Технология бурения опорных скважин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Заочно - вечерний факультет

Кафедра "Нефтегазового дела"

Контрольная работа по дисциплине

"Технология бурения нефтяных и газовых скважин"

на тему: Технология бурения опорных скважин

Выполнил:

Студент группы НДбз-11

Ерилов А.А.

Проверил:

Преподаватель

доцент кафедры Карпиков А.В.

Иркутск 2014



Содержание

Введение

1. Содержание

2. Опорное бурение в ТП НГП

2.1 Задачи и правила изучения и описания опорных стратиграфических разрезов

3. Предисловие

4. Инструкции по проводке опорных скважин и камеральной обработке материалов опорного бурения

4.1 Значение и использование опорных стратиграфических разрезов

4.2 Общие сведения об опорных стратиграфических разрезах

5. Категории опорных стратиграфических разрезов и требования к ним

5.1 Опорные разрезы регионального значения

5.2 Опорные разрезы структурно-фациальных зон

5.3 Опорные разрезы стратиграфических границ

6. Порядок изучения опорных стратиграфических разрезов

6.1 Предварительное изучение района работ

6.2 Описание опорного разреза

6.3 Опорный разрез по данным бурения

6.4 Опорный разрез четвертичных отложений

7. Камеральная обработка материалов

Заключение

Список использованной литературы



1. Содержание

Опорные скважины бурятся для изучения геологического строения, гидрогеологических и геохимических условий крупных геоструктурных элементов (регионов), определения общих закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазообразования, с целью выбора перспективных направлений геолого-разведочных работ на нефть и газ.

Основными задачами опорных скважин являются:

стратиграфическое расчленение разреза пород (определение геологиеского возраста этих пород и их мощности);

стратиграфическая корреляция вскрытого скважиной разреза с разрезами соседних районов и установление фациальных особенностей горизонтов;

уточнение геотектонического строения района заложения опорной скважины (с учетом комплекса имеющейся геологической и геофизической информации);

выявление прямых и косвенных признаков нефтегазоносности пород во вскрытом скважиной разрезе;

оценка перспектив нефтегазоносности района и его гидрогеологических условий по результатам изучения керна и опробования скважин; получение сведений о других полезных ископаемых (угля, руде и др. ).

Опорные скважины в зависимости от геологической изученности региона и сложности решаемых задач подразделяются на две группы.

Первая группа - скважины, закладываемые в районах, не исследованных бурением, с целью всестороннего изучения разреза осадочного чехла и установления возраста и вещественного состава фундамента.

При бурении этих скважин осуществляется комплекс геолого-геофизических и лабораторных исследований, предусмотренный "Инструкцией по проводке опорных скважин и камеральной обработке материалов опорного бурения" (1962 г.).

Вторая группа - скважины, закладываемые в относительно изученных районах с целью всестороннего изучения нижней части разреза, ранее не вскрытой бурением, освещения отдельных принципиальных вопросов, уточнения в целом геологического строения и перспектив нефтегазоносности района и повышения эффективности геолого-разведочных работ на нефть и газ.

Комплекс исследований этой группы скважин для неизученной части разреза также определяется указанной выше "Инструкцией по проводке опорных скважин и камеральной обработке материалов опорного бурения".

Как правило, опорные скважины закладываются в благоприятных условиях. Бурение их осуществляется до фундамента, а в области глубокого его залегания - до технически возможных глубин.

Бурение опорных скважин утверждается Советом по региональным геолого-геофизическим работам и опорному бурению, осуществляется по индивидуальным техническим проектам и индивидуальным геолого-техническим нарядам (ГТН), определяющим условия проводки, объем, виды и интервалы проведения геолого-геофизических исследований, в также интервалы и методы опробования и испытания скважин.

При бурении опорных скважин проводят:

сплошной отбор керна;

отбор шлама через 1-5 м проходки;

геолого-технологические, геохимические и промыслово-геофизические исследования;

опробование и испытание пластов в процессе бурения приборами на каротажном кабеле или пластоиспытателем на трубах с отбором проб нефти, газа, воды;

испытание в колонне нефтегазоносных горизонтов, выделенных по данным геолого-геофизических исследований, с отбором проб нефти, газа, воды.

Обобщение результатов комплексной обработки материалов по опорной скважине осуществляется высококвалифицированными специалистами, из числа которых специальным приказом назначаются ответственные исполнители.

Результаты бурения и научной обработки материалов опорных скважин используются для выяснения общих закономерностей геологического строения региона и оценки перспектив его нефтегазоносности, а также для подсчета прогнозных запасов нефти и газа.

Результаты комплексной обработки материалов опорного бурения, проводимой научно-исследовательскими коллективами, оформляются в виде отчета, который представляется в федеральный орган управления фондом недр или его территориальные органы.

В результате бурения опорных скважин проводится:

построение литолого-стратиграфического разреза осадочного чехла;

определение геолого-геофизических характеристик вскрытого разреза для интерпретации геофизических данных;

установление наличия в разрезе нефтегазоперспектнвных толщ.



2. Опорное бурение в ТП НГП

Опорное бурение в ТП НГП проводилось, в основном, в период 1950-71 гг. В это время пробурено I7 опорных скважин (14 в Республике Коми, 3 - в Архангельской области). Из 14 скважин в Республике Коми (таблица 2.2) 13расположены в пределах ТП НГП и I (№ 1-Кажим) в пределах Кажимского прогиба Волго-Уральской НГП. Позднее, в 1985-93 гг., в Республике Коми пробурена еще одна опорная сверхглубокая скважина (забой 6904 м в отложениях D₁) - №1-Тимано-Печорская, заложенная по программе глубинного изучения недр страны.

