CC BY
70
УДК 552.578.2.061.4
РИТМИЧНОСТЬ ОТЛОЖЕНИЙ ВЕРХНЕДЕВОНСКОГО КОМПЛЕКСА ТИМАНО-ПЕЧОРСКОЙ ПРОВИНЦИИ
Л. В. Пармузина1, А. П. Боровинских2
1Ухтинский государственный технический университет, 2000 «НОБЕЛЬ ОЙЛ»
Рассматривается ритмичность верхнедевонских отложений, охарактеризованы бассейновые и паралические, непрерывные и прерывные, симметричные и асимметричные ритмы, оценен масштаб ритмичности. Показано, что изучение строения верхнедевонского комплекса ТПП в соответствии с этапностью осадочного процесса позволяет более обоснованно подойти к расчленению разреза, а также значительно уточнить литолого-стратиграфический критерий нефтегазоносности с целью применения его при проведении геолого-поисковых и геолого-разведочных работ на нефть и газ.
Ключевые слова: ритм, верхнедевонский комплекс, седиментация, ряды фаций, трансгрессия, регрессия, этапность развития.
RHYTHMIC DEPOSITS SET UPPER TIMAN-PECHORA PROVINCE
L. V. Parmuzina1, A.P. Borovinski2 1Ukhta State Technical University, 2Company “NobelOil”
The paper presents the characteristics of Upper Devonian rhythm, characterized by paralic and basin, the continuous and discontinuous, symmetric and asymmetric rhythms, rhythm study assessed the scale of the complex structure of the Upper Devonian of CCI, in accordance with the phasing of the sedimentary process, allows for a more reasonable approach to the dismemberment of the cut and significantly clarify lithologic and stratigraphic oil and gas test, in order to use it in conducting geological prospecting and exploration for oil and gas.
Keywords: Upper range, rhythm, horizon, stages, sedimentation.
Верхнедевонский комплекс Тима-но-Печорской провинции (ТПП), включающий доманиковый и ветласян-ский горизонты среднефранского подъяруса, сирачойский, евлановский и ливенский горизонты верхнефран-ского подъяруса, волгоградский, задонский и елецкий горизонты нижне-фаменского подъяруса, устьпечорский горизонт среднефаменского подъяруса и зеленецкий и нюмылгский горизонты верхнефаменского подъяруса, характеризуется сложным строением, резкой фациальной изменчивостью и скачкообразным изменением мощностей отдельных стратиграф ических подразде -лений.
Изучение разрезов верхнедевонского комплекса ТПП показало, что они слагаются многократно чередующимися между собой породами. Это чередование имеет закономерный и ритмичный характер, но отличается степенью четкости в разрезах. В однообразных однородных на первый взгляд глинистых и карбонатных толщах при более тщательном изучении обнаруживается повторяемость слоевых единиц, возникающая в результате процесса осадкона-копления, т. е. ритмичное строение.
Впервые явление ритмичности осад-конакопления было описано Н. А. Го-ловкинским (1869). Позже изучением этого явления занимались А. А. Иностранцев (1872), Ньюбери (1872), Вальтер (1893—1894), Грэбо (1906). Часто ритмичность называют законом Вальтера -Иностранцева-Головкинского. Большой вклад в изучение ритмичности внесен В. В. Белоусовым, Е. П. Брунс, Л. Н. Ботвинкиной, Н. Б. Вассоеви-чем, С. М. Домрачевым, Ю. А. Жем-чужниковым, Г. Ф. Крашенинниковым, Д. В. Наливкиным, Л. В. Пустоваловым, Л. Б. Рухиным, Н. М. Страховым, В. С. Сорокиным, С. В. Тихомировым, В. Т. Фроловым, Н. К. Фортунатовой,
В. Е. Хаином, Н. Г. Чочия, М. С. Швецовым и многими другими исследователями.
