1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Литология и полезные ископаемые
  4. № 3, 2023

Литология и полезные ископаемые, 2023, № 3, стр. 215-229

Структурно-кристаллохимические особенности смешанослойных иллит-содержащих минералов из катагенетически измененных верхнеюрских нефтематеринских пород

В. А. Дриц a, *, Б. А. Сахаров a, **, Б. Б. Звягина a, ***

a Геологический институт РАН
119017 Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 1, Россия

* E-mail: victor.drits@mail.ru
** E-mail: sakharovba@gmail.com
*** E-mail: zbella2001@yahoo.com

Поступила в редакцию 12.09.2022
После доработки 08.12.2022
Принята к публикации 09.01.2023

Аннотация

Иллит-смектитовые (I-S) минералы из верхнеюрских нефтеносных сланцев Дании и Северного моря были исследованы комплексом дифракционных и спектроскопических методов. Детальные структуры были определены для выявления механизма постседиментационной трансформации этих сланцев. Обычно в нефтеносных породах осадочных бассейнов генерация нефти происходит одновременно с диа- и катагенетической трансформацией I-S. Полученные результаты демонстрируют связь между этими двумя реакциями: молекулы NH3, освобождаемые из керогена во время максимального нефтеобразования, фиксируются как катионы аммония NH4 в смектитовых или вермикулитовых межслоях, образуя структурные фрагменты слюды или тобелита. В результате этого твердофазового преобразования формируются смешанослойные структуры, состоящие из слоев иллита, тобелита, смектита и вермикулита (I-T-S-V).

Ключевые слова: нефтематеринские породы, диагенез–катагенез cмешанослойных минералов, иллит-тобелит-смектит-вермикулит, кристаллохимические особенности cмешанослойных минералов, твердофазовые преобразования.

Список литературы

  1. Дриц В.А., Сахаров Б.А. Рентгеноструктурный анализ смешанослойных минералов. М.: Наука, 1976. 256 с.

  2. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешанослойные образования. М.: Наука, 1990. 214 с.

  3. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: слюды, хлориты. М.: Наука, 1991. 177 с.

  4. Arkai P., Merriman R.J., Brinley R., Peacor D.R., Toth M. Crystallinity, crystallite size and lattice strain of illite-muscovite and chlorite; comparison of XRD and TEM data for diagenetic to epizonal pelites // European Journal of Mi-neralogy. 1996. V. 8. P. 1119–1137.

  5. Brangulis A.P., Kanev S.V., Margulis L.S., Pomerantseva R.A. Geology and hydrocarbon prospects of the Paleozoic in the Baltic region / Ed. J.R. Parker // Petroleum Geology of Northwest Europe: Proceedings of the 4th Conference. Geological society, London, U.K., 1993. P. 651–656.

  6. Buchardt B., Nielsen A.T., Schovsbo N.H. The Alum shale in Scandinavia // Geologisk Tidsskrift. 1997. V. 3. P. 1–30 (in Danish).

  7. Claret F., Sakharov B.A., Drits V.A. et al. Clay minerals in the Meuse-Haute Marne Underground laboratory (France): Possible influence of organic matter on clay mineral evolution // Clays Clay Miner. 2004. V. 52. P. 515–532.

  8. Drits V.A. Mixed-layer minerals / Ed. S. Merlino // Modular Aspects of Minerals // European Notes in Mineralogy, Eötvös University Press, Budapest. 1997. V. 1. P. 153–190.

  9. Drits V.A. Structural and chemical heterogeneity of clay minerals // Clay Minerals. 2003. V. 38. P. 403–432.

  10. Drits V.A., Tchoubar C. X-ray diffraction by disordered lamellar structures. Heldenberg: Springer-Verlag, 1990. 371 p.

  11. Drits V.A., McCarty D.K. A simple technique for a semi-quantitative determination of the trans-vacant and cis-vacant 2 : 1 layer contents in illites and illite-smectites // Amer. Mineral. 1996. V. 81. P. 852‒863.

