CC BY
17
УДК 551.7(571.5)
DOI: 10.18303/2618-981X-2018-1-159-166
УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПЕСЧАНЫХ ПЛАСТОВ УВАТСКОГО ГОРИЗОНТА (ВЕРХНИЙ МЕЛ) СЕВЕРНЫХ РАЙОНОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Владимир Аркадьевич Маринов
ООО «Тюменский нефтяной научный центр», 625048, Россия, г. Тюмень,
ул. Осипенко, 79/1, кандидат геолого-минералогических наук, эксперт, тел. (345)252-90-90, e-mail: vamarinov@rosneft.ru
Александр Юрьевич Нехаев
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории геологии нефти и газа арктических регионов Сибири, тел. (383)333-23-01, e-mail: nekhaevay@ipgg,sbras.ru
Представлены результаты лито-биофациальных исследований разрезов сеномана и ту-рона северных районов Западной Сибири. Формирование отложений уватского горизонта (сеноман) проходило в мелководном водоеме при значительном опреснении и стратификации вод, резком недостатке кислорода на поверхности дна. В раннем туроне соленость вод увеличилась до нормально-морской, стратификация исчезла, содержание кислорода в придонных водах было достаточным для существования разнообразного бентоса. Периодическое увеличение стока пресных вод в северо-восточные акватории палеобассейна приводило к формированию отложений, сходных с уватскими.
Ключевые слова: верхний мел, лито-биофации, источники сноса, север Западной Сибири.
SEDIMENTATION OF SANDY LAYERS OF THE UYATH HORIZON (UPPER CRETACEOUS) OF THE NORTHERN REGIONS OF WEST SIBERIA
Vladimir A. Marinov
Tyumen Petroleum Research Center, 79/1, Osipenko St., Tyumen, 625048, Russia, Ph. D., Expert, phone: (345)252-90-90, e-mail: vamarinov@tnnc.rosneft.ru
Alexander Yu. Nekhaev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, 3, Prospect Аkademik Koptyug St., Novosibirsk, 630090, Russia, Ph. D., Researcher, Laboratory of Petroleum Geology of Arctic Regions of Siberia, phone: (383)333-21-09, e-mail: nekhaevay@ipgg,sbras.ru
The results of litho-biofacial studies of the Cenomanian and Turonian sections of the northern regions of West Siberia are presented. Formation of deposits of the Uvat horizon (Cenomanian) took place in a shallow water reservoir with significant desalination and stratification of water, a sharp deficit of oxygen on the surface of the bottom. In the Early Turonian, the water salinity increased to normal-marine, the stratification disappeared, the oxygen content in the bottom waters was sufficient for the existence of a diverse benthic communities. The periodic increase in fresh water flow to the northeastern water area of the paleobasin resulted in the formation of sediments similar to the Uvatian ones.
Key words: Upper Cretaceous, litho-biofacial investigation, the sediment sources, northern regions of the West Siberia.
В уватское время (сеноман) на севере Западной Сибири происходило накопление широкого спектра отложений мелководных, дельтовых, лагунных, баровых [1, 2] в опресненном мелководном бассейне [5]. Значительно меньше распространены осадочные толщи прибрежной равнины, временами заливавшейся морем. Отложения имеют большую мощность, свыше 500 м в депоцен-трах, и включают песчаные пласты ПК1 - ПК4, содержащие уникальные по размерам месторождения газа. Полученные данные позволяют уточнить генезис отложений уватского горизонта и геологическую историю северных частей Сибирского региона в сеномане.
Выполнено комплексное изучение (седиментологическое, лито- биофаци-альное, биостратиграфическое) керна уватского и кузнецовского горизонтов (уватская, покурская, марресалинская, долганская, кузнецовская и дорожков-ская свиты), более 100 скважин, пробуренных на 36 площадях Ямало-Уренгойского, Тазовского, Усть-Енисейского районов (рис. 1).
