Передбачення геолога
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.
Предвидение геолога не рождается просто так, не изрекается сразу как некая истина, безоговорочно воспринимаемая всеми.
Прогноз чаще всего рождается в результате упорных исканий целого ряда лиц и только постепенно приводит к открытиям крупного значения. Он нередко имеет «многоступенчатый» характер, последовательно приближаясь к правильному решению. Проверка прогноза всегда сопряжена с борьбой за осуществление необходимых исследовательских или опытных, в большинстве случаев дорогостоящих, работ. В основе прогноза всегда лежат знания, большой опыт и смелость.
В наше время предвидение опирается на многочисленные факты, полученные в результате применения разнообразных новейших приемов исследования, на обобщения этих фактов иногда в виде ряда специальных карт, разрезов или различных графиков и на геологическую теорию.
Можно привести много примеров удачных прогнозов, потребовавших огромной предварительной многолетней работы, но наиболее интересны открытие промышленной нефти в долине реки Лены близ города Усть-Кут и находка якутских алмазов.
Пожалуй, ни в одной отрасли горного дела успех открытия новых месторождений полезных ископаемых не зависит так от достижений геологической науки, как в поисках залежей нефти. С другой стороны, и развитие геологической науки в весьма большой мере обусловливается ее тесной связью с практикой нефтепромыслового дела. Давно миновало время, когда для заложения первых разведочных скважин достаточно было руководствоваться выходами нефти на поверхность или другими, так называемыми прямыми признаками наличия ее в недрах.
В настоящее время большинство геологов, за редким исключением, признает органическое происхождение нефти. Все новейшие варианты гипотез минерального происхождения нефти не учитываются в практике нефтепоискового дела.
Нефть, так же как и каменный уголь, торф и сланцы, — органического происхождения. Она образовалась на дне не очень глубоких морских заливов, которые называются лагунами и лиманами.
В лиманах и лагунах обитало бесчисленное количество мельчайших живых существ вроде инфузорий, амеб, микроскопических водорослей и ракообразных.
Все эти в большинстве невидимые глазом существа жили, питались, размножались и гибли. Их тельца падали на дно лагуны. Проходили миллионы лет, и за этот большой промежуток времени накопились мощные пласты, состоящие в значительной мере из остатков мелких живых существ. Туда же попадали водоросли, морские травы, разные моллюски и даже остатки рыб и других морских животных. Так, в благоприятных местах на дне водоемов накапливалось органическое вещество в рассеянном виде среди минеральных частиц ила.
Что же происходило дальше с пластами, обогащенными органическими осадками? Они гнили, разлагались, слеживались под тяжестью более поздних осадков. Давление вышележащих слоев превращало их в пласты вещества, подобного горючим сланцам. Но ведь в глубине земной коры температура повышается примерно на 1° на каждые 33 мм глубины. Под действием давления верхних слоев, нагревания и деятельности бактерий маслянистые вещества (жирные кислоты) горючих сланцев начинали превращаться в другие вещества. В недрах Земли происходила их естественная перегонка.
В 1763 г. М. В. Ломоносов высказал предположение о происхождении нефти из растительных остатков, подвергшихся жару и давлению в земных слоях. А советский ученый — выдающийся химик Н. Д. Зелинский доказал, что некоторые соединения углерода, входящего в состав животных и растений, даже при сравнительно невысокой температуре в соответствующих условиях могут образовать продукты, сходные с нефтью по химическому составу и физическим свойствам. Крупнейший специалист по геологии нефти, академик И. М. Губкин пришел к заключению, что процесс образования нефти непрерывен.
Наиболее благоприятными зонами для образования нефти являются неустойчивые в прошлом участки земной коры на границах областей опускания и поднятия. Сильный размыв суши в этих областях содействовал быстрому накоплению осадков и погребению органического материала, опусканию его во все более глубокие зоны земной коры. Это опускание сопровождалось подъемом температуры и ростом давления, содействовавшим процессам нефте- и газообразования; этому же способствовала и деятельность анаэробных бактерий.