  12. Drits V.A., Lindgreen H., Salyn A.L. Determination by X-ray diffraction of content and distribution of fixed ammonium in illite-smectite. Application to North Sea illite-smectite // Amer. Mineral. 1997a. V. 82. P. 79‒87.

  13. Drits V.A., Sakharov B.A., Lindgreen H., Salyn A. Sequential structural transformation of illite-smectite-vermiculite during diagenesis of Upper Jurassic shales from North Sea and Denmark // Clay Miner. 1997б. V. 32. P. 351–371.

  14. Drits V.A., Lindgreen H., Salyn A.L., Ylagan R., McCarty D.K. Semiquantitative determination of trans-vacant and cis-vacant 2 : 1 layers in illites and illite-smectites by thermal analysis and X-ray diffraction // Amer. Mineral. 1998. V. 83. P. 1188–1198.

  15. Drits V.A., Lindgreen H., Sakharov B.A. et al. Tobelitization of smectite during oil generation in oilsource shales. Application to North Sea illite-tobelite-smectite-vermiculite // Clays Clay Miner. 2002a. V. 50. P. 82–98.

  16. Drits V.A., Sakharov B.A., Dainyak L.G. et al. Structural and chemical heterogeneity of illite-smectites from Upper Jurassic mudstones of East Greenland related to volcanic and weathered parent rocks // Amer. Mineral. 2002б. V. 87. P. 1590–1607.

  17. Drits V.A., Lindgreen H., Sakharov B.A. et al. The detailed structure and origin of clay minerals at the Cretaceous/Tertiary boundary, Stevns Klint (Denmark) // Clay Miner. 2004. 39. P. 367–390.

  18. Drits V.A., Sakharov B.A., Salyn A.L., Lindgreen H. Determination of the content and distribution of fixed ammonium in illite-smectite using a modified X-ray diffraction technique: Application to oil source rocks of western Greenland // Amer. Miner. 2005. V. 90. P. 71‒84.

  19. Drits V.A., Lindgreen H., Sakharov B.A. et al. Formation and transformation of mixed-layer minerals by Tertiary intrusives in Cretaceous mudstones, West Greenland // Clays Clay Miner. 2007. V. 55. P. 261–284.

  20. Drits V.A., Zviagina B.B. Trans-vacant and cis-vacant 2 : 1 layer silicates: structural features, identification, and occurrence // Clays Clay Miner. 2009. V. 57. P. 405–415.

  21. Eugster H.P., Munoz J. Ammonium micas: Possible sources of atmospheric ammonia and nitrogen // Science. 1966. V. 151. P. 683‒686.

  22. Eslinger E., Savin S. Oxygen isotope geothermometry of the burial metamorphic rocks of the Precambrian Belt Supergroup, Glacier National Park, Montana // Geol. Soc. Amer. Bull. 1973. V. 84. P. 2549–2560.

  23. Ferrage E., Lanson B., Sakharov B.A. et al. Investigation of dioctahedral smectite hydration properties by modeling of X-ray diffraction profiles: influence of layer charge and charge location // Amer. Mineral. 2007. V. 92. P. 1731–1743.

  24. Jensenius J. Regional studies of fluid inclusions in Paleozoic sediments from southern Scandinavia // Bull. Geol. Soc. Denmark. 1987. V. 36. P. 221–235.

  25. Lanson B., Sakharov B.A., Claret F., Drits V.A. Diagenetic smectite-to-illite transition in clay-rich sediments: a reappraisal of X-ray diffraction results using the multi-specimen method // Am. J. Sci. 2009. V. 309. P. 476–516.

  26. Lindgreen H. Ammonium fixation during illite-smectite diagenesis in Upper Jurassic shale, North Sea // Clay Miner. 1994. V. 29. P. 527‒537.

  27. Lindgreen H., Drits V.A., Sakharov B.A., Salyn A.L., Wrang P., Dainyak L. Illite-smectite structural changes during metamorphism in black Cambrian Alum shales from the Baltic area // Amer. Miner. 2000. V. 85. P. 1223‒1238.

