CC BY
103
Известия Саратовского университета. Нов. сер. 2012. Т. 12. Сер. Науки о Земле, вып. 2
УДК [552.5.+551.763.3] (470/45)
ПОЗДНЕМЕЛОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ГРЕМЯЧИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ
Е. Ф. Ахлестина, Г. а. Московский
Саратовский государственный университет E-mail: [email protected]
Авторы статьи рассматривают состав отложений позднего мела, вскрытых скв. 13,62 на Гремячинском месторождении калийных солей, расположенном в Волгоградской области. Охарактеризованы выделенные литотипы, образующие по разрезу позднего мела закономерно чередующиеся слои (толщи) терригенных, карбонатных, глинисто-кремнистых отложений в соответствии с эволюцией бассейнов седиментации от морских эпиконтинен-тальных (сеноман, турон-коньяк) до субокеанических (сенон). Ключевые слова: поздний мел, отложения, литотипы, сено-ман, турон, сенон, бассейны седиментации.
The Late Cretaceous Deposits of Potassium soils at the Gremyachinsk Field E. F. Akhlestina, G. A. Moskovsky
The authors consider the compound of the late cretaceous deposits opened up in the bore hole number 13, 62 at the Gremyachinsk field of the potassium soils in the Volgograd region. According to the sediment basins evolution from the epicontinental basins (cenoman, turon-cognacian) to the subpelagic basins (cenonian) the lithotipe which form in the late cretaceous level the regular repeated layers of the terrigenous, carbonate, argillaceous-siliceous deposits are characterized.
Key words: late cretaceous, deposits, the lithotipe, cenoman, turo-nian, cenonian, the cedimantation basins.
На территории рассматриваемого месторождения позднемеловые отложения изучены петрографически по разрезам двух скважин: скв. 13 (инт. 539,3-310 м) и скв. 62 (инт. 545,5-325,9 м) (рисунок). Гипсометрически скважины расположены примерно на одном уровне [1] и вскрывают практически однотипный характер отложений сеноманского, туронского ярусов и сенона, в толще которых описываются следующие литотипы.
Сеноманские отложения изучены в инт. 545,5-538,0 м (скв. 62) и 539,3-501,0 м (скв. 13). Они представлены песками, алевро-песками глауконитово-кварцевыми, прослоями, обогащенными кремнисто-глинистым материалом до степени рыхлого алевро-песчаника или глины алевритовой.
Глина (скв. 62, инт. 545,5 м) буровато-серая комковато-пластинчатая, рыхлая (крошится на мелкую щебенку). Излом неровный мелкоступенчатый. Порода с HCl не реагирует. Глинистое вещество составляет 60-65%. Это тонкодисперс-
Разрезы позднего мела, вскрытые скв. 13 и скв. 62 на Гремячинском месторождении калийных солей: 1 - пески, песчанистость; 2 - алевролиты, алевритистость; 3 - глины, глинистость; 4 - мел; 5 - силициты опоковидные; 6а - глауконит, 6б - губки; 7 - смешанный известковоалевритовый глинисто-кремнистый литотип; 8 - несогласное залегание пород. Возраст пород: K2S - сеноманский ярус, К2ЮТ - туронский и коньякский ярусы нерасчленённые, К^-т - сантонский и маастрихтский ярусы нерасчленённые
© Ахлестина Е. Ф, Московский Г. А., 2012
Е. Ф. Ахлестина, Г. А. Московский. Позднемеловые отложения Гремячинского месторождения
ная микрозернисто-тонкочешуйчатая масса с агрегатной поляризацией. Участками глинистые чешуйки уплотнены и имеют субпараллельную ориентировку, желтоватые цвета интерференции и, вероятно, монтмориллонитовый состав. В пе-литовой микрозернистой массе просматриваются микрочастицы глауконита, присутствующего в виде зеленых, буровато-зеленых округлых и неправильных зерен алевритово-песчаной размерности (0,04-0,16 мм) агрегатного, редко волокнистого строения. В этой же массе неравномерно распределен терригенный песчано-алевритовый материал в количестве примерно 30-35%. Он плохо отсортирован по гранулометрическому составу, хотя преобладают алевритовые частицы, но размер их изменяется в пределах 0,008-0,10 мм. Песчаные частицы размером до 0,20 мм отмечаются редко. Терригенный материал представлен преимущественно бесцветными угловатыми, реже полуокатанными зернами кварца (25-30%), 2-3% составляют бесцветные угловатые таблички микроклин-ортоклазов, слюды (мусковит, буроватозеленые волокна гидрослюд). Часто наблюдаются углистые частицы, гумифицированные и углефи-цированные растительные остатки в виде черных непрозрачных и коричнево-красных включений размером до 0,12^0,32 мм, иногда с вкраплениями пирита. Из акцессорных минералов встречены эпидот, гранат. Структура алевритово-пелитовая.