Пласты или группы пластов, из которых отгоняется нефть, получили название «нефтепроизводящих свит».
После своего образования нефть не остается на месте. Она, как говорят геологи, «мигрирует», или перемещается, в значительной мере вместе с подземными водами, подчиняясь их движению.
Нефть и газы просачивались по трещинам в горных породах, но порам известняков, по пластам песка и скапливались чаще всего под куполом дугообразно изогнутых пластов. Там нефть и сохранилась до нашего времени, под пластами плотной глины или каменной соли. Проникнуть сквозь глину или соль, если в них нет трещин, нефть не может. Снизу же ее обычно подпирает вода, которая образует как бы нижний этаж нефтяной залежи.
Вопросы миграции нефти решаются главным образом исходя из наблюдений гидрогеологов над передвижениями подземных вод: вода в своем движении, в силу ли гидродинамических или гидростатических условий в пористой среде, переносит нефть, которая в подходящих условиях и отделяется в залежь. Однако наблюдения показали, что при температуре около 100° л давлении 500 атм нефть и газ образуют в пласте газообразную смесь, которая перемещается в места пониженного давления. Там она претерпевает изменения, в результате которых нефть снова выпадает в виде жидкости. Следовательно, в условиях пластовых давлений нефть может перемещаться не только при помощи воды, но к сама по себе, переходя при давлениях свыше критических в газообразное состояние.
Один купол содержит нефть, а в других — рядом с первым — ничего нет. Нефтеносность зависит главным образом от пористости пластов. Где они пористые, рыхлые и состоят из песка, там имеется нефть. Там, где они плотные, нефти нет или очень мало.
Большинство промышленных месторождений нефти сосредоточено в районах, где осадочные породы достигают значительных мощностей. Чаще всего эти районы приурочены к периферическим частям горных сооружений геосинклинальных областей, к межгорным впадинам, к мощным рифовым известнякам, где образуются нефтегазоносные провинции. Все известные зоны нефтегазонакопления являются элементами крупных замкнутых областей прогибания. Очевидно, что такое распространение скоплений нефти и газа не случайно. Это объясняется тем, что все залежи нефти и газа связаны с местными ловушками, представляющими собой относительно небольшие структурные элементы крупных водонапорных бассейнов. Нефть и газ, попадающие в ловушки, находятся в равновесии с водой, заполняющей хорошо проницаемые пласты.
Нефтегазоносные бассейны являются вместе с тем и артезианскими бассейнами, в состав которых входит целый ряд нефтегазоносных свит, каждая из которых представляет собой водонапорную систему.
Поиски нефти и газовых скоплений ведутся очень интенсивно в разных районах Советского Союза, даже там, где еще нет достаточно достоверных данных о строении земной коры. Это расширяет возможности открытия новых нефтяных залежей, но связано с большими материальными затратами. Поэтому перед геологической наукой все время возникают очень сложные задачи прогнозирования новых нефтяных и газовых месторождений. В этом им оказывают большую помощь специальные исследования. По инициативе геологов в ряде точек Русской платформы были пробурены через всю толщу ее осадочных пород специальные скважины, названные впоследствии «опорными». В настоящее время такие скважины, позволяющие получать более полные разрезы отложений пород, бурятся и в ряде других областей страны.
Буровая вышка…
Опорное бурение дало такой богатый материал, что многие старые представления о строении осадочных толщ пришлось в корне пересмотреть. К обработке этого материала привлекаются не только геологи, но и химики, биологи и представители других специальностей.
В 1962 г. в верховьях Лены в результате замечательного предвидения советских ученых и упорной работы геологов-нефтяников забил нефтяной фонтан. Впервые вопрос о возможности открытия здесь нефти был поставлен еще в 1929 г. академиком А. Д. Архангельским в статье «Где и как искать новые нефтеносные области СССР?», в которой он писал: …«перед нами встает вопрос о Сибирской платформе, как мы называем огромную область между Енисеем и Леной. По ее периферии и в Ленско-Вилюйской впадине существуют складки, а в стратиграфии видную роль играют темные, богатые органическим веществом известняки. Как будто и здесь возможность нахождения нефти в нижнепалеозойских образованиях не исключена».