  28. Lindgreen H., Drits V.A., Sakharov B.A. et al. The structure and diagenetic transformation of illite-smectite and chlorite-smectite from North Sea Cretaceous Tertiary chalk // Clay Miner. 2002. V. 37. P. 429–450.

  29. Lindgreen H., Drits V.A., Jakobsen F.C, Sakharov B.A. Clay mineralogy of the Central North Sea Upper Cretaceous Tertiary chalk and formation of clay rich layers // Clays Clay Miner. 2008. V. 56. P. 693–710.

  30. McCarty D.K., Reynolds R.C. Rotationally disordered illite/smectite in paleozoic K-bentonites // Clays Clay Miner. 1995. V. 43. P. 271–284.

  31. McCarty D.K., Drits V.A., Sakharov B.A. et al. Heterogeneous mixed-layer clays from the Cretaceous Greensand, Isle of Wight, Southern England // Clays Clay Miner. 2004. V. 52. № 5. P. 552–575.

  32. McCarty D.K., Sakharov B.A., Drits V.A. Early clay diage-nesis in Gulf Coast sediments: new insights from XRD profile modeling // Clays Clay Miner. 2008. V. 56. P. 359–379.

  33. McCarty D.K., Sakharov B.A., Drits V.A. New insights into smectite illitization: a zoned K-bentonite revisited // Amer. Mineral. 2009. V. 94. P. 1653–1671.

  34. Moore D.M., Reynolds R.C., Jr. X-Ray diffraction and the identification and analysis of clay minerals. Oxford: Oxford University Press, 1989. 332 p.

  35. Moore D.M., Reynolds R.C., Jr. X-Ray diffraction and the identification and analysis of clay minerals. Oxford: Oxford University Press, 1997. 382 p.

  36. Sakharov B.A., Lindgreen H., Salyn A.L., Drits V.A. Determination of illite-smectite structures using multispecimen X-Ray diffraction profile filling // Clays Clay Miner. 1999a. V. 47. P. 555–566.

  37. Sakharov B.A., Lindgreen H., Salyn A.L., Drits V.A. Mixed-layer kaolinite-illite-vermiculite in North Sea shales // Clay Miner. 1999б. V. 34. P. 333–344.

  38. Sakharov B.A., Plancon A., Lanson B., Drits V.A. Influence of the outer surface layers of crystals on the X-ray diffraction intensity of basal reflections // Clays Clay Miner. 2004. V. 52. P. 680–692.

  39. Sakharov B.A., Lanson B. X-Ray identification of mixed-layer structures. Modeling of diffraction effects. Chapter 2.3. Handbook of Clay Science. Part B. Techniques and Applications / Eds F. Bergaya, G. Lagaly. Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, N.Y., Oxford: Elsevier, 2013. P. 51–135.

  40. Shutov V.D., Drits V.A., Sakharov B.A. On the mechanism of a postsedimentary transformation of montmorillonite into hydromica // Proceed. Internat. Clay Conf., Tokyo / Ed. L. Heller. Jerusalem, 1969a. V. 1. P. 523‒532.

  41. Shutov V.D., Drits V.A., Sakharov B.A. On the mechanism of a postsedimentary transformation of montmorillonite into hydromica / Discussion // Proceedings of the International Clay Conference, Tokyo / Ed. L. Heller. Jerusalem, 1969б. V. 2. P. 126‒129.

  42. Thomsen E., Lindgreen H., Wrang P. Investigation on the source rock potential of Denmark // Geol. Mijnbouw. 1983. V. 62. P. 221–239.

  43. Vejbœk O.V., Stouge S., Poulsen K.D. Palaeozoic tectonics and sedimentary evolution and hydrocarbon prospectivity in the Bornholm area // Geol. Surv. Denmark. Serie A. 1994. V. 34. 23 p.

  44. Wrang P. Source rock scanning of Lower Paleozoic deposits from Denmark and Sweden // Geol. Surv. Denmark, Report. 1983. 69 p.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Литология и полезные ископаемые

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал