С. А. Свидзинский, М. А. Барановская. Особенности ритмостратиграфии галогенной толщи
УДК [552.53:551.736]
ОСОБЕННОСТИ РИТМОСТРАТИГРАФИИ ГАЛОГЕННОЙ ТОЛЩИ И ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КАЛИЙНО-МАГНИЕВОЙ МИНЕРАЛИЗАцИИ В ЮГО-ЗАПАдНОй ТУПИКОВОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ПРИКАСПИЙСКОГО СОЛЕРОдНОГО БАССЕЙНА
с. А. свидзинский, М. А. Барановская1
000 «ЕвроХим-ВолгаКалий», Котельниково, Волгоградская область
1 ооо «геолХимПроект», москва, доп. офис в г. котельниково E-mail: [email protected]
Приводится ритмостратиграфическая характеристика нижнепермской галогенной формации западной моноклинальной части Северо-Прикаспийского солеродного бассейна. рассматриваются палеогеографические условия накопления калийно-магниевых и магниевых залежей в Приволжской моноклинали и ее южной тупиковой части, вмещающей гремячинское месторождение калийных солей и смежные поисковые участки: даргановский и равнинный. обосновывается вывод о развитии в период образования практически каждой (за небольшим исключением) ритмопачки, локальных суббассейнов, накапливающих сгущенные до уровня эвтоники калийно-магниевые рассолы, с образованием соответствующих пород.
Ключевые слова: галогенная формация, ритмостратиграфия, палеогеография, калийно-магниевая минерализация, гремячинское месторождение, локальные суббассейны.
Features of Rhythostratigraphy of Halogen Thicker and Paleogeographic Conditions of Potassium-Magnesium Mineralization in the southwestern Deadlock Part of North-Caspian halmeic Basin
s. A. svidzinskiy, M. A. Baranovskaya
Provides rhythmostratigraphic characteristic of Lower Permian halogen formations of Western monoclinal part of the North-Caspian hal-meic basin. Paleogeographic conditions of accumulation of potassium and magnesium and magnesium deposits in the Volga Monocline and the southern deadlock part that holds Gremyachinskoe deposit and related search sites: Darganovskiy and Ravninniy are considered. The conclusion of the development during the formation of almost every (with a few exceptions) rhythmopack, local sub-basins, collecting condensed to a level of evtonik potassium-magnesium brines to form the corresponding species.
Key words: halogen formation, rhythmostratigraphy, paleogeogra-phy, potassium-magnesium mineralization, Gremyachenskoe deposit, local sub-basin.
DOI: 10.18500/1819-7663-2015-15-3-57-62
Рассматриваемая территория расположена в южной части Приволжской моноклинали, окаймляемой непосредственно Северо-Донецкими дислокациями с юга, Воронежской антеклизой с запада и Прикаспийской впадиной с востока (рис. 1). В связи с отмеченным местоположением
здесь сложились особые палеотектонические и соответственно палеогеографические условия се-диментогенеза, особенно в заключительные - эва-поритовые - стадии солеобразования, отличные от условий расположенной севернее собственно Приволжской моноклинали и, по всей видимости, остальной территории Северо-Прикаспийского солеродного бассейна. Это, естественно, отразилось на литолого-фациальном своеобразии образовавшихся здесь пород.
