CC BY
13
УДК 563.12:551.762.1
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ (ЛИТОЛОГИЯ, БИОФАЦИИ, ГЕОХИМИЯ) ПОГРАНИЧНОГО ИНТЕРВАЛА ПЛИНСБАХА-ТОАРА СЕВЕРА СРЕДНЕЙ СИБИРИ (БАССЕЙН Р. КЕЛИМЯР)
Анастасия Игоревна Радевич
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, инженер лаборатории микропалеонтологии; Новосибирский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирого-ва, 2, студент, тел. (383)335-64-28, e-mail: RadevichAI@ipgg.sbras.ru
Лариса Александровна Глинских
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории микропалеонтологии, тел. (383)335-64-28, e-mail: GlinskihLA@ipgg.sbras.ru
Борис Леонидович Никитенко
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, доктор геолого-минералогических наук, зав. лабораторией микропалеонтологии, тел. (383)335-64-28, e-mail: NikitenkoBL@ipgg.sbras.ru
Владимир Павлович Девятов
Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья, 630091, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 67, доктор геолого-минералогических наук, зав. лабораторией геологии и нефтегазоносности мезозоя, тел. (383) 221-49-65, e-mail: dvp@sniiggims.ru
Дается краткий анализ результатов комплексных исследований (литологических, микропалеонтологических, геохимических) пограничного интервала плинсбаха-тора севера Средней Сибири (басс. р. Келимяр). Реконструированы палеообстановки плинсбахско-тоар-ского бассейна.
Ключевые слова: плинсбах, тоар, фораминиферовые ассоциации, палеообстановки, север Средней Сибири.
COMPREHENSIVE ANALYSIS (LITHOLOGY, BIOFACIES, GEOCHEMISRTY) OF THE PLIENSBACHIAN-TOARCIAN BOUNDARY INTERVAL, NORTH MIDDLE SIBERIA (KELIMYAR RIVER)
Anastasiya I. Radevich
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Аkademik Koptyug Prospect, Engineer Laboratory of the Micropaleontology; Novosibirsk State University, 630090, Russia, Novosibirsk, 2 Pirogova St., Student, tel. (383)335-64-28, e-mail: RadevichAI@ipgg.sbras.ru
Larisa A. Glinskikh
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Аkademik Koptyug Prospect, Ph. D., Senior Research Scientist, Laboratory of the Micropaleontology, tel. (383)335-64-28, e-mail: GlinskihLA@ipgg.sbras.ru
Boris L. Nikitenko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, 3 Akademik Koptyug Prospect, D. Sc., Head of the Laboratory of Micropalaeontology, tel. (383)335-64-28, e-mail: NikitenkoBL@ipgg.sbras.ru
Vladimir P. Devyatov
Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources, 630091, Russia, Novosibirsk, 67 Krasny Prospect, D. Sc., Head of Laboratory of the Geology and Petroleum of Mesozoic, tel. (383)221-49-65, e-mail: dvp@sniiggims.ru
A brief analysis of the results of comprehensive studies (lithological, micropaleontological, geochemical) of the Pliensbachian/Toarcian boundary interval in north of Middle Siberia (Kelimyar River) is given. The palaeoenvironmental reconstructions for the Pliensbachian-Toarcian basin were proposed.
Key words: Pliensbachian, Toarcian, foraminiferal association, palaeoenvironments, North of the Middle Siberia.
Для реконструкции условий формирования толщ, обогащенных органическим веществом, которые часто являются нефтематеринскими, необходимо проведение их комплексных литолого-геохимических и биофациальных исследований.
Анализ литологического состава и особенностей строения толщ пограничного интервала плинсбаха/тоара в районе р. Келимяр показал резкую смену па-леообстановок в конце плинсбаха и начале тоара. Изучение особенностей распределения фораминиферовых ассоциаций позволило провести биофациальную реконструкцию разреза. Геохимические методы исследования глинистой фракции (<0.002 мм) были использованы для определения относительной солености древних водоемов, окислительно-восстановительного потенциала (Eh) среды осадконакопления, удаленности от береговой линии, кислотности среды выветривания в областях питания. Были проведены различные анализы для определения содержаний элементов и их соединений (Mn, V, Ва, Sr, Al2O3, MgO, MnO, Na2O, K2O и др.). Кроме того, во всех образцах определялось содержание различных форм железа (Fe^, Feзaк, Feок, Feобл, Feвaл).