В геологической литературе для этого явления используют термины «цикличная седиментация», «циклы осадков», «ритмы осадконакопления», «секвенции» и другие. Эти термины понимаются в геологии неодинаково. В. Е. Хаин (1954) под ритмами понимает комплексы малой мощности, а под циклами — большой. Л. Б. Рухин (1959) предлагал называть циклами длительно
формирующиеся (на протяжении миллионов и десятков миллионов лет), повторяющиеся в разрезах комплексы пород, а ритмами — более быстро образующиеся комплексы (обычно менее миллиона лет), а Н. Б. Вассоевич (1948, 1954) предложил под ритмами понимать определенную размерность повторения явлений (предметов), а для обозначения того, что повторяется, рекомендовал употреблять термин многослои или циклы. Ю. А. Жемчужников (1955) понимал под ритмами только равномерно повторяющиеся отложения типа сезонной слоистости, а комплексы пород, длительность формирования которых неодинакова, он называл циклами. Д. В. Наливкин (1954) и
С. В. Тихомиров (1963, 1964, 1965, 1967, 1968, 1972) считали неверным понятием «цикл», так как «циклом называется последовательность явлений, кончающаяся той же категорией явлений, которой она начиналась, но в другой точке» (Наливкин, 1956). Термин «ритм», по мнению авторов данной статьи, наиболее четко отражает сущность явления.
В 1938 г. М. С. Швецов впервые раскрыл сложный характер колебательных движений земной коры и их разделение
на пульсационные, выражающиеся в периодическом изменении уровня вод Мирового океана и обуславливающие ритмичность в строении осадочных толщ, и волнообразные, которые вызывают фа-циальные различия отложений. Ритмы представляют собой закономерно построенные ассоциации пород, и закономерный характер строения ритмов выражается направленностью изменения литологических свойств — структуры, текстуры, состава и др. Идеальный ритм состоит из двух частей: нижней (трансгрессивной), образующейся во время уменьшения размеров области сноса и выравнивания ее рельефа, и верхней (регрессивной), соответствующей эпохе увеличения области сноса и усиления ее расчлененности. На регрессивной стадии на периферии области сноса происходит размыв ранее накопленных отложений и разрез большинства ритмов в этой зоне незначительно сокращается за счет размыва их верхней регрессивной части, образуются асимметричные ритмы.
В верхнедевонском комплексе ТПП установлены бассейновые ритмы, сложенные отложениями морского бассейна, и паралические ритмы, состоящие из чередующихся морских и континентальных отложений. При переходе от бассейновых ритмов к паралическим в них резко сокращается количество карбонатных пород и увеличивается количество грубообломочных отложений. По резкости перерывов различают прерывные и непрерывные ритмы. В непрерывных ритмах всегда присутствует регрессивная часть, а прерывные ритмы разделены отчетливыми перерывами, их регрессивная часть в той или иной мере размыта. Непрерывные ритмы возникают там, где скорость прогибания больше (или равна) скорости накопления. Это чаще происходит вдали от областей сноса, на дне морских бассейнов, где прогибание земной коры «не справляется» с большим количеством осадков, накопившихся в эпоху поднятия области сноса, и та их часть, которая оказывается выше профиля равновесия, удаляется денудацией.
Н. М. Страхов (1949) и С. В. Тихомиров (1965, 1967, 1968, 1969) определили относительный масштаб и порядок осадочных ритмов [2, 3]. Длительность больших ритмов может быть равна одной или нескольким геологическим системам. Так, палеозойская группа выделяется как ритм первого порядка; гер-цинский, каледонский и альпийский тектонические циклы — это ритмы второго порядка, система — ритм третьего порядка, отдел — четвертого, ярус — пятого, подъярус — шестого, горизонт — седьмого порядка и т. д.