В разработке схемы стратификации соленосной толщи западного обрамления Прикаспийской впадины - Приволжской моноклинали - участвовали многие авторы [1-7]. Основываясь на мнении подавляющего большинства этих исследователей, при составлении монографии «Нижнепермаская галогенная формация Северного Прискапия (1981)
В. С. Деревягиным, С. А. Свидзинским, В. И. Сед-лецким и другими авторами был принят вариант, которым геологи Нижней Волги пользуются до настоящего времени. Так, в сводном разрезе галогенной толщи выделяется 10 ритмопачек (снизу вверх): I - волгоградская, II - балыклейская, III -карпенская, IV - приволжская, V - луговская, VI - погожская, VII - антиповская, VIII - пигарев-ская, IX - долинная, X - ерусланская. Мощность ритмопачек варьирует от 20-25 м до 250-350 м. Согласно теории галогенеза [8] каждая из ритмопачек начинается отложением наименее растворимых доломит-ангидритовых пород, слагающих так называемый базальный горизонт, переходящий вверх по разрезу в галит-ангидритовую или ангидрит-галитовую породу и, далее, - в чистую, практически мономинеральную, каменную соль (галитит), вмещающую в «завершенных» макроритмах (ритмопачках) калийные, калийно-магниевые и магниевые залежи: сильвиниты, карналли-товые и бишовитовые образования.
Характеристика ритмопачек, основанная первоначально на каротажных данных скважин нефтяных организаций, пройденных сплошным забоем, дополнена в последующем скважинами со сплошным отбором керна и результатами его литологического, минералого-петрографического и геохимического изучия: поисковое бурение на Краснокутской площади, разведочное - на Го-родищенском, Наримановском и Светлоярском месторождениях бишофита.
Ю. А. Писаренко с соавторами [9, 10] приводит типовой стратиграфический разрез ниж-
© Свидзинский С. А, Барановская М. А, 2015
Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2015. Т. 15, вып. 3
Рис. 1. Тектоническая схема северо-западного обрамления Прикаспийской впадины
непермской галогенной формации северного обрамления Прикаспийской впадины. В нем ритмопачки определяются как свиты, карбонатно-сульфатная толща выделяется в качестве карпенской серии, а в кровле соленосных образований выделена озерская свита. По мнению многих видных исследователей [11-17], в основу литологического принципа расчленения соленосных комплексов положена именно ритмостратиграфия: прослеживание определенных ритмопачек, отвечающих отдельным циклам прогрессивного засолонения бассейнов, от стадии низкой солености до высокой. Кроме того,
Ю. А. Писаренко пользовался исключительно каротажной характеристикой нефтяных скважин, пройденных без подъема керна.
Что же касается рассматриваемой территории, то она хорошо изучена разведочным бурением на Гремячинском месторождении калийных солей и поисково-оценочным - на смежных участках: Равнинном к северу и Даргановком к востоку.
Схема сопоставления разрезов ритмопачек галогенной толщи, начиная с основной - северной части Приволжской моноклинали, через Гремя-чинское месторождение и поисковые участки Равнинный и Даргановский, приведена на рис. 2.
58
Научный отдел
С. Л. Свидзинский, М. Л. Барановская. Особенности ритмостратиграфии галогенной толщи
Рис. 2. Схема сопоставления ритмопачек галогенной толщи Гремячинского месторождения, Равнинного и Даргановского поисковых участков и Приволжской моноклинали в целом (слева направо)
Геология
59
Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2015. Т. 15, вып. 3
Необходимо отметить, что формирование каждой из ритмопачек отображает специфику седиментогенеза, контролируемого палеогеографическими условиями, присущими конкретной ритмопачке, вне зависимости от уже образовавшихся нижележащих пород. При этом:
- базальные доломит-ангидритовые породы осаждались из слабосоленых рассолов в период поступления в седиментирующий бассейн объемных порций океанических вод; в этот период практически вся площадь бассейна покрывалась рассолами;
- последующее прогрессирующее испарение приводило к сгущению рапы и образованию полуизолированных суббассейнов или «ванн», в которых отлагалась бессульфатная каменная соль и при более значительной расчлененности рельефа уже в изолированных суббассейнах калийно-магниевые соли.
Попытаемся в общих чертах проанализировать изменение палеогеографической обстановки в процессе формирования калие-, магниеносных ритмопачек в пределах рассматриевых объектов (площадей) (см. рис. 2). Самые нижние из установленных здесь ритмопачек балыклейская (II), карпенская (III) и приволжская (IV) не содержат калийно-магниевых образований.
