Битуминозный известняк

Битуминозными известняками называют состоящие преимущественно из кальцита карбонатные горные породы, насыщенные битумом. Битумизация известняков свойственна преимущественно нефтесодержащим породам и является для них постгенетическим преобразованием, однако может формироваться и сингенетически с карбонатами.

Общие особенности

Битумом называют органическую осадочную горную породу с углеводородной основой. Это темно-коричневое или черное вещество с переменной вязкостью в зависимости от температуры: высокая в холодном состоянии и низкая при нагреве. Генезис связан преимущественно с различными процессами преобразования нефтей. Природные битумы отличаются высокой стойкостью к поверхностным условиям и хорошей адгезией к каменным поверхностям (В.П. Ярцев, А.В. Ерофеев, 2014). Это обуславливает их смешивание с коллекторами.

Битумы придают карбонатам темную окраску и, скрепляя их и заполняя пустоты, повышают плотность. Эти вещества могут быть равномерно рассредоточены по текстуре породы, заполняя трещины, либо встречаться отдельными пятнами (В.А. Дедеев, 1958). Часть таких пород характеризуется испусканием специфического запаха при измельчении. Обычно это битумный или керосиновый запах, интенсивность которого определяется содержанием битума (В.А. Дедеев, 1958). К тому же отмечают запах сероводорода. Последний может присутствовать как компонент известняка либо сформироваться в результате разложения органических веществ.

Битуминозные карбонаты применяют в виде тонкого порошка в качестве сырья для производства асфальтовой мастики и асфальтового бетона. Кроме того, в качестве меры закрепления грунтов используется искусственная битумизация с применением искусственного битума.

Происхождение

По синхронности формирования битума и известняка можно выделить 2 способа генезиса битуминозных известняков.

Первый – сингенетический. Формирование происходит осадочным путем в морских условиях. Первоначальным материалом выступает ил и легко разлагающиеся органические остатки. Для образования битуминозных известняков нужны условия динамо- или контактового метаморфизма (Г.Т. Юдин и др., 1981).

Известняки такого происхождения залегают на больших глубинах и характеризуются массивным сложением и отсутствием фаунистических остатков. Это тонкослоистые породы обычно неорганического происхождения.

Во втором случае битумизация известняков – постгенетическая. То есть это продукт преобразования уже сформированных известняков, контактирующих с нефтью – коллекторов. Существует несколько механизмов трансформации нефтей в битумы (Г.Т. Юдин и др., 1981, В.М. Губницкий, В.П. Долинин, 2000, Г.Р. Хасаев и др., 2006).

• Химическое и биохимическое окисление в зоне гипергенеза.
• Деасфальтизация газом или легкой метановой фракцией.
• Термальное преобразование в условиях контактового или гидротермального метаморфизма смолистых и асфальтеновых нефтей.
• Концентрация асфальтово-смолистых веществ в результате нарушения равновесного состояния.
• Дифференциация высокопарафинистых нефтей при миграции в результате утраты целостности коллектора, подразумевающая улетучивание легких и средних фракций и углеродистых газов и оседание на стенках вмещающих пород оставшихся тяжелых фракций.

Такие преобразования могут затронуть более 95% исходной нефти (В.М. Губницкий, В.П. Долинин, 2000, Г.Р. Хасаев и др., 2006). При этом массовая доля битума в битуминозных известняках относительно невелика. Так, В.А. Дедеев (1958), описывая породы бассейна р. Щучья на восточном склоне Полярного Урала, отмечал минимальные значения в 0,001% и максимальные в 4,5%. При этом к сильно битуминозным известнякам он относил породы с долей битума от 0,1%.

Как видно, условия формирования природных битумов весьма специфические, и во многих случаях исходные компоненты подвергаются трансформации совместно с вмещающими породами. Поэтому битумы редко встречаются в чистом виде и чаще насыщают коллекторы (В.П. Ярцев, А.В. Ерофеев, 2014).

Таким образом могут формироваться породы различного состава: битуминозные известняки, песчаники и т. д. в зависимости от состава коллекторов и вмещающих пород.

Особенности пород отдельных регионов

Битуминозные породы изучаются преимущественно в рамках нефтегазовой геологии в качестве коллекторов. К тому же их исследование приурочено к добыче битума.

Известны месторождения битуминозных известняков в Самарской области. Залежи сосредоточены в бассейне р. Сок и в районе Самарской Луки. Месторождения на востоке Сызранского района принадлежат к верхнему карбону и нижней перми. Битуминозные карбонаты северо-восточных районов, а также Водинского и Верхнеорлянского месторождений относятся к уфимскому и казанскому ярусам. Сырье отработанного Бахиловского месторождения  сформировалось в среднюю юру (В.М. Губницкий, В.П. Долинин, 2000, Г.Р. Хасаев и др., 2006).

Месторождения битуминозных известняков Балкарии были изучены И.Г. Кузнецовым (1928). Автор отметил такие свойства этих пород, как темноцветность, запах при измельчении и воспламеняемость. Карбонатные породы этой территории представлены верхнеюрскими морскими осадками в виде известняков, доломитов и известняковых брекчий с редкими прослоями мергелей. При этом битуминозные известняки встречаются в наиболее возвышенных участках южной части известковой гряды.

В.А. Дедеев (1958) описал осадочно-магматические среднепалеозойские породы бассейна среднего течения р. Щучья. Он оценил их битуминозность как повышенную с количественным содержанием 0,5-4,5%. Наибольшая она здесь для средне-верхнедевонских известняков, песчаников, кремнистых сланцев и иногда раздробленных эффузивов, меньшая – для нижнедевонских и визейских рифовых известняков. Автор оценил положительное влияние доломитизации известняков на степень битумизации ввиду образования вторичной пористости. Причиной битуминозности пород он посчитал трещиноватость коллекторов, обусловленную тектоническими движениями.