Условия осадконакопления, вещественный состав и реконструкция пород питающих провинций отложений визейского яруса Башкирского свода (по результатам изучения керна скважины на юге Пермского края) Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

DOI: https://doi.Org/10.18599/grs.2024.l.5 * ЗДК551.735.1+552.51+550.42

Условия осадконакопления, вещественный состав и реконструкция пород питающих провинций отложений визейского яруса Башкирского свода (по результатам изучения керна скважины на юге Пермского края)

A.B. Плюснин1 ,А.И. Сулима2,Д.А. Староселец1, Е.М.Томилина2, Г.А. Исаева3, И.В.Афонин4, И.С. Федотов3, Е.С. Рабцевич5,Д.М. Бобров2,М.С. Сергеев3

1 Тюменский государственныйуниверситет, Тюмень, Россия 2Пермский государственный национальный исследовательскийуниверситет, Пермь, Россия

3Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми, Пермь, Россия 4Национальный исследовательский Томский государственныйуниверситет, Томск, Россия 5Центр коллективного пользования «Аналитический центр геохимии природных систем», Национальный исследовательский Томский

государственныйуниверситет, Томск, Россия

Проведены литолого-фациальные, минералогические, петрографические, литогеохимические исследования визейских терригенных отложений в разрезе скважины на Башкирском своде, позволившие уточнить источники вещества и условия седиментации. Терригенные породы радаевского и бобриковского горизонтов характеризуются преимущественно хорошими сортировкой и окатанностью обломочного материала. Сделано предложение о значительном удалении от источника сноса. Терригенные породы этих горизонтов являются осадками первого и второго циклов седиментации. Породы тульского горизонта имеют средние сортировку и окатанность, что указывает на близость источника сноса к бассейну седиментации. Они относятся к первому циклу седиментации. Установлено, что источником обломочного материала для радаевского и тульского горизонтов являлись породы кислого состава. Для бобрикового горизонта установлены кислый и основной источники сноса. Седиментация пород происходила в прибрежно-морских обстановках на пассивной континентальной окраине при поступлении обломочного материала из внутренних частей Восточно-Европейской платформы. Такой снос осуществлялся за счет как перемыва осадочных пород девона и протерозоя, так и разрушения выступов фундамента. Активизация последних произошла в ранневизейское время в период формирования внутриплатформенной складчатости.

Ключевые слова: Башкирский свод, радаевский горизонт, бобриковский горизонт, тульский горизонт, минералогия, петрография, литогеохимия, условия формирования, состав источника сноса, геодинамика

Для цитирования: Плюснин A.B., Сулима А.И., Староселец Д.А., Томилина Е.М., Исаева Г.А., Афонин И.В., Федотов И.С., Рабцевич Е.С., Бобров Д.М., Сергеев М.С. (2024). Условия осадконакопления, вещественный состав и реконструкция пород питающих провинций отложений визейского яруса Башкирского свода (по результатам изучения керна скважины на юге Пермского края). Георесурсы, 26(1), с. 52-Ю. https://doi.org/10.18599/grs.2024.1.5

Введение

Визейский ярус со стратиграфическим несогласием залегает на турнейском ярусе, по визейскому ярусу фиксируется рубеж ранне- и позднегерцинского этапов развития Восточно-Европейской платформы (ВЕП). Общее сжатие Уральской палеоокеанической системы в это время привело к воздыманию центральных районов ВЕП и активизации сноса терригенных осадков на пассивную континентальную окраину.

Терригенные породы визейского яруса востока Восточно-Европейской платформы и Западного склона Урала имеют более чем двухсотлетнюю историю изучения. Они были объектами разработки бурых железняков в Кизеловском руднике и каменного угля в Кизеловском

* Ответственный автор: Алексей Владимирович Плюснин e-mail: a.v.plyusnin@mail.ru © 2024 Коллектив авторов

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

угольном бассейне, в настоящее время являются резервуарами углеводородного сырья на большей части территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции.

Современные публикации в основном посвящены вопросам нефтегазоносности, литолого-фациального строения и стратиграфии Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (Ракинцева, Удальчикова, 2002; Арефьев и др., 2021; Потапов и др., 2022; Рябинкина, Шадрин, 2023; и др.). При этом не уделялось должного внимания изучению вещественного состава и реконструкции пород питающей провинции. Результаты таких исследований позволили бы расшифровать фундаментальные закономерности развития глобальной по своим масштабам геодинамической системы «древний кратон - палеоокеан» и в дальнейшем могли быть использованы при проведении широких палеогеографических реконструкций.

