CC BY
63
УДК 552.54:551.734.5 (470.111+470.13)
УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ НИЖНЕФАМЕНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЦЕНТРАЛЬНО-ХОРЕЙВЕРСКОЙ РИФОГЕННОЙ ЗОНЫ
Н. А. Канева
Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар [email protected]
Рассматриваются результаты комплексного исследования карбонатных нижнефаменских отложений Центрально-Хорейверской рифогенной зоны. Выяснено, что на данной территории в раннем фамене были распространены пять фациальных зон. Раннефаменский палеобассейн характеризовался частым колебанием уровня моря и солености вод. Новые данные позволили внести уточнение в палеогеографическую карту нижнего фамена на указанной территории.
Ключевые слова: литотипы, обстановкиосадконакопления, геохимия, геофизика, нижний фамен, Хорейверская впадина.
LOWER FAMENNIAN DEPOSITS ENVIRONMENTS OF THE CENTRAL
KHOREYVERS REEFOGENIC ZONE
N. A. Kaneva Institute of Geology Komi SC UB RAS, Syktyvkar
A complex study of the Lower Famennian carbonate deposits in the Central Khoreyvers reefogenic zone are considered. It was found that five facies zones were distributed in the area during Early Famennian. A frequent fluctuation of the sea level and water salinity were characteristic for the Early Famennian paleobasin. New data allow to give a more precise definition of the Early Famennian paleogeographic map for this area.
Keywords: lithotypes, environments, geochemistry, geophysics, Lower Famennian, the Khoreyver Depression.
Фаменские отложения Хорей-верской впадины изучались большинством исследователей с позиций стратиграфического расчленения, корреляции, типизации разрезов, коллекторских свойств карбонатных пород и их перспективности на наличие углеводородов [3, 4, 9 и др.]. Палеогеографические карты фамен-ских отложений составлялись для всего Тимано-Печорского седимен-тационного бассейна [2, 10]. Было показано, что данные отложения характеризуются разными типами разрезов, но в то же время рифогенные образования относились к одной фации мелководья. Как известно, детализация палеогеографической ситуации в конкретном регионе, например в Хорейверской впадине, необходима для выявления потенциальных коллекторов нефти и газа. Для установления фациальных особенностей раннефаменского морского бассейна нами были проведены литолого-геохимическое и геофизическое исследования нижне-фаменских рифогенных пород.
Территория исследования
(рис. 1) находится в центральной части Хорейверской впадины [16]. Изученные нами площади — Дю-сушевская, Восточно-Колвинская,
Ардалинская, Ошкотынская и Цен-трально-Хорейверская — в тектоническом плане располагаются на структуре второго порядка, Центрально-Хорейверском уступе [11]. Были выбраны опорные скважины, пройденные с отбором керна: 50-Восточно-Колвинская, (основание нижнего фамена), 20-, 42-Ошкотынская и 35-Центрально-Хорейверская (средняя и верхняя части нижнего фамена). Корреляция всех изученных скважин проводилась на основе палеонтологических данных и радиоактивного каротажа. Согласно современным представлениям о стратиграфии фаме-на Тимано-Североуральского региона нижний фамен подразделяется на три горизонта: волгоградский, задонский и елецкий. Граница между франским и фаменским ярусами проводится в основном по литоло-гическим и геофизическим данным [8]. Отложения волгоградского горизонта на большей части территории Тимано-Печорской провинции отсутствуют, что отражает крупную регрессию морского бассейна на границе франа и фамена.
Для изучения нижнефаменских пород использовались разные методы: оптический микроскопический,
электронно-микроскопический ми-крозондовый, изотопный, эмиссионный спектральный, химический и геофизический. Анализы выполнялись в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН.
