История открытия и изучения калиеносных и бишофитоносных отложений приволжской моноклинали

В послевоенные годы на территории Северного Прикаспия значительно возрос объем глубокого бурения, осуществляемого в связь с поисками нефти и газа. В 1960 г. научно-исследовательскими учреждениями совместно с производственными геологическими, геофизическими, нефтеразведочными организациями был составлен генеральный план геологоразведочных работ на этой территории. Планом предусматривалось осуществить бурение скважин на обширных площадях, включающих не только перспективные локальные структуры Прикаспийской впадины, но и ее обрамления, в частности, Приволжской моноклинали, где геофизическими исследованиями были установлены структуры, благоприятные для открытия залежей нефти и газа. Эти работы способствовали выявлению новых калиеносных площадей в Северном Прикаспии, а также уникальных соляных образований (бишофитов) на западном и северо-западном обрамлении Прикаспийской впадины.
В связи с тем, что скважины бурились с очень ограниченным отбором керна или вовсе без него, информация о строении и составе соляной толщи рассматриваемой территории, количестве и мощности пластов калийных и магниевых солей в основном получена в результате тщательного изучения геофизических (каротажных) материалов.

Продуктивные пласты в разрезе соляной толщи на Приволжской моноклинали впервые были встречены в 1958—1959 гг. при бурении нефтеразведочных скважин на Качалинской площади. Предположение об их существовании основывалось на образовании в некоторых интервалах каверн необычно больших размеров. Кроме того, в промывочной жидкости было отмечено значительное присутствие хлористого магния и калия. Неоднократные попытки извлечь неизвестную породу на поверхность не имели успеха, так как, пока поднимали керн с забоя, она полностью успевала растворяться. После ряда безуспешных попыток при бурении скв. 10 Качалинской были подняты образцы карналлит-бишофитовых пород с содержанием бишофита 79 и 83%.
Позднее, при бурении опорной скв. 2 Николаевской, пройденной на левом берегу реки Волги против города Камышина, был Поднят и изучен керн, а также детально исследованы каротажные диаграммы, что позволило достаточно четко в соляном разрезе выделить пласты карналлитовых и бишофитовых пород (Яриков и др., 1964). Из интервала 1395—1420 м были изучены 4 образца, в которых содержание бишофита составляло 93, 96, 36 и 79% (Кореневский, Воронова, 1966).
Бурение на других нефтепоисковых площадях Приволжской моноклинали, которое осуществлялось производственными геологическими организациями «Нижневолжскнефть», «Нижневолжскгеология», «Саратовнефтегаз», сопровождалось тщательной интерпретацией промыслово-геофизического материала с учетом результатов изучения керна, шлама, рассолов. Это дало возможность выяснить основные черты строения галогенной толщи западного обрамления Прикаспийской впадины, разработать схему расчленения соленосных образований на ритмопачки, установить геофизические критерии выделения в разрезе различных типов соляных пород и более целенаправленно и продуктивно изучить горизонты бишофитовых пород (Ермаков и др., 1968; Виноградова, Ощепков, 1969; Казанцев и др., 1974). Стало очевидным, что, в отличие от солянокупольных структур Прикаспийской впадины со сложным складчатым характером залегания пластов соли, на Приволжской моноклинали галогенные породы имеют нормальное субгоризонтальное залегание; это облегчает их изучение, а пласты калийных и магниевых солеи занимают строго определенный, генетический уровень и могут коррелироваться. Кроме того, было доказано, что состав этих продуктивных пластов весьма разнообразен (сильвиниты, полигалиты, карналлитовые и бишофитовые породы, борная минерализаия и др.), а территория их распространения достаточно обширна — с севера на юг они простираются более чем на 300 км. Особенно неожиданным и удивительным было широкое развитие в разрезе соляной толщи пластов бишофитовых пород значительной мощности (20-60) В таких количествах вообще не встречающихся в других соленосных бассейнах. Они привлекли наибольшее внимание исследователей. Первыми среди них были В. А. Ермаков («Волгограднефтегеофизика») и Н. П. Гребенников («ВолгоградНИИ- нефть»).
В 1966 г. Н. П. Гребенниковым были разработаны технология отбора керна из бишофитовых горизонтов и достаточно надежный метод консервирования бишофитовой породы. Благодаря этому было отобрано 18 м керна в интервале бишофитового пласта по скв 1 Суводская, что позволило непосредственно определить состав породы и впервые доказать, что в природе встречаются мощные мономинеральные пласты бишофита.