Таким образом, целью настоящего исследования являются реконструкция условий осадконакопления и определение состава пород - источников сноса терригенных отложений визейского яруса на основе следующих

анализов: литолого-фациальный, минералогический, петрографический и литогеохимический.

Материал и методы

Объектом исследования стали терригенные отложения визейского яруса нижнего отдела каменноугольной системы Башкирского свода Волго-Уральской антеклизы на юге Пермского края (рис. 1А). В ходе работ была изучена скв. Левинская 601 (скв. 601) в интервале тульского, бобриковского, радаевского и косьвинского горизонтов терригенной части визейского яруса. Вынос керна составил 61 м, что практически соответствует 100%. Основой для анализа послужили результаты геофизического исследования скважин, а именно гамма-каротажа (ГК) и нейтронного гамма-каротажа (НТК). Данный материал позволил провести стратиграфическую увязку керна, при которой мы руководствовались данными литологиче-ского описания керна и палинологических исследований, проведенных в опорной скважине Чернушинская 190 (скв. 190), пробуренной на Башкирском своде (Стукова, 2012). Схема корреляции скважин представлена на рис. 1Б.

Косьвинский горизонт (С1кэ) в разрезе скв. 601 выделен в интервале 1587,6-1590,6 м и литологически представлен аргиллитами темно-серыми, микрослоистыми с ходами илоедов, выполненными пиритизиро-ванным материалом. С помощью детальной скважин-ной корреляции по материалам ГИС (Рекомендации к методике построения геологических моделей..., 2014; Методические рекомендации..., 2013) выполнено сопоставление рассматриваемого интервала с интервалом распространения отложений косьвинского горизонта в разрезе скв. 190 (Стукова, 2012), в которой он выделен на глубине 1703,5-1707 м. В скв. 190 стратиграфические границы горизонтов подтверждены палинологическими

исследованиями. Граница косьвинского горизонта с нижележащим кизеловским выделена по впервые установленным видам Simozonotriletes intortus (Waltz) R.Pot. et Kr., S. conduplicatus (Andr.) Isch., Monilospora culta Byvsch., Reticulatisporites magnus (Kedo) Byvsch., Triquitrites batil-latus Hugh. etPlayf. (Стукова, 2012).

Радаевский горизонт (Cjrd) в разрезе скв. 601 расположен в интервале 1582,5-1587,6 м и представлен переслаиванием аргиллитов и алевролитов. Аргиллиты темно-серые, микрослоистые. Алевролиты серые с включениями зерен мелкой песчаной размерности, глинистые. В породах наблюдаются ходы илоедов, включения углефициро-ванного растительного детрита и гнезд пирита. В разрезе скв. 190 горизонт выделяется в интервале 1691-1703,5 м, в которой граница косьвинского горизонта с радаевским выделена по впервые отмеченным в разрезе видам: Cincturasporites planus (Naum.) Oshurk., Gorgonispora appendices (Hacq. etBarss) Oshurk., Monilospora subcrenata (Waltz) Byvsch., Murospora aurita (Waltz) Playf. (Стукова, 2012).

Бобриковский горизонт (Cjbb) в скв. 601 выделен в интервале 1547,5-1582,5 м и представлен терригенными породами. Песчаники мелкозернистые, характеризующиеся таблитчатой крупной косой, троговой косой, волнистой прерывистой и полого-волнистой слоистостями. Алевролиты нередко глинистые с волнистой, полого-волнистой и комковатой текстурами. Аргиллиты микрослоистые плитчатые. В породах наблюдаются включения угле-фицированного растительного детрита, пирита и ихнофос-силий. В разрезе скв. 190 горизонт выделен в интервале 1659,8-1691 м, где граница радаевского и бобриковского горизонтов определена на основании значительного пополнения комплекса новыми видами: Camarozonotriletes triangulatus (Byvsch.) OshurkDiatomozonotriletes saetosus

Рис. 1. Местоположение изученной скважины на фрагменте тектонической схемы Пермского края по (Коноплее, 2012) (А) и схема корреляции изученного разреза скв. Левинская 601 и опорного разреза скв. Чернушинская 190 (Б). Условные обозначения к рис. (А): а — города; Ь — скважины; с — границы тектонических структур. Условные обозначения крис. (Б): а — карбонатные породы; Ь — аргиллиты; с — алевролиты; d—necчaнuкu

НЮЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

(Hacq. et Barss) Hugh, et Playf., Diaphanospora tesselata (Stapl.) Byvsch., Auroraspora granulatipunctata (H., St. et M.) Turnau,A límpida Jushko et Byvsch., A. rugosiuscula (Kedo) Byvsch. (Стукова, 2012).

