Сравнение разрезов доманиковых отложений Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов в местах их естественного выхода на дневную поверхность Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 553.983, 553.982.23

А.П. Завьялова1, В.В. Чупахина2, А.В. Ступакова3, Ю.А. Гатовский4, Г.А. Калмыков5, Н.И. Коробова6, А.А. Суслова7, М.А. Большакова8, И.А. Санникова9, А.Г. Калмыков10

СРАВНЕНИЕ РАЗРЕЗОВ ДОМАНИКОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОЛГО-УРАЛЬСКОГО И ТИМАНО-ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНОВ В МЕСТАХ ИХ ЕСТЕСТВЕННОГО ВЫХОДА НА ДНЕВНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ

Доманиковые (и доманикоидные) отложения представляют повышенный интерес для исследователей и нефтедобывающих компаний, поскольку обладают аутигенной нефтегазоностью. В статье приведены результаты исследования доманиковых пород обнажений В олго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов. Стратиграфический интервал включал отложения от среднефранского яруса верхнего девона до турнейского яруса нижнего карбона. Охарактеризованы основные типы пород по микроскопическим исследованиям шлифов и определены геохимические параметры органического вещества. Показано, что доманиковые отложения Тимано-Печорского бассейна схожи по строению и литологическому составу с доманиковыми отложениями Волго-Уральского бассейна. Верхняя часть доманикоидного разреза отличается преобладанием карбонатно-крем-нистого типа пород над керогеновыми смешанными разностями. По геохимическим параметрам органическое вещество (ОВ) в породах доманиковых отложений Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов относится к II типу, однако в обнажениях Волго-Уральского региона органическое вещество высокоуглеродистой толщи более зрелое, чем в обнажениях Тимано-Печорского.

Ключевые слова: доманиковые отложения, литологическое строение разреза, геохимические характеристики, Тимано-Печорский и Волго-Уральский бассейны.

Domanic (and domanicoid) deposits are in a great interest of researchers and oil companies, since they possess authigenic oil and gas content. The article presents the results of study outcrops in the Volga-Ural and Timan-Pechora basins. The stratigraphic interval included sediments from the Middle Frasnian stage of the Upper Devonian to the Turnasian stage of the Lower Carboniferous. The main types of rocks were characterized by microscopic examination of thin sections and geochemical parameters of organic matter. It is shown that the domanic deposits of the Timan-Pechora basin are similar in structure and lithological composition to the deposits of the Volga-Ural Basin. The upper part of the domanic section is distinguished by the predominance of the carbonate-siliceous type of rocks over the kerogen mixed varieties. According to the geochemical parameters, the organic matter in the rocks of the sheltered deposits of the Volga-Ural and Timan-Pechora basins belongs to type II, but on the outcrops of the Volga-Ural region, the organic matter of the high-carbon sequence is more mature than on the outcrops of Timan-Pechora basin.

Key words: domanic deposits, lithological structure of the section, geochemical characteristics, Timan-Pechora and Volga-Ural basins.

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, инженер; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, аспирант; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

3 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический химии горючих ископаемых, зав. кафедрой, профессор; e-mail: [email protected] факультет, кафедра геологии и гео-

4 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, ст. науч. с.; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра палеонтологии,

5 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, профессор; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

6 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, ассистент; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

7 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, ст. науч. с.; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

8 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, мл. науч. с.; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

9 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, инженер; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

10 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химии горючих ископаемых, инженер; e-mail: [email protected] геологический факультет, кафедра геологии и гео-

Введение. Доманиковые отложения средне-франского яруса верхнего отдела девонской системы выделяются в самостоятельную одноименную свиту. Породы доманиковой свиты обогащены органическим веществом (ОВ), а в литологическом отношении представлены переслаиванием преимущественно карбонатных и кремнистых разностей, в меньшей степени глинистых. Аналоги таких отложений отмечены также в верхнедевонско-нижнекаменноугольном разрезе, они широко распространены на территории Тимано-Печорского и Волго-Уральского нефтегазоносных бассейнов (НГБ) [Ступакова, 2015] (рис. 1).

Стратотип доманиковых отложений впервые охарактеризован в Ухтинском районе (ручей Доманик-Ель) в середине XIX в А.А. Кайзерлин-гом. Изучением доманиковых отложений в бассейне реки Ухты занимались также И.М. Губкин, К.П. Калицкий, А.А. Стоянов (1919), Н.М. Страхов (1936), Д.В. Наливкин (1953), В.А. Калюжный, К.П. Иванова (1959), А.И. Першина (1960), Н.Г. Жузе (1964), С.В. Максимова (1970), Т.А. Ки-рюхина (1987), В.А. Жемчугова (1998), Н.В. Беляева (1998) и др.

На сегодняшний день доманиковые отложения чаще всего рассматриваются не как стратиграфический термин, а как обобщающее понятие о высокоуглеродистой формации, распространенной на территории Волго-Уральского и Тимано-Печор-ского НГБ. Под высокоуглеродистой формацией (ВУФ) понимается природная совокупность тонкослоистых горных пород со сходными условиями образования, благоприятными для накопления органического вещества и его преобразования в углеводороды с последующей возможной миграцией в пустотное пространство этих пород [Кирю-хина и др., 2013]. Такие отложения, обогащенные ОВ и охватывающие стратиграфический диапазон от саргаевского горизонта (среднефранский ярус) верхнего отдела девонской системы до турнейского яруса нижнего отдела каменноугольной системы, называют доманикоидными.

Формирование доманиковых и доманикоид-ных отложений происходило в условиях эпиконти-нентального моря, в пределах которого сочетались относительно глубоководные условия во впадинах (в пределах шельфа), и периодически осушаемого мелководного шельфа [Ступакова, 2015; Гатов-ский, 2015]. Отложения накапливались в условиях быстрой морской трансгрессии и максимально высокого стояния уровня моря, когда формировались отложения с темной окраской, с значительным количеством (ОВ), сильной пиритизацией, окремне-нием и своеобразным комплексом морской фауны, местами породообразующей. Толщина интервала с максимально высоким содержанием ОВ обычно не превышает 20—40 м, лишь в единичных случаях она возрастает до 60—80 м.

В процессе заполнения относительно глубоководного бассейна осадочным материалом возникали разнообразные обстановки осадконако-пления при сохранении условий относительного погружения. В то время осадки накапливались в нескольких фациальных зонах. Среди них можно выделить внутришельфовые впадины, склоны и зоны мелководно-морского шельфа. Относительно глубоководные обстановки внутришельфовых впадин унаследованно господствовали на месте древних авлакогенов [Ступакова и др., 2015]. Мелководно-морские условия преобладали на древних выступах фундамента.

Интерес к изучению доманиковых (и домани-коидных) высокоуглеродистых пород связан с их аутигенной нефтеносностью. Наличие свободных углеводородов в нефтематеринской толще давно привлекает внимание геологов-нефтяников как потенциальный источник нефти. Нефтепроявле-ния из доманиковых отложений выявлены практически на всей территории Тимано-Печорского и Волго-Уральского бассейнов. Однако отметим, что сложность строения и изменчивость распространения не позволяют осуществлять постоянную промышленную добычу нефти из доманиковых отложений. Для прогнозирования строения толщи и выявления факторов, определяющих изменчивость строения на территории, проводятся исследования как кернового материала из скважин, так и строения и состава пород в обнажениях, вскрывающих эти отложения в разных географических зонах.

Исследователи отмечают большое сходство между доманиковыми отложениями Тимано-Пе-чорского и Волго-Уральского НГБ по литологи-ческим, геохимическим и палеонтологическим особенностям [Кирюхина и др., 2013]. Это может свидетельствовать о единой фации, образовавшейся в схожих условиях. Однако до сих пор не установлено можно ли рассматривать широкую полосу вдоль Уральской складчатой системы в качестве единой зоны накопления доманиковых и доманикоидных отложений и как проходило их дальнейшее вторичное преобразование, возможно ли применение критериев прогнозирования нефтеносности доманиковых отложений Тима-но-Печорского бассейна для аналогичных пород Волго-Уральского бассейна.

Сотрудниками кафедры геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова проведены полевые работы по изучению естественных выходов до-маниковых и доманикоидных пород на дневную поверхность в трех районах вдоль Уральской складчатой системы. Основной задачей было сравнение разрезов доманикового горизонта Тимано-Печор-ского и Волго-Уральского бассейна.

Материалы и методы исследований. Фактическим материалом для работы послужили образцы, отобранные во время полевых работ

Рис. 1. Схема распространения доманиковых отложений в Тимано-Печорском и Волго-Уральском бассейнах [Кирюхина и др., 2015] и местоположение участков полевых работ: 1 — границы НГБ, 2 — распространение доманиковых отложений, 3 — линии равных мощностей, 4 — месторождения

Рис. 2. Общий вид обнажений доманиковых отложений вдоль р. Чуть

в 2014—2016 гг.. Полевые работы проходили в трех регионах и охватывали протяженную зону вдоль Предуральского краевого прогиба. В административном отношении районы работ расположены вблизи городов Ухта (Республика Коми), Пермь (Пермский край), Уфа и Стерлитамак (Республика Башкортостан) (рис. 1). Большая часть разрезов представлена естественными обнажениями по берегам рек, долины которых прорезают крылья протяженных антиклинальных и синклинальных складок, сложенных девонскими, каменноугольными и пермскими отложениями.

Каждая группа обнажений характеризуется определенным стратиграфическим интервалом. Так, разрезы в Ухтинском районе (Тимано-Пе-чорский НГБ) вскрывают породы саргаевского и доманикового горизонтов ф3&2). Разрезы в Республике Башкортостан (В олго-Уральский НГБ) характеризуются наиболее широким стратиграфическим интервалом — от среднего девона до низов фаменского яруса верхнего девона ф2, D3fr, D3fm1_2). А обнажения в Пермском крае (Волго-Уральский НГБ) формировались в интервале от фаменского яруса верхнего девона до низов турнейского яруса нижнего карбона ф3М, С^).

Сравнение проводилось на основании визуального описания разрезов, для которых затем составлены литологические колонки. Были изготовлены и описаны петрографические шлифы, а также выполнены геохимические исследования образцов методом пиролиза Rock-Eval-6 с целью определения типа и количества ОВ и оценки генерационного потенциала пород.

Литолого-геохимическая характеристика разрезов доманикодных отложений. Обнажение у р. Чуть в Ухтинском районе Республики Коми. Наиболее полный разрез доманикового горизонта представлен в обнажении вблизи р. Чуть (рис. 2),

в тектоническом отношении оно расположено в пределах Восточно-Тиманского мегавала. В разрезе авторами выделены и описаны 5 пачек (рис. 3), из которых пачки I и II относятся к саргаевскому, а пачки III—V — к доманиковому горизонту, между которыми прослеживается четкая граница.

Пачка I (0,15 м) содержит глинистые породы (аргиллиты) зеленовато-серые, буровато-серые, с горизонтальной текстурой. Пачка II (0,94 м) тер-ригенно-карбонатного состава включает чередование известняков (вак- и мадстоунов) буровато- и коричневато-серых, с биокластами двустворок, аммонитов и конихонхий. Верхняя часть пачки представлена глинисто-карбонатными породами темно-зеленого цвета.

В нижней части разреза доманикового горизонта (пачка III) смешанные карбонатно-кремни-стые, кремнисто-карбонатные и кремнистые пород расслоены маломощными (0,04—0,2 м) прослоями известняков органогенно-обломочных тентакули-товых (пак- и грейнстоун), темно-серых и серых. Выше (пачка IV; 4,2 м) преобладают черные керо-геново-карбонатные тонкослоистые и листоватые породы. Пачка V (3 м) представлена чередованием через 8—10 см черных тонкослоистых и листоватых керогеново-карбонатных-кремнистых пород с маломощными (до 1 см) прослоями серых известняков (грейнстоунов). Перечисленные типы пород содержат линзы черных кремней.

В результате детального изучения образцов пород в шлифах выделены следующие типы пород (рис. 4):

тип 1 — керогеново-карбонатно-кремнистые породы черные и темно-серые, обладают очень тонкой листоватой и сланцеватой слоистостью. Содержат биокласты раковин двустворок и деформированных раковин тентакулитов диаметром 0,15—0,2 мм, расположенных вдоль плоскостей на-

Условные обозначения

Тип ПОРОД

Терригенные:

7 |~_~1 - глины | _ - глинисто-апевролитовые и I"" апевро-глинистые

3 |11Я111 - алевролиты

- песчаники

Карбонатные; Доломиты:

-доломиты замещения

Известняки: Водорослевые: а |1 | 1 | - баундстоун

Органогенно-обломочиые: 711 | 1 | - грейстоун д|1 | 1 11 - пакстоун

эБ

3 - вакстоун

Микритовые:

10

| I -мадстоун Перекристаллизованные:

11

Обломочные:

- яснокристаллические (иэвстняки замещения)

12 )•)•)•) - алевро-песчаные кристаллокластовые

13 Е

14 Е

151

Кремнистые: »

Смешанные;

I 7 I

16 1 - I - 1

17\ 18 19 Е

дресвянс-гравииные литокластовые | - брекчии и конгло-брекчии литокластовые

- кремнистые

- карбонатно-глинистые

- глинисто-карбонатные

- терригенно-карбонатные 3 ■ кремнисто-карбонатные - карбонатно-кремнистые

211-=- и + м -I- » + ■» -Я - карбонатно-кремнистые с прослоями радиоляритов В т.ч. с повышенным содержанием керогена:

22 \ 231 241 251

- керогеново-карбонатные - керогеново-кремнисто-карбонатные

- керогеново-карбонатно-кремнистые

- доманикиты

цвет пород:

С - серый Ч - черный 3 - зеленый Б - бежевый К - коричневый

Включения:

©

Биогенные карбонатные:

- двустворки

- брахиоподы -криноидеи

Св - светло {Св-К, светло-коричневый) Т - темно (Т-К, темно-коричневый)

Рис. 3. Литологическая колонка, вблизи р. Чуть (точка 1): типы пород — терригенные: 1 — глины, 2 — алевролиты, 3-песчаники; карбонатные: 4 — грейнстоун, 5 — пакстоун, 6 — вакстоун, 7 — мадстоун;

8 — кремнистые смешанные:

9 — терригенно-карбонатные,

Г

■ кораллы

Водорослевые:

- биогермные

-онколиты

- пеллоиды Биогенные фосфатные:

>>))© - костные остатки рыб

Биогенные кремнистые:

■0 - радиолярии

•¡у - тентакулиты -о - остракоды

- биогенный детрит 10 — кремнисто-карбонатные,

99 -фораминиферы 11 — карбонатно-кремни-стые, 12 — карбонатно-крем-нистые с радиоляритами,

13 — керогено-карбонатные,

14 — керогеново-кремнисто-карбонатные, 15 — керогено-во-карбонатно-кремнистые 16 — доманикиты. Органогенные остатки: 17 — двустворки, 18 — брахтоподы, 19 — крино-идеи, 20 — радиолярии, 21 — кораллы, 22 — тентакулиты, 23 — остракоды, 24 — биогенный детрит, 25 — фораминиферы

с^ь - сине-зеленые водоросли

Биохемогенные:

(•) - оолиты

- кальцисферы

Рис. 4. Фото шлифов из образцов обнажений Ухтинского района (в параллельных и скрещенных николях): а — керогеново-карбонатно-кремнистая порода, б — керогеново-кремнисто-карбонатная порода с биокластами тентакулитов, в — керогеново-карбонатная порода, г — известняк мадстоун, д — известняк вакстоун, е — известняк грейнстоун

пластования. Содержание ОВ варьирует в пределах 12-15%;

тип 2 — керогеново-кремнисто-карбонатные породы часто содержат тонкие (толщина до 1 мм) прослои, которые насыщены биокластами тентакулитов диаметром до 0,6-0,8 мм. Эти биокласты часто сложены аутигенными агрегатами халцедона, а иногда частично выщелочены. Содержание Сорг составляет 3,5-26%;

тип 3 — керогеново-карбонатные породы черные и темно-серые, обладают очень тонкой листоватой и «сланцеватой» слоистостью. Содержат биокласты раковин двустворок и деформированных раковин тентакулитов диаметром 0,15-0,2 мм,

расположенных вдоль плоскостей напластования. Содержание Сорг до 23,5%;

тип 4 — известняки мадстоун, серые, в основании слойков нередко встречаются неровные, кар-манообразные границы амплитудой 2 см. Содержат интракласты известняков и глинисто-карбонатных пород диаметром до 0,5 см;

тип 5 — известняки вакстоун, серые, неравномерно перекристаллизованные, косослоистые (угол до 30° к горизонту). Содержат разнообразные биокласты (тентакулиты, брахиоподы, двустворки), а также обломки известняков диаметром до 2 мм;

тип 6 — известняки грейнстоун, бежевые, желтовато-бежевые, часто перекристаллизованные,

содержат биокласты тентакули-тов, нередко насыщены линзами керогеново-карбонатного состава.

Таким образом, в каждой пачке можно выделить преобладающие типы пород: для пачки II — типы 4 и 5, для пачки II — типы 1 и 2, в меньшей степени тип 6. В пачке IV основной тип пород представлен керогеново-карбонатными породами 3-го типа, а для пачки V — смешанными породами 1-го типа.

Группа обнажений в Пермском крае. Из изученных обнажений в Пермском крае наиболее представительны два разреза — «Ядро» и «Широко-вский», где на дневную поверхность выходят фаменские высокоуглеродистые формации верхнего девона. В тектоническом отношении изученные разрезы приурочены к Соликамской депрессии и Пред-уральскому краевому прогибу.

Разрез «Ядро». На правом берегу р. Косьва, напротив комбината «Коксохим», расположено обнажение «Ядро». В стратиграфическом отношении изучаемые отложения приурочены к интервалу от фа-менского яруса верхнего девона до турнейского яруса нижнего карбона. Для сравнения с обнажениями из других точек подробное изучение проводилось для самого нижнего интервала, содержащего фаменские отложения.

В изученном разрезе выделяются 3 пачки (рис. 5). Пачка I представлена цикличным чередованием известняков серых плитчатых и слоистых в верхней части пачки, и черных, темно-коричневых и тонкослоистых, листоватых кероге-ново-кремнисто-карбонатных пород. Масштаб слоистости листоватых разностей колеблется от долей миллиметра до

Рис. 5. Литологическая колонка обнажения «Ядро», точка 1. Условные обозначения см. на рис. 3

Рис. 6. Фото шлифов из образцов обнажения «Ядро» (в параллельных николях): а — керогеново-карбонатно-кремнистая порода, б — керогеново-кремнистый ритмит, в — керогеново-карбо-натный ритмит, г — известняк мадстоун, д — известняк вакстоун, е — известняк пакстоун

Г"

1—2 мм. Листоватые разности часто рассыпаются и крошатся в руках.

Пачка II представляет собой цикличное чередование известняков серых, трещиноватых и карбонатных ритмитов (известняков). В основании пачки залегают ритмиты, представленные серыми и темно-серыми известняками, расслоенными керогеново-кремнисто-карбонатными породами. Толщина слойков варьирует от долей миллиметра до 2—3 мм. Количество керогеново-карбонатных прослоев резко уменьшается вверх по разрезу, их толщина не более 1 мм.

Пачка III представлена чередованием известняков, в различной степени доломитизированных, с значительно меньшими по толщине прослоями керогеново-кремнисто-карбонатных пород и рит-митов. Вверх по разрезу мощность карбонатных прослоев увеличивается.

В ходе детального изучения разреза были выделены следующие основные типы пород (рис. 6): тип 1 — светло-коричневые керогеново-крем-нисто-карбонатные ритмиты (рис. 6, а). Для этого типа пород характерно наличие мелких субгоризонтальных трещин, развивающихся параллельных

напластованию. Значения параметра Total Organic Carbon (TOC) варьируют в пределах 0,7—0,9%;

тип 2 — темно-коричневые керогеново-кремнистые ритмиты (рис. 6, б), так же, как и в предыдущем типе, развиваются преимущественно параллельно напластованию, чаще всего выполнены кальцитом и остаточным ОВ. Встречаются участки развития вторичного халцедона. Значения ТОС изменяются в пределах 1,2—3,3%;

тип 3 — коричневато-серые керогеново-карбонатные ритмиты (рис. 6, в). Пустотное пространство представлено мелкими порами, заполненными остаточным ОВ. Встречается фауна тентакулитов и органогенный детрит. Значения ТОС самые высокие и изменяются от 3,5—5 до 10,1%;

тип 4 — светло-серый известняк, микритовый мадстоун (рис. 6, г). Основная масса породы сложена микрокристаллическим кальцитом, а также встречаются редкие обломки раковин тентакулитов и хиолитов. Широко развиты процессы вторичной доломитизации. TOC не превышает 1%;

тип 5 — серый известняк, органогенно-об-ломочный вакстоун (рис. 6, д). Основная масса

породы представлена микрокристаллическим кальцитом, а также фауной тентакулитов и реликтами хиолитов. Значения ТОС варьируют от 2,7 до 3,1%;

тип 6 — светло-серый известняк органоген-но-обломочный пакстоун (рис. 6, е). Встречаются фаунистические остатки тентакулитов, двустворок, а также реликты хиолитов, по которым развиваются вторичные процессы, такие, как перекристаллизация и доломитизация. В порах встречаются следы остаточного битума. Среднее значение ТОС составляет 3%.

Во всех трех выделенных пачках в разреза «Ядро» преобладают породы 1-го и 3-го типа. Известняки вак-пакстоун (типы 5 и 6) присутствуют в пачках I и III, а 4-й тип (известняки мадстоун) встречается в пачке II.

Разрез «Широковский» находится на юго-западной окраине пос. Широковский по обоим берегам р. Косьва, ниже гидроэлектростанции, в восточном крыле Шумихинской синклинали. Здесь последовательно вскрыт разрез от такатин-ской свиты среднего девона до угленосной толщи нижнего карбона включительно (рис. 7). Пачка I представлена тонким цикличным чередованием серых тонкослоистых ритмитов кремнисто-карбонатных, темно-серых, с чередованием слойков через 0,5—1 мм, трещиноватых, а также черных керогеново-карбонатно-кремнистых и керогеново-кремнистых ритмитов.

Пачка II сложена тонким неравномерным чередованием известняков серых массивных, в различной степени перекристаллизованных и ритмитов кремнисто-карбонатных серых, темно-серых, а также черных керогеново-карбонатно-кремнистых пород.

В основании пачки III по неровной эрозионной границе залегают серые трещиноватые известняки, которые включают литокласты уплощенной и неправильной формы размером 4—5 см. Среди литокластов встречаются обломки бежево-серых карбонатных песчаников и полосчатых ритмитов карбонатного состава. Выше пачка представлена цикличным неравномерным чередованием серых трещиноватых известняков, черных и темно-серых ритмитов кремнисто-карбонатного состава с тонкими прослоями керогеново-карбонатно-кремнистых пород.

В разрезе обнажения «Широковский» выделены следующие типы пород (рис. 8):

тип 1 — светло-коричневые керогеново-кар-бонатно-кремнистые ритмиты (рис. 8, а). Породы разбиты преимущественно системой субгоризонтальных трещин, которые заполнены кальцитом и ОВ. Также встречаются участки развития вторичного халцедона. Значения ТОС колеблются в пределах от 2,4—3,1% до 5,5%;

Рис. 7. Литологическая колонка обнажения «Широковский». Условные обозначения см. на рис. 3.

Рис. 8. Фото шлифов из образцов обнажения «Широковский» (в параллельных николях): а — керогеново-карбонатно-кремнистый ритмит, б — карбонатно-кремнистая порода, в — керогеново-карбонатный ритмит, г — известняк мадстоун

тип 2 — темно-коричневые карбонатно-крем-нистые породы (рис. 8, б), трещиноватые, трещины выполнены кальцитом, реже остаточным ОВ;

тип 3 — коричневато-серые керогеново-карбонатные ритмиты (рис. 8, в). Пустотное пространство представлено мелкими порами, заполненными остаточным ОВ. Встречается фауна тентакулитов и органогенный детрит;

тип 4 — светло-серый известняк мадстоун (рис. 8, г). Основная масса породы сложена микрокристаллическим кальцитом. Широко развиты процессы вторичной доломитизации. TOC не превышает 1%.

В пачках I и II изученного разреза «Широковский» преобладают породы 1-го и 2-го типов. В пачке II также встречаются карбонатные породы 4-го типа. Наиболее распространены в разрезе пачки III смешанные породы 1-го типа, а породы 3-го и 4-го типов встречаются значительно реже.

Группа обнажений в Республике Башкортостан. Среди изученных обнажений вблизи г. Уфа наиболее полно девонские отложения представлены в разрезах «Габдюково» и «Раузяк», в тектоническом плане разрезы приурочены к Бельской впадине Волго-Уральского НГБ. Здесь на дневную поверхность выходят высокоуглеродистые формации франского и фаменского ярусов верхнего девона.

Разрез «Габдюково». Около г. Уфа в правом берегу р. Инзер выходят на поверхность отложения нижнего и верхнего девона (рис. 9). В основании разреза залегают терригеные породы эмского яруса, представленные песчаниками с редкими

прослоями глин. Вверх по разрезу увеличивается содержание карбонатов; бийский горизонт представлен толстослоистыми кавернозными известняками. На них с большим перерывом залегают верхнедевонские отложения саргаевского горизонта. Отложения среднего девона эродированы.

В целом в интервале выделены 3 пачки (рис. 10). Пачка I представлена тонким ритмичным чередованием темно-серых до черных известняков слоистых, со следами углеводородов и черных керогеново-карбонатно-кремнистых пород саргаевского горизонта. Мощность карбонатных прослоев составляет 10—20 см, а смешанослоистых пород — 5—10 см. В кровле пачки встречаются кремнистые конкреции, размер которых не превышает 3—10 см.

Пачка IIтакже сложена чередованием известняков, насыщенных фауной тентакулитов и остаточным УВ, и керогено-карбонатно-кремнистыми породами, но толщина прослоев увеличивается до 20 и 15 см соответственно. Размер конкреций также увеличивается вверх по разрезу, их диаметр достигает 25 см. Пачка IIIпредставлена темно-серыми известняками нерасчлененных мендымского и аскынского горизонтов. Известняки плотные, массивные, доломитизированные.

На границе D3fr—D3fm по конодонтам установлен стратиграфический перерыв, охватывающий конодонтовые подзоны Early и Middle triangularis [Артюшкова, 2011], а также выявлена резкая смена литологического состава. Вышележащие фаменские отложения сложены чередованием светло-серых тонкослоистых известняков и терри-

Рис. 10. Литоло-гическая колонка обнажения «Габдюково». Условные обозначения см. на рис. 3

Рис. 11. Фото шлифов из образцов обнажения «Габ-дюково» (в параллельных николях): а — керогено-во-кремнистая порода, б — керогеново-карбонат-но-кремнистая порода, в — известняк тентакулитовый, г — кремнистая порода

генно-карбонатных пачек, представленных тонким переслаиванием глинистых известняков.

В ходе более подробного изучения образцов на микроуровне выделены следующие типы пород (рис. 11):

тип 1 — темно-коричневые до черных кероге-ново-кремнистые породы, трещиноватые. Порода содержит большое количество раковин тента-кулитов, которые, как и трещины, выполнены остаточным битуминозным веществом (рис. 11, я). Значения ТОС варьируют в пределах 3—5%;

тип 2 — коричневые керогеново-карбонатно-кремнистые ритмиты. Для пород этого типа характерно наличие трещин, нередко выполненных кристаллами кальцита или остаточным битуминозным веществом. Породы обогащены фауной тентакулитов и обломками раковин двустворок (рис. 11, б). Значения ТОС максимальные в этом разрезе и изменяются от 6,1—7 до 15%;

тип 3 — светло-серый тентакулитовый известняк. Встречаются участки перекристаллизации и вторичной доломитизации, чаще всего развитые по трещинам. Трещины, как и в других типах, выполнены битуминозным веществом (рис. 11, в). Значения TOC не превышают 1%;

тип 4 — серовато-коричневая, скрытокристал-лическая кремнистая порода. Часто встречается система мелких разнонаправленных трещин, по которым развиваются процессы окварцевания. Фа-унистически остатки трудноопределимы, так как камеры и стенки раковин выполнены вторичным халцедоном (рис. 11, г).

Пачка I сложена в основном породами 2-го и 3-го типов. Наиболее разнообразна пачка II, где встречены все выделенные типы пород. Пачка III изучена не так подробно, но сложена карбонатными породами, плхожими на породы 3-го типа. Кремнистые породы 4-го типа встречаются только в конкрециях.

Разрез «Раузяк» расположен на правом берегу р. Раузяк, на 5 км выше д. Саргаево (рис. 12). Это один из немногих полных разрезов франского и фаменского ярусов верхнего девона, который, кроме того, представляет собой стратотип сарга-евского горизонта.

В основании разреза выходят на поверхность массивнослоистые органогенно-детритовые известняки живетского яруса. Фаунистические остатки здесь представлены кораллами, строма-топорами, брахиоподами и моллюсками. Выше по разрезу со стратиграфическим несогласием залегают породы тиманского горизонта, представленного здесь неравномерным переслаиванием мергелей, глин и глинистых известняков с редкими прослоями известняков с колониями строматопор. Интересующие нас доманикоидные толщи здесь выполнены отложениями саргаевского и домани-кового горизонта (рис. 13).

Пограничный франско-фаменский интервал сложен брахиоподовым ракушняком малой мощности (слой 21). Граница франа и фамена проведена в подошве барминского горизонта (на 0,17 м выше подошвы ракушняка) по появлению характерного комплекса конодонтов и брахиопод [Артюшкова, 2011].

Рис. 12. Общий вид разреза «Раузяк»

В основании саргаевского горизонта (пачка I) по неровной волнистой границе залегают серые плотные кавернозные известняки. Встречаются обломки раковин аммонитов и двустворок, выше — серые органогенно-обломочные известняки, вак-пакстоун. Основная часть пачки I сложена равномерным переслаиванием темно-серых плотных известняков (мад-вакстоун) и тонкослоистых черных керогеново-карбонатных пород.

Пачка II представлена отложениями дома-никового горизонта, в основании которого присутствует прослой темно-серых тентакулитовых известняков (вакстоун), насыщенных обломками раковин брахиопод. Остальная часть горизонта (слои 8, 15, 16) сложена равномерным ритмичным перелаиванием тонкослоистых, листоватых коричневато- и темно-серых керогеново-карбонатных пород и более толстоплитчатых темно-коричневых керогеново-карбонатно-кремнистых пород. Изредка встречаются прослои плотных темно-серых керогеново-кремнистых пород.

Пачка III представлена отложениями двух горизонтов франского яруса — мендымского и аскынского. Здесь происходит смена литологи-ческого состава, разрез сложен известняками, в основании коричневато-серыми мад-вакстоунами, а выше бежевато-серыми вак-пакстоунами. Все разности интенсивно кавернозны, встречаются участки перекристаллизации. В основании этого

интервала каверны выполнены черным битуминозным веществом. Встречаются фрагменты криноидей, брахиопод, остракод.

При более детальном изучении разреза выделены следующие основные типы пород (рис. 14): тип 1 — темно-коричневые до черных кероге-ново-кремнистые породы, нарушенные системой разнонаправленных трещин, выполненных остаточным битуминозным веществом. Фаунистиче-ские остатки представлены раковинами тентаку-литов, которые часто выполнены ОВ (рис. 14, а). Значения TOC составляют 0,77%.

тип 2 — коричневые до черных керогеново-карбонатно-кремнистые ритмиты. Здесь широко развиты субгоризонтальные открытые трещины, в которых встречается остаточное битуминозное вещество. Отмечены участки перекристаллизации, также приуроченные к трещинам. Породы обогащены остатками фауны тентакулитов и обломками раковин двустворок и хиолитов (рис. 14, б). Значения TOC в среднем составляет ~1%;

тип 3 — темно-серые керогеново-карбонатные породы с прослоями, обогащенными тентакули-тами. Встречаются участки перекристаллизации. В этом типе пород ОВ выступает в качестве цемента (рис. 14, в). Значения TOC составляют в среднем ~1%.

тип 4 — коричневато-серые известняки (мад-вакстоун), мелко-тонкокристаллические. Для

У

к я

з

ауз

«Р

я и н

этого типа пород характерно развитие процессов перекристаллизации и вторичной доломитизации. Породы обогащены остатками тентакулитов и реликтами хиолитов (рис. 14, г).

Таким образом, можно сказать, что в пачке I преобладают породы 3-го и 4-го типов. Пачка II в основном сложена смешанными породами 3-го, 2-го и 1-го типов, а в пачке III преобладают известняки 4-го типа.

Геохимическая характристика образцов дома-никовых пород. Геохимические методы исследования включали определение характеристик органического вещества в породах пиролитическим методом (Rock-Eval-6). Пиролиз — прямой метод определения углеводородного потенциала породы, а также степени его реализации. Углеводородный потенциал — количество углеводородов (УВ), которое может генерировать порода в процессе катагенеза. Исследования выполнены согласно методике, описанной в работе [ Ко/^а е! а1., 2015].

Ниже приведены результаты пиролитических исследований образцов, отобранных из обнажений доманикового горизонта в Ухтинском районе (обнажения вблизи р. Чуть) и в Республике Башкортостан (обнажение «Габдюково»). Образцы характеризуют полный разрез доманикового горизонта от границы саргаевского горизонта до границы мендымского горизонта.

Установлено, что доманиковые отложения из обнажений Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов имеют разные геохимические характеристики по результатам пиролитических исследований (рис. 15). Содержание органического углерода в высокоуглеродистой доманиковой толще Тимано-Печорского региона изменяется от 3 до 25%, в среднем 14—17%. Доманиковые отложения из обнажения «Габдюково» (Республика Башкортостан) по данным пиролиза характеризуются более низкими значениями содержания Сорг — от 1 до 15%, в среднем 5—7%. Величина параметра пиролиза S2, указывающего на остаточный потенциал ОВ породы, в доманиковых отложениях из обнажений Тимано-Печорского НГБ варьирует от 18 до 120 мг УВ/г породы (в среднем 60—80 мг УВ/г породы). В отложениях Волго-Уральского НГБ этот показатель изменяется от 3 до 50 мгУВ/г породы (в среднем 10—20 мгУВ/г породы).

На рис. 16 представлены диаграммы Ван-Кревелена, позволяющие определить тип ОВ и его зрелость. ОВ отложений Тимано-Печорского региона находится на ранней стадии зрелости ПК3—МК1, водородный индекс (Ш) составляет 400—610 мг УВ/г Сорг. Значения параметра Ттах низкие и составляют 407—420 °С. ОВ доманиковых отложений Волго-Уральских обнажений отвечает градации МК2-4 (Ш = 80-380 мгУВ/г Сорг, Ттах=434^450 °С). При этом в обоих обнажениях ОВ относится к II типу.

Рис. 14. Фото шлифов из образцов обнажения «Раузяк» (в параллельных николях): а — керо-геново-кремнистая порода, б — керо-геново-карбонатно-кремнистая порода, в — керогеново-кар-бонатная порода, г — известняк мад-вакстоун

Рис. 15. Результаты пиролитических исследований пород из обнажений Ухтинского района (черное — до экстракции, серое —

после экстракции) и Республики Башкортостан (светло-серое)

Рис. 16. Тип органического вещества в породах из обнажений Ухтинского района (а) и Республики Башкортостан (б)

Вариации зрелости и значений геохимических параметров разрезов при схожем строении и литологическом составе пород показывают влияние геологической истории развития бассейна на органическое вещество осадочных пород.

Заключение. В результате изучения разрезов доманиковых и доманикоидных отложений в местах естественных выходов пород на дневную поверхность можно составить представление о едином разрезе отложений от среднефранского яруса верхнего девона до турнейского яруса нижнего карбона, а также дать их сравнительную характеристику, выделить основные черты сходства и различия состава и содержания ОВ, мощности и характера накопления.

В ходе работы был последовательно изучен весь стратиграфический интервал D3fr2 (Ухтинский район и Республика Башкортостан), D3fr3—D3fm1_2 (Республика Башкортостан), D3fm—C1t (Пермский край). Строение пачек и выделенные типы пород показывают сходные черты, характеризующие разрезы, что свидетельствует о близких условиях осадконакопления. Фаменские отложения в Пермском крае отличаются преобладанием карбонатно-кремнистых пород над керогеновыми смешанными разностями. Керогенсодержащие типы наиболее

характерны для нижней и средней частей дома-никоидного разреза.

Сравнение доманиковых отложений выполнено по образцам из обнажений Ухтинского района и Республики Башкортостан. Состав пород в разрезах этих обнажениях очень схож и представлен смешанными высокоуглеродистыми и карботнатными породами. В то же время мощность отложений доманикового горизонта в обнажении вблизи р. Чуть (Ухтинский район) составляет 17 м, а в разрезах «Габдюково» и «Раузяк» (Республика Башкортостан) — 29 и 10 м соответственно.

По геохимическим параметрам ОВ в породах доманиковых отложений Волго-Уральского и Тимано-Печорского НГБ относится к типу II, однако в отложениях Волго-Уральского региона ОВ высокоуглеродистой толщи более зрелое, чем вблизи г. Ухта.

Таким образом, доманиковые и доманико-идные отложения Тимано-Печорского и Волго-Уральского НГБ можно рассматривать как единую систему. Накопление отложений в протяженной зоне вдоль Уральской складчатой системы, скорее всего, происходило в схожих условиях. Однако разная степень зрелости и преобразованности ОВ отражает разную последующую геологическую

и термическую историю развития этих районов. Для оценки возможного влияния вторичных процессов на зрелость ОВ необходимо провести более детальные литологические и геохимические ис-

следования, а также изучить особенности развития бассейна с использованием структурных карт и сейсмических данных для выявления возможных вторичных процессов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Артюшкова О.В., Маслов В.А., Пазухин В.Н. и др. Типовые разрезы девона и нижнего карбона на западном склоне Южного Урала: Путеводитель полевой экскурсии перед международной конференцией «Биостратиграфия, палеогеография и события в девоне и раннем карбоне», Уфа: Стерлитамак, Россия, 20—25 июля 2011. Уфа, 2011. 92 с.

Гатовский Ю.А., Ступакова А.В., Калмыков Г.А. и др. Новые данные о биостратиграфии и фациальных типах разрезов доманиковых отложений (верхний девон) Волго-Уральского бассейна // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2015. № 5. С. 86-99.

Кирюхина Т.А., Фадеева Н.П., Ступакова А.В. и др. Доманиковые отложения Тимано-Печорского и Волго-Уральского бассейнов // Геология нефти и газа. 2013. № 3. С. 76-87.

Кирюхина Т.А., Большакова М.А., Ступакова А.В. и др. Литолого-геохимическая характеристика доманиковых отложений Тимано-Печорского бассейна // Георесурсы. 2015. № 2 (61). С. 87-100.

Максимова С.В. Эколого-фациальные особенности и условия образования доманика. М.: Наука, 1970. 85 с.

Ступакова А.В., Фадеева Н.П., Калмыков Г.А. и др. Поисковые критерии нефти и газа в доманиковых отложениях Волго-Уральского бассейна // Георесурсы. 2015. № 2 (61). С. 77-86.

Kozlova E.V., Fadeeva N.P., Kalmykov G.A. et al. Geo-chemical technique of organic matter research in deposits enrich in kerogene (the bazhenov formation, west Siberia) // Moscow Univ. Geol. Bull. 2015. Vol. 70, N 6. P. 409-418.

Поступила в редакцию 21.05.2018