Взору исследователей предстала соль, напоминающая лед, прозрачная, молочного, дымчатого и кремово-красного цвета. На воздухе соль расплывалась, и на ее месте образовывалась лужица сиропообразной жидкости, горько-жгучей на вкус. Анализ, проведенный в солевой лаборатории Института общей и неорганической химии АН СССР проф. И. Н. Лепешковым, показал, что рассматриваемая порода является почти чистым бишофитом. Так 20 лет назад благодаря волгоградским нефтяникам было установлено, что бшиофит, ранее представлявшийся как редкий минерал, образующий лишь корки, налеты и включения, слагает мощные пласты в несколько десятков метров с запасами в сотни миллиардов тонн.
К проблеме бишофита были привлечены многие министерства и ведомства. В 1969 г. Н. П. Гребенников, В. А. Ермаков и И. Н. Лепешков направили письмо с предложением об освоении бишофита в Волгоградском Поволжье в адрес Госкомитета по науке и технике, Мингео СССР и Минхимпром. В июне 1969 г. в Мингеологии РСФСР и Нижневолжское территориальное геологическое управление была подана заявка на открытие Волгоградского месторождения бишофита.
С момента выявления залежей и до настоящего времени по проблеме их разведки и освоения было проведено более 30 разномасштабных заседаний, совещаний, семинаров. Постепенно от неверия и, сомнений исследователи перешли к твердой убежденности, что открыто единственное в мире уникальное по качеству и запасам, месторождение, крайне необходимое для многих отраслей народного, хозяйства, выявленное попутно при поисках залежей нефти и газа, без целевых затрат. 
С момента установления крупных залежей бишофита в Нижнем Поволжье к нему проявили интерес ряд министерств и ведомств: Минцветмет, Минхимпром, Минчермет, Минздрав, Госкомитет по науке и технике. Обсуждения проблемы освоения бишофитов проходили в Госплане РСФСР, Госплане СССР, Волгоградском обкоме КПСС. Учитывая проявленный интерес к бишофиту, Министерство нефтяной промышленности приняло решение о проведении поисково- разведочных работ на бишофит на Городищенской площади и Светлоярском участке попутно со структурно-поисковым бурением на нефть и газ, с тем чтобы подготовить  промышленные запасы его объемом 25—30 млн т. Результаты буровых работ и анализа геологических материалов по строению соляной толщи и закономерностям регионального и локального размещения калийно-магниевых солей на территории Приволжской моноклинали были обогащены в 1972 г геологическим отчетом В. Г. Тупиковой, В. А. Ермакова, Н. П. Гребенникова и Е. И. Гетманова.

В конце 1970 г. ВНИИгалургии было выполнено ТЭО «О целесообразности расширения сырьевой базы магниевой промышленности за счет освоения месторождения бишофита в районе г. Волгограда», подтвердившее исключительную перспективность и экономическую целесообразность освоения бишофитовых руд Нижнего Поволжья в сравнении с другими традиционными видами сырья.
С этого времени, учитывая важность проблемы, объединение «Нижневолжскнефть» дало указание своим буровым конторам отбирать керн из бишофитоносных пластов во всех скважинах, где это позволяли технические условия. В 1970 г. на Светлоярской структуре в скв. 3 был поднят керн в интервале бишофитового пласта, мощность которого составляла здесь около 100 м. Это существенно расширило представления о распространении бишофитовых залежей на западе Прикаспийской впадины, так как ранее бишофитовые и бишофитсодержащие породы были известны  на ряде соляных куполов в северо-западной и центральных ее частях.

Результаты геолого-разведочных работ, проведенных объединением "Нижневолжскнефть" на Городищенской площади Приволжской моноклинали и Светлоярской антиклинальной структуре Прикаспийской впадины, рассмотрены 1973 г. Комиссия утвердила запасы бишофита по не промышленной категории С₂ - соответственно 113 и 51,8 млн. тонн. Запасы магниевых солей в целом по Приволжской моноклинали в количестве 254,7 млн. т. , представляемые по категории С₂ , были классифицированы в качестве прогнозных. Недостаточная степень разведанности Волгоградского месторождения, даже для наиболее изученного Светлоярского и Городищенского участков, не позволила рассматривать его в качестве объекта для промышленного освоения.

В 1975 г на Наримановской площади объединением «Нижне волжскнефть» по инициативе В. А. Ермакова, В. А. Резникова, Н. П. Гребенникова впервые в мировой практике была организова а добыча бишофита методом подземного растворения для собственных нужд - приготовления буровых растворов и для проведения опытно-промышленных работ по использованию бишофита в различных отраслях народного хозяйства. Добыча осуществлялась из скв. 7 Наримановской из которой лишь в 1985 г. получено и передано потребителям 2125 м3 бишофита. Опыт эксплуатации скв. 7 показал принципиальную возможность добычи бишофита методом подземного растворения. Скважина устойчиво работает до настоящего времени уже более 10 лет. Полученные при этом рассолы были успешно переработаны на предприятиях химической промышленности с целью получения брома и окиси магния.