Тульский горизонт (Cjtl) в скв. 601 выделен в интервале 1529,8-1547,5 м, где он представлен переслаиванием песчаников, алевролитов и аргиллитов, в кровле отмечаются известняки. Песчаники от среднезернистых до мелкозернистых с таблитчатой косой, волнистой и линзовид-ной слоистостями. Алевролиты с прерывистой волнистой слоистостью. Аргиллиты микрослоистые плитчатые. Наблюдаются ихнофоссилии со следами пиритизации, включения частиц угля и углефицированного растительного детрита. В разрезе скв. 190 граница бобриковского и тульского горизонтов установлена на основании впервые определенных видов: Gorgonispora danilovae Stukova, Granulatisporitespiroformis Loose (Стукова, 2012).

При литолого-фациальном анализе керна и определении ихнофоссилий мы использовали руководства О.С. Черновой (Чернова, 2018) и Х.Г. Рединга (Reading, 1987).

Петрографическое изучение шлифов проведено на поляризационном микроскопе Olympus ВХ51 (Olympus Optical Co., Япония) в проходящем свете с использованием методов скрещенных николей. Были сделаны также снимки шлифов в проходящем свете и в скрещенных николях при увеличении 50* и 100* (аналитик Е.М. Томилина, ПГНИУ).

Исследования минерального состава пород и глинистой фракции проводили с помощью рентгеновского дифракгометра XRD 6000 (Shimadzu, Япония). Общий минеральный состав определяли по дифрактограммам истертых до порошка валовых проб. Глинистую фракцию выделяли седиментационным способом после предварительной обработки 10%-ным раствором уксусной кислоты для удаления карбонатного цемента. Для диагностики основных групп глинистых минералов полученные после осаждения на стекла ориентированные препараты исследовали в воздушно-сухом состоянии после насыщения этиленгликолем, прокаливания при температурах 350 °С и 550 °С и обработки 10%-ным раствором теплой соляной кислоты (Рентгенография..., 1983). Содержания минералов в валовых пробах определяли с помощью метода Ритвельда (Rietveld, 1967, 1969; Young, 1993) в программе Topas 5.0. Соотношения минералов в глинистой фракции рассчитывали по интегральным интенсивностям основных диагностических отражений с использованием корундовых коэффициентов (Bergaya, 2006) (аналитик Г.А. Исаева, ПермНИПИнефть).

Содержания породообразующих оксидов определяли рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре S8 TIGER (Braker, Германия) (аналитик И.С. Федотов, ПермНИПИнефть) (Thomsen, 2007). Для анализа породообразующих элементов изготавливали стеклообразные диски путем плавления гомогенизированной смеси порошка из прокаленного материала пробы с боратами лития при температуре 1100 °С в платиновых тиглях в печи индукционного плавления. Примесные и микропримесные элементы (с содержанием < 5%) определяли с помощью масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой согласно аттестованной методике определения элементов СТО ТГУ 048-2012 (Хрущева и др., 2019) (аналитик

Е.С. Рабцевич, ТГУ). Пределы обнаружения следовых количеств элементов составляют 0.001 г/т. Анализ проведен на квадрупольном масс-спектрометре Agilent 7500сх (Agilent Technologies Inc., США) с использованием внутреннего стандарта (Internal Standard, Inorganic Ventures, США) и внешнего стандарта СГД-2А (ГСО 8670-2005).

История изученности

Визейские терригенные отложения, выходящие на поверхность на западном склоне Среднего Урала, были известны еще первым русским рудознатцам, проводившим свои исследования в XVIII в. вблизи Горного Урала. Интерес к этим отложениям возрос после открытия пластов каменного угля среди красновато-серых песчаников в 1786 г. на р. Полуденный Кизел. Тогда терригенную толщу стали называть угленосной, ее геологическое изучение началось только в XIX в. Историю геологического изучения визейских терригенных отложений Западного Урала можно условно подразделить на пять периодов.