А. Д. Архангельский писал осторожно потому, что в то время нефть из таких древних отложений, как нижнепалеозойские, еще нигде в мире не добывалась, однако он рекомендовал послать «несколько рекогносцировочных экспедиций» для изучения возможной нефтегазоносности именно этих нижнепалеозойских отложений и не на всей Сибирской платформе, а именно в ее периферийных районах.
А. Д. Архангельского поддержал, после своей поездки по Сибири, И. М. Губкин. В газете «Правда» он опубликовал статью «Новые данные о богатейших запасах нефти на Востоке», в которой также призывал искать нефть на Сибирской платформе.
Между 1930 и 1940 гг. энтузиаст сибирской нефти геолог В. М. Сенюков при помощи неглубоких скважин добыл первые 200 л нефти из известняков толбинской свиты, лежащих в основании кембрийской системы бассейна реки Алдан.
Известие об открытии нефти на Толбе облетело весь мир. Даже знатоки нефтяной геологии были поражены и поставлены в затруднительное положение, так как не знали, чем объяснить это совершенно неожиданное явление. Нефть на Толбе показалась из кембрийских пластов. Их возраст оценивается примерно в 500 млн. лет.
Никто, кроме В. М. Сенюкова, не подозревал, что в кембрийских пластах может оказаться нефть, а она оказалась. Его открытие имеет поэтому чрезвычайно важное значение. Ведь до сих пор геологи искали нефть в более молодых пластах, возраст которых колебался в пределах 10—300 млн. лет, а в кембрии — никогда. Профессор Сенюков, преодолевая неверие специалистов и природные трудности, упорно искал и нашел! Значит, в других местах, где есть песчаники кембрийского периода, может также оказаться нефть. Таких мест много и в Европейской части СССР, а особенно много их в Сибири, в среднем течении Лены, Алдана, Витима и Ангары.
Одновременно с В. М. Сенюковым примерно в тех же районах Сибири палеонтологи под руководством профессора А. Г. Вологдина вели чисто научные исследования по изучению древнейших ископаемых остатков. В ряде обнажения пластов кембрия и докембрия Сибирской платформы, а также в районах окраинной зоны платформы А. Г. Вологдин и его сотрудники обнаружили признаки нефтеносности то в виде трещинных асфальтов, то в виде газирующих источников. На основе этих данных возникла новая теория «Соленефтеносного кольца на Сибирской платформе вокруг впадины Тунгусского угленосного бассейна». Предполагалось, что нефть на платформе залегает под непроницаемыми для нее соленосными отложениями усольской свиты, лучше всего изученной к тому времени только в Усолье Сибирском, где ее мощность измерялась около 900 м.
Следует отметить, что присутствие залежей нефти в нижнекембрийских отложениях реки Толбы все же являлось большой геологической загадкой, так как в их составе полностью отсутствуют какие-либо нефтепроизводящие пласты. Там залегают только толщи песчаников. Кое у кого из исследователей возникали даже мысли о «неорганическом» происхождении этой нефти! Разгадка этого вопроса была дана А. Г. Вологдиным, который в процессе маршрутных и площадных исследований открыл в нижележащих докембрийских морских отложениях огромное количество органических остатков. Он же установил, что в процессе развития водорослевой жизни в осадках захоронялось почти все накопленное ими органическое вещество. Выяснилось, что около докембрийских водорослевых рифов присутствуют местами трещинные залежи битумов. Общие количества органического вещества в отложениях докембрия оказались огромными в районе Юго-Западного Прибайкалья, Восточных Саян, Енисейского кряжа, Туруханской складчатой зоны и т. д. Таким образом, одновременно с описанием новых для науки докембрийских водорослей А. Г. Вологдин доказал, что нефть в кембрийских отложениях Сибирской платформы не кембрийская, а еще более древняя «синийская».
