План:
| 1. Роль осадочных горных пород в строении земной коры2. Породообразующие салические и фемические минералы3. Породы покрышки и их роль в формировании и скоплении углеводородов4. Опробование и освоение скважин в разных геологических условиях Литература | 3571 |
1. Роль осадочных горных пород в строении земной коры
Земная кора слагается природными химическими соединения-ми — минералами, количество видов которых немногим превышает 2 тыс. Ограниченность природных химических соединений по срав-нению со значительно большим количеством искусственных со-единений обусловлена многими причинами, главной из которых является очень неравномерное содержание разных химических элементов в земной коре. Диапазон среднего содержания разных химических элементов достигает шести математических порядков.
Наибольшее количество минеральных видов образуют элемен-ты, содержащиеся в земной коре в наибольшем количестве. К ним относятся кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, калий, натрий. Эти элементы образуют группу соединений, массы которых в наибольшем количестве выплавлялись из мантии.
Наряду с ними значительные количества минералов образуют такие элементы, как сера, мышьяк, сурьма, медь, свинец, цинк и не-которые другие металлы, которые активно выносились в процессе дегазации вещества мантии.
Если рассматривать разнообразие минералообразования при раз-личных эндогенных процессах, то наибольшее количество минеральных видов образуется при процессах, которые протекают при участии продуктов дегазации. Минералы, образующиеся при пневматолитово-гидротермальных и пегматитовых процессах, по подсчетам известного украинского минералога Е.К.Лазаренко, со-ставляют около 30% всех минеральных видов. Еще большее ко-личество минеральных веществ возникает при процессах гипергене-за и осадкообразования, в которых под геохимическим контролем суммарного эффекта жизнедеятельности организмов образуются химические соединения дегазированных элементов, поступивших в атмосферу и гидросферу[1].
Определенные закономерности обнаруживаются в разнообразии и распределении масс минералов по классам. Отдельные данные приводились при описании минеральных групп, общая их сводка представлена в таблице 1.
Таблица 1
Соотношение между отдельными классами минералов и их содержанием в земной коре
| Классы минералов | Минералы | Содержание в земной коре (вес, в %) | ||||
| количество | В % к общему количеству минералов | |||||
| I' | II' | I | II | I | II | |
| Самородные элементы Сульфиды и им подобные соединения Галогениды Оксиды и гидроксиды Силикаты Сульфаты Фосфаты, арсенаты, ванадаты Карбонаты Бораты Вольфраматы и молибдаты Хроматы Нитраты Органические соединения | 50 195 86 187 375 135 266 67 42 14 5 8 70 | 90 200 100 200 800 260 350 80 40 15 не уч-тены | 3,30 13,00 5,70 12,50 25,00 9,00 17,70 4,50 2,80 1,00 0,30 0,50 4,70 | 4,2 9,4 4,7 9,4 37,4 12,2 16,4 3,7 1,9 0,7 | 0,10 1,15 0,50 17,00 75,00 0,50 0,70 1,70 3,35 | 0,10 0,25 незна-чит. 17,00 80,00 0,10 0,70 1,70 незна-чит. « « « |
| Всею | 1500 | 2135 | 100,0 | 100,0 | 100,0 | 99,85 |
| I' — данные Е.К.Лазаренко, 1963 II' — данные Н.И. Сафронова и Б.А.Гаврусевича, 1968 | ||||||
Данные этой таблицы позволяют прежде всего отметить наи-более многочисленные классы. Несмотря на расхождения в ре-зультатах расчетов разных авторов, совершенно очевидно, что наибольшее количество минералов характерно для силикатов. Весьма разнообразен состав класса фосфатов и их аналогов, ко-торые занимают второе место по количеству минералов (17,7%— 16,4%), а также класса сульфидов и им подобных соединений (9,4 — 13,0%), оксидов и гидроксидов (9,4 — 12,5%), сульфатов (9,0 — 12,2%). Состав других классов менее многочислен и состав-ляет несколько процентов или даже доли процента, как, напри-мер, минералы класса хроматов.
Многочисленность минералов того или иного класса не обяза-тельно означает, что эти минералы составляют значительную часть массы земной коры. Хотя наиболее разнообразный видами класс силикатов и преобладает в земной коре, но второй по многочислен-ности минералов класс фосфатов и их аналогов составляет менее процента массы литосферы (0,7%). Близкие по численности видов классы сульфидов и оксидов резко различаются по своему весово-му содержанию в земной коре: первые находятся в количестве 0,15% (по В.И. Вернадскому), вторые — 17% массы коры. Следует отметить, что значения масс минералов в земной коре точно не установлены и определяются разными учеными неодинаковыми величинами. Так даже для группы преобладающих минералов — силикатов — рассчитаны сильно различающиеся значения. Американский геохимик Г.Вашингтон (1925) определил массу силикатов в земной коре в 63%, В.И. Вернадский (1937) — в 85%, А.Е.Ферсман (1934) — в 74,5%, Е.К.Лазаренко (1963) — в 75%, Б.А.Гаврусевич и Н.И. Сафронов (1968) — в 80%, А.Б.Ронов и А.А. Ярошевский (1967) — в 83%. По-следняя цифра, по-видимому, наиболее достоверна.