Рис. 1. Местоположение изученных разрезов
Седиментологические и литолого-фациальные исследования включали описание первичных осадочных структур и текстур, характера и размерности терригенного материала, а также изучение взаимоотношений отдельных единиц
разреза в латеральном и вертикальном направлениях, сопровождающееся интерпретацией геодинамических обстановок осадконакопления. Реконструкции палеообстановок седиментологическими методами выполнены на основе сравнительного анализа с современными осадочными комплексами [4, 8]. Результаты биофациального анализа обоснованы экологическими предпочтениями обнаруженных остатков фауны (фораминифер, двустворчатых моллюсков), растений и следов жизнедеятельности (ихнофоссилий). Восстанавливались экологические группировки (палеобиоценозы), которые были адаптированы к существованию в относительно узком диапазоне обстановок. На основе требований к условиям обитания населявших палеобассейн палеобиоценозов реконструировались его абиотические параметры: гиродинамический режим, соленость, глубина и газовый режим придонного слоя вод. Выполнен биостратиграфический анализ (более 150 комплексов фораминифер, более 30 раковин двустворок).
Характеристика отложений уватского горизонта
Породы уватского горизонта имеют специфические состав и структуру. Породы представлены переслаиванием плоскопараллельнослоистых глинистых алевритов и алевритистых глин, косослоистых и массивных алевритистых песков и алевропесчаников. Между отдельными литологическими типами существуют переходные разности. Степень сортировки различная, зерна песка имеют, как правило, плохую и среднюю окатанность, преимущественно кварц-полевошпатовый минеральный состав. Песчаные и песчано-алевритовые пласты ПК1-3 и ДЛ присутствуют во всех интервалах горизонта, имеют мощность от нескольких сантиметров до 10 м. Песчаники имеют прерывистое залегание, невыдержанности толщин, анизотропию петрофизических свойств по разрезу и по площади. Структура песчаников однородная, массивная, реже отмечается тонкая горизонтальная слоистость или неотчетливая тонкая пологая косая слоистость. В большинстве разрезов отмечается уменьшение вверх по разрезу размерности зерен и увеличение глинистости. Отложения слабосцементирован-ные, светло-серые, на севере Ямала - с зеленоватым оттенком, преимущественно алевритового состава с глинистым и карбонатным цементом, сформированные в различных гидродинамических условиях. Растительный детрит присутствует в большом количестве, особенно много в глинистых слойках. Находки фауны относительно редки. Наиболее типичными являются фрагменты скелета рыб. Раковины фораминифер встречаются редко во всех интервалах изучаемой толщи [7]. Эпизодически присутствуют интервалы с с многочисленными ихно-фоссилиями Skolithos, Cylindrichnus, Palaeophycus, Planolites, Phycosiphon. Толщины уватского горизонта в районе полуострова Ямал составляют 500 м и более [6]. Близкие мощности горизонт имеет в северо-восточной части ЗападноСибирского бассейна (Русско-Реченское, Береговое, Русское, Уренгойское, Вэнгаяхинское месторождения). В южном направлении (Харампурское и Верх-
неколик-Еганское месторождения) значения толщин горизонты уменьшаются до 300 м и менее (рис. 2, а).
Рис. 2. Карта толщин (а) уватского горизонта (сеноман) и (б) нижней части кузнецовского горизонта (нижний турон) [2]
1 - границы осадочного чехла Западной Сибири; 2-8 - толщина отложений:
2 - > 500 м; 3 - 400-500 м; 4 - 300-400 м; 5 - 150-300 м; 6 - 100-150 м; 7 - 50-100 м; 8 - < 50 м; стрелки показывают направление основных потоков поступления тер-ригенного материала; величина стрелки пропорциональна объему сноса
Перекрывается уватский горизонт глинами кузнецовской и дорожковской свит, темно-серыми, иногда алевритистыми, однородными или с волнистой и субпараллельной слоистостью (нижний турон). Граница горизонтов может быть постепенной, через переслаивание алевритов и глин, и резкой, с четкими следами размывов. Отложения кузнецовского горизонта содержат раковины моллюсков, разнообразные комплексы фораминифер и многочисленные ихно-фоссилии, представленные ихнородами Chondrites, Anconichnus, Arenicolites, Planolithes. Толщина алеврито-глинистой пачки кузнецовского горизонта (нижний турон) в среднем составляет 50 м, в восточных районах увеличивается до 150 м (рис. 2, б).