К первому периоду (XVIII в. - конец XIX в.) относится стратификация отложений раннего карбона в Западной Европе с последующим выделением визейского яруса, на территории Урала велись эпизодические маршрутные исследования под руководством Р. Мурчисона (1841-42), X. Пандера (1862) и др. Первоначально визейская стадия каменноугольной системы была названа так бельгийским геологом Андре Дюмоном в 1832 г. в честь г. Визе. Позднее, в 1882-1883 гг. ранг «визейский ярус» был введен геологом Эдуардом-Франсуа Дюпоном (Dupont).

Второй период (конецХ1Хв. - 1917 г.) известен более систематическим изучением каменноугольных отложений западного склона Среднего Урала. Начало этому было положено А.П. Карпинским (1880, 1884, 1913), который составил геологическую карту Урала. В 1883 году горный инженер и известный геолог П.И Кротов в ходе геологических исследований на территории Чердынского и Соликамского уездов Пермской губернии впервые расчленил угленосную толщу Кизеловского месторождения на две части: нижнюю (сланцевую) и верхнюю (песчаниковую). A.A. Краснопольский - старший геолог Геолкома, в период 1882-1892 гг. занимался исследованием отложений каменноугольной системы западного склона Урала. Он (1889) стратифицировал собственно угленосную толщу и разделил ее на три части: верхняя (серые глины с прослойками песчаника и роговика); средняя (кварцевые и глинистые песчаники с прослоями глинистых сланцев и пластами каменного угля); нижняя (глины и глинистые сланцы с прослойками роговика).

Третий период (1917-1945 гг.) характеризуется ростом геологических исследований в связи с развитием угольной промышленности и началом становления с 1929 года нефтяной промышленности. В 1923 г. А.Д. Архангельский, знаменитый русский и советский геолог, в своем фундаментальном труде «Введение в изучение геологии Европейской России. Часть 1» связал генезис угленосных отложений западного склона Урала с прибрежно-морски-ми условиями их формирования.

Большой вклад в дальнейшее геологическое изучение визейской угленосной толщи внес И.И. Горский (Горский, 1932), проведший детальную геологическую съемку Кизеловского бассейна, результатом которой стали

детальная геологическая карта бассейна и схема стратиграфического расчленения угленосной толщи на пять свит преимущественно по литологическим признакам. Генезис кизеловских углей ИИ Горский связал с лимническими условиями и заключил, что угли имеют в основном автохтонное происхождение.

С 1929 г. начинаются систематические исследования пермских и каменноугольных отложений Пермского Прикамья с помощью глубокого бурения. Это позволило на различных участках описать также литологию визейских терригенных отложений, их фациальное строение и минералогический состав. С этим периодом (1936-1941 гг.) связаны работы В.Н. Ларионовой, П.А. Софроницкого, Н.П. Герасимова, А.Н. Иванова, П.В. Васильева и др. Наиболее дробную схему расчленения визейской угленосной толщи разработал П.В. Васильев (Васильев, 1937а, 19376,1940). Им было выделено девять пачек данной толщи и указано на циклическое строение угленосной толщи Кизеловского бассейна.

Четвертый период (1945 г. - начало 1980 г.). В послевоенный период в Пермском Прикамье продолжились и значительно усилились поисковые работы на нефть и газ с бурением глубоких поисковых и параметрических скважин, что способствовало изучению отложений нижнего карбона не только в пределах западного склона Урала, но и восточной окраины Восточно-Европейской платформы.

В региональном плане в 1951 г. во Всесоюзном нефтяном научно-исследовательском геологоразведочном институте (ВНИГРИ) была разработана первая унифицированная схема стратиграфии карбона Русской платформы и западного склона Урала. В 1952 г. вышел в свет «Атлас литолого-фациальных карт Русской платформы» под редакцией В.Д. Наливкина, где представлена восточная концепция сноса терригенного материала. Г. А. Смирнов выделил типы разрезов для Урала в целом и для его западного склона в частности и впервые составил литолого-фациальные схемы визейского яруса (1957 г.).

Начиная с 1959 г. велось изучение стратиграфии, литологии, фаций и тектоники каменноугольных отложений на территории западного склона Урала и Приуралья литолого-фациальной группой Пермского политехнического института под руководством И.В. Пахомова и O.A. Щербакова. В 1962 г. решением Межведомственного стратиграфического комитета СССР (МСК) была утверждена новая унифицированная стратиграфическая схема каменноугольных отложений Восточно-Европейской платформы, в том числе и визейского яруса, который был представлен четырьмя надгоризонтами (подъяру-сами) снизу вверх: 1) Малиновский; 2) яснополянский; 3) окский; 4) серпуховский. Визейская терригенная толща выделялась в объеме елховского (косьвинского), радаевского, бобриковского горизонтов и нижней части тульского горизонта.