Например, франский ярус ТПП (рис. 1) представляет собой ритм пятого порядка, а нижне-франский, среднефранский и верх-нефранский подъярусы являются ритмами шестого порядка. В составе ритмов шестого порядка выделяются ритмы седьмого порядка, отвечающие горизонтам: в нижне-франском ритме выделяют снизу вверх яранский, джъерский и ти-манский, в среднефранском — саргаевский, доманиковый и вет-ласянский, в верхнефранском — сирачойский, евлановский и ли-венский. Нижнефранский ритм представляет собой отложения начальной стадии трансгрессии, и сложен он преимущественно тер-ригенными породами. Среднефранский ритм отвечает максимуму трансгрессии и образован в основном карбонатными породами. Верхнефранский ритм соответствует регрессии франского бассейна и сложен карбонатными, гли-нисто-терригенными, а в верхней части (на значительной части территории провинции) — сульфатными породами.
Ритмы седьмого порядка в свою очередь подразделяются на ритмы более мелких порядков. Так, доманиковый горизонт (ритм седьмого порядка) ТПП (рис. 2, 3) подразделен на два ритма восьмо-
СИСТЕМА ОТДЕЛ ЯРУС ПОДЪЯРУС 'ОРИЗОНТ ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ КОЛОНКА СТАДИИ РАЗВИТИЯ БАССЕЙНА
ы е* Он ЕС с* О, ЕС с* Ч-Г' 0 § 1 § _> а ьг Л Л Л А < < Л Л Л Л « К о
С СХ о к о. Л А Л о
СП <и
с ^ я > Ч- п' с А Л Л
Я с Ж чо X X СЬ
5 2 л X > и
и* н 3 К О- <и Ё СО а о ь X <и
<4-. и Си
и гі
=
н
С) ї
Ж « ▲ ^ я
с* >£! о к с є и о А ^ о
с
< ІЧО X 2 О-ь и г- ▲ о и
>— -0 1 А | X о ОЙ I ^ а.
0) к ь
ы СОс± X & - ~ -
п - -
и о -
т X в о
О X X! 5
< иа ■ з св ЬЙ — ез I К О 8
си и. « р и к — • — - — - — - — - 5
си к с X 2 9-^ N ~о о Л 1 5 о. £ Е-н
ш ш о ОЗ о
© А X х 1 Й
03 О-
X X н
о о.
X 1 X
Рис. 1. Схематичное строение франского яруса (ритма пятого порядка) в Тимано-Печорской провинции
Рис. 2. Мелководно-шельфовый тип разреза доманикового горизонта: оксинская свита, скв. 1—Нарьян-Мар
■'/Г /Л* .Ч'У ‘.г
Рис. 3. Мелководно-шельфовый тип разреза доманикового горизонта: крайпольская свита, скв. 26—Ю. Шапкино. Уел. обознач. см. на рис. 2
го порядка, отвечающих подсвитам, которые разделены на толщи (ритмы девятого порядка). В составе каждого ритма девятого порядка выделяются ритмы десятого порядка, отвечающие пачкам пород, которые в свою очередь должны подразделяться на ритмы десятого порядка, соответствующие слоям. Подобная ритмичность характерна как для всего верхнедевонского комплекса, так и для каждого ее подразделения. Она отражает периодическое, пульсационное развитие крупных и малых трансгрессий и регрессий.
В верхнедевонском комплексе ТПП отложения каждого ритма фациально изменчивы. В них по площади закономерно изменяются набор пород, их вещественный состав, облик, генетические и фациальные типы отложений. Также направленно меняются и заключенные в них комплексы ископаемых организмов, образующие экологические ряды. В трансгрессивных пачках ритмов направленность изменений элементов ритма по вертикали, в общем, повторяет их площадную изменчивость в направлении в глубь открытого моря, а в регрессивных пачках — в сторону полузамкнутого аномально осолоненного залива.