Алевро-песчаник, изученный в инт. 538 м, (скв. 62), представлен темно-серой разнозернистой рыхлой породой с черными прожилками и отпечатками углефицированных растительных остатков, несколько обогащенной глауконитом (до 20-25%) и кремнисто(15-20%)-тинистой (15-20%) пелитовой массой, что позволяет отнести её к ультрасмешанно-му кремнисто-глинисто-глауконитово-алевритовому литотипу. Все компоненты распределены неравномерно в виде прожилково-пятнисто-линзовидных скоплений. Преобладает терригенный материал (3540%), в составе которого в основном присутствует кварц (30-35%). Зерна его бесцветные неправильные угловатые и различно окатанные алевритовой (0,04-0,10 мм) и в меньшем количестве мелкозернистой (0,10-0,25 мм) песчаной размерности. Единицы и доли процента составляют полевые шпаты (2-3%) в основном микроклин-ортоклазового ряда, иногда со следами пелитизации, замещения глауконитом; обломки кремней кварц-халцедонового состава, чешуйки мусковита, акцессорные минералы (эпидот, гранат, циркон, сфен).
Глинистое вещество различно окристаллизо-вано. В одних линзовидных участках (по шлифу) это тонкочешуйчатый монтмориллонит, в других -прожилки, прослойки слабоокристаллизованного микрозернистого глинистого вещества с микрочастицами глауконита, углистыми вкраплениями и гуминовым материалом. Последний пронизывает породу в этих участках нитевидными буро-черными прожилками с вкрапленностью фромбоидаль-ного пирита, с раздувами, к которым приурочены
включения тонких алевритовых (0,008-0,016 мм) зерен кварца.
Кремнезем, вероятно, пленочный гидрогель-алюмо-кремнистый, опал-кристобалитовый, иногда с мелкими (до 0,04-0,06 мм) сферами халцедона. Глауконит присутствует в виде зеленых различных оттенков округло-овальных и неправильных зерен агрегатного, редко волокнистого строения, иногда с вкраплениями пирита. Структура псаммитово (разнозернисто)-алевритово-пелитовая.
Пески (инт. 539,3-501,0 м, скв. 13) зеленовато-светло-серые мелко-среднезернистые с содержанием кварца до 80-85% и глауконита до 10-15% [2].
Состав пород сенона и характер распределения компонентов позволяют предположить, что накопление их иловых праосадков происходило в морском мелководном бассейне с обильной донной растительностью, с периодически проявляемыми донными волнениями, зонами взмучивания и перемыва осадочного материала, а также с периодами некоторого затишья темпа терри-генного осадконакопления. Это способствовало разложению и гумификации растений и осадков, трансформации глинистого вещества, конденсации глауконита, пирита, кремнезема.
Турон-коньякские ярусы. Этот возрастной интервал (скв. 13, инт. 501,0-464,0 м; скв. 62, инт. 470-490 м) представлен литологически монотонной известковой толщей, в которой выделяется два литотипа: мелоподобный органогенный известняк и мел пишущий. Оба литотипа имеют белую окраску со светло-сероватыми прожилками (в известняке) или кремоватым оттенком (у мела). Известняк неравномерной плотности, крепости, с неровной (комковатой) поверхностью скола керна. Мел более однородный по плотности, крепости с почти ровным шероховатым изломом. Реакция породы с НС1 активная. В составе обеих пород преобладает органогенный кальцит (80-85% в известняке и 98% в мелу) в виде пелитового кокколитового шлама (преобладающего в мелу) и фораминиферового детрита, кальцисфер, фрагментов золотистых водорослей, довольно равномерно насыщающих известняк. При этом часто встречаются башенковидные формы фораминифер и крупные элементы макрофауны размером до 0,16-0,24 мм и 0,2*1,10 мм, выполненные кристаллически-разнозернистым кальцитом, иногда замещенным ангидритом. В обоих литотипах отмечаются выщелоченные полости фораминифер (больше их в известняке) полые и заполненные темным непрозрачным в проходящем свете и желтоватым в отраженном свете гуминовым веществом. Последний наблюдается также в виде гумифицированных растительных остатков в известняке. В этом же литотипе фиксируется незначительная примесь глинистого тонкодисперсного вещества (10-15%), образующего прожилково-пятнистые скопления, слабо проявляющиеся на общем
Геология
51
Известия Саратовского университета. Нов. сер. 2012. Т. 12. Сер. Науки о Земле, вып. 2
пелитовом фоне и агрегатной поляризации породообразующего кальцита. Редко встречаются углистые частицы, вкрапления пирита.
Структура этих пород пелитово-органоген-ная. Формирование их происходило в морском бассейне с нормальным солевым и газовым режимом, хорошей аэрацией вод при спокойных гидродинамических условиях.
Сенон (сантон-кампан-маастрихт) (инт. 461,5— 325,9 м, скв. 62; инт. 464-310 м, скв. 13) представлен толщей чередующихся слоев глин, глино-силицитов, силицитов, силицито-глауконититов, глино-алевро-силицитов, глино-известково-сили-цитов, алевролитов.
Основным породообразующим компонентом этой части разреза является полигенный кремнезем, неравномерно (послойно, прожилково-линзо-видными участками) разубоживаемый глинистым, песчано-алевритовым, известковым материалом, глауконитом до образования двух-, трехкомпонентных литотипов.
В составе кремнезема преобладает опал-кри-стобалит и кремниевая органика - радиолярии, реже губки различной сохранности. Радиолярии часто выщелоченные и полости их замещены цеолитами и (или) кристобалитом. Участками наблюдается пленочный алюмо-кремнистый гидрогель.
Глинистое вещество имеет монтморилло-нитовый и монтмориллонит-гидрослюдистый состав, иногда с примесью смешано-слойной смектит-иллитовой фазы.
Монтмориллонит образует редкие прослои глин (325,9 м), в которых он составляет до 90-95%. Это тонкочешуйчатая глинистая масса с плотной упаковкой субпараллельно ориентированных чешуек с желтоватыми цветами интерференции, с редким включением фрагментов радиолярий плохой сохранности, бесцветных угловатых зерен кварца, полевых шпатов, глауконита, пирита, реликтов известковых организмов. В других литотипах глинистое вещество представлено монтмориллонитом и гидрослюдой глауконитового типа. При этом монтмориллонит имеет прожилково-линзовидное распределение, а глауконит присутствует обычно в виде рассеянной вкрапленности отдельных зерен песчано-алевритовой размерности и их пятнистых скоплений. Количество такого глауконита изменяется в широких пределах - от долей и единиц процента до 25-30% (инт. 370 м) в силицито-глауконититах, в которых пелитовая фракция состоит в основном из микронных частиц глауконита. Глауконит наблюдается в виде травяно-зеленых зерен агрегатного, реже волокнистого строения, иногда с включениями фромбоидального пирита, с трещинами синерезиса.