На результатах работ и научных исследований литоло-го-фациальной группы под руководством И.В. Пахомова и O.A. Щербакова 1959-1980 гг. базируется современное научное представление об условиях залегания, вещественном составе и распространении визейской терригенной толщи. Основополагающим трудом, объединившим все результаты исследований, стала монография «Визейская

угленосная формация западного склона Среднего Урала и Приуралья» (Пахомов, Пахомов, 1980). В составе терригенной толщи авторами выделены аллювиально-дельтовые, болотные, морские и переходные от континентальных к морским фации. Ими представлена схема осадконакопления в пределах всего Западного склона Урала, намечены три основных этапа седиментации и составлены три схематические фациальные карты времени формирования радаевского, бобриковского и тульского горизонтов. Установлено, что источниками сноса являлась размываемая суша к северо-западу от Камского свода.

Пятый период (1980 г. - настоящее время). К 1980 г. нижне-средневизейский нефтегазоносный комплекс становится основным продуктивным горизонтом Пермского Прикамья, поэтому при поисково-разведочном и эксплуатационном бурении интервал проходки визейской терригенной толщи всегда проводился с отбором керна и систематического изучения кернового материала. В этом плане интересна работа В.Н. Коскова и В.Н. Пахомова по интерпретации геологических данных «Использование методов ГИС при фациально-циклическом анализе визейской терригенной толщи Пермского Прикамья» для лито-логического расчленения разреза (Косков, Пахомов, 2000).

В связи с унификацией стратиграфической схемы девонских и каменноугольных отложений ВосточноЕвропейской платформы (Русской плиты) и Урала в 1989 г. решением МСК визейский ярус был подразделен на нижний и верхний подъярусы (соответственно на кожимский и окский надгоризонты). Кожимский надгоризонт выделен в объеме косьвинского, радаевского и бобриковского горизонтов, окский - в составе тульского, алексинского, Михайловского и веневского горизонтов.

Новым направлением исследований в этот период стало картирование сейсморазведкой визейских терригенных врезов, являющихся протоками палеодельты и служивших каналами вторичной миграции углеводородов (КВМ). Исследования по КВМ в 80-90-е годы XX в. проводились учеными и инженерами ПО «Пермнефтегеофизики» К.С. Шершневым, В.М. Негановым, С.Н. Калабиным, М.С. Зотеевым, А.П. Ильиных и др.

С 1995 г. началось регулярное использование пространственной сейсморазведки (или ЗО-сейсморазведки). На площадных участках нефтяных месторождений составлялись сейсмофациальные схемы как всей визейской терригенной толщи, так и косьвинско-радаевского, бобриковского и тульского циклов отложений. При этом выделялись прогнозные сейсмофациальные зоны глини-сто-алевролитово-песчаных отложений с повышенным содержанием песчаников (коллекторы), и песчано-алев-ролитово-глинистых отложений (неколлекгоры) с мощ-ностными интервалами и с фиксацией разломов. Данными работами и анализом результатов исследований в период 1995-2010 гг. занимались В.М. Неганов, O.A. Винокурова, Е.В. Пятунина, B.C. Попова, H.A. Кузнецова, М.А. Климовских, Л.В. Захарова, С.И Ваксман, А.И. Сулима. В монографии В.М. Неганова «Сейсмогеологическая интерпретация геофизических материалов Среднего Приуралья и перспективы дальнейших исследований на нефть и газ» (Неганов, 2010) отражены многие аспекты строения визейской терригенной толщи. С тех лет и по настоящее время эти исследования продолжаются,

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

www.geors.ru ГЕйРЕСУРСЫ

как в ПАО «Пермнефтегеофизика», так и в филиале ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми.

В настоящее время для большинства нефтяных месторождений с продуктивным визейским нефтегазоносным комплексом выполнены сейсмофациальные исследования.

Литолого-фациальный анализ

В интервале визейского яруса в разрезе скв. 601 выделены фации: шельфа, продельтовый склон, фронт дельты, распределительный дельтовый канал, межрусловый залив, приморские болота (рис. 2, 3).