Правильность раннего прогноза А. Д. Архангельского и И. М. Губкина оказалась подтвержденной рядом новых фактов. Идея же А. Г. Вологдина о «подсоляной нефти» на Сибирской платформе, под слоями морских солей, гипсов и ангидридов усольской свиты нижнего кембрия, впоследствии вполне себя оправдала. И в настоящее время она является руководящей в нефтепоисковых работах на Сибирской платформе.
Великая Отечественная война надолго задержала поиски нефти в Сибири. После войны многие организации занимались научной оценкой перспектив нефтеносности Сибирской платформы. Особенно много внимания уделял этим вопросам член-корреспондент АН СССР К. Р. Чепиков. Он подтвердил, что наиболее перспективны для открытия месторождений нефти нижнекембрийские отложения. Путем детального изучения этих отложений он выделил три района их распространения и считал, что поисковое бурение в первую очередь необходимо произвести здесь.
Именно в одном из этих районов близ города Усть-Кут, на реке Лене, поисковая скважина глубины 2100 м дала мощный фонтан промышленной нефти. Он ударил тогда, когда скважина вошла в нижнекембрийские отложения, перспективность которых для открытия месторождений нефти намечалась еще 33 года назад А. Д. Архангельским и была окончательно доказана около 10 лет назад трудами К. Р. Чепикова и других наших геологов. К настоящему времени трудами геологов треста «Востсибнефтегеология» (Иркутск) в Марковском районе получены еще две фонтанирующие скважины. Верхоленско-Ангарский район южной части Сибирской платформы ныне можно считать новой на востоке нашей страны иркутской нефтяной провинцией.
Другим примером влияния теоретических исследований на решение практических задач в области геологии и на правильный прогноз может служить недавнее открытие крупных промышленных месторождений алмазов в Якутии.
Кто не знает сверкающего драгоценного алмаза, серого графита и черного каменного угля? Все это лишь разные формы, в которых встречается в природе один и тот же химический элемент — углерод. Разные свойства этих трех видов углерода объясняются неодинаковым расположением атомов.
В кристалле алмаза атомы лежат очень плотно друг к другу, обусловливая этим значительный удельный вес и твердость алмаза. Именно в силу своей большой твердости алмазы имеют широкое применение в технике для шлифования стальных изделий и в особенности для бурения твердых пород при помощи так называемых алмазных коронок.
У нас в СССР потребность в алмазах росла вместе с развитием тяжелой промышленности. Так как свои месторождения алмазов не были известны, их приходилось приобретать за рубежом, расходуя колоссальные деньги. Между тем на Урале изредка попадались алмазы при эксплуатации россыпей, содержащих золото и платину. Эти единичные находки обратили на себя внимание, и в 1939 г. геологические организации занялись поисками алмазов на территории СССР.
Геологи прежде всего обратились к специальной зарубежной литературе, в которой описывались условия образования алмазов и районы их распространения. Оказалось, что алмаз образуется из расплавленной, богатой магнием породы при очень больших давлениях, порядка 30 тыс. атм. Алмазоносные породы заполняют обычно цилиндрические каналы, образовавшиеся во время вулканических взрывов в глубинах земной коры. В верхней части каналы превращаются в более широкие воронки, а на глубинах переходят в трещины. Порода, заполняющая воронки, так называемый кимберлит, ближе к поверхности превращается в голубоватую глину, а на глубине имеет вид твердого зеленоватого камня, содержащего вкрапленные в нее алмазы.
В кимберлите нередко встречаются обломки эклогита — своеобразной породы, состоящей в основном из розового граната (пиропа) и пироксена, а также продукта изменения магматической породы (габбро). Некоторые специалисты считают, что эклогиты образуются в верхних частях мантии. Главная масса алмазов до недавнего времени добывалась в Южной Африке, сначала из россыпей, а затем из коренных пород.
Поэтому первоначально советские геологи искали алмазы в россыпях или в рыхлых продуктах выветривания коренных горных пород.