Терригенный песчано-алевритовый материал составляет в рассматриваемых отложениях скв. 62 от 3-5% (инт. 325,9 м, 332,3 м) до 10-15% (инт. 335м, 350 м, 399 м), редко его количество повышается до 20-25% (инт. 370 м, 382,5 м). Преобладает в основном тонкий алеврит с размером частиц 0,008-0,06 мм. Лишь в прослоях с наибольшим
содержанием терригенного материала (инт. 370 м, 382,5 м, 391 м) отмечается плохая отсортирован-ность его по гранулометрическому составу. В отложениях этих интервалов размер частиц изменяется от 0,04 до 0,12-0,24 мм, а единичные зерна кварца до 0,2*0,4 мм или 0,4*0,62 мм (инт. 370 м).
Минеральный состав терригенного материала довольно однообразен. Это преимущественно бесцветные угловатые, реже различно окатанные зерна кварца с полным угасанием, с серыми цветами интерференции. Количество его соответствует содержанию терригенного материала (от 3-5% до 20-25%). Доли и единицы процента составляют полевые шпаты (микроклин-ортоклазы, редкие албит-олигоклазы), слюды. Последние представлены в основном тонкими чешуйками мусковита, реже встречаются буровато-зеленые волокна гидрослюды (по биотиту?) длиной до 0,10 мм (инт. 350 м). Из акцессорных минералов отмечаются гранаты, эпидоты, ильменит, лейкоксен, рутил.
В отдельных прослоях в значительном количестве присутствует органогенный кальцит (25-30%, инт. 332,3 м; 10-15%, инт. 446 м; 35-40%, инт. 461,5 м), являясь одним из породообразующих компонентов. Это преимущественно известковый пелитовый кокколитовый шлам и фораминифе-ровый детрит с редкими члениками золотистых водорослей. Фрагменты фораминифер выполнены различно окристаллизованным кальцитом.
Часто в отложениях сенона отмечаются включения фосфатов в виде чешуи, зубов или косточек рыб размером от 0,08-0,2 до 0,16*0,24 мм (инт. 370 м, 382,5 м). Постоянны вкрапления углистых частиц, иногда с приуроченным к ним пиритом, реже наблюдаются обрывки углефици-рованных, гумифицированных, фосфатизирован-ных, пиритизированных растительных остатков различного размера. Единичные из них достигают по длине 0,2*1,10 мм (инт. 335 м), 0,10*2,20 мм (инт. 340 м), 0,10*1,6 мм (инт. 446 м).
Структуры описанных отложений пелитово-органогенные, алевритово-пелитово-органогенные.
Состав и строение пород рассмотренной части разреза сенона позволяет предположить, что формирование их иловых осадков происходило в относительно глубоководных зонах морского бассейна, воды которого характеризовались благоприятными факторами для существования радиолярий, развития плотности их популяций. Важнейшим среди этих факторов является наличие питательных веществ и элементов биогенного цикла (кремнезема, фосфора, железа, нитратов и ряда микроэлементов), а также температура, плотность и освещенность вод, динамика водных масс и соленость. Вероятно, участок расположения Гремячинского месторождения представлял наиболее погруженную часть позднемелового (сенонского) бассейна, теплые воды которого, нормальный солевой и газовый режим, хорошая аэрация, обилие питательных веществ и относительно спокойная гидродинамика способствовали
52
Научный отдел
Т. Ф. Букина, З. А. Яночкина, А. Д. Коробов. Особенности глинистого вещества
массовому развитию зоо- и фитопланктона. Скелетные остатки радиолярий концентрировались в тонких глинистых или алевритово-глинистых илах с образованием смешанных разностей силицитов (глино-силицитов, алевро-глино-силицитов), периодически подавляемых известковым (форами-ниферово-кокколитофоридовым) нанопланктоном и накоплением глинисто-кремнисто-известковых илов, праосадков современных пород, претерпевших различные диагенетические процессы трансформации глинистого вещества, кремнезема, глауконитизации, цеолитизации и т. п.
Библиографический список
1. Свидзинский С. А., Музалевский М. М., Ковальский Ф. И. Гремячинское месторождение сильвинитов // Новые данные по геологии соленосных бассейнов Советского Союза. М., 1986. С. 204-219.