В 1977 г. экспертный совет Госплана СССР рассмотрел TЭО целесообразности промышленного освоения месторождения бишофита в Волгоградской области и рекомендовал МингеоCCCP и Минхимпрому СССР провести разведку наиболее перспективных участков. Эта рекомендация до настоящего времени не реализована, так как от промышленных министерств и ведомств заявок на разведку и подготовку запасов Мингео СССР не получало.
В то же время ГКНТ СССР и Госплан СССР приняли постановление о разработке и освоении новых технологических процессов получения важнейших неорганических продуктов многоцелевого назначения, обеспечивающих комплексное использование минерального сырья, значительное сокращение или полную ликвидацию вредных отходов производства. Исходя из новизны и уникальности Волгоградского месторождения бишофита, по качеству и вероятным запасам не имеющего аналогов не только в нашей стране, но и во всем мире, заданием предусматривалось выполнить комплекс исследовательских и проектно-конструкторских работ по созданию опытно-промышленной установки для добычи бишофита методом подземного выщелачивания. Создание такой установки преследовало цель отработки оптимальных технологических параметров подземной растворения для проектирования промышленного предприятия по добыче бишофита. В 1986 г. закончены строительно-монтажные работы по созданию установки на базе Светлоярского месторождения каменной соли, проектная мощность которой составляет 170 тыс. рассола бишофита в год.
Существенный вклад в реализацию проблемы освоения бишофита внесли также подразделения ПГО «Нижневолжскгеология» В 1978 г. Волгоградской ГРЭ был составлен проект поисков калийных и магниевых солей на Приволжской моноклинали, предусматривавший бурение трех скважин в ее северной, средней и южной частях с целью детального литологического изучения разреза соленосных отложений.
В самой северной части моноклинали, на Краснокутской площади, пройдена скв. 1 к-к, вскрывшая галогенную толщу с полным отбором керна до приволжской (III) ритмопачки включительно (Свидзинский, 1986). В разрезе погожской ритмопачки (VI) вскрыт 20-метровый пласт калийно-магниевых солей, включающий 8-метровый слой бишофитовой породы водяно-прозрачной, местами розовой и серой. Выше бишофитового слоя располагается слой сильвинита (2,4 м) высокого качества с содержанием КСl 41,6%. В средней части антиповской ритмопачки (VII) установлен мощный (29,5 м) слой кизеритсодержащей каменной соли (MgSO₄ — 6,3%, КС1 — 5%, MgCl₂ —3,4%) (Свидзинский и др., 1983).

В южной части моноклинали, на Сафроновской площади, скв. 1 вскрыла сильвинитовую залежь, являющуюся стратиграфическим аналогом бишофитоносного пласта погожской ритмопачки. Значительная мощность залежи и высокое качество сильвинитов (содержание хлористого калия до 40%) явились основанием для продолжения бурения на этой площади, где в итоге было пробурено 7 скважин и выявлено крупное Гремячинское месторождение сильвинитов (Свидзинский и др., 1986).
Продуктивный пласт Гремячинского месторождения залегает практически горизонтально в интервале глубин 1000—1300 м. Мощность его изменяется от 6,5 до 39,4 м (преимущественно составляя 14—18 м). Запасы сильвинитовых руд, по данным Детальных поисков, проведенных на площади 33,6 км², составляют 1,2 млрд т при средневзвешенных содержаниях: КСl — 32,6%; МgСl₂, — 0 12°/- CaSO₄ — 4,52%; водно-нерастворимый остаток — 2,86%. Прогнозные запасы сильвинитов перспективной территории, прилегающей к Гремячинскому месторождению, оцениваются в 4—5 млрд т.
Позже, в 1985—1987 гг., Волгоградской ГРЭ осуществлено бурение двух скважин с полным отбором керна по соляной части разреза на Наримановской площади. Эти скважины, вместе с ранее пробуренными Волгоградской экспедицией, позволили получить детальную литологическую, минералого-петрографическую, химическую и геохимическую информации о разрезе, уточнить стратиграфическое положение, границы ритмопачек и горизонтов калийных и магниевых солей, что существенно дополнено те представления, которые базировались только на промыслово-геофизических данных.
Таким образом, значительный объем разведочного бурения на нефть и газ, а также некоторый объем поисково-разведочного бурения на минеральные соли в пределах Приволжской моноклинали (Волгоградская и Саратовская области) позволили выявить  в составе соляной толщи кунгурского яруса мощные хорошо  выдержанные по площади пласты сильвинитов, карналитов и бишофитовых пород. Вместе с этим материалы буровых работ и геофизических исследований в скважинах и на поверхности способствовали интенсивному обобщению данных.