Структуры и текстуры
Характерными структурами уватского горизонта является однородные, массивные, горизонтальнослоистые, плоскопараллельнослоистые и косо-линзо-виднослоистые. Формирование песчаников с однородной массивной структурой, с второстепенными слоями с неотчетливой пологой косой и бугорчатой слоистостью происходило в условиях с интенсивной гидродинамикой и высокими скоростями седиментогенеза. Предполагается, что это обстановки дельтовой и приливно-дельтовой седиментации, лагунно-барового участка побережья и баров. Пачки с тонкой горизонтальной слоистостью (ритмиты) сложены преимущественно мелкообломочными и пелитовыми породами (алевриты, глинистые алевриты и аргиллиты). Слоистая система песков, алевритов и глин прослеживается на значительное расстояние [3]. Предполагается, что породы с тонкой ритмичной горизонтальной слоистостью формировались в удаленных открытых частях мелководного бассейна на глубине вблизи базиса штормовых волн. Установлено, что во всех случаях ритмиты связаны с участками минимального содержания О2, с застойными водами и отсутствием бентоса, который мог бы разрушить слоистость за счет биотурбации [8]. Предполагается, что причиной плотностной стратификации водных слоев было различие солености придонных вод и поверхностных, опресненных впадающими реками. Возникшая стратификация препятствовала вертикальной конвекции вод, затрудняла аэрацию придонного слоя и вызывала дефицит кислорода на поверхности дна бассейна. Значительная латеральная изменчивость отложений горизонта характерна для зон с высокими скоростями седиментации. Предполагается, что аномальные мощности покурского горизонта отвечают направлениям перемещения осадочного материала.
Чтобы оценить величину стратиграфического несогласия на границе кузнецовского и уватского горизонтов, пограничный интервал отложений был изучен биостратиграфическими методами. Установлено, величина стратиграфического интервала, отвечающего отсутствующим в разрезе отложениям, составляет не более одной зоны (подъяруса) [9]. На рубеже уватского и кузнецовского горизонтов режим седиментации резко изменился. Уменьшились скорости осадконакопления, стали формироваться преимущественно глинистые отложения.
Органические остатки
Наиболее характерными органическими остатками являются фрагменты растительного детрита. Они обычно представлены гелеобразным органическим веществом, иногда в значительной степени окислены (углефицированы), достаточно часто слабо изменены и имеют следы клеточного строения. Их сохранность указывает на дефицит кислорода в придонном слое вод и поверхностном слое осадка и отсутствие значительного переноса [1]. Фрагменты имеют крупные размеры (до нескольких мм) и могут быть диагностированы как остатки
бурых водорослей Phaeophyta. Они являются представителями фитобентоса, которые обитали в пределах зоны проникновения света, ниже приливно-отливной зоны и не глубже нижней границы фотосинтеза (25-40 м).
Условия жизни организмов, остатки которых обнаружены в уватском горизонте (двустворчатых моллюсков, фораминифер), позволяют восстановить параметры бассейна, в котором они обитали. Двустворчатые моллюски, представители родов Inoceramus и Lopatinia, которые могли существовать в условиях значительного опреснения в мелководных обстановках. Фораминиферы, представители родов Psammosphaera, Rhizammina, Hyperammina, Trochammina, являются эврибионтными формами, обитают в широком диапазоне обстановок, переносят опреснение и дефицит кислорода в придонном слое вод. В обстанов-ках стабильной морской солености и хорошей аэрации придонного слоя вод эти формы редки и преобладают в неблагоприятных для существования большинства таксонов условиях. Установлено сходство состава комплексов микрофауны уватского горизонта и сеномана Аляски и Арктики [7].