Нижняя часть вскрытого разреза верхнего плинсбаха (кыринская свита, слой 1, мощность 9.6 м) представлена алевритами глинистыми темно-серыми, зеленоватыми, неравноплитчатыми, плотными, массивными, участками неясно линзовиднослоистыми с желвачками пирита, рассеянной галькой, гравием, валунами изверженных пород. В основании - с линзами алевролитов зеленовато-серых известковистых. В толще найдены остатки двустворок, гастропод, сер-пул. Верхи верхнего плинсбаха (кыринская свита, слой 2, мощность 1.6 м) в разрезе сложены глинами алевритистыми, с поверхности - желтовато-серыми, на сколе - темно-серыми, голубоватыми, с редкой галькой.
В нижней части слоя 1 в ориктоценозах микробентоса преобладают представители рода Trochammina. Известковые формы немногочисленны, но таксо-номически разнообразны и представлены Conorboides, Dentalina, Lenticulina,
Ichtyolaria, Nodosaria, Pyrulinoides и др. Ассоциации такого типа характерны для умеренно-глубоководной приближенной к берегу зоны моря (II6) [5]. В верхней части слоя 1 ассоциации фораминифер состоят в основном из агглютинирующих форм. Доминантом остается Trochammina, многочисленны Hyperammina, Ammodiscus, из известковых встречены редкие Nodosaria, что указывает на то, что отложения этой части разреза формировались в обстанов-ках мелководной, удаленной от берега, зоны моря (Ша) [5]. О мелководном характере седиментогенеза свидетельствуют находки валунов, гальки и гравия. В ориктоценозах слоя 2 появляются и становятся многочисленными форами-ниферы рода Recurvoides. В верхней части слоя обильны представители «примитивных» родов Ammodiscus, Hyperammina. Раковины агглютинирующих фораминифер грубозернистые. Подобного типа ассоциации характерны для мелководной, приближенной к берегу, зоны моря (Шб) [5] с нестабильным солевым режимом и активной гидродинамикой. В глинистых осадках встречается редкая хорошо окатанная галька эффузивов.
Соотношение между пиритным железом и остаточным Сорг в пресноводных отложениях, как правило, меньше 0.03-0.06, а в морских больше 0.1-0.2 [7]. В плинсбахе значение этого параметра равно 3.1, что указывает на нормально-морские условия. Увеличение содержания Fe^p свидетельствует об углублении бассейна. В плинсбахе оно равно 24 %. Общее содержание железа в плинсбахском образце (Fe2O3) составляет 2.2 %. Большая часть принадлежит закисному Fe - 47.2 %; содержание сульфидной серы составляет 1.55 %, что указывает на слабо восстановительную среду в осадке в диагенезе [1]. По величине отношения MnO/MgO в глинистой фракции также можно определить показатель окислительно-восстановительного потенциала среды осадконакопле-ния [3]. Чем больше отношение, тем более окислительные обстановки. Отношение в плинсбахе 0.0038. Относительное содержание марганца и железа в изученных образцах указывает на низкие значения pH и формирование отложений недалеко от берега, так как марганца в породах плинсбаха-тоара значительно меньше, чем железа. Значение pH в таком случае не превышает 5.5-8.5 [2]. Отношения Al2O3:Na2O и K2O:Na2O в тонких фракциях отражают степень зрелости глинистых пород и указывают на интенсивность химического выветривания. Отношение Al2O3:Na2O для плинсбаха равно 41.2. Отношение K2ON2O равно 7.2.