Литологическое изучение ни-жнефаменских карбонатных пород показало, что среди них можно выделить 15 основных литоти-пов (ЛТ), принадлежащих к пяти генетическим группам (биогенные, биохемогенные, хемогенные, био-механогенные и механогенные). Данные химического анализа показали содержание СаС03 от 72.81 до 99.47 %, что говорит об их преимущественно известняковом составе. Известняки биогенные включают семь литотипов: микробиально-био-гермные (ЛТ-1), комковато-биогер-мные (ЛТ-2), био-интракластово-биогермные (ЛТ-3), порострома-товые (ЛТ-4), фенестровые (ЛТ-5), интракластово-микробиальные (ЛТ-6), пелитоморфно-микробиаль-ные (ЛТ-7). К биохемогенным известнякам отнесены сгустково-ком-коватые (ЛТ-8) и пелитоморфные (ЛТ-9) разности. Хемогенные известняки (ЛТ-10) представлены перекристаллизованными микрозернистыми разностями без органиче-
ад
8
4« 3
1 Л 4 а)СХ __„ ))\ ч у
/ J 1 / /
0 20км 1 в
л
г:
<
■а
0
"О
>
1
о *
ч а о\ ■с о-
го о
г
■о
о
со
Рис. 1. Схема тектонического районирования Печорской плиты (А) и Хорейверской впадины (Б, В) ([14]). А: 1 — Малоземельско-Колгуевская моноклиналь, 2 — Печоро-Колвинский авлакоген, 3 — Хорейверская впадина, 4 — Варандей-Адзьвинская структурная зона, 5 — Припайхойско-Приюжноновоземельский мегапрогиб, 6 — Пайхойско-Новоземельская складчатая система; Б, В: 1 — Чернореченская ступень, 2 — Садаягинская ступень, 3 — Центрально-Хорейверский уступ; 4 — Колвависовская ступень, 5 — Сандивейское поднятие; 6 — Сынянырдская депрессия; 7 — Макариха-Салюкинская антиклинальная зона; 8 — Цильегорская депрессия; В — площади исследования: Дюсушевская (а), Восточно-Колвинская (б),
Ардалинская (в), г — Ошкотынская (г) и Центрально-Хорейверская (д)
ских остатков. Полибиокластовые (ЛТ-11), комковато-биокластовые (ЛТ-12), комковато-литокластовые известняки (ЛТ-13) и органогенный гравелито-песчаник с крупными он-колитами (ЛТ-14) отнесены к биоме-ханогенным. В механогенную группу включены известняки био-литокла-стовые (ЛТ-15).
Известно, что морские карбо-натолиты фанерозойского возраста характеризуются относительным постоянством величины 813Скарб (—2...+2 %о) и изменением величины 8180карб. от 14 до 32 % [12]. Сводный разрез нижнего фамена (рис. 2) показывает, что в основании нижнего фамена (скв. 50-Восточно-Колвинская) значение 813Скарб увеличивается от 0.7 до 3.5 %. Причиной утяжеления изотопного состава углерода в начале фаменско-го времени, возможно, было возрастание биопродуктивности бассейна в связи с трансгрессией моря [17]. В то же время величина 818Окарб имеет тенденцию к уменьшению (от 26 до 23.8 %), что, вероятно, связано с возросшим поступлением изотопно-легких атмосферных вод вследствие гумидизации климата. В средней части сводного разреза (скв. 20-0шкотынская) происходит уменьшение значений 813Скарб до 0.6 % и далее вверх по разрезу существенных колебаний не происходит (+1.7...—0.2 %). Изотопный состав кислорода в средней части разреза (скв. 20-0шкотынская) существенно не изменяется (23.5— 25.0 %), но выше по разрезу резко уменьшается до 19 % (та же скважина) и далее резко увеличивается от 21.0 до 24.8 % (скв. 35-Центрально-Хорейверская), а в кровле нижнего фамена (скв. 20-0шкотынская) возрастает до 28.2 %. Такие флуктуации в значениях 8180карб свидетельствуют о колебании солености вод и/или об изменении температуры поверхностных вод. Колебание температурного градиента может быть связано с циркуляционными движениями водных масс, а периодическое изменение солености вод — с поступлением пресных метеорных вод в периоды гумидизации климата [15]. В наших разрезах такие флуктуации были вызваны скорее всего опреснением палеоводоема, на что указывает присутствие в известняках остатков харовых и зеленых вольвоксовых водорослей среди кальцисфер. Как известно, сов-
Рис. 2. Сводный разрез нижнего фамена Центрально-Хорейверской рифогенной зоны
ременные харофиты растут на мягких илистых грунтах в мелководных пресных водоемах и в опресненных участках морей [5]. Наличие водорослей Уо1уоеа1ез указывает на низкий градиент солености воды в па-леобассейне [18].
