МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ИНВЕРСИОННОЙ ГЕОХИМИЧЕСКОЙ ЗОНАЛЬНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В ГЛУБОКИХ ГОРИЗОНТАХ НЕФТЕГАЗОВЫХ СТРУКТУР

摘要

На основании синтеза эмпирических природных материалов с термодинамическим компьютерным моделированием геохимических процессов в системах "порода-вода" при различных граничных ус ловиях (Т : Ж отношения, Р_(ＣＯ_2) , температура) определены причины формирования инверсионной геохимической зональности в глубоких горизонтах нефтегазоносных структур, Исходным субстра том для формирования инверсионных вод являются маломинерализованные (менее 10 г/л) связан ные и дегидратационные воды Сｌ-Ｎа и НСО_3-Ｎа состава, отжимаемые из пород глубоких горизон тов в условиях высоких геостатических давлений и температур. Установлено, что важнейшее значение в формировании геохимического облика инверсионных вод имеет изменение Еｈ-рН состояний исходных вод под влиянием органических веществ пород и уве личения температур в условиях низких Т : Ж отношений и Р_(ＣＯ_2), не превышающих 10~(-2) бар. При тем пературах до 50°С формирование геохимических особенностей инверсионных вод (высокая карбо-натность, снижение концентраций кальция и сульфатов) является результатом их направленной окислительно-восстановительной метаморфизации под влиянием органических веществ пород. Генетической основой такой метаморфизации является снижение ЕЬ и соответствующее увеличе ние рН до значений более 8.5, приводящее к выведению кальция из исходных вод и инициирующее в них процессы сульфатредукции. Важнейшим фактором формирования геохимического облика инверсионных вод является температура: оптимальный диапазон 7.5-100°С. В этом диапазоне тем ператур происходит трансформация сульфатных форм серы в ее сульфидные формы, которые пе реводят гидрогеохимические системы инверсионных вод в область низких ЕЬ и высоких рН, где со хранение высоких концентраций Са~(2+) невозможно. При более высоких температурах происходит образование углеводородов и метаморфизация НСО_3-Сｌ-Ｎа и Сｌ-НСО_3-Ｎа вод в бессульфатные и бескарбонатные Сｌ-Ｎа воды. Увеличение температуры выше 100°С имеет своим следствием не только снижение ЕЬ, но и сниже ние рН, геохимический эффект которого проявляется в росте концентраций кальция в водной фазе и соответствующих трансформациях Сｌ-Ｎа вод в Сｌ-Ｎа-Са рассолы с преобладанием СН_4 и Н_2 в га зовом составе. Следовательно, при формировании геохимической зональности подземных вод в глубоких гидрогеологических структурах объективно реализуются два основных направления пря мой метаморфизации: кальциевое (при исходных соотношениях в воде 2т_(Ｃａ～（2＋）)> т_(HCO_3~-) + 2т_(ＣＯ_3~(2-)) и содовое-карбонатное (при исходных соотношениях в воде т_(HCO_3~-)+2т_(Ｃｏ_3~(2-))>2т_(Ｃａ～（2＋）)).