Эволюция гидрогеохимического поля северных и арктических районов Западно-Сибирского осадочного бассейна в мезозое

Abstract

Актуальность исследования состоит в выявлении фундаментальной роли палеогидрогеологических факторов в эволюции гидрогеохимического поля северных и арктических районов Западно-Сибирского осадочного бассейна в мезозойскую эру. Впервые предложен механизм, объясняющий их вклад в формирование гидрогеохимических аномалий в оксфордском резервуаре (верхнеюрском водоносном комплексе) изучаемого региона, где широко развита гидрогеохимическая инверсия. Цель: выявить особенности состава сингенетичных вод, захораниваемых одновременно с осадком на элизионных и инфильтрационных этапах развития осадочного бассейна на основе установленной цикличности гидрогеологической истории северных и арктических районов Западно-Сибирского осадочного бассейна; выполнить сравнительных анализ состава современных и сингенетичных вод и установить природу гидрогеохимических аномалий. Методы. Использованы методические приемы А.А. Карцева, С.Б. Вагина, Е.А. Баскова и других исследователей по палеогидрогеологическим реконструкциям осадочных бассейнов, выполнена периодизация гидрогеологической истории с выделением основных гидрогеологических циклов и инфильтрационных и элизионных этапов. На основе методики восстановления солевого состава вод древних морских и озерно-аллювиальных бассейнов, палеогеографических карт на юрский и меловой периоды, составленных сотрудниками ИНГГ СО РАН, информационного банка данных лаборатории гидрогеологии осадочных бассейнов Сибири ИНГГ СО РАН по арктическим районам Западно-Сибирского осадочного бассейна проведены палеогидрогеохимические реконструкции юрско-мелового разреза. Результаты. Приводятся результаты палеогидрогеологических реконструкций северных и арктических районов Западно-Сибирского осадочного бассейна. Установлено, что в гидрогеологическом разрезе исследуемого региона доминируют седиментогенные воды, в некоторых случаях разбавленные инфильтрогенными, проникшими при регрессии морского бассейна. Сравнительный анализ захороненных сингенетичных вод оксфордского бассейна и данных по современной гидрогеохимии подземных вод выявил ряд отрицательных и положительных аномалий. Отрицательные аномалии закономерно трассируют границу глинизации оксфордского регионального резервуара и связаны с развитием процессов элизионного водообмена. Геостатическая (литостатическая) водонапорная система на глубинах 2?2,5 км переходит в термодегидратационную, что сопровождается аномально высокими пластовыми давлениями и появлением в водонапорной системе пресных химически-связанных вод. Большинство положительных аномалий приурочены к структурам Южно-Надымской и Предъенисейской мегамоноклиз, где широко проявлены процессы вертикальной разгрузки подземных вод нижне-среднеюрского и палеозойского водоносных комплексов в зонах тектонических нарушений. Системе «вода–порода–газ–органическое вещество» принадлежит ключевая роль в процессах формирования химического состава подземных вод нефтегазоносных отложений.

The relevance of the work is in identification of fundamental role of paleohydrogeological factors in the evolution of the hydrogeochemical field in the Mesozoic of the West Siberian sedimentary basin northern and arctic regions. For the first time, the paper proposes the mechanism explaining their contribution to formation of hydrogeochemical anomalies in the Oxford reservoir (Upper Jurassic aquiferous complex) of the studied region, where hydrogeochemical inversion is widely developed. The aim of the research is to identify the features of composition of syngenetic waters disposed together with the sediment in the expelled and infiltration stages of a sedimentary basin on the basis of established cycling hydrogeological history of the West Siberian sedimentary basin northern and arctic regions; to carry out the comparative analysis of the current and syngenetic waters and determine the nature of hydrogeochemical anomalies. Methods. The methods developed by A.A. Kartseva, S.B. Vagina, E.A. Baskov and other researchers on paleohydrogeological reconstructions of sedimentary basins were used. The periodization of hydrogeological history was carried out, with identification of the main hydrogeological cycles (with the infiltration and elizion stages). Paleohydrogeochemical studies on the Arctic regions of the West Siberian se- dimentary basin were carried out for the Jurassic-Cretaceous section using the methodology for reconstructing the salt composition of the waters of ancient marine and alluvial basins, paleogeographic maps and hydrogeochemical database of Siberian sedimentary basins. Results. The paper introduces the results of paleohydrogeological reconstructions of the West Siberian sedimentary basin northern and arctic regions. It was established that sedimentary waters dominate in the hydrogeological section of the studied region, in some cases diluted with infiltrogenic waters that have penetrated during the regression of the sea basin. A comparative analysis of buried syngenetic waters of the Oxford basin and data on modern hydrogeochemistry of groundwater revealed a number of negative and positive anomalies. Negative anomalies naturally trace the clay boundary of the Oxford regional reservoir and are associated with the development of water exchange elision. The geostatic (lithostatic) water-pressure system at a depth of 2-2,5 km goes into thermo-dehydration, which is accompanied by abnormally high reservoir pressure and the appearance of fresh chemically-bound water in the water-pressure system. Most of the positive anomalies are confined to the structures of the South Nadym and Predisenyskoy mega-monoclise, where the processes of vertical unloading of groundwater of the Lower Middle Jurassic and Paleozoic aquiferous complexes in the zones of tectonic disturbances are widely manifested. The water-rock-gas-organic matter system plays a key role in formation of groundwater chemical composition in oil and gas deposits.