Научными исследователями был охвачен широкий круг проблем, касающихся кунгурской соляной толщи в целом и особенно содержащихся в ней калийно-магниевых солей. В основных чертах были разработаны стратиграфия толщи соляных отложений и принципы корреляции соляных разрезов западного обрамления Прикаспийской впадины (Урусов и др., 1962, 1964; Лацкова 1961, 1965, 1978, 981, Горбов. 1973; Шафиро. 1972, 1975, 1977; Писаренко и др., 1977, 1982; Свидзинский и др., 1980; Ермаков и др., 1968, 1983; Тихвинский, 1974, 1976; и др.). Проблемы стратиграфии и различные варианты схем расчленения и корреляции кунгурских соляных отложений Северного Прикаспия довольно полно рассмотрены в обобщающей работе «Нижнепермская галогенная формация Северного Прикаспия» (Деревягин и др., ).
Благодаря детальной корреляции разрезов в пределах Приволжской моноклинали удалось установить основные черты строения кунгурской галогенной толщи; выявить состав отдельных ритмопачек положение калиеносных и магниеносных горизонтов; определить закономерности распространения, литологических и фациальных изменений галогенных образований; изучить условия соленакопления на обширной территории. Все эти вопросы, а также различные аспекты геологии месторождений и проявлении калийных и магниевых солей рассмотрены в достаточно большом количестве публикаций (Копеневский и др., 1964; Кореневский, Воронова, 1966, Шафиро 1972 1975 1977; Валяшко и др., 1978; Белоножко, Писаренко, ?978 Гребенников, Ермаков, 1980; Свидзинский и др.. 1980; Валяй, ко Жепебцова 1981; Деревягин и др., 1981а, Деревягин, 1981, Московский Сиротин, 1981; Московский и др., 1982; Жеребцова и др 1983, 1986; Решитько и др., 1983а; Московский, Румянцева, 1983)
Ряд специальных работ посвящен, в частности, проблеме бишофитов Приволжской моноклинали (Казанцев и др., 1974; Ермаков, Гребенников, 1977; Жарков и др., 197.. 1980; Ермаков и др., 1986).
Большой интерес представляют результаты минералого-геохимических и петрографических исследований керна, выполненных различными организациями - «Нижневолжскнефть» кафедрой геохимии МГУ, кафедрой минералогии и петрографии РГУ, НИИгеологии при СГУ, Институтом геологии СО АН СССР. Детальные литолого-петрографические исследования галогенных отложении Волгоградского Поволжья, включая калийные и бишофитовые пород  были осуществлены В. В. Кольцовой (Кольцова, Яржемскии,  Кольцова, 1974); минералого-петрографическая и геохимическая характеристика калийно-магниевых солей Городищенской площади дана в работе В. Г. Тупиковой, BJ А. Ермакова и др., бишофитоносных горизонтов Привольнинской и Наримановской площадей — в работах М. А. Жаркова и др. (1979, 1980). На кафедре геохимии МГУ проведено изучение минерального и химического состава (включая бром и рубидий), калийных и бишофитовых пород ряда структур Приволжской моноклинали и Прикаспийской впадины (Валяшко и др., 1976; Жеребцова и др., 1986). Минералого-петрографические и некоторые геохимические особенности различных пород, пластов и пачек соляной толщи рассматриваемой территории выявлены сотрудниками Ростовского госуниверситета, изучавшими керн опорных скважин — Краснокутская-1, Наримановская-1, Сафроновская-1 и др. по Сафроновской площади, пройденных с полным отбором керна, а также частично керн нефтепоисковых скважин (Дёревягин и др 19816; Решитько и др., 1983а, 19836, 1985; Свидзинскии и др., 1986).

Сотрудниками научно-исследовательского института геологии при Саратовском госуниверситете охарактеризованы физико-химические условия седиментации кунгурских галогенных образований по результатам изучения газово-жидких включений в минералах солей (Московский 1983; Московский, Румянцева, 1983; Московский Сиротин, 1981).
Наконец научное обобщение результатов анализа геологического и геофизического материала позволило различным коллективам исследователей определить проблемы дальнейшего изучения расматриваемого соленосного бассейна и оценить прогнозные запасы калийных и магниевых солей. В их работах отмечается высокая промышленная преспективность недр этой территории производится райнирование по степени перспективности на различные минеральные соли намечаются перспективы создания и развития калийно-магниевой промышленности в Нижнем Поволжье, даются  геолого-минералогическая оценка региона и рекомендации, направленные на решение конкретных задач.