2. Ахлестина Е. Ф., Московский Г. А. Надсолевые мезозойско-кайнозойские отложения Гремячинского месторождения калийных солей // Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли : материалы 5-го Всерос. литолог. совещ. : в 2 т. Екатеринбург, 2008. Т. 1. С. 41-44.
УДК [552.52+551.761+551.762] (470.44/47)
ОСОБЕННОСТИ ГЛИНИСТОГО ВЕЩЕСТВА В ПОЗДНЕТРИАСОВЫХ И ЮРСКИХ БАССЕЙНАХ ПРИКАСПИЙСКОГО РЕГИОНА
Т. Ф. Букина, З. а. Яночкина, а. д. Коробов
Саратовский государственный университет E-mail: [email protected]
Наблюдение разрезов позднего триаса и юры Прикаспийского региона, сложенных серыми глинами, часто приводит к неточным выводам о их монотонности. Расчленение таких толщ производится трудоёмкими методами. Изучение их вещественного состава позволяет выявлять особенности, связанные с эволюционным развитием ландшафтов областей сноса и осадкона-копления. Отличие глинистых минералов в отложениях юрских бассейнов от позднетриасовых заключается в нарастании степени дезинтеграции вещества с утратой реликтовых морфологических признаков, в увеличении доли аутигенных фаз и степени биогенной трансформации терригенных компонентов. Это допускает проведение границы триаса и юры по составу и структурным признакам глин.
Ключевые слова: микро- и наноструктурные признаки глин, позднетриасовые и юрские бассейны седиментации, Прикаспийский регион.
Features of the Clayey Matter from the Late Triassic and Jurassic Basins of the Pricaspian Region т. F. Bukina, Z. А. Yanochkina, А. D. Korobov
Examinations of the Late Triassic and Jurassic gray clay sections in the Pricaspian region frequently lead to incorrect conclusions on their monotony. Laborious methods are needed to divide such sequences. Investigations of their material compositions make it possible to reveal the features associated with the source-area landscape evolution and sedimentation. Clay minerals in the Jurassic basins differ from those in the Late Triassic ones in increasing degree of the matter disintegration with the loss of relict morphologic features, in increasing share of authigenic phases and the degree of biogenic transformation of terrigenous components. This enables to draw the Triassic-Jurassic boundary on the basis of the clay compositions and structural features.
Key words: clay micro- and nanostructural features, Late Triassic and Jurassic sedimentation basins, Pricaspian region.
Основными научными задачами исследований являются выявление генетических особенностей глинистого вещества в разрезах позднего триаса и юры Прикаспийского региона и поиск критериев для осуществления стратификации разрезов сероцветных глинистых толщ. Полевые наблюдения разрезов позднего триаса и юры Прикаспийского региона, сложенных преимущественно серыми глинами, приводят к неточным выводам о их монотонности даже опытных специалистов-геологов. Стратиграфическое расчленение таких толщ производилось трудоёмкими палеомагнитными, микропалеонто-логическими, палинологическими методами в ходе комплексных исследований коллективом специалистов, начатых под руководством В. В. Липатовой с 1970 годы и продолжающихся по настоящее время, связанных с поисковыми работами на нефть и газ.
По данным экосистемного изучения материала керна большого количества опорных и параметрических скважин исследуемого региона, была установлена сопоставимость различных стратиграфических методов и результатов изучения вещественного состава отложений, особенно при недостатке палеонтологических и палинологических фактических данных.
Материал, используемый в данной статье, получен авторами в ходе тематических исследований, осуществляющихся НИИ геологии СГУ при совместных работах с ВНИГНИ. Привлечено было более 80 площадей со значительным большим объёмом бурения с целью нефтепоисковых работ по триасу, а также данные исследования скважин на Перелюбском и Коцебинском месторождениях юрских горючих сланцев.
Изучение глинистых минералов визуально однородных сероцветных глин проводилось в ходе комплексных исследований вещества, включающих минералого-петрографический, рентге-
© Букина Т. Ф, Яночкина З. А., Коробов А. Д., 2Q12