Площадь (месторождение)	№№ скв.	Альтитуда, в м	Категория скв.	Год бурения	Забой скв.	Вскрытый горизонт
Сынинская	1	125,5	опоpная	1966-68	3608,6	P1a
Среднемакарихинское	1	111,3	опоpная	1970-71	3822,7	S1dz
Кочмесская	1	62	опоpная	1966-71	3968	D1op
Нарьян-Марская	1	6,7	опоpная	1960-64	3721,8	S2gi
Мутноматериковая	1	31,2	опоpная	1953-55	2197,3	D2st
Андроновская	671	81,9	опоpная	1964-65	1134,5	P1k
Тимано-Печорская	1	144,95	опоpная	1985-	6904	D1l
Возейское	240	50	опоpная	1965-66	1100,8	T1cb1
Усинское	1	52	опоpная	1960-62	2958,3	D3el
Харьягинское	1	70	опоpная	1966-70	3951	D2om
Шапкинское	79	42	опоpная	1965	1004	T1h
Сев.Мылвинская	1	119,2	опорная	1954-56	1781,3	V
Нижняя Омра	1	181,9	опорная	1950-52	1970,1	V
Зеленецкая	1		опорная	1950-51	927,1	V

2.1 Задачи и правила изучения и описания опорных стратиграфических разрезов

Рассматривается значение опорных стратиграфических разрезов для обоснования выделения местных, региональных и общих стратиграфических подразделений, описания их стратотипов и составления детальных стратиграфических схем, направленных главным образом на обеспечение стратиграфической основы крупномасштабной геологической съемки; приводятся требования к выбору опорных разрезов разных категорий, правила организации исследований, методики полевых и камеральных работ, требования к итоговым материалам; даны образцы типовой графики. Работа предназначена для широкого круга стратиграфов, литологов, геологов-съемщиков и специалистов по экзогенным полезным ископаемым. Выполнение правил изучения и описания опорных разрезов; рекомендуется при проведении стратиграфических исследований на территории СССР.



3. Предисловие

В практике отечественных стратиграфических исследований изучению опорных разрезов и разработке способов их корреляции всегда уделялось большое внимание. До настоящего времени сохраняет свое значение описание разрезов пермских отложений Приуралья, сделанное еще в 70-х годах прошлого века Н. А. Головкинским, детальные литолого-палеоэкологические наблюдения и послойная корреляция разрезов девона северо-запада Русской платформы, проведенные Р. Ф. Геккером в начале 30-х годов. Примером комплексного изучения и послойной корреляции опорных разрезов в пределах целого региона --Приуральского прогиба могут служить работы H. Н. Форша поверхнепермским отложениям. Классическими по детальности и комплексности наблюдений остаются описания разрезов Донецкого, Воркутинского и других угленосных бассейнов, составленные Ю. А. Жемчужниковым и Г. А. Ивановым, а также материалы комплексного изучения керна опорных скважин, пробуренных на территории СССР в 1947--1957 гг. [8]. Зарубежными стратиграфическими исследователями используются близкие к опорным разрезам standard section, reference section, key section [18, 21]. Они представляют собой комплексно изученные разрезы, которые используются как стандарт для корреляции, дополняют, а иногда и заменяют стратотипические разрезы (type section). Детальные описания их приводятся в ряде работ [20, 22, 23], однако методики по их изучению неопубликованы. Первое обобщение, касающееся правил и методических приемов изучения опорных разрезов и стратотипов стратиграфических подразделений, сделано Л. С. Либровичем и Н. К. Овечкиным в 1961 г. После дополнения и редактирования правила были утверждены Межведомственным стратиграфическим комитетом (МСК) и изданы в 1963 г. в качестве обязательной инструкции [3]. В 60-е годы В. Н. Верещагиным была проделана большая работа по определению состояния изученности опорных стратиграфических разрезов фанерозоя СССР и составлен перспективный план развития этих исследований. В 1978 г. была создана постоянная комиссия МСК по опорных разрезам, задачей которой является методическое руководство и координация этих работ. При анализе опубликованных и многочисленных неизданных материалов по опорным раз- резам установлено, что к 1979 г. из 200 разрезов, включенных в перспективный план научно-исследовательских работ, около половины было изучено. Наиболее активно работа по их изучению шла во ВСЕГЕИ, ВНИГРИ, ЛГИ, СНИИГГИМС, СО АН СССР, ПГО "Ташкентгеология" и др. Описание 28 разрезов опубликовано. Детальное литологическое и биостратиграфическое описание опорных разрезов дано в монографии А. А. Атабекяна и А. А. Лихачевой по верхнемеловым отложениям Западного Копетдага [1]. В платформенных областях, с соблюдением всех требований инструкции [3], в 1963--1971 гг. О. И. Никифоровой, H. Н. Предтеченским и др. изучен опорный разрез силура Подолии [10]. Литологическое и биостратиграфическое описание разреза сопровождается атласом руководящих форм и монографиями по ряду ведущих групп фауны [7, 16]. Примером детального комплексного изучения разрезов по естественным выходам и материалам опорных скважин являются р а боты Д. Л. Кальо, Р. Э. Эйнасто и др. по силуру Эстонии [14, 19]. Серия публикаций, охватывающих опорные разрезы целогоседиментационного бассейна, начата Ю. И. Тесаковым,, H. Н. Предтеченским и др. [12, 13] по силуру Сибирской платформы. К числу правильно выбранных и изученных с учетом требований инструкции [3] опорных разрезов в складчатых областях относится найбинский разрез верхнего мела на Сахалине, описанный в 1963--1965 гг. В. Н. Верещагиным, Б. А. Сальниковым и др., разрез силура по р. Элегест в Туве, изученный в 1970--1972 гг. Е. В. Владимирской, А. В. Кривободровой и др. Материалы по перечисленным и многим другим опорным разрезам послужили основой составления местных и региональных стратиграфических схем, описания стратотипов стратиграфических подразделений, базой для межрегиональной корреляции, уточнения объемов и границ подразделений общей стратиграфической шкалы на территории СССР. Вместе с тем при их анализе во многих случаях выявилась значительная неравноценность выбранных объектов, а также различная степень детальности и комплексности проведенных исследований, что связано отчасти с отсутствием развернутых требований к качеству разрезов, набору обязательных методик исследования и характеру документации. Указанные причины, а также выход "Стратиграфического кодекса СССР" и переход к составлению государственной геологической карты масштаба 1 :50 000 обусловили необходимость создания более подробной инструкции с учетом опыта, накопленного за последние годы. Она составлена в соответствии с требованиями "Стратиграфического кодекса СССР" [15] с использованием брошюры "Задачи и правила изучения и описания стратотипов и опорных стратиграфических разрезов"



