Гидрогеохимические условия Припятской впадины


Солевой состав. Нижний (продуктивный на редкие щелочные элементы) гидрогеологический этаж представлен пластовыми водами хлоридного типа, где хлора >99 экв. %. Из катионов в Центральной тектонической зоне и в некоторых частях Восточной зоны (приблизительно между Малынско-Симоновичским и Первомайско-Тульговичским субмеридиональными разломами) преобладают (в экв %): кальций 43—74, натрий 20—4,5 магний 1 — 13. Минерализация колеблется от 323 до 411 г/л (средняя 366 г/л).

Западнее и восточнее от Центральной зоны (см. рис. 4) наблюдается узкая зона (до границ изолинии с минерализацией 300 г/л) с преобладанием в водах катиона натрия над кальцием, но количество первого не более 85 экв %. Далее на восток и на запад до крайних границ выклинивания соленосных толщ расположена зона смешанных хлоридно-кальциево-натриевых и хлоридно-натриевых вод с преобладанием последних.

За пределами границ выклинивания соленосных толщ распространены чисто натриевые воды, где натрия <85 экв %. В зоне Речицкого разлома вскрыты хлоридно-магниево-кальциевые воды, в которых содержится (в экв %): кальция от 59 до 73, магния от 16 до 39, натрия от 2 до 16.

Из табл. 8 видно, что преобладание натриевой составляющей вызывает очень резкое снижение содержания редких щелочных элементов, а преобладание щелочноземельных компонентов (кальция и магния) приводит к повышенным содержаниям описываемых элементов. Наибольшие содержания отмечаются в хлоридно-магниево-кальциевом типе вод при почти полном отсутствии натрия.

Из данных табл. 8 видно, что для продуктивных горизонтов характерно резкое снижение сульфатной составляющей и увеличение содержаний аммония. Повышению содержаний рубидия соответствует рост содержаний аммония и уменьшение содержаний сульфатов. Сбивка происходит в межсолевом комплексе, где концентрация редких щелочных элементов несколько снижается, а содержания аммония резко увеличиваются (табл. 9).

Гидрогеохимические условия Припятской впадины

Газовый состав. Состав водорастворенных газов закономерно изменяется по направлению от западных окраин к наиболее погруженным центральным частям впадины. В окраинных частях впадины развиты азотные газы (Ново-Дубровская площадь), по мере удаления от окраин — углеводородно-азотные (Октябрьская площадь), а во внутренних областях — углеводородные газы (Осташковичская площадь). По мере приближения к внутренним областям увеличивается углеводородная составляющая (об. %): Ново-Дубровская площадь, межсолевой комплекс — следы. Октябрьская площадь, подсолевой комплекс — 22, Осташковичская площадь, межсолевой комплекс — 85, Речиц-кая площадь, межсолевой комплекс — 75. В этом же направлении идет увеличение концентраций редких щелочных элементов в водоносных горизонтах (см. табл. 9).

В вертикальном разрезе отмечается уменьшение содержаний углеводородов по мере увеличения стратиграфических глубин. На Речицкой площади содержание углеводородов составляет (в %): в задонско-елецком горизонте 71—83, в семилукско-бурегском 70—73, в старооскольском 59—71.

Наблюдается сходная зависимость содержаний редких щелочных элементов от количества водорастворенных углеводородов и аммония. С ростом этих компонентов происходит повышение содержаний редких щелочных элементов. В межсолевом комплексе резкое изменение количества углеводородов и аммония вызывает небольшое снижение концентраций редких щелочных элементов по сравнению с подсолевым комплексом. Однако внутри самого межсолевого комплекса действует отмеченная выше зависимость. В водах же приразломных зон хлоридно-магниево-кальциевого состава резкое снижение водорастворенных углеводородов (до 42,7% на Давыдовской площади в верхнепротерозойском горизонте) вызывает резкое увеличение содержаний редких щелочных элементов (в мг/л): рубидия 23,1, цезия 1,16.

Содержания водорастворенного азота изменяется в пределах 5—18%, изредка до 53% (Давыдовская площадь). Доля биогенного азота во всех случаях составляет не менее 60%.