Кларк стронция в карбонатных породах составляет 370—380 г/т [7, 13]. Увеличенное содержание стронция (500 г/т), выявленное в пелито-морфных известняках основания разреза свидетельствует о повышении солености вод [15]. Количество
стронция в фенестровых и порост-роматовых известняках составляет соответственно 400 и 390—450 г/т. В биогермных разностях известняков (ЛТ-1—7) содержание Бг ниже клар-кового (260—300 г/т), что согласуется с опубликованными ранее данными [14]. Такие значения свидетельствуют о поступлении в бассейн пресных вод [15].
Распределение литотипов по разрезам выявило пять основных па-рагенетических ассоциаций (ПА), характеризующих разные обстанов-
Рис. 3. Палеогеографическая схема раннего фамена изученных территорий Хорейверской впадины с распределением парагене-
тических ассоциаций по фациальным зонам
ки осадконакопления в пределах карбонатных банок, обрамленных с внутренней части бассейна депрес-сионной впадиной: ПА-1 объединяет тонкозернистые и пелитоморфные известняки (область склона карбонатной банки в сторону депрессии); ПА-2 — фенестровые, сгустково-
комковатые и поростроматовые известняки (изолированная лагуна); ПА-3 — био-литокластовые, онко-литовые, комковато-литокластовые, комковато-биокластовые известняки и органогенные песчаники со спа-ритовым цементом (зона отмелей); ПА-4 — био-литокластовые и комко-
вато-биокластовые известняки с пе-литоморфным цементом (склон карбонатной банки в сторону мелководного шельфа); ПА-5 — биогермные разности известняков, характерные для переходной зоны отмели и склона карбонатной банки в сторону депрессии.
При составлении палеогеографической схемы раннего фамена дополнительно использовались геофизические данные по 12 скважинам. В основном по параметрам ГК были построены циклиты, состоящие из трех элементов: трансгрессивного, переходного и регрессивного [1]. Как видно на рис. 3, в юго-западном (скв. 50-Восточно-Колвинская) и северо-восточном разрезах (скв. 35-Центрально-Хорейверская) наиболее четко выражаются регрессивные элементы. В то же время в центральных (Ошкотынская площадь) и южных (скв. 51-Восточно-Колвинская и 61-Дюсушевская) разрезах развиты все три элемента циклита, но в разных объемах. Это может свидетельствовать о частых колебаниях относительного уровня моря и отражает неоднородность палеорельефа в пределах карбонатных банок. Выявленные нами фациальные зоны имеют довольно сложную конфигурацию (рис. 3). Так, например, в пределах Центрально-Хорейверской площади в раннефаменское время среди отмелей (скв. 35) присутствовали лагуны (скв. 2 и 4). На территории Ошкотынской площади существовали обстановки органогенных построек на склоне отмели/карбонатной банки в сторону глубоководного шельфа (скв. 42 и 43) и склоновые (скв. 19 и 20) переходные к относительно глубоководным. Можно предполагать, что западнее развивались склоновые условия осадкона-копления в сторону мелководного шельфа. Три фациальные зоны, развитые в пределах Ардалинской площади, вероятно, можно протрассировать в пределы Ошкотынской и Центрально-Хорейверской площадей. На Ардалинской площади на склоне отмели/карбонатной банки в сторону депрессии формировался микробиальный холм (скв. 46). Сходные обстановки существо -вали на Восточно-Колвинской и Дюсушевской площадях.
Таким образом, было установлено, что в течение раннего фамена в морском бассейне менялась соленость на фоне гумидизации климата. Разнофациальный характер ни-жнефаменских отложений отражает сложное строение природного резервуара. Слабое развитие крупных
и контрастных валообразных поднятий, играющих большую роль в процессах нефтенакопления, компенсируется широким развитием рифогенных образований, создающих ловушки углеводородов [6]. Полученные нами новые данные, указывающие на фациальную неоднородность комплекса рифогенных образований, следует учитывать при поисках перспективных коллекторов.
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д. г.-м. н. А. И. Антошкиной за помощь в написании данной работы и рецензенту к. г.-м. н. Т. В. Майдль за ценные замечания и консультации.