В. А. Сорокиным (1978) для франс-ких отложений северо-запада Русской платформы было установлено, что «в полных трансгрессивных ритмах с непрерывным разрезом и постепенными переходами между составляющими ритм эле -ментами, трансгрессивная и регрессивная пачки почти зеркально симметричны
одна другой. Неполные ритмы с прерывистым разрезом всегда отличаются более или менее выраженной асимметрией своих половин» [3]. Симметрия или асимметрия строения ритмов зависит не только от прерывистости осадконакопле-ния, но и от положения данного ритма в разрезе ритмов более крупного порядка. Установлено, что симметричные ритмы занимают срединное положение в более
крупных ритмах и отвечают стадиям наиболее широкого распространения морских условий, а асимметричные ритмы располагаются в более крупных ритмах на восходящей или нисходящей ветвях колебательной синусоиды; в более крупном ритме трансгрессивные или регрессивные элементы ритма получают более полное развитие и доминируют в разрезе. Так, в мелких ритмах среднеоксин-ской и верхнекрайпольской подсвит, приуроченных к трансгрессивной части верхнедоманикового (семилукский этап) ритма, наиболее развиты трансгрессивные пачки, а регрессивные пачки в значительной степени редуцированы (рис. 2, 3). На восходящей ветви в ниж-недоманиковом ритме в нижнеоксинс-ком и нижнекрайпольском ритмах доминируют в разрезе регрессивные элементы ритма — глинистые пачки.
При детальном изучении ритмов определялись их строение, мощность, характер контактов между ними, а также выявлялась общая направленность изменения разреза ритмов. В каждом ритме, при наличии достаточной геолого-гео-физической информации, рассматривались геологические особенности каждого элемента ритма, характер границ, наличие органических остатков, изменение их в разрезе ритма. Для изображения результатов изучения верхнедевонского комплекса применялись ритмограммы по методу Н. Б. Вассоевича (1951). В качестве примера в работе приведена ритмо-грамма крайпольской свиты (рис. 4).
Рис. 4. Ритмограмма крайпольской свиты по скв. 26—Ю. Шапкино:
А — начало трансгрессии, Б — максимум трансгрессии, С — регрессия
В среднефранском (доманиково-ветласянском) ритме нижнеоксинская, нижнекрайпольская и нижнедоманико-вая подсвиты залегают в основании трансгрессивной толщи и соответствуют начальной стадии среднефранской трансгрессии, которая достигла своего максимума в среднеоксинское, поздне-крайпольское и позднедоманиковое времена. Регрессивная пачка мегаритма представлена ветласянским горизонтом. Ветласянская регрессия протекала на фоне общей регрессии щигровско-се-милукского (раннесреднефранского) бассейна седиментации. Установлено, что интенсивность ф ациальных изменений отложений, залегающих на разных уровнях внутри ритма, неодинакова. В непрерывных нормально построенных ритмах, где в основании ритма залегают терригенные породы (алевролиты или песчаники), которые сменяются известковыми песчаниками или известняками, а затем — глинистыми породами, фациальная изменчивость наименьшая в средней части ритма. Эта часть ритма отвечает времени наиболее широкого территориального распространения отложений моря с соленостью, близкой к нормальной. В нижней части ритма, отвечающей времени постепенного увеличения площади развития нормальноморских отложений, и в верхней части ритма, соответствующей постепенному уменьшению площади морских отложений с нормальной соленостью, интенсивность фациальных изменений выше, чем в средней части ритма, и нарастает к его границам. Установлено, что в асимметричных ритмах трансгрессивная и регрессивная пачки по степени фациаль-ной изменчивости резко отличаются друг от друга. В мелких ритмах, находящихся на трансгрессивных ветвях более крупных ритмов, трансгрессивные пачки обычно выражены более полно. В асимметричных ритмах, находящихся на регрессивных ветвях крупных подразделений, эти пачки имеют довольно выдержанный петрографический состав, а регрессивные пачки отличаются резкой фациальной изменчивостью. В трансгрессивных пачках асимметричных ритмов преобладают отложения моря с соленостью, близкой к нормальной, в регрессивных — отложения с затрудненным водообменном и повышенной или пониженной соленостью, а в прибрежных частях бассейна — прибрежно-
морские образования. В симметричных ритмах фациальные и генетические типы пород могут быть одинаковыми, но сменяющимися в разрезе в обратной последовательности.