Нижний тоар (келимярская свита, курунгская пачка, слой 3, 4, 5; мощность 6.4 м) изученного разреза в основании содержит прослой глин серых, буроватых, листоватых, вязких, волнистослоистых, с тонкими линзами глин сапропелитовых черных. Выше в 0.2-0.8 м от подошвы - прослой глин сапропелитовых линзовиднослоистых, переслаивающихся с глинами желтовато-серыми, буроватыми с многочисленными белемнитами и редкими двустворками. На этом уровне выявлен конкреционный горизонт бурых, ожелезненных карбонатных конкреций со структурой cone in cone в нижней части и массивных в верхней. Во второй половине пачки встречены глины сланцеватые тонкоровноплитча-тые, тонкогоризонтальнослоистые, темно-серые до черных, буроватые, местами
сильно окисленные, с запахом битума. В верхней части слоя прослежена пиритовая линза. Над ней появляются многочисленные двустворки, остатки давленых аммонитов, белемниты, остатки ракообразных, гастроподы. Выше идет чередование прослоев глин сланцевых темно-серых, буроватых с глинами сланцевыми, более вязкими, обохренными, с плоскими стяжениями пирита. Вышележащая часть нижнего и верхний тоар (келимярская свита; слой 6, 7, 8; мощность 10.6 м) в разрезе представлена глинами темно-серыми алевритовыми, тонконеравноплитчатыми, с пятнами ярозитизации по органическим остаткам. Встречаются горизонты линзовидных конкреций сидеритизированного известняка, в средней части которых выделяются прослои с обильными белемнитами, обломками крупных аммонитов, двустворками.
В ориктоценозах микробентоса из основания слоя 3 встречены как плинс-бахские, так и первые тоарские фораминиферы, что позволило реконструировать фораминиферовые сообщества переходного типа. В целом ассоциации представлены немногочисленными Ammodiscus, Recurvoides, Trochammina, Ammobaculites, Saccammina, без ярко выраженных доминантов. Такие сообщества встречаются в прибрежно-мелководных участках. Мелкомерность раковин, а также тонкозернистость структуры стенки раковин фораминифер говорят о спокойных обстановках. А появление первых сапропелитов и глин, обогащенных органическим веществом, свидетельствует о начале стагнационного этапа развития бассейна. В ориктоценозах микробентоса вышележащей части слоя 3 и слоя 4 выявлены обильные (до тысяч раковин) сообщества форамини-фер, резко отличающиеся от плинсбахских. В ассоциациях фораминифер преобладают многочисленные Trochammina, в подчиненном количестве встречаются Evolutinella, Bulbobaculites, Hyperammina, Recurvoides и др. Известковые фораминиферы достаточно редки, представлены родами Globulina, Eoguttulina, Dentalina, Lenticulina. Отмечается мелкомерность раковин агглютинирующих фораминифер. Такие фораминиферовые сообщества характерны для умеренно-глубоководных зон моря (II) [5], с застойным гидродинамическим и неблагоприятным газовым (стагнационным) режимом. Слой 5 формировался, вероятно, в подобных, но более мелководных обстановках (Ша) [5]. Об этом свидетельствуют менее разнообразные ассоциации фораминифер, в которых преобладают агглютинирующие формы (Trochammina, Saccammina, Ammodiscus и др.). В верхней части слоя 5 таксономическое разнообразие фораминифер частично восстанавливается, появляются представители Evolutinella, Ammobaculites, Globulina, Dentalina, Glomospirella, характерные для умеренно глубоководной, приближенной к берегу, зоны моря (Пб) [5]. Для ориктоценозов слоя 6 и нижней части слоя 7 характерны Ammodiscus, Trochammina, Saccammina, редкие Lenticulina, Astacolus. Осадки становятся более грубозернистыми (по сравнению с тонкоотмученными глинами слоев 3-5). Формирование отложений этой части разреза, по-видимому, происходило в обстановках мелководной, удаленной от берега, зоны моря, с нормальным гидродинамическим и газовым режимом. Подобные обстановки характерны и для верхней части слоя 8. Ассоциации фораминифер, реконструированные по ориктоценозам верхней половины слоя
7 и нижней части слоя 8, более многочисленны и разнообразны в таксономическом отношении по сравнению с вышеописанными. Сообщества представлены ЬепйсиНпа, Ав1асо1ш, ТгосИатшта, Атто&всш, Бассаттта, Уегпеш1то1ёев и др. Подобные ассоциации характерны для умеренно глубоководной, приближенной к берегу, зоны моря (Пб) [5].