Луговская ритмопачка (V)
В отличие от основной территории Приволжской моноклинали, где в толще каменной соли отмечаются лишь прослои полигалита (K2Ca2Mg (SO^4 х 2H2O), в южной тупиковой части прослеживаются продуктивные залежи сильвиновой (KCl) и карналлитовой (KCl х MgCl2 х 6H2O) пород. Соответственно в этот период здесь существовал локальный суббассейн, заполненный насыщенной по калию и магнию рапой. Однако и здесь имеются различия:
- в пределах Гремячинского месторождения суббассейн на стадии эвтоники характеризовался относительно выровненным ложем, что позволило сформироваться сравнительно выдержанной продуктивной сильвинитовой залежи;
- на территории поисковых участков дно суббассейна было весьма неровным с наличием возвышенностей, отмелей и впадин; соответственно в определенной части обоих участков прослеживаются значительной мощности (до 5-15 м) сильвинитовые залежи, а на некоторых участках - не менее мощные (20-40 м) карналлитовые пласты и маломощные (2-3 м) слои сильвинита или карналлитовой породы.
Погожская ритмопачка (VI)
На территории Приволжской моноклинали в разрезе погожской ритмопачки развита так называемая «нижняя» бишофитовая залежь. Она формирует линзообразные тела, вытянутые в субмеридиональном направлении на значительные расстояния (20-30 км), окаймляясь карналлитовы-ми породами и сильвинитом. Мощность залежей в апикальной части тел достигает 20-30 м, с выше-
лежащей «верхней» бишофитовой залежью анти-повской ритмопачки она образует уникальный так называемый Поволжский бишофитоносный бассейн [18]. Рассматриваемая южная тупиковая часть моноклинали в погожское время была относительно приподнята, что отразилось на характере образовавшихся здесь пород:
- в пределах Гремячинского месторождения прослеживается только нижняя базальная часть разреза ритмопачки, и лишь на отдельных локальных участках - перекрывающие несколько метров каменной соли; в связи с этим, при изучении месторождения данная часть разреза (как оказалось ошибочно) относилась к подошве базальной до-ломит-ангидритовой толщи вышележащей анти-повской ритмопачки, а нижележащие образования луговской ритмопачки с продуктивной сильвини-толвой залежью - к погожской ритмопачке;
- последующее поисковое бурение на Дар-гановском и Равнинном участках позволило проследить в составе погожской ритмопачки не только базальный пласт, но и толщу перекрывающей каменной соли мощностью 10-20 м, вмещающую в значительном количестве пересечений маломощный (0,7-0,9 м) сильвинитовый слой, а по отдельным скважинам продуктивную сильви-нитовую залежь (3-4 м) и иногда карналлитовый пласт (1,8-11,7 м). Таким образом, при общем приподнятом состоянии южной тупиковой площади по отношению к Приволжской моноклинали территория поисковых участков в погожское время в отличие от Гремячинского месторождения все же имела ограниченный по времени локальный суббассейн.
Антиповская ритмопачка (VII)
В отличие от основной части Приволжской моноклинали, где она промышленно бишофито-носна, в южной тупиковой зоне эта ритмопачка не калие-, магниеносная. Соответственно южная граница эвапоритового суббассена проходила где-то между Наримановским месторождением бишо-фита и Гремячинским калийным месторождением.
Пигаревская ритмопачка (VIII)
На территории Приволжской моноклинали эта часть разреза галогенных образований характеризуется наличием в верхней половине толщи каменной соли пачки (10-60 м), представленной переслаиванием сильвин-галитовой, карналлит-галитовой, сильвин-карналлитовой пород, местами с примесью полигалита и борных минералов. В южной тупиковой части моноклинали признаки калие-, магниеносности отсутствуют, что объясняется сравнительно малой мощностью (15-28 м) образовавшихся здесь натриевых солей, т. е. недо-отложением верхней (калиеносной) части разреза.