В целом можно считать, что преобладающую часть массы зем-ной коры составляют силикаты (включая кварц) и отчасти минера-лы класса оксидов и гидроксидов.
Образование массы представителей некоторых классов связано преимущественно с одним определенным процессом минералооб-разования. Как показывают данные Е.К.Лазаренко, большая часть минералов класса сульфидов (89%) имеет пневматолитово-гидро-термальное происхождение и лишь 5% возникают при литогенезе. Вольфраматы и молибдаты поровну делятся между гипергенным и пневматолитово-гидротермальным генезисом. Для некоторых клас-сов характерно возникновение преобладающего количества мине-ральных видов при процессах гипергенного минералообразования. Таковы сульфаты, фосфаты и им близкие соединения, нитраты.
2. Породообразующие салические и фемические минералы
В основу классификации горных пород положен генетический признак. По происхождению выделяют: 1) магматические, или изверженные, горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава - магмы и лавы; 2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов; 3) метаморфические горные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давления, а также различных жидких и газообразных веществ (флюидов), поднимающихся с глубины.
Магматические горные породы наряду с метаморфическими слагают основную массу земной коры, однако, на современной поверхности материков области их распространения сравнительно невелики. В земной коре они образуют тела разнообразной формы и размеров, так называемые структурные формы, состав и строение которых зависят от химического состава исходной для данной породы магмы и условий ее застывания. В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается, прежде всего, содержание оксида кремния, по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности: ультраосновные породы, содержащие более 45% кремнезема (SiO2), основные - 45-52, средние-52-65 и кислые - более 65%. Химический состав может быть определен лишь при лабораторных исследованиях. Однако минеральный состав отражает химический и может быть использован для выяснения группы кислотности.
Породообразующими минералами магматических пород являются минералы класса силикатов: кварц, полевые шпаты, слюды, амфиболы, пироксены, которые в сумме составляют около 93% всех входящих в магматические породы минералов, затем оливин, фельдшпатоиды, некоторые другие силикаты и около 1% минералов других классов. Вспомнив химический состав этих минералов, нетрудно убедиться, что в более основных породах должны преобладать цветные (темноцветные), менее богатые кремнеземом железисто-магнезиальные (мафические, или фемические) минералы, а в кислых - преимущественно светлые. Такое соотношение цветных и светлых минералов обусловливает, светлую окраску кислых пород, более темную основных и черную ультраосновных. С этим же связано увеличение плотности пород от кислых (2,58) к ультраосновным (до 3,4)[2].
ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ. Являются одной из важнейших групп минералов. Это главные породообразующие минералы большинства магматических, иногда метаморфических пород. Название связано с присутствием минерала на пашнях, расположенных на гранитных массивах. На долю полевых шпатов приходится около 50% всей массы земной коры. Это наиболее распространенные породообразующие минералы. Особенностью полевых шпатов является их способность образовывать широкие изоморфные ряды. По составу полевые шпаты разделяются на:
· натрий-кальциевые (плагиоклазы)
· калиевые (ортоклаз, микроклин)
Свойства всех полевых шпатов очень близки. Твердость колеблется в пределах 5-6. Окраска минералов почти всегда светлая. Большинство полевых шпатов с химической точки зрения входит в тройную систему Na[AlSi3O8] - K[AlSi3O8] - Ca[Al2Si2O8]. Часто содержат также Sr2+, Ba2+.
ПЛАГИОКЛАЗЫ. Минеральный вид переменного состава от альбита до анортита. Название от греческих слов "плагиос"- косой и "клясис"- расщепление - "косораскалывающийся" в связи с тем, что угол спайности отличается от прямого и составляет около 850. Среди плагиоклазов выделяют 6 минералов: альбит, олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит, исходя из процентного содержания анортитовой составляющей. Так так содержание кремнекислоты убывает от альбита к анортиту, плагиоклазы N=0-30 носят название кислых; N=30-50 - средних; N=50-100 - основных. Наиболее распространены кислые плагиоклазы. Плагиоклазы встречаются в виде зернистых агрегатов во многих магматических породах (некоторые из этих пород почти полностью состоят из плагиоклазов, например, лабрадориты). Очень распространены полисинтетические двойники. Цвет плагиоклазов белый, серовато-белый, иногда с зеленоватым или красноватым оттенком из-за различных включений. Блеск стеклянный. Свойства в ряду минералов меняются аддитивно: плотность увеличивается от 2,62 (альбит) до 2,76 (анортит). Спайность совершенная. Твердость 6-6,5. Для олигоклаза характерна голубая, а для лабрадора синяя иризация.