Отложения шельфа отмечаются в следующих интервалах: 1587,70-1590,60,1582,1-1583,2 и 1547,1-1547,4 м. Интервалы 1587,70-1590,60 и 1582,1-1583,2 м представлены аргиллитами серыми с глинистой фракцией более 75%. Глины имеют преимущественно каолинитовый состав с монтмориллонитовой и иллитовой составляющими, суммарно не превышающими 45%. Отмечено незначительное количество аутигенных минералов (пирита), около 5%. В породе наблюдается ихнотаксон 2ооркусоя. Контакт с ниже- и вышележащими породами резкий.

Рис. 2. Геолого-геофизический разрез скв. Левинская 601. Обозначения: 1 — неправильная слоистость; 2 — таблитчатая крупная косая слойчатость; 3 — волнистая прерывистая и нечеткая слоистость; 4 — троговая крупная косая слойчатость / с хорошо выраженными детритовыми и двойными глинистыми слойками; 5 — тонкая полого-волнистая слоистость; 6— волнистая слоистость; 7 — текстуры конседиментационных деформаций; 8 — комковатая слоистость; 9 — тонкая неритмичная горизонтальная слоистость в аргиллитах и глинистых алевролитах; 10 — углефицированные остатки корневой системы растений (ризокреции) / в на-рушенномоползаниемзалегании; 11 — 2ооркусоя; 12—Р1апоШея; 13—8коИЛоз; М — ТекЫскпия; 15 — ОрЫотогрка; ¡б—АяГегояота; 17 — Ра1аеоркусия; 18 — обилие углистого детрита; 19 — отпечатки и углефицированные остатки стеблей наземных растений; 20—монтмориллонит; 21—иллит; 22 —хлорит; 23 — каолинит; 24 — галлуазит; 25 — кварц; 26—калиевый полевой шпат; 27—рутил; 28 — анатаз; 29 — кальцит; 30 — доломит; 31 — сидерит; 32 — пирит; 33 — номер точки отбора проб

SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL

GEDRESURSY www.geors.ru

Рис. 3. Фотографии керна основных выделенных фаций. А) Фация распределительного дельтового канала. Песчаники мелкозернистые с таблитчатой косой слоистостью, подчеркнутой углефицированным растительным детритом и глинистым материалом. Б) Фация приморского болота. Аргиллиты микрослоистые, плитчатые со слойками алевролитов. Включения пирита. В) Фация межруслового залива. Переслаивание песчаников мелкозернистых и алевролитов глинистых с комковатой и прерывисто-волнистой текстурами. Г) Фация фронта дельты. Песчаник мелкозернистый алевритовый с волнистой слоистостью. Следы жизнедеятельности АгетсоШеэ. Д) Фация продельтового склона. Аргиллиты с прослоями песчано-алевритового материала с волнистой прерывистой нечеткой слоистостью. Следы жизнедеятельности ТегсЫскпиэ. Е) Фация шельфа. Аргиллиты серые с микрослоистой текстурой и включениями пирита

В интервале 1547,1-1547,4 м отложения сложены темно-серыми известняками алевролитовыми с включениями зерен песчаника, органогенно-детритовыми, глинистыми. Детрит кальцитизирован и представлен одиночными кораллами, брахиоподами, неопределимыми обломками. Интервал не охарактеризован исследованиями рентгено-структурного анализа. Контакт с нижележащими породами резкий, с вышележащими постепенный, отчетливый.

Вид кривой ГК с прямыми, реже наклонными зубчатыми кровельной и подошвенной линиями и с прямой боковой линией (Муромцев, 1984).

Отложения продельтового склона выделены в следующих интервалах: 1583,3-1585,1586,60-1587,5 и 1543,21547,1 м.

Интервалы 1583,3-1585 и 1586,60-1587,5 м представлены алевролитами, тонко переслаивающимися с аргиллитами.

Интервал 1543,2-1547,1 м сложен алевролитами с прослоями аргиллитов и песчаников. Глинистая фракция имеет в основном каолинитовый состав. Слоистость волнистая прерывистая и нечеткая. Отмечаются ходы Р1апоШев, включения углистого растительного детрита и пирита.

Вид кривой ГК с прямыми кровельной и подошвенной линиями и вертикальной зубчатой боковой линией.