Долинная ритмопачка (IX)
В разрезе долинной ритмопачки Приволжской моноклинали и Гремячинского месторождения калийно-магниевая минерализация отсутствует. К северо-востоку от месторождения (Равнинный и Даргановский участки) существовал в долин-
60
Научный отдел
С. А. Свидзинский, М. А. Барановская. Особенности ритмостратиграфии галогенной толщи
ное время локальный суббассейн, где на стадии эвтоники образовывались залежи карналлитовых, смешанных сильвин-карналлитовых, бишофит-карналлитовых и даже бишофитовых солей.
В пределах Равнинного участка намечается краевая часть бассейна, где отложились маломощные слои сильвинита (2-3 м) и карналлито-вой породы (5 м). В основном рассматриваемый суббассейн располагался на площади Дарганов-ского поискового участка. Здесь фиксируются пласты (1-2, редко 7-14 м) сильвинита, толщи карналлитовых пород (до 20-50 м), а также сильвин-карналлитовых (5-32 м), бишофит-кар-наллитовых (2,5-17 м) и бишофитовых (1-3,5 м). Соответственно дно суббассейна, так же как и описанного выше луговского, было чрезвычайно неровным, с наличием значительных отмелей и впадин.
Ерусланская ритмопачка (X)
На всей территории Приволжской моноклинали данная ритмопачка представлена исключительно каменной солью с многочисленными слоями и прослоями ангидрита, что свидетельствует о затухании здесь галогенеза вообще.
В заключение полагаем целесообразным отметить следующее:
1) кроме, пожалуй, самой нижней ритмопачки галогенной толщи - волгоградской (I), недоразвитой приволжской (IV), а также самой верхней «затухающей» ерусланской (X), все остальные на территории Северо-Прикаспийского солеродного бассейна в завершающие периоды солеобразования собирали в локальных пониженных территориях сгущенную до стадии эвтоники поверхностную рапу и межкристалль-ные растворы с образованием соответствующих пород. Ярким примером может служить наличие уникального Поволжского бишофитоносного бассейна на территории Приволжской моноклинали. Здесь в погожское (VI) и антиповское (VII) время существовало корытообразное понижение (30-40 км в широтном и 500 км в меридиональном плане) по отношению к расположенной к востоку основной части Северо-Прикаспийского солеродного бассейна. Соответственно сюда стекались насыщенные по калию и магнию меж-кристалльные растворы и поверхностная рапа, образовывая огромный локальный, в основном магниевый, суббассейн.
Было также доказано [19, 20], что продуктивная сильвинитовая залежь Эльтонского месторождения калийных солей соотносится с карпенской (III) ритмопачкой. В пределах Приволжской моноклинали, кроме прослеживаемых региональных бишофитовых залежей погожской (VI) и антиповской (VII) ритмопачек, отмечается наличие бишофитовых пластов на отдельных локальных участках в разрезе пигаревской (VIII) [18], а также луговской (V) [2] ритмопачках;
2) ритмопачки, выделяемые и описываемые здесь в разрезе галогенной толщи, являются под-
разделениями первого порядка. Внутри этих подразделений выделяются более мелкие элементы. Об этом свидетельствуют иногда встречаемые в базальных доломит-ангидритовых породах слои каменной соли, незначительной мощности слои ангидрита в каменной соли, а также слои и прослои галитита в залежах калийных и калийномагниевых пород и т. п.
Библиографический список:
1. Урусов А. В., Кетат О. Б., Кольцова В. В. Новые данные по стратиграфии и перспективам нефтегазоносности пермских и триасовых отложений Волгоградской области. М., 1964. Вып. 3. 220 с.
2. Ермаков В. А., Исаев А. Я., Гетманова Е. И. Гидрохимическая толща на территории западного обрамления Прикаспийской синеклизы // Геология нефти и газа. 1968. № 5. С. 33-38.