Алмазы легко обнаруживаются под катодными лучами в силу их яркой голубоватой люминесценции. При этом внимание геологов было сосредоточено главным образом на Урале. Но длительные поиски не приводили к желаемым результатам. Наконец, уже перед Великой Отечественной войной петрограф В. С. Соболев доказал, что некоторые широко развитые на Сибирской платформе породы по особенностям своего минералогического и химического состава могут быть отнесены к той же «трапповой» формации, с которой связаны алмазные месторождения Южной Африки, Бразилии и Индии.
Именно поэтому в конце 40-х годов, когда особо остро чувствовалась необходимость скорейшего открытия отечественных месторождений алмазов, значительная часть поисковых отрядов и научных экспедиций была направлена в Сибирь.
Однако оказалось, что алмазы связаны не вообще с породами трапповой формации, а с особыми формами их залегания, которые известны под названием «трубок взрыва». Такие трубки взрыва в Сибири не были известны, что ставило под сомнение алмазоносность трапповых пород Сибири.
Первые поисковые работы были начаты в 1947 г. Иркутским геологическим управлением под руководством М. М. Одинцова, а в 1948 г. уже были обнаружены первые алмазы в бассейне реки Малой Еремы, притока Нижней Тунгуски. С этого времени на Сибирской платформе поиски алмазов начали проводиться более тщательно. Партии геологов вели работы по Нижней Тунгуске и ее притокам, по реке Вилюю и в ряде других мест.
Было решено опробовать наиболее крупные реки, такие, как Ангара, Подкаменная и Нижняя Тунгуска, Вилюй, Марха, Тюнг, поскольку они собирают отложения многих притоков и в них легче обнаружить алмазы.
Опробование велось шлиховым методом, т. е. отмывкой из большой массы речных наносов более тяжелых минералов. При этом, по предложению ленинградских минералогов, особое внимание стали уделять находкам розово-красного граната, встречавшегося значительно чаще, чем алмаз. Его присутствие являлось хорошим «поисковым признаком».
Потребовалось несколько лет упорной работы, прежде чем было обнаружено первое коренное месторождение алмазов.
Уже в августе 1949 г. вилюйская геологическая партия нашла 22 алмаза. Так был открыт алмазоносный район в Западной Якутии. В 1950 г. алмазы были найдены в среднем течении реки Мархи. Находка положила начало освоению второго, после Вилюйского, промышленного района Западной Якутии.
В 1954 г. сотрудник Геологического института АН СССР П. Е. Оффман, специально изучая условия залегания пород трапповой формации Сибири, установил на Нижней Тунгуске в районе Ванавары существование типичных трубок взрыва, не отличимых по морфологии и текстуре пород отюжноафриканских.
Это открытие подтвердило большую перспективность Сибирской платформы, позволило окончательно свернуть поисковые работы на Урале и в других местах и уверенно сосредоточить их на пространствах между Енисеем и Леной.
Осенью 1954 г. по реке Далдыну при помощи шлихового метода была обнаружена первая алмазоносная трубка кимберлита, а весной следующего года по реке Малой Батуобии была найдена кимберлитовая трубка «Мир».
Однако пространства Якутии очень велики, и искать на них алмазоносные трубки взрыва можно было еще долгие годы. Здесь в дальнейшем свое слово сказали геологи-тектонисты.
Оказалось, что трубки взрыва расположены не как попало, а полосами вдоль определенных ослабленных зон в земной коре, сопровождающихся разломами. В разных учреждениях, в том числе академических, было составлено несколько тектонических схем Сибирской платформы, намечено положение ослабленных зон, вдоль которых могут быть расположены трубки взрыва, и эти-то тектонические схемы привели геологов-поисковиков в глухие таежные районы северо-западной Якутии, где были открыты другие коренные промышленные месторождения алмазов.
Без тех научных исследований, которые проводились нашими петрографами и тектонистами, открытие алмазов Якутии было бы невозможно или задержалось бы на долгие годы.