содержащие грубообломочный углистый детрит, неориентиро-ванный по слоистости;

 

 

21

П2 - песчаники полурыхлые, белые, светло-серые, средне-мелкозернистые с наклонной или горизонтальной слоистостью. Цемент каолинитовый, неизвестковистый;

 

П 3 - песчаники средне-мелкозернистые, серые и светло-серые, одно-родные неизвестковистые, без углистого детрита, с одиночными включе-ниями галек, гравия и фаунистических остатков;

 

П4 - песчаники и алевролиты мелко-, среднезернистые, косослоистые

с перекрестными, веерообразными, мульдообразными текстурами, серые, светло-серые с глинистым, глинисто-карбонатным цементом. Сортировка зерен хорошая. Присутствует углистый детрит, ориентированный по слои-стости;

 

П5 - песчаники и алевролиты, тонкозернистые, глинистые, серые, из-вестковистые, средне- хорошо сортированные, содержащие рассеянный мелкий углистый детрит;

 

П6 - песчаники и алевролиты серые, рыхлые или сцементированные глинистым или известковистым материалом, плохо и среднеотсортирован-ные;

П7 - мелкозернистые песчаники и алевролиты плитчатые, расслоен-ные глинами, разнообразные по текстурам, с ненарушенной слоистостью;

Подтипы:

П7^а - с подчиненными глинистыми прослоями, грубоплитчатые, го-ризонтально-слоистые;

 

П7^б - глины и пески примерно в равных количествах, тонкоплитча-тые, горизонтально-слоистые;

 

П7^в - с волнистой и веерообразной слоистостью; П7^г - с линзовидной слоистостью;

 

П8 -песчаники и алевролиты плитчатые, с нарушенной слоистостью; П8^а - со следами взмучивания осадка; П8^б - со следами оползания осадка; П8^в - с конволютной слоистостью;

 

П8^г - с шаровидными и подушкообразными текстурами;

П9 - песчаники и алевролиты плитчатые с текстурами нарушения деятельностью донных организмов (биотурбаций);

 

П9^а - с вертикальными ходами илоедов; П9^б - с горизонтальными ходами илоедов;

П9^в - с неориентированными множественными ходами илоедов;

 

П 10 - песчаники и алевролиты с обугленными остатками древесных корней, ориентированными вертикально или ветвисто;

 

22

П 11 - песчаники и алевролиты грязно-серого цвета плохо отсортиро-ванные, комковатые, с пятнистой текстурой;

П12 - песчаники и алевролиты глинистые с грубой градуированной слоистостью, плохо сортированные, с многоэтажной однонаправленной косой слоистостью;

П13 - песчаники со следами размыва, косослоистые.

В классе алевритовых и глинисто-алевритовых пород выделяются следующие литотипы:

 

А1 - алевролиты серые, темно-серые, неслоистые или неяснослои-стые, плохо отсортированные;

 

А2 - алевролиты серые, грубослоистые, средне- и хорошо отсорти-рованные;

 

А3 - алевролиты с тонкими прослоями глин. Слоистость горизон-тальная, тонкая, грубая, неравномерная;

 

А4 - алевролиты с прослоями глин, линзовидно- и волнисто-слоистые;

 

А5 - алевролиты с прослоями глин, косослоистые;

А6 - алевролиты с прослоями глин, с нарушенной слоистостью, с текстурами взмучивания, оползания, ходами илоедов;

А7 - алевролиты с включениями галек, гравия;

А8 – алевролиты с инъекционными, шаровыми, подушечными, кон-волютными текстурами;

А9 - алевролиты со следами размыва, косослоистые.

Среди глинистых пород выделены литотипы:

 

Г1 - глины и аргиллиты черные, темно-бурые, хорошо отмученные (тонкие), однородные, биуминозные с конкрециями, зернами пирита;

 

Г2 - глины, аргиллиты темно-серые, серые, хорошо отмученные, од-нородные без примесей, без углистого детрита;

 

Г3 - глины и аргиллиты алевритистые и песчанистые, серые, темно-серые, неслоистые;

 

Г4 - аргиллиты с тонкими прослоями алевролитов, горизонтально-слоистые;

 

Г5 - аргиллиты с тонкими прослоями алевролитов, волнисто- и лин-зовидно-слоистые;

 

Г6 - алеврито-глинистые породы, в которых соотношение алевритовых и глинистых прослоев примерно одинаковое. Алевролиты косослоистые;

 

Г7 - аргиллиты шоколадные (бурые, коричневые), неслоистые, без углистых включений;

 

23

Г8 - аргиллиты с прослоями алевролитов с нарушенной текстурой процессами взмучивания, оползания;

Г9 - аргиллиты и глины с нарушенной текстурой, ходами илоедов; Г10 - аргиллиты и глины алевритистые с включениями галек, гравия; Г11 - аргиллиты и глины с включениями угловатых обломков;

Г12 - аргиллиты пестроцветные, желтовато-серые, вишнево-красные, бурые, пятнисто-окрашенные;

 

Г13 - аргиллиты с трещинами усыхания, остатками корней растений, обломками древесины;

Г14 - аргиллиты брекчиевидные, с прожилками кальцита.

Литотипы углистых пород

Углистое вещество в осадочных толщах встречается:

1) в концентрированном виде, т.е. в виде слоев, прослоев, линз,

2) в рассеянном, раздробленном, распыленном виде, т.е. в виде угли-стого детрита;

У1 - углистые породы с тонкорассеянным углистым веществом;

 

У2 - углистые породы с тонкими прослоями углистого детрита, сконцентрированного на плоскостях наслоения;

 

У3 - слои, прослои, линзы угля, сконцентрированного углистого ве-щества.

 

 

Рис.6. Литолого-фациальный разрез пласта БТ10 Заполярного месторождения (Западная Сибирь, Тазовский район) по линии скважин 46 – 60 (по М.Ю.Эрвье, 1987

 

24

 

Рис. 7. Фациальная карта пласта БТ10 Заполярного месторождения (Западная Сибирь, Тазовский район) (по М.Ю.Эрвье, 1987)

 

 

Выводы:

 

1) Приведенный выше перечень литотипов песчаных, алевритовых и глинистых пород показывает, какое широкое разнообразие одних и тех же по-

 

 

25

род встречается в природе. Перечень этот можно продолжить бесконечно по мере совершенствования методов и техники диагностики горных пород.

 

2) Удачность термина "литотип" заключается в том, что он позволяет отобразить это разнообразие горных пород, выделить в разрезе слои (пла-сты) большой и малой мощности, как резко, так и слабо отличающиеся друг от друга по одному, двум-трем и более признакам.

3) Приняв за основу приведенный выше перечень литотипов (в каче-стве некоторого типового стандарта, можно разрезы скважин по описанию керна (или по другим данным) расчленить на литотипы, построить колон-ки, профильные разрезы, карты литотипов (рис. 6,7).

 

4) От литотипов легко можно перейти на генетические типы, а карты литотипов переинтерпретировать как генетические (фациальные) карты.