Исследования проводились в рамках программы Президиума РАН 28/2, № 12-П-5-1006.
Литература
1. Антошкина А. И., Салдин В. А., Сандула А. Н. Методика реконструкции условий осадконакопления и связи с ними карбонатных коллекторов (на примере верхнедевонских отложений Хорейверской впадины) // Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: Материалы XV Геол. съезда Респ. Коми. Сыктывкар, 2009. Т. 2. С. 214—217. 2. Атлас геологических карт. Тимано-Печорский се-диментационный бассейн. Ухта: Изд-во ТП НИЦ, 2000. 3. Баранова А В, Михайлов М. В. Литология и генезис верхнедевонских карбонатных отложений Центрально-Хорейверской и Дюсушевской зон Тимано-Печорской провинции // Рифогенные зоны и не-фтегазоносность, 1991. С. 73—85. 4. Беляева Н. В., Корзун А. Л., Петрова Л. В. Модель седиментации фран-ско-турнейских отложений на северо-востоке Европейской платформы. СПб.: Наука, 1998. 154 с. 5. Вассер С. П., Кондратьева Н. В., Масюк Н. П. и др. Водоросли. Справочник. Киев: Наукова Думка, 1989. 608 с. 6. Громека В. И., Буровой А. М., Куренков Н. Т., Меннер Вл. В. Закономерности размещения и перспективы поисков месторождений нефти и газа в Тимано-Печорской провинции // Геология нефти и газа, 1994. № 6. С. 28—32. 7. Интерпретация геохимических данных: Учеб. пособие / Под ред. Е. В. Склярова. М.: Интернет Инжиниринг, 2001. 8. Канева Н. А. Характеристика
нижнефаменских отложений (скв. 50 Восточно -Колвинская, Хорейверская впадина) // Концептуальные проблемы литологических исследований в России: Материалы 6-го Всерос. ли-толог. совещ. Казань: КГУ, 2011. Т. 1. С. 359-362. 9. Кушнарева Т. И. Фаменский ярус Тимано-Печорской провинции. М.: Недра, 1977. 135 с. 10. Пармузина Л. В. Верхнедевонский комплекс Тимано-Печорской провинции (строение, условия образования, закономерности размещения коллекторов и нефтегазоносность). СПб.: Недра, 2007. 151 с. 11. Прищепа О. М, Богацкий В. И., Макаревич В. Н. и др. Новые представления о тектоническом и нефтегазогеологическом районировании Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции // Нефтегазовая геология. Теория и практика: электронный журнал, 2011. Вып. 4. С. 1—32. 12. Силаев В. И., Хазов А. Ф. Изотопное диспропорционирование карбонатного углерода в процессах гипергенно-экзогенной перегруппировки вещества земной коры. Сыктывкар: Геопринт, 2003. 41 с. (Программы фундаментальных исследований РАН. Отчетная серия, № 3). 13. Справочник по геохимии / Г. В. Войткевич, А. В. Кокин, А. Е. Мирошников и др. М.: Недра, 1990. 480 с. 14. Юдович Я. Э, Майдль Т. В., Иванова Т. И. Геохимия стронция в карбонатных отложениях (в связи с пробл. геохим. диагностики рифов). Л.: Наука, 1980. 152 с. 15. Юдович Я. Э, Кетрис М. П. Геохимические индикаторы литогенеза (литологическая геохимия). Сыктывкар: Геопринт, 2011. 742 с. 16. Яковлев Г. Е, Горецкий С. Н., Рассомахин В. Я. и др. Основные критерии нефтегазоносности палеозойских отложений Хорейверской впадины // Геология нефти и газа, 1989. № 3. С. 5—9. 17. Antoshkina A. I., Kaneva N. A, Konigshof P. Carbon isotope geochemistry and clay mineralogy of Lower Famennian deposits in the Timan-Northern Ural region — implications for paleoclimatic changes // Ber. Inst. Erdwiss. K.-F.-Univ. Graz, 2011. Pp. 19—20. 18. Kazmierczak J. Colonial Volvocales (Chlorophyta) from the Upper Devonian of Poland and their paleoenvironmental significance. Acta Palaeontologica Polonica, 1975. Vol. 20 (1). Pp. 73—89.
Рецензент к. г.-м. н. Т. В. Майдль