Соотношение между пиритным железом и остаточным Сорг изменяется от 1.3 в раннем тоаре с постепенным уменьшением до 0.4 к концу раннего тоара, что говорит о нормально-морской солености. Формирование осадка в умеренно-глубоководной зоне подтверждается преобладанием пирита среди аутиген-ных минералов ^епир 68.3 %) в начале тоара и высоким содержанием калия (2.4-3.23) в обменном комплексе [4, 6]. Общее содержание железа в пробах (Бе203) варьирует от 2.0 до 5.7 %, при этом большая часть этого железа в большинстве образцов находится в закисной форме FeO - 19.7-72 %, что говорит о восстановительных обстановках и достаточно влажном климате [3]. Присутствие Fe карбонатного в осадке свидетельствует об углекислом режиме с низкими значениями Eh и рН. Содержание сульфидной серы варьирует от 9.33 % в начале раннего тоара с постепенным уменьшением до 0.85 % в конце раннего тоара, что указывает на резко восстановительную обстановку в раннем тоаре и слабовосстановительную - в конце раннего тоара [1]. Это подтверждается и величиной отношения MnO/MgO: 0.0031 - в первой половине раннего тоара и 0.0059 - в конце раннего тоара. Значение А1203;№20 в тоаре несколько выше, чем в плинсбахе - до 52.6. Отношение калия и натрия изменяется от 5.6 до 7.4.
Геохимические параметры в разрезе низов тоара р. Келимяр показывают, что органическое вещество (ОВ) имеет преимущественно аквагенный сапропелевый генезис с примесью террагенной составляющей. Значения Н1 возрастают от плинсбаха к тоару сопряженно с негативным сдвигом кривой 513Сорг, что свидетельствует о повышении вклада морского ОВ во время раннетоарской трансгрессии. Ярко выраженный негативный экскурс 13С, достигающий 6 %о, отмечается с границы аммонитовых зон antiquum-falciferum и достигает минимальных значений (-32 %о) в нижней части зоны falciferum. Резкое снижение 513Сорг сопровождается ростом значений Сорг [8].
На основе комплексного анализа установлено, что в плинсбахе разрез формировался в умеренно-глубоководных, приближенных к берегу, обстанов-ках и прибрежно-мелководных. В тоаре формирование разреза происходило в умеренно-глубоководных и мелководных, удаленных от берега, обстановках. В конце позднего плинсбаха преобладала активная гидродинамика, а тоар характеризовался спокойным (до стагнационного - в раннем) гидродинамическим режимом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Гуляева Л. А. Геохимические фации, окислительно-восстановительные обстановки и органическое вещество осадочных пород // Сов. Геол. - 1955. - Вып. 47. - С. 88-103.
2. Катченков С. М. Малые химические элементы в осадочных породах и нефтях. -Л. ; Гостоптехиздат, 1959. - 271 с.
3. Левчук М. А. Литология и перспективы нефтегазоносности юрских отложений Ени-сей-Хатангского прогиба. - Новосибирск : Наука, 1985. - 168 с.
4. Мезозойские отложения Хатангской впадины / В. Н. Сакс, И. С. Грамберг, З. З. Рон-кина, Э. Н. Аллонова - Л. : Гостоптехиздат, 1959. - 226 с.
5. Никитенко Б. Л. Стратиграфия, палеобиогеография и биофации юры Сибири по микрофауне (фораминиферы и остракоды). - Новосибирск : Параллель, 2009. - 680 с.
6. Сакс В. Н., Ронкина З. З. Юрские и меловые отложения Усть-Енисейской впадины. -М. : Госгеолтехиздат, 1957. - 232 с.
7. Страхов И. М., Залманзон Э. С. Распределение аутигенно-минералогических форм железа в осадочных породах и его значение для литологии // Изв. АН СССР. Сер. геол. -1955. - № 1. - С. 34-51.
8. Тоарское аноксидное океаническое событие (Т-ОАЕ) в Арктике (седиментологиче-ские, микропалеонтологические и геохимические свидетельства) / Б. Л. Никитенко, Г. Суан, В. П. Девятов и др. // Научная сессия «Палеонтология, стратиграфия и палеогеография мезозоя и кайнозоя бореальных районов» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 18-22 апр. 2011 г.). -Новосибирск : ИНГГ СО РАН, 2011. - Т.1. - С. 202-209.
© А. И. Радевич, Л. А. Глинских, Б. Л. Никитенко, В. П. Девятов, 2017