Отложения фронта дельты выделены в интервале 1585-1586,60 м. Песчаники коричневато-серые с незначительным содержанием глин, карбонатизированные (доля карбонатов около 5%) с неправильной слоистостью. Имеются следы Р1апоШея, включения пирита и гидроокислов железа. Контакт с породами выше- и нижележащих фаций резкий.

Интервал 1571,50-1573,50 м представлен снизу вверх переходом от алевролита песчаного до песчаника мелкозернистого. Глинистая фракция сложена преимущественно каолинитом с иллитовой, хлоритовой и монтморилло-нитовой составляющими, суммарно не превышающими 35%. Наблюдается последовательный переход с волнистой слоистости на текстуры конседиментационных деформаций. Контакт с подстилающими и перекрывающими породами резкий.

Интервал 1559-1564 м представлен последовательным переходом вверх по разрезу от тонкого переслаивания алевролитов и аргиллитов к песчаникам мелкозернистым, затем снова к переслаиванию и далее снова к песчаникам. Последние имеют волнистую слоистость, а переслаивание алевролитов и аргиллитов характеризуется тонкой полого-волнистой слоистостью. По интервалу глинистая составляющая варьирует от 4% до 20% и в основном представлена каолинитом. В основании также присутствуют глины монтмориллонитового, иллитового и хлоритового составов, в то время как в верхней части интервала глины хлоритового состава отсутствуют. Наблюдаются следы биотурбаций Р1апоШев иАгеп1со1Нея и включения углефи-цированных остатков корней. Контакт с нижележащими породами резкий, с вышележащими постепенный.

Интервал 1552,7-1557,7 м представлен переходом вверх по разрезу от алевролитов с тонкой полого-волнистой слоистостью к песчаникам среднезернистым с таблитчатой крупной косой слоистостью, затем к переслаиванию песчаников и алевролитов с тонкой полого-волнистой слоистостью, переходящих в прослой песчаников мелкозернистых и прослой алевролитов с волнистой прерывистой слоистостью. Заканчивается интервал фации песчаником среднезернистым толщиной в первые десятки сантиметров с волнистой прерывистой слоистостью. Примесь глинистого вещества представлена незначительным объемом. Отмечаются следы Р1апоШей и Агеп1со1Иея и включения углефицированных остатков корней. Контакт с нижележащими породами резкий, с вышележащими постепенный.

Интервал 1547,4-1549,7 м характеризуется переходом от песчаников разнозернистых к алевролитам с глинистой составляющей в 5-10%. Глины представлены преобладающе монтмориллонитом и в меньшей степени каолинитом и иллитом. Текстура волнистая прерывистая нарушенная активной биотурбацией Р1апоШей кАгетсоШея. Контакт с ниже- и вышележащими породами резкий, характеризующийся размывом.

Вид кривой ГК - прямая, подошвенная наклонная -зубчатая, боковая линия - зубчатая.

Отложения распределительного дельтового канала отмечаются в двух интервалах: 1573,5-1582,2 и 1538— 1543,2 м. Интервал 1573,5-1582,2 м отложен песчаником мелкозернистым алевритистым, доля алевритовой составляющей увеличивается вверх по разрезу с 10% до 25%.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

В основании песчаника содержится до 25% среднезерни-стой песчаной фракции.

Наблюдается последовательный переход от таблитчатой крупной косой слоистости в основании в троговую косую слоистость с хорошо выраженными детритовыми и двойными глинистыми слойками, затем в неправильную, переходящую в волнистую прерывистую и нечеткую слоистость, в полого-волнистую слоистость. Как правило, слоистость подчеркнута унифицированным растительным детритом.

В породе наблюдаются многочисленные включения частиц и прожилков угля размером до 2 см, углефициро-ванные остатки корневой системы растений, прожилки гидроокислов железа и гнезда пирита размером 7x6 мм, в редких случаях 30x15 мм. Отмечены следы жизнедеятельности ихнотаксонов Р1апоШея, БкоШкоз, Те1сЫскпт, Оркютогрка. В интервале 1574-1575 м выявлено повышенное содержание рутила (0,7%). Контакт с подстилающими и перекрывающими породами резкий.