В более крупном, раннесреднефран-ском ритме доманиковый ритм располагается в регрессивной ветви, а в позднедевонском мегаритме — в трансгрессивной. Донской этап, охватывающий верхнефранский подъярус, и сосновский этап осадконакопления, связанный с ран-нефаменским подъярусом и нижней частью устьпечорского горизонта, являются ритмами IV порядка и характеризуются прерывистым сокращением площади осадконакопления и площади моря с нормальной морской или близкой к ней соленостью в Тимано-Печорском седимен-тационном бассейне. На удаленных от источников поступления обломочного материала участках на западе и севере се-диментационного бассейна в конце донского этапа, в ливенское время (устьух-тинская свита Южного Тимана и пестроцветная толща севера Колвинского мегавала), и в конце сосновского этапа, в устьпечорское время (II устьпечорская и II — ыджид-каменская толщи), накапливались сульфатные отложения. Это отчетливо указывает на регрессивную направленность донско-сосновских отложений по сравнению с нижнесреднеф -ранскими.
В ТПП к границе II и III толщ устьпечорского горизонта приурочено изменение общей направленности осадочного процесса. С начала формирования III толщи устьпечорского горизонта вновь наблюдается расширение площади отложений с нормальной соленостью. Этот этап назван устьпечорско-джебол-ским [1]. Он характеризуется наиболее полным развитием образований трансгрессивных частей (III, IV толщи устьпечорского горизонта, зеленецкая свита и нижненюмылгская подсвита) при слабом развитии отложений регрессии (верхненюмылгская подсвита). На заключительной стадии позднеустьпечор-ско-джеболского этапа сокращалась площадь осадконакопления и осадки моря с нормальной морской соленостью на западе провинции, вероятно, не отлагались. Отложениям данного этапа в центральных районах Русской платформы, по-видимому, отвечают отложения тургеневско-нижнеозерского этапа осадконакопления, образование кото-
рых, как показал С. В. Тихомиров, было связано с новым расширением площади осадконакопления. Исходя из анализа строения фаменского яруса ТПП, можно предположить, что наиболее существенными стратиграфическими границами являются граница сосновского и позднеустьпечорско-джеболского этапов осадконакопления, проходящая по кровле II толщи устьпечорского горизонта, к которой приурочено изменение общей направленности осадочного процесса, и кровля джеболского надгори-зонта, выше которой представители девонской фауны отсутствуют.
Анализ имеющегося геолого-геофи-зического материала позволил нам выявить общую ритмичность в строении одновозрастных, но разнофациальных сред-непозднефранских и фаменских отложений ТПП, которая согласуется с палеонтологическими данными. Это дает возможность просчитывать ритмы в палеонтологически слабо охарактеризованных депрессионных, рифовых и «зари-фовых» отложениях, выявить по полноте ритмов перерывы, которые оказывают существенное влияние на образование пород-коллекторов. Изучение строения верхнедевонского комплекса ТПП в соответствии с этапностью осадочного процесса позволяет более обоснованно подойти к расчленению разреза и значительно уточнить литолого-стратиграфиче-ский критерий нефтегазоносности с целью применения его при проведении геолого -поисковых и геолого -разведочных работ на нефть и газ.
Литература
1. Пармузина Л. В. Строение, условия формирования верхнедевонского комплекса Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции и прогноз коллекторов: Автореф. дис. ... д. г.-м. н. Санкт-Петербург, 2005. 51 с.
2. Страхов Н. М. Основы теории литогенеза. М.: Изд-во АН СССР, 1960. Т. I. 212 с.; Т. II. 549 с.
3. Сорокин В. С., Ларская Л. А. и др. Девон и карбон Прибалтики. Рига: «Зинатне», 1986. 481 с.
4. Тихомиров С. В. Этапность (периодичность) осадочного процесса в свете работ М. С. Швецова // Известия вузов. Геология и разведка, 1965. № 11.
С. 14—32.
Рецензент д. г.-м. н. В. В. Шиманский