4. Инструкции по проводке опорных скважин и камеральной обработке материалов опорного бурения

4.1 Значение и использование опорных стратиграфических разрезов

Решение задач, поставленных XXVI съездом КПСС по дальнейшему укреплению минерально-сырьевой базы СССР, осуществляется путем постановки крупномасштабной геологической съемки в важнейших горнопромышленных районах, разработки методов повышения эффективности поисковых работ и перехода при металлогенических исследованиях к количественному прогнозированию. Министром геологии СССР Е. А. Козловским, в частности, отмечается, что "создание государственных геологических крупномасштабных карт требует нового, более высокого уровня разработки комплекса проблем палеонтологии, палеофитологии, стратиграфии и изотопной геохронологии " При выполнении этой обширной программы специальное комплексное изучение опорных стратиграфических разрезов играет весьма существенную роль. Этим видом исследований обеспечивается необходимая дробность расчленения осадочных толщ, определение их возраста как палеонтологическими, так и изотопными методами, полная литолого-фациальная характеристика и обоснование корреляции выделенных стратиграфических подразделений. Опорные разрезы являются базой для подготовки стратиграфической основы-- местных и региональных стратиграфических схем, на материале которых, в свою очередь, построены легенды картируемых листов. По комплексной программе изучения опорных стратиграфических разрезов проводится, в частности, описание стратотипов местных стратонов. Любое вновь выделяемое стратиграфическое подразделение считается действительным только после опубликования в печати его стратотипа в соответствии с требованиями "Стратиграфического кодекса СССР". Апробация качества описания стратотипов и стратиграфических схем в целом проводится МСК и его региональными межведомственными стратиграфическими комиссиями (РМСК). Исследования по опорным разрезам служат также важным источником полноценного фактического материала при тектоническом и структурно-формационном районировании, при экостратиграфических, палеогеографических, палеобиогеографических построениях и ирогнозно-металлогенических работах на экзогенные полезные ископаемые.

При разработке стратиграфии для целостных седиментационных палеобассейнов и составлении экостратиграфических схем, учитывающих экологическую зональность распределения комплексов ископаемых остатков в разнофациальных, но одновозрастных отложениях, изучение и корреляция опорных разрезов являются главным методом работы.

4.2 Общие сведения об опорных стратиграфических разрезах

Опорным стратиграфическим разрезом называется лучший в данном регионе или структурно-фациальной зоне разрез, характеризующийся достаточной обнаженностью для прослеживания непрерывной последовательности отложений и, в особенности, нормальных, тектонически не нарушенных границ охватываемых им стратиграфических подразделений, доступный для детального литологического и палеонтологического исследования, с ясными соотношениями с ниже- и вышележащими толщами. По стратиграфическому диапазону опорный разрез охватывает отдел или систему в целом, реже несколько систем, ярус или его части. Такие разрезы составляются по естественным выходам пород, дополняемым проходкой канав, расчисток, а в случае необходимости и буровых скважин с полным отбором керна. В з а крытых районах допускается составление опорных разрезов только по материалам бурения. Опорные разрезы в естественных выходах обычно состоят из нескольких надстраивающих или частично дублирующих друг друга обнажений. Их изучение преследует следующую цель: выявить непрерывную последовательность отложений, получить их полные литологическую и палеонтологическую характеристики, выяснить фациальную изменчивость толщ, определить степень устойчивости стратиграфических границ. Для разрезов по скважинам необходимым условием является проходка скважин в наименее тектонически нарушенных районах, достаточно полный выход керна и проведение каротажа. Изучение опорных стратиграфических разрезов является специальным видом исследования, комплексным и весьма трудоемким, в связи с чем выбор соответствующих районов и стратиграфических интервалов должен быть достаточно обоснован. Эта подготовительная работа включает также тщательный анализ всех предшествующих геологосъемочных, специальных литологических, биостратиграфических, минерагенических и других материалов. Общая координация и методическое руководство работами проводятся комиссией МСК по опорным стратиграфическим разрезам. Пятилетние планы постановки исследований составляются по представлению комиссий МСК и секций РМСК по системам.

Под седиментационным палеобассейном понимается длительно существующая-- в течение эпохи или периода -- область осадконакопления, ограниченная устойчивыми областями сноса, без существенных перестроек па леогеографического плана за все время ее существования.

В первую очередь изучаются:

а) разрезы, типичные для различных структурно-фациальных зон седиментационных палеобассейнов, на площадях, намечаемых к геологической съемке или уже картируемых;

б) наиболее полные разрезы продуктивных осадочных толщ, характеризующие возраст, строение и литолого-фациальные особенности бассейнов экзогенного рудообразования --нефтеносных, фосфоритоносных, угленосных и др.;

в) стратотипы вновь выделяемых или подвергающихся ревизии подразделений общей стратиграфической шкалы, горизонтов и свит;

г) разрезы, представляющие наиболее полную и хорошо палеонтологически охарактеризованную последовательность отложений для геологических регионов и седиментационных палеобассейнов.