Водород в водорастворенных газах содержится в незначительных количествах (от следов до 6%), однако иногда встречается и до 32%.

Водорастворенный газ характеризуется повышенным содержанием гелия, количество которого увеличивается в зависимости от стратиграфической глубины. В межсолевом комплексе содержание гелия составляет 0,18—0,62%, в подсолевом 0,6—1,0%.

Органическое вещество. В целом по впадине наблюдается увеличение средних значении углерода, азота фенолов от надсолевых комплексов к межсолевому, а затем некоторое снижение их в подсолевом комплексе. Средние значения иодатной окисляемости, которая показывает наличие в воде трудноокисляемых органических веществ, увеличиваются от надсолевых комплексов к подсолевому (табл. 10).

Как видно из табл. 9, 10, средние значения рубидия во всех типах вод, как и иодатная окисляемость, также растут от надсолевых комплексов к подсолевому.

По остальным показателям органического вещества отмечается следующее несоответствие: в межсолевом комплексе при увеличении (по сравнению с подсолевым) органического углерода, общего азота, фенолов наблюдается уменьшение содержаний рубидия.

Содержание таких органических веществ, как органический углерод, азот, нелетучие фенолы, в контактирующих водах увеличивается по сравнению с водами, не связанными с нефтью (табл. 11).

Как было показано выше (на примере Мармовичской площади), по мере приближения к воднонефтяному контакту содержания рубидия также увеличиваются.

Радиоактивные элементы. Уран и радий в водах осадочного чехла Припятской впадины распределяются следующим образом.

Содержание радия в пластовых водах северной части впадины составляет n*10в-10 г/л, причем максимальное его значение (1,79*10в-9 г/л) фиксируется на Осташковичской площади. В водах южной части впадины содержание радия колеблется в пределах n*10в-11—n*10в-10 г/л. Содержание урана в подавляющем большинстве проб составляет n*10в-7 г/л.

На распределение радия в воде большое влияние оказывает температура подземных вод. Содержание его в пластовых водах зоны катагенеза (интервал 40—70° С) по всем разведочным площадям Припятской впадины на два-три порядка больше, чем в зоне гипергенеза (до 40°С). Если в зоне гипергенеза содержание радия равно n*10в-12 г/л, то в зоне метагенеза оно находится в пределах n*10в-10—n*10в-9 г/л, Содержание же урана как в зоне катагенеза, так и в зоне гипергенеза составляет n*10в-7 г/л,

Наибольший интерес представляет распределение радиоактивных элементов в водах меж- и подсолевого комплексов в связи с нефтегазоносностью. Для вод этих комплексов характерны минимальные значения урана. Ниже приводится среднее содержание в них радия, г/л.

Распределение содержаний радия в водах характеризуется следующими особенностями:

1) воды продуктивных площадей обогащены радием значительно больше, чем воды непродуктивных площадей;

2) воды межсолевого комплекса нефтеносных структур, по сравнению с водами подсолевого комплекса, содержат радия на порядок больше;

3) содержание радия в водах непродуктивных площадей обоих комплексов почти одинаково и не превышает 3,0*10в-10 г/л.

Обогащенность радием вод межсолевого комплекса нефтеносных структур хорошо согласуется с выявленными аналогичными закономерностями для аммония, водорастворенных органических веществ, а также углеводородов и, следовательно, находится в таких же соотношениях с редкими щелочными элементами, как и эти компоненты.

Дейтерий D и кислород 18О. В осадочной толще Припятской впадины получено свыше 40 анализов изотопного состава вод, отобранных из зон весьма затрудненного и активного водообмена. Пробы подземных вод исследовались на нефтяных и «пустых» разведочных площадях. Изотопный состав кислорода и водорода определялся на масс-спектрометре МИ-1305 в Институте геохимии и физики минералов АН УССР. Точность определения 18O кислорода составляет ±0,4%, дейтерия ±4,0% (международный стандарт SMOW).

Концентрация 18O и D в изученных пробах варьирует в широком диапазоне. Верхний предел их содержания отвечает современным океаническим водам, нижний — речным водам и атмосферным осадкам.