Кузнецовское время было благоприятным для существования морской биоты. Большая часть бассейна была населена разнообразной морской фауной (аммониты, белемниты, двустворки, фораминиферы). Высокое разнообразие бентосных моллюсков и фораминифер указывает на интенсивную аэрацию дна бассейна, отсутствие стратификации вод и стабильную соленость вод. Многочисленные находки отпечатков бентосных водорослей хорошей сохранности в кузнецовском горизонте позволяют оценить глубины бассейна, не превышающие нижнюю границу зоны фотосинтеза (40 м).
В северо-восточных акваториях в раннем туроне периодически фиксируются эпизоды дефицита кислорода, опреснения и аноксии, коррелируемые с увеличением речного стока [9]. Различия в режиме бассейна предполагают существование палеогеографического барьера в виде подводного поднятия или низменной суши, который отделял северо-восточные акватории от Западносибирского моря.
Результаты
Установлено, что формирование песчаных пластов уватского горизонта происходило в мелководном опресненном бассейне (рис. 3, а). Глубина бассейна в большинстве случаев не превышала 25 м. Поступление речной воды и изоляция бассейна вызывали стратификацию вод и дефицит кислорода в придонном слое вод. Песчаные пласты формировались преимущественно в результате поступления осадка с территории суши в районе архипелага Новая Земля (см. рис. 2, а). Значительный объем материала сносился с Таймыра и Сибирской платформы. В уватское время бассейн был изолирован от бореально-атлантических морей. Предполагается ограниченное сообщение с Арктическим океаном. Формирование песчаных пластов продолжалось до раннетуронского времени. На границе уватского и кузнецовского горизонтов (раннетуронское время) фиксируется изменение режима седиментации, местами - размыв верх-
ней части отложений уватского горизонта. Перестала существовать преграда, отделяющая Западно-Сибирский бассейн [2]. Осадок с Сибирской платформы и Таймыра продолжал поступать, однако его состав был преимущественно глинистым. Денудационная суша, существовавшая к северо-западу от полуострова Ямал, исчезла, восстановилось свободное соединение бассейна с бореальными и арктическими морями. Стратификация вод исчезла, соленость вод стала стабильной морской. В акваториях вдоль восточного побережья Западносибирского моря в туроне продолжали периодически возникать условия опреснения, связанные с эпизодами увеличения речного стока (рис. 3, б). Возможной причиной существования в туронское время солоноватоводного водоема, частично изолированного от Западносибирского моря на северо-востоке региона, был палеогеографический барьер, в виде линейного поднятия приблизительно вдоль современного междуречья рек Пур и Таз.
а) б)
Рис. 3. Схема распределения обстановок седиментации на территории северных районов Западной Сибири в сеномане (а) и раннем туроне (б):
1 - границы осадочного чехла Западной Сибири; 2 - отложения морского бассейна; 3 - отложения солоновато-водного бассейна; 4 - молласоподобные континентальные отложения; 5 - отложения отсутствуют или не изучены
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Александрова Г. Н., Космынин В. А., Постников А. В. Стратиграфия и условия седиментации меловых отложений южной части Варьеганского мегавала // Стратиграфия. Геологическая корреляция. - 2010. - Т. 18, № 4. - С. 65-91.
2. Атлас и объяснительная записка к атласу литолого-палеогеографических карт юрского и мелового периодов Западно-Сибирской равнины в масштабе 1 : 5 000 000. - Тюмень : ЗапСибНИГНИ, 1976. - 85 с.
3. Лебедева Н. К., Зверев К. В. Седиментологический и палинологический анализ се-номан-туронского события на севере Сибири // Геология и геофизика. - 2003. - Т. 44, № 8. -С. 769-780.