При изучении опорных стратиграфических разрезов, помимо учета актуальности работ и определения пригодности самого геологического объекта, необходимо соблюдать правила организации этих исследований, выполнять обязательный комплекс полевых наблюдений, требования к документации собранного материала и необходимую программу лабораторных работ.



5. Категории опорных стратиграфических разрезов и требования к ним

опорный скважина палеобассейн стратиграфический

В результате изучения опорных стратиграфических разрезов могут решаться вопросы местной, региональной и обшей стратиграфии, межрегиональной корреляции, специальные проблемы, касающиеся факторов и критериев распределения в слоистых толщах полезных ископаемых, и др. В зависимости от поставленных задач различаются как требования к самим природным объектам, так и приемы их изучения. Выделяются три основные категории опорных стратиграфических разрезов:

1-я--- опорные разрезы регионального значения;

2-я -- опорные разрезы структурно-фациальных зон;

3-я -- опорные разрезы стратиграфических границ.

Опорные разрезы продуктивных осадочных толщ могут быть отнесены к 1-й или 2-й категориям. Специфике их изучения в зависимости от вида полезного ископаемого посвящены специальные публикации, однако основные правила их описания остаются такими же, как и для чисто стратиграфических целей.

5.1 Опорные разрезы регионального значения

К 1-й категории относятся разрезы, имеющие региональное значение и представляющие собой наиболее полную и богато охарактеризованную органическими остатками последовательность нормально-морских отложений, типичную для всего седиментационного бассейна или его большей части. По стратиграфическому диапазону такие разрезы охватывают обычно интервал не менее отдела, иногда системы в целом или даже несколько систем. При изучении опорных разрезов 1-й категории проводится:

1) комплексное литологическое и палеонтологическое послойное описание и обоснование расчленения разреза, выделение маркирующих горизонтов, которые могут быть прослежены на большой площади; 2) описание стратотипов местных и, в особенности, региональных и общих стратиграфических подразделений. При минимально удовлетворительном качестве первичных стратотипов, описанных ранее в других районах, целесообразен выбор в опорном разрезе гипостратотипов (дополнительных стратотипов)

3) выявление фациальной характеристики отложений и з а кономерностей палеогеографического развития седиментационого бассейна во времени, определение принадлежности его к той или иной биогеографической провинции или области;4) корреляция с подразделениями общей стратиграфической шкалы, обоснование их объемов и границ в данном регионе. Выбор района опорного разреза 1-й категории имеет существенное значение. Помимо общих требований, весьма желательно, чтобы в нем находились стратотипы большинства стратиграфических подразделений изучаемого интервала разреза, в первую очередь региональных-- горизонтов и лон. Для полноты палеонтологического и литолого-фациального изучения необходимо прослеживание выделенных стратонов по площади. Район опорного разреза 1-й категории, таким образом, должен представлять собой значительную территорию. В платформенных условиях это обычно бассейны рек. Опорный разрез силура Подолии [10], например, охватывает площадь более 1000 км2 по р. Днестру и его притокам; опорный разрез отложений этой же системы по р. Мойеро на Сибирской платформе [12] -- примерно 150 км долины этой реки, где многократно повторяются отдельные интервалы разреза. Иногда район составления опорного разреза может быть еще больше. Например, непрерывная последовательность отложений и необходимая полнота фаунистической характеристики неокома Енисей-Хатангского прогиба [9] были получены лишь при изучении и корреляции обнажений на интервале 500 км в бассейнах рек Хеты и Хатанги и привлечении дополнительных данных по выходам этих отложений по р. Анабар, на п-ве Пак-са и др. В складчатых областях, где в силу тектонических причин редко встречается нормальная последовательность отложений целого отдела или системы, выбирается несколько участков, в результате детального сопоставления которых можно получить необходимые достоверные данные. Обычно такая площадь составляет десятки квадратных километров. Примером может служить опорный разрез нижнего и среднего девона Ходжа-Курган Зинзильбан в Средней Азии [17], найбинский разрез верхнего мела на Сахалине и др.Учитывая особую важность для разрезов 1-й категории палеонтологического и палеоэкологического изучения и, в частности, сбора представительных коллекций, проводятся специальные поиски обнажений, обеспечивающих непрерывное прослеживание смены фаций и соответствующих биоценозов, наблюдения поверхностей наслоения и элювиальных кор выветривания, обогащенных естественно отпрепарированными органическими остатками. Качество предлагаемого опорного разреза регионального значения, т. е. его полнота, ясность стратиграфических границ, богатство и типичность для данного седиментационного бассейна фаунистической (флористической) характеристики, должно быть апробировано комиссиями МСК по системам и по опорным разрезам. Организация работ на опорных разрезах 1-й категории предусматривает обязательное совместное участие в полевых исследованиях литологов и палеонтологов -- специалистов по ведущим группам фауны и флоры, распространение которых известно в изучаемых отложениях. Практически это ведет к необходимости привлечения специалистов из разных организацийи проведения, таким образом, комплексных, иногда межведомственных исследований. Комплексностью работ обеспечивается также точная и одинаковая привязка всех собранных коллекций органических остатков и литологических образцов, открываются большие возможности для палеоэкологического и фациального анализов. При этом, однако, обобщение всех наблюдений целесообразно проводить в одном научно-исследовательском учреждении, ответственном за всю работу в целом.