Подземные воды меловых, юрских и данковских отложений: верхнего девона (Давыдовская площадь, Малодушинская площадь 3) характеризуются следующими концентрациями: 18O 12,7— 10,5; D 95—75, а поверхностные речные воды (реки Днепр и Сож) — 18O 8—13,4; D 50—100. В рассолах меж- и подсолевого комплексов содержание 18O колеблется от -11,9 до +4%, D от 82 до 10%.

До глубин 2000—2500 м и при минерализации 300 г/л концентрация 18O и D в рассолах соответствует диапазону преимущественно современных поверхностных и разбавленных морских вод. На глубинах, превышающих 2500 м и при минерализации рассолов свыше 300 т/л, содержание 18O и D в основном соответствует пределам морских вод. В рассолах меж- и подсолевого комплексов, находящихся в зоне весьма замедленного водообмена, содержание 18O и D в большинстве случаев соответствует диапазону океанических и морских вод.

В водах, полученных на Туровской, Северо-Хойникской и Глусской площадях, содержание 18O изменяется от -6,4 до -9,7%, D — до 49%, т. е. меньше, чем в морских водах, но больше, чем в пресных поверхностных водах данного района. Это положение объясняется палеогидрогеологическими и гидродинамическими условиями Припятской впадины. Низкое содержание изотопов в подземных водах исследуемых площадей обусловлено их расположением в западной и восточной окраинах впадины, в непосредственной близости от областей стока пресных вод в бассейны седиментации.

По высоким показателям изотопов оконтуривается средняя, наиболее закрытая часть впадины как по подсолевому, так и по межсолевому комплексам. Вместе с тем в некоторых пробах рассолов содержание 18O и D меньше, чем в морских водах. Эти пробы, как правило, приурочены к площадям, скважины которых расположены в зонах крупных региональных разломов (Давыдовская, Речицкая, Восточно-Первомайская). Облегчение изотопного состава этих рассолов некоторые исследователи связывают с изменением состава рассолов. Так, по данным Фонта и Гонфиантини (1965—1966 гг.), при концентрировании воды одного из озер Западной Сахары момент резкого облегчения изотопного состава совпал с изменением состава рассолов от преимущественно натриевого до преимущественно магниевого. В упомянутых выше пробах состав воды хлоридно-магниево-кальциевый, а основное окружение — хлоридно-натриево-кальциевого состава.

При сопоставлении данных изотопного состава глубинных вод с содержаниями в них редких щелочных элементов выявляется: 1) прямая зависимость — как те, так и другие имеют высокие показатели в средней, наиболее закрытой части впадины, а в бортовых частях впадины наблюдается уменьшение содержаний тех и других; 2) обратная зависимость — разломные воды хлоридно-магниево-кальциевого состава характеризуются самыми большими концентрациями редких щелочных элементов и низкими показателями изотопного состава.

Микроэлементы. Максимальные содержания стронция в хлоридных рассолах впадины распределяются следующим образом (в мг/л): в подсолевом комплексе в магниево-кальциевых рассолах до 2592 и натриево-кальциевых до 2556; в межсолевом комплексе в натриево-кальциевых рассолах до 1890, в кальциево-натриевых до 1280 и в натриевых до 151; во внутрисолевых кальциево-натриевых рассолах, приуроченных к несолевым прослоям верхней соленосной толщи, до 909. Таким образом, наиболее высокие содержания стронция выявлены в хлоридно-кальциевых рассолах подсолевого комплекса.

Во многом аналогичный характер распределения и у ряда других проанализированных нами элементов: марганца, цинка, кобальта, свинца, хрома, никеля. Наибольшие содержания этих элементов отмечаются в натриево-кальциевых рассолах подсолевого комплекса. В межсолевом комплексе в этом же типе рассолов наблюдается небольшое снижение их содержаний и резкое уменьшение концентраций происходит в кальциево-натриевых рассолах. В отличие от описанных выше элементов, меди (по результатам наших определений) в межсолевом комплексе (до 4,3 мг/л) содержится больше, чем в подсолевом (до 1,7 мг/л).





Яндекс.Метрика