В интервале 1538-1543,2 м протока представлена песчаником мелкозернистым алевритовым, переходящим вверх по разрезу в среднезернистый с незначительной долей алевритовой фракции. Доля глинистой фракции не превышает первые проценты, она представлена каолинитом и монтмориллонитом. Текстура породы таблитчатая с крупной косой слоистостью, нарушенная следами активной биотурбации. Первичная слоистость подчеркнута унифицированным растительным детритом и глинистым материалом. Наблюдаются включения углистого вещества, частиц углей. Отмечены следы жизнедеятельности Р1апо1Иея, 8ко1Ико&, Те1сЫскпи$, Оркготогрка. В интервале 1538,5-1539,5 м выявлено повышенное содержание анатаза (0,4%). Контакт с подстилающими породами резкий, верхняя граница характеризуется контактом размыва.

Вид кривой ГК с прямыми кровельной и подошвенной границами, с вертикальной волнистой боковой линией. Появление пиков кривой связано с глинистыми прослоями в верхней части интервала.

Отложения межруслового залива выявлены в двух интервалах: 1566-1571,5 и 1532,7-1534 м. Интервал 1566-1571,5 м представлен переходом вверх по разрезу от тонкого переслаивания алевролитов и аргиллитов с волнистой прерывистой слоистостью к алевролитам с полого-волнистой слоистостью и мелкозернистым песчаникам с волнистой прерывистой слоистостью, далее порода сменяется на алевролиты с комковатой слоистостью и на прослой песчаника с волнистой прерывистой слоистостью. Глинистые фракции занимают в среднем 10-20% и представлены монтмориллонитом, иллитом, хлоритом и каолинитом. Отмечаются следы жизнедеятельности Ра1аеоркуси5, Р1апоШе5, Огр1осга1ег10п, Те1сЫскпт, ^/егшодаа. Контакт с нижележащими породами резкий, с вышележащими постепенный.

Интервал 1532,7-1534 м сложен песчаником мелкозернистым алевритистым с линзовидно-волнистой и тонкой полого-волнистой слоистостью. Отмечаются следы Р1апоШе5, БкоШкоз, Те1сЫскпш, ОрЫотогрка и включения углистого материала. Контакт с нижележащими породами резкий, с вышележащими постепенный.

Вид кривой ГК с прямой кровельной границей и зубчатой наклонной подошвенной границей. Боковая линия вертикальная волнистая.

Отложения приморского болота наблюдаются в следующих интервалах: 1564-1566, 1557,7-1559, 1549,71552,7, 1534-1538 и 1530,7-1532,7 м. Представлены аргиллитами микрослоистыми, плитчатыми. В отдельных случаях отмечаются слойки алевролита. Глинистое вещество в интервале 1530,7-1532,7 м почти полностью представлено монтмориллонитом, в то время как в остальных интервалах - монтмориллонитом, иллитом, хлоритом и каолинитом, последний из которых характеризуется наибольшими объемами. Интервал 1530,7-1532,7 м фации болота также характеризуется повышенной карбо-натностью, достигающей 28%. Отмечаются включения унифицированных корней растений, линзочки угля и отпечатков и унифицированных остатков стеблей наземных растений. Верхняя граница фаций, как правило, резкая, размытая, нижняя - постепенная.

Вид кривой ГК с наклонной зубчатой кровельной и прямой подошвенной границами и боковой зубчатой линией.

Минеральный состав

Теперь рассмотрим минеральный состав выделенных фаций (рис. 4).

Отложения шельфа косьвинского и радаевского горизонтов, изученные рентгенодифракгометрическим методом, представлены аргиллитами с высоким содержанием глинистых минералов (71,1-72,2%) и подчиненным количеством кварца (20,1-22,8%) (рис. 4). В породах определены пирит (3-5%), кальцит (5%) и доломит (0,7%). Глинистая компонента аргиллитов косьвинского горизонта состоит из иллит-смекгита (55%) и палыгорскита (16%) (рис. 5Г), тогда как в породах радаевского горизонта преобладает каолинит (39%), а иллит (14%) и иллит-смекгит (19%) содержатся в меньшем количестве. Доля смекгито-вых слоев в иллит-смекгитах составляет 20-25%.

Отложения продельтового склона радаевского горизонта сложены преимущественно глинистыми минералами: их суммарное количество в алевролитах колеблется на уровне 38-50% (рис. 4). Аутигенные минералы представлены пиритом (до 3%) и карбонатами (кальцитом, анкеритом, сидеритом), которые неравномерно распределены в породах. В алевролитах преобладает каолинит (60-69%), а иллит-смектит (25-36%) и иллит (4-5%) содержатся в меньшем количестве, причем смекгитовые слои составляют не более 10% иллит-смекгита (рис