5.2 Опорные разрезы структурно-фациальных зон

Определяющим требованием к разрезам 2-й категории является типичностьих для характеристики отдельных структурно-фациальных зон палеобассейнов седиментации. Разрезы должны отражать максимально полную, богатую фауной (флорой)последовательность отложений, преобладающих в данной зоне. Они охватывают обычно меньший стратиграфический диапазон, чем разрезы 1-й категории,---несколько свит, соответствующих ярусу или отделу системы. Работы на опорных разрезах 2-й категории характеризуются большей практической направленностью на выявление критериев выделения и прослеживание стратиграфических подразделений, картируемых при геологической съемке, на изучение толщ, содержащих экзогенные полезные ископаемые, выявление факторов рудообразования и т. д. В тоже время многие задачи, решаемые при изучении опорных р а з резов2-й категории, аналогичны таковым для региональных разрезов. К ним относится комплексное литологическое и палеонтологическое послойное описание и обоснование расчленения разреза; описание местных стратиграфических подразделений, в том числе их стратотипов, если они находятся на участке разреза; сопоставление выделенных стратонов с единицами региональной и общей шкал. Опорные разрезы 2-й категории выбираются в первую очередь в местах предполагаемой геологической съемки, а также на площадях проведения поисково-разведочных работ в фосфоритоносных, угленосных и других бассейнах, содержащих экзогенные полезные ископаемые. По возможности они должны включать стратотипы свит, выделенных в данной структурно-фациальной зоне. Участки для изучения опорных разрезов 2 -й категории обычно более ограничены по площади, чем для разрезов 1-й категории, но также намечаются из числа лучших по условиям обнаженности и доступности выходов, при сопоставлении которых можно проследить непрерывную последовательность отложений и изучить нормальные контакты стратиграфических подразделений. Качество опорного разреза структурно-фациальной зоны апробируется секциями РМСК, а при отсутствии последней -- комиссией МСК по системе. Организация работ на опорных разрезах 2-й категории предусматривает совместные полевые исследования литологов и палеонтологов, но допускает определение ряда групп органических остатков только по собранным коллекциям, так как участие в полевых работах специалистов по всем ведущим группам фауны и флоры не всегда оказывается возможным. В з а крытых и полузакрытых районах при составлении разрезов с использованием буровых скважин к работе привлекаются геофизики. Работу на опорных разрезах 2-й категории целесообразно проводить силами научно-исследовательских институтов и специализированных партий территориальных геологических управлений.

5.3 Опорные разрезы стратиграфических границ

Опорные разрезы стратиграфических границ относятся к3-й категории. Они подлежат специальному изучению в следующихслучаях.1. В стратотипах общих или региональных подразделений при удовлетворительном состоянии всех прочих характеристик недостаточно четко прослеживается одна из границ и возникает необходимость в выборе и описании ее стратотипа в другом месте [15, с. 47]: например, выбор стратотипа границы силура и девона в Чехословакии, а не в Великобритании, где находятся стратотипы этих систем. 2. При вполне удовлетворительных стратотипах общих или региональных подразделений (и стратотипах их границ) иногда возникает необходимость более углубленного изучения границ в других районах или регионах. Причиной этого могут быть специальные работы, связанные с поисками и прогнозированием полезных ископаемых, или нечеткость стратиграфических границ в фациях, резко отличных от фаций стратотипической местности. Например, граница агидыйского (верхний лландовери) и хакомского горизонтов (венлок) на Сибирской платформе, установленная в мелководно-шельфовых и биостромных фациях в стратотипической местности по р. Мойеро, потребовала специального изучения ее в однородных шельфовых фациях в Игарском районе. При выборе опорных разрезов стратиграфических границ непременным требованием является наличие полной последовательности отложений без перерывов осадконакопления и резкой смены фаций, присутствие максимального разнообразия органических остатков, типичных для пограничных стратонов. При выборе стратотипов границ общих и подавляющего большинства региональных подразделений, помимо этого, весьма желательно установление их в толщах нормально-морских отложений, охарактеризованных планктонной и иектонной фауной, обеспечивающей корреляцию на больших площадях. Минимально достаточный интервал для описания стратиграфических границ определяется наличием полных разрезов двух смежных зон. Организация работ по изучению опорных разрезов для стратиграфических границ аналогична таковой на разрезах1-й категории. Качество опорного разреза и степень полнотыобработки материалов апробируются комиссиями МСК по опорным разрезам и по системам, а в случае выделения стратотипов границ общих подразделений-- подкомиссиями или специальными рабочими группами Международной стратиграфической.



6. Порядок изучения опорных стратиграфических разрезов

Изучение опорных стратиграфических разрезов всех трех категорий проводится в следующей последовательности

1) предварительное изучение района работ;

2) описание опорного разреза;

3) камеральная обработка материалов;

4) составление итоговых документов.

Приемы изучения разрезов и составления документации при описании разрезов по естественным выходам в платформенных или складчатых областях и при использовании материалов бурения могут несколько отличаться. Имеют свои специфические особенности способы изучения докембрийских толщ и четвертичных отложений.

6.1 Предварительное изучение района работ

До начала полевых работ детально изучаются опубликованные и фондовые материалы по району, в котором предполагается выбрать опорный разрез. Цель -- установить особенности геологического строения района, обоснованность имеющихся схем расчленения изучаемых отложений, оценить полноту и качество палеонтологических определений и литологического описания, возможность их точной привязки к местности. После общего осмотра района, предварительной разбивки всего разреза на толщи и пачки и выяснения наличия цикличности кратко описываются и зарисовываются все имеющиеся обнажения с детальностью, обеспечивающей их послойную корреляцию и определение фациальных изменений, выделяются маркирующие биостратиграфические и литологические горизонты; слои объединяются в пачки, подсвиты и свиты. Особое внимание следует обратить на определение визуально наблюдаемых признаков, как литологических, так и палеонтологических, по которым проводятся границы подразделений разного ранга. Затем в платформенных областях составляется ряд геологических профилей, на которых коррелируются пачки всех изученных отложений, что позволяет избегать ошибок в представлениях о последовательности их в разрезе (рис. 1).Особенно это существенно для однородных толщ, сильно р а з дробленных тектоническими разломами. При работе в долинах рек такие профили целесообразно составлять по обоим берегам (рис. 2). В складчатых областях кроме профилей составляется детальная геологическая карта масштаба 1:5000--1:25 000 с использованием дешифрирования аэрофотоснимков. В результате предварительной работы выделяется ряд лучших по степени отпрепарированности и доступности для детального изучения скоррелированных обнажений, которые послойно маркируются (обычно масляной краской) и образуют собственно опорный разрез. Положение обнажений, а также границы всех выделенных в них подразделений (ярусов, зон, свит, подсвит, пачек) наносятся на геологическую карту и профили, что дает ясное представление об условиях их залегания и наглядно показывает принятые автором сопоставления в разных частях разреза.

6.2 Описание опорного разреза

Опорный разрез в естественных выходах Опорный разрез описывается послойно с подробной характеристикой всех тафономических и литологических особенностей и эпигенетических преобразований пород. Элементарной единицей описания является слой, под которым понимается геологическое тело, литологически однородное или с постепенными латеральными и вертикальными изменениями в его пределах, ограниченное четкими и устойчивыми по площади поверхностями наслоения. В слое могут наблюдаться прослои, существенно отличающиеся по составу от доминирующей породы, например, линзы конгломерата или ракушняка в песчанике, которые, однако, не имеют выдержанных по площади поверхностей наслоения. Мощность слоев может меняться от нескольких сантиметров до 1--2 м. При изучении мелкоритмичных флишевых и некоторых других циклично построенных толщ выделяются пачки однотипного строения, в пределах которых переслаивающиеся породы подробно описываются один раз, а затем отмечается только их последовательность и мощность.

Послойное изучение наиболее рационально проводить одновременно, но раздельно литологами и палеонтологами. Литологическое обследование целесообразно вести с опережением на 1--2 слоя, что обеспечивает возможность наблюдения неповрежденных структурно-текстурных особенностей пород. Литологическое описание ведется в следующей последовательности:

1) общее определение--н а зв ан и е типа породы во вещественному составу, структуре, цвету, текстуре;

2) направленность изменений состава, структурных и текстурных признаков в пределах всего слоя, положение слоя в циклите;

3) структурные компоненты породы и их количественные соотношения, в том числе органические остатки;

4) текстура породы;

5) конкреции, примеси, включения и другие второстепенные литологические признаки, вторичные изменения;

6) прослои с указанием их состава, мощности, ограничений и распределения в слое;

7) верхняя поверхность наслоения и характер перехода к следующему слою;

8) общая мощность слоя.

Литологическое опробование ведется, как правило, из каждого слоя с отбором отдельных образцов для коллекции, характеризующей состав и структурно-текстурные особенности разновидностей пород, и отбором проб на спектральный анализ, а также для изготовления петрографических шлифов. Во избежание возможной путаницы при маркировке и неправильном срезе шлифов рекомендуется отбирать для них дублетную микроколлекцию из одного и того же штуфа. Отбор специальных образцов для характеристики всех отмеченных проявлений полезных ископаемых и на другие виды лабораторного анализа, как правило, проводится уже не послойно, а по литогенетическим типам пород, установленным в каждом из выделенных стратиграфических подразделений. Палеонтологическое описание проводится по слоям или пачкам, выделенным при литологических наблюдениях, в следующем порядке:

1) определение количества и типа тафоценозов в слое или пачке и их приуроченности к литогенетическим типам пород, установленным при литологическом описании;

2) описание группового (для макрофауны по возможности и видового) состава органических остатков и следов жизнедеятельности организмов в каждом тафоценозе с выделением доминантных, сопутствующих и редко встречаемых форм, определением их взаиморасположения, степени сохранности и характера залегания -- аллохтонного, субавтохтонного или автохтонного.



Чтобы получить наглядное представление о составе и количественной характеристике строения тафоценоза, всю собранную в слое коллекцию выкладывают на специальный щит с нанесенными на нем секторами по числу групп фауны. Количественные соотношения органических остатков и следов жизнедеятельности организмов определяются по насыщенности ими единицы площади или объема породы (в случае рыхлых или легко дезинтегрируемых отложений). Обычно применяется приближенная пятибалльная шкала: единичные, редкие, частые, многочисленные, обильные.

Сбор коллекций органических остатков ведется из каждого слоя или пачки с обязательным отбором образцов для химического препарирования и выделения микрофоссилий. Для точной привязки литологическим и фаунистическим образцам из одного и того же слоя присваивается один номер, отвечающий номеру слоя. Литолого-палеонтологическое описание сопровождается тщательной фотодокументацией и зарисовкой обнажений с показом соотношений выделенных стратиграфических подразделений, структурно-текстурных и тафономических особенностей отдельных слоев.

Основной иллюстрацией к описанию служит сводный разрез. Он изображается в виде крупномасштабной колонки (1 : 50 --1:100 для платформенных областей, 1 :2 0 0-- 1:500 для складчатых областей). Кроме того, составляются обзорные колонки в масштабе 1 : 10 0 0 0--- 1 : 100. Детальные литологические колонки для существенно терригенных толщ составляются рельефными по гранулометрическим признака, а для карбонатных отложений -- по устойчивости пород к выветриванию, которая обычно связана со степенью глинистости пород и хорошо подчеркивает элементарную цикличность в строении разреза. Для наглядного изображения всех структурно-текстурных разновидностей пород и распределения в них органических остатков разрабатываются детальные условные обозначения. Непосредственно при полевом описании должны быть сформулированы конкретные литологические и по возможности палеонтологические критерии, по которым выделены пачки, подсвиты, свиты и установлены границы этих стратонов и их соотношения.

6.3 Опорный разрез по данным бурения

В закрытых районах, а также при изучении глубокозалегающих и не вскрытых на поверхности частей платформенного чехла опорные разрезы всех трех категорий могут изучаться по материалам бурения. Значение таких разрезов постоянно возрастает в связи с поисками нефти и газа и освоением обширных закрытых платформенных районов севера СССР. По сравнению с естественными выходами, буровые скважины наряду с известными недостатками -- ограниченным объемом материала для опробования и сбора органических остатков, отсутствием возможности изучения слоев по латерали -- имеют ряд преимуществ, а именно: большой вертикальный интервал непрерывного разреза, невыветрелое состояние пород, возможность непосредственного сравнения разрезов но керну нескольких скважин. К буровым скважинам, использующимся в качестве опорных разрезов, предъявляются следующие требования: проходка в наименее тектонически нарушенных районах; полный выход керна (желательно более 70 %) и достаточно крупный его диаметр; проведение стандартного и радиометрического каротажа и кавернометрии. Остальные требования к ним и способы организации работы аналогичны таковым для разрезов по естественным выходам. Описание разреза по керну находящихся в проходке скважин производится сверху вниз, а по керну уже законченных скважин -- снизу вверх. Работа с керном требует специальной подготовки. В нее входит:

1) Общее ознакомление с керном, оценка его состояния (наличие всех ящиков, бирок, полнота сохранности, потери буренияи д р.) .

2) Чистка керна -- промывка твердого керна при помощи волосяной щетки или тряпки; для глинистых пород это надо делать с особой осторожностью, так как при неоднократном смачивании они рассыпаются.

3) Проверка правильности складывания керна в ящики в ходе бурения. В пределах одного подъема керна (5-- 10 м) ча- сто нарушается ориентировка отдельных кусков керна, реже --его последовательность. Упорядочение керна -- восстановление истинного расположения -- проводится по седиментационным признакам, позволяющим определить кровлю -- подошву пластов,п о последовательности элементов микроциклитов и неповторимой конфигурации сколов кусков керна

4) Проверка и уточнение глубины подъема керна с использованием каротажных диаграмм. При исправлении значений глубины подъема старые надписи на бирках зачеркиваются,

5) Маркировка разреза. Отметки границ слоев, пачек, свит и др. производятся на перегородках ящиков, четко и разборчиво масляной краской, шариковой ручкой или простым к а рандашом с предварительным сглаживанием поверхности досок стамеской или ножом. Последовательность и характер описания разреза такие же, как и при изучении естественных выходов. В связи с уникальностью керна опорных скважин необходимо обеспечить возможность его последующего использования. Керн продольно раскалывается или распиливается и опробуется лишь одна половина. В отдельных случаях могут извлекаться целые куски керна, например, из слоев, обогащенных макрофауной, или образцы для определения магнитных и плотностных характеристик породы. На место взятой пробы вставляется деревянный брусок соответствующей длины с надписью, что и кем взято и где хранится образец.



6.4 Опорный разрез четвертичных отложений

Изучение опорных разрезов четвертичных отложений имеет ряд особенностей по сравнению с изучением других систем фанерозоя, что объясняется своеобразием этих отложений [5].1. Четвертичный покров сформировался за очень небольшой отрезок геологического времени -- 0,7 млн. лет по схеме МСК СССР или 1,8 млн. лет при понижении границы под апшерон, что примерно соответствует длительности формирования подзоны или зоны других систем фанерозоя. В связи с этим обычное биостратиграфическое расчленение четвертичных отложений проводится по наиболее быстро эволюционирующей фауне наземных млекопитающих и то только на самые крупные подразделения-- звенья. Выделение более дробных стратиграфических подразделений (горизонты и слои региональных шкал) возможно лишь на основе использования эколого-иалеонтологического (климатостратиграфического) и литологического методов, позволяющих устанавливать периодические изменения климатических условий осадконакопления, чередование теплых (межледниковых) и холодных (ледниковых) эпох. Для определения нижней границы четвертичных отложений часто используется цалеомагнитный метод, а для их расчленения -- термолюминесцентный метод. Для расчленения и корреляции верхнечетвертичных отложений применяется радиоуглеродный метод; кроме того, используются фторовый, калий-аргоновый и иониевый методы.

2. Специфической особенностью четвертичных отложений является

широко распространенное прислоненное залегание, при котором наиболее древние осадки занимают более высокое гипсометрическое положение по сравнению с молодыми. Примером этого могут служить комплексы разновозрастных речных, морских или озерных террас (рис. 8). Нормальное залегание четвертичных отложений наблюдается в зонах устойчивых новейших опусканий (констративный тип аллювия и т. д.). Чешуйчатое залегание характерно для флювиогляциальных и ледниковых отложений -- при уменьшении размеров каждого последующего оледенения чешуи этих отложений перекрывают осадки предыдущего этапа не на всей площади их развития. Такое же залегание характерно для областей накопления вулканогенных