4. Обстановки осадконакопления и фации: В 2 т. Пер. с англ / под ред. X. Рединг. -Т. 1. - М. : Мир, 1990. - 352 с.
5. Палеогеография Западно-Сибирского осадочного бассейна в меловом периоде / А. Э. Конторович, С. В. Ершов, В. А. Казаненков др. // Геология и геофизика. - 2014. -Т. 55. - С. 745-776.
6. Палеогеография северных и центральных районов полуострова Ямал в меловое время / В. А. Маринов, С. В. Ершов, А. Ю. Нехаев, Д. П. Юшин // Горные ведомости. - 2007. -№ 8. - С. 6-15.
7. Подобина В. М. Фораминиферы и биостратиграфия верхнего мела Западной Сибири. - Томск : НТЛ, 2000. - 388 с.
8. Райнек Г. Э., Сингх И. Б. Обстановки терригенного осадконакопления (с рассмотрением терригенных кластических осадков). - М. : Недра, 1981. - 439 с.
9. Условия формирования дорожковской свиты (верхний мел, турон, Западная Сибирь) / В. А. Маринов, С. Е. Агалаков, И. Н. Косенко и др. // Современные проблемы седиментоло-гии в нефтегазовом инжиниринге: труды III Всероссийского научно-практического седиме-тологического совещания. - Томск : Изд-во ЦППС НД, 2017. - С. 102-107.
REFERENCES
1. Aleksandrova G.N., Kosmynin V.A., Postnikov A.V. Stratigrafija i uslovija sedimentacii melovyh otlozhenij juzhnoj chasti Var'eganskogo megavala // Stratigrafija. Geologicheskaja korreljacija. - 2010. - T. 18, № 4. - S. 65-91.
2. Atlas i ob#jasnitel'naja zapiska k atlasu litologo-paleogeograficheskih kart jurskogo i melovogo periodov Zapadno-Sibirskoj ravniny v masshtabe 1 : 5 000 000. - Tjumen': ZapSibNIGNI, 1976. - 85 s.
3. Lebedeva N.K., Zverev K.V. Sedimentologicheskij i palinologicheskij analiz senoman-turonskogo sobytija na severe Sibiri // Geologija i geofizika. - 2003. - T. 44, № 8. - S. 769-780.
4. Obstanovki osadkonakoplenija i facii: V 2-h t. Per. s angl / pod red. X. Reding. - T. 1. -M.: Mir, 1990. - 352 s.
5. Paleogeografija Zapadno-Sibirskogo osadochnogo bassejna v melovom periode / A.Je. Kon-torovich, S.V. Ershov, V.A. Kazanenkov dr. // Geologija i geofizika. - 2014. - T. 55. - S. 745-776.
6. Paleogeografija severnyh i central'nyh rajonov poluostrova Jamal v melovoe vremja / V.A. Marinov, S.V. Ershov, A.Ju. Nehaev, D P. Jushin // Gornye vedomosti. - 2007. - № 8. - S. 6-15.
7. Podobina V.M. Foraminifery i biostratigrafija verhnego mela Zapadnoj Sibiri. - Tomsk: NTL, 2000. - 388 s.
8. Rajnek G.Je., Singh I.B. Obstanovki terrigennogo osadkonakoplenija (s rassmotreniem terrigennyh klasticheskih osadkov). - M.: Nedra, 1981. - 439 s.
9. Uslovija formirovanija dorozhkovskoj svity (verhnij mel, turon, Zapadnaja Sibir') / V.A. Marinov, S.E. Agalakov, I.N. Kosenko i dr. // Sovremennye problemy sedimentologii v neftegazovom inzhiniringe: trudy III Vserossijskogo nauchno-prakticheskogo sedimetologicheskogo soveshhanija. - Tomsk: Izd-vo CPPS ND, 2017. - S. 102-107.
© В. А. Маринов, А. Ю. Нехаев, 2018