3. Виноградова Н. Г., Ощепков К. Ф. О геологическом строении пермских сульфатно-галогенных отложений северо-восточной части Приволжской моноклинали // Вопросы геологии и нефтегазоносности Нижнего Поволжья. Волгоград, 1969. С. 143-147.
4. Бражников Г. А., Ермаков В. А., Пескова А. Я., Одо-леев О. Г. Взаимоотношения структурных планов надсо-левого и подсолевого комплексов Приволжской моноклинали // Поиски нефти и газа в солянокупольных областях. М., 1970. С. 141-147.
5. Шафиро Я. Ш. Корреляция пермских галогенных отложений Волгоградского Поволжья и тектонические условия их формирования // Бюл. МОИП. Отд-ние. геол. 1972. Т. 47, № 6. С. 45-59.
6. Казанцев О. Д., Ермаков В. А., Гребенников Н. П. К открытию залежей бишофита на территории Нижнего Поволжья // Советская геология. 1974. № 7. С. 124-132.
7. Белоножко В. С., Бурунков В. А., Файницкий С. Б., Писаренко Ю. В. Литология и корреляция // Литология подсолевого палеозоя Прикаспийской синеклизы. Саратов, 1977. С. 154-167.
8. ВаляшкоМ. Г. Геохимические закономерности формирования месторождений калийных солей. М., 1962. 374 с.
9. Писаренко Ю. А., Белоножка В. С., Бурунков В. А., Файницкий С. Б. Результаты корреляции соленосной толщи северо-западной части бортовой зоны Прикаспийской впадины // Проблемы соленакопления : в 2 т. Новосибирск, 1977. Т 2. С. 36-39.
10. Писаренко Ю. А., Файницкий С. Б., Белоножко В. С. Корреляция соленосной толщи бортовой зоны северо-западной части Прикаспийской впадины в связи с поисками месторождений калийно-магниевых солей // Осадочные породы и руды. Киев, 1984. С. 81-84.
11. Фивег М. П. О некоторых задачах геологического изучения калийных месторождений // Вопросы геологического изучения агрономических руд. М., 1956. С. 58-69.
12. Кореневский С. М., ДонченкоК. Б. Геология и условия формирования калийных месторождений советского Пред-карпатья // Тр. / ВСЕГЕИ. Нов. серия. 1963. Т 99. С. 3-152.
13. Кислик В. З., Лупинович Ю. И., Ерошина Д. М. Периодичность осадкообразования галогенной формации
Геология
61
Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2015. Т. 15, вып. 3
Припятской впадины // Геология и петрография калийных солей Белоруссии. Минск, 1969. С. 29-53.
14. Тихвинский И. Н., Близеев Б. И. Корреляция разрезов кунгурского яруса платформенной Башкирии и востока Среднего Поволжья с разрезом классического кунгу-ра // Нижнепермские отложения Камского Предуралья. Пермь, 1973. С. 79-89.
15. Копнин В. И., Зуева А. С., Курочкин В. С. Строение и корреляция галогенных отложений Соликамской впадины и прилегающих территорий // Осадочные породы и руды. Киев, 1978. С. 185-193.
16. Richter-Bernburg G. Uber salinare Sedimentation // Z. Deutsch. Geol. Ges. 1955. Bd. 105. S. 593-645.
17. Richter-Bernburg G. Geology of Saliune Deposits // Proc. Hanover symp. 1968. (Earth sciences 7). Hanower, 1972. P. 33-39.
18. Свидзинский С. А., Московский Г. А. Поволжский би-шофитоносный бассейн. Саратов, 2004. 104 с.
19. ДеревягинВ. С. Палеотектонические и палеогеографические условия соленакопления на территории Северного Прикаспия в нижнепермскую эпоху // Строение и условия образования соленосных формаций. Новосибирск, 1981. С. 36-41.
20. Свидзинский С. А. Литолого-фациальный анализ галогенной толщи западной части Северного Прикаспия // Новые данные по геологии соленосных бассейнов Советского Союза. М., 1986. С. 10-18.
62
Научный отдел