7. Камеральная обработка материалов

Камеральная обработка материалов по опорным разрезам включает литолого-петрографическое, минералогическое и геохимическое изучение пород и проявлений полезных ископаемых, палеонтологические исследования и обобщение всех полученных данных для обоснования возраста и границ выделенных: стратиграфических подразделений, соотношений последних сседиментационной цикличностью различного порядка, проведение фациально-палеогеографических реконструкций, выявление экосистем и полного набора корреляционных признаков для сопоставления с другими разрезами. Ввиду чрезвычайного разнообразия и в большинстве случаев, высокой стоимости современных лабораторных исследований применение их должно быть целеустремленным, направленным: на решение конкретных задач и оптимальным по набору методов для пород различного состава. Описание петрографических шлифов и спектральный анализ наиболее универсальные методы изучения осадочных толщ. Они проводятся послойно практически для всех видов пород. Шлифы изготовляются не только из сцементированных пород, но и из глин и рыхлых образований. Описание их, помимо1 определения минералогического и структурно-текстурного типа породы преследует цель выявить изменения по разрезу соотношений породообразующих минералов, определить последовательность минералообразования в цементе и в "зернистой" части породы, выяснить наличие органических микроостатков, минералов полезных ископаемых и в ряде случаев выделить маркирующие горизонты по различным микроскопическим признакам. Спектральным анализом устанавливается общая эволюция химического состава пород в разрезе и концентрации полезных компонентов. Для выявления геохимических параметров, имеющих корреляционно-стратиграфическое значение и характеризующих физико-географические условия осадконакопления, необходима математическая обработка данных. Это особенно важно при изучении метаморфических докембрийских толщ, вулканогенных, кремнистых и монотонных, слабо охарактеризованных фауной карбонатных отложений.

Химический (квантометрический) анализ проводится выборочно для характеристики встреченных полезных ископаемых и контроля данных спектрального, термического и некоторых других видов анализа. Количественный минералогический иммерсионный анализ; для определения минерального состава и соотношений легкой и тяжелой фракций в силу трудоемкости этого вида исследований целесообразно применять в стратиграфических целях для: плохо охарактеризованных фауной докембрийских, вулканогенных, терригенных и некоторых особо монотонных карбонатных толщ с обязательным разделением кластических и аутигенных минералов. Отбор проб на минералогический анализ ведется по литогенетическим типам пород в выделенных стратиграфических подразделениях с обязательным опробованием всех слоев, перспективных на россыпные месторождения. Определение в разрезах карбонатных толщ количественных соотношений породообразующих минералов (кальцита, доломита, сидерита и др.) и нерастворимого остатка помогает выявить скрытую цикличность и может иметь корреляционное значение. Для выполнения этого анализа производится послойный отбор проб и применяются термогазоволюметрические методы [2]. Многофракционный гранулометрический анализ в сочетании с морфометрией на вибростенде [20] применяется выборочно для определения условий образования песчаных пород в тех случаях, когда они недостаточно точно устанавливаются другими методами. Изотопные геохронометрические методы используются при изучении опорных разрезов не только метаморфизованных докембрийских, но и фаиерозойских толщ. Обязательные условия для их применения следующие: тщательный мине- ралогопетрографический анализ с привлечением в необходимых случаях новейших физических методов (ИКС, ЯГР, месс- бауэровская спектроскопия и др.) для выявления неизмененных последующими процессами сиигенетичных минералов и выделение этих минералов в достаточном количестве в виде чистых мономинеральных фракций. Пробы отбираются из наименее гипергенно измененных пород, желательно в горных выработках или из керна буровых скважин. В фаиерозойских осадочных толщах для радиологических определений наиболее пригодны глауконитсодержащие отложения (К-Аг-метод), бентониты,туф- фиты, туфы и эффузивные породы [24] (К-Аг, Rb-Sr-методы). Для разрезов четвертичных отложений с возрастом до 60 тыс. лет применяется радиоуглеродный метод возрастной датировки органических остатков. Палеомагнитные исследования с целью расчленения и корреляции слоистых толщ являются обязательным методом изучения опорных разрезов в широком диапазоне возрастов -- от протерозоя до четвертичного времени -- при отсутствии проявлений метаморфизма и наличии благоприятных для сохранения первичной намагниченности пород: первично красноцветных отложений, некоторых сероцветных терригенных пород и основных лав. Палеонтологические исследования в опорных разрезах всех: трех категорий охватывают весь комплекс обнаруженных остатков с целью установления местных зон и лон, не ограничиваясь изучением только руководящих и так называемых архистратиграфических групп. Эта работа должна сопровождаться тщательным анализом причин изменения комплексов фауны и флоры в разрезе и, где возможно, по латерали с выделением экосистем. Экосистемы понимаются как комплекс взаимосвязанных абиотических и биотических факторов осадконакопления и служат основой для экостратиграфических построений.



Заключение

В связи с исключительным значением опорных стратиграфических разрезов для стратиграфических исследований вообще и крупномасштабной съемки в частности материалы их изучения должны быть достаточно полно изложены в отчетах, составляемых организацией, ответственной за всю работу в целом, и разосланы заинтересованным учреждениям. По возможности они должны быть опубликованы в виде монографий вместе с описанием важнейших групп фауны и флоры. Апробация материалов и степени полноты их обработки проводится комиссиями МСК по системам и опорным разрезам.

В итоговых документах должны быть приведены следующие основные сведения.

1. Общие данные о геологическом строении региона и положении в нем опорного разреза. Они включают его категорию, характеристику структурно-фациальной зоны, в которой разрез расположение ,точное местоположение, возрастной объем изученных отложений, характер соотношений с подстилающими и перекрывающими толщами, степень пространственной выдержанности.

2. Детальная геологическая карта и (или) геологические профили для района опорного разреза с выделением пачек, показывающих структуру и взаиморасположение обнажений, составляющих опорный разрез; зарисовки и фотографии этих обнажений; послойная крупномасштабная стратиграфическая колонка, полно отражающая литологическую и палеонтологическую характеристику отложений, цикличность их строения; при необходимости -- минералогические, геохимические, геофизические и палеомагнитиые данные о разрезе. Для разрезов по скважинам в обзорной геологической карте района указывается точное расположение опорной скважины, а также приводятся каротажные диаграммы.

3. Послойное описание (снизу вверх) разреза по выделенным стратиграфическим подразделениям, литологическая и палеонтологическая характеристика, анализ цикличности. Обоснование границ местных или вспомогательных стратонов и отнесение последних к тем или иным региональным подразделениям. Специальное описание стратотипов стратиграфических подразделений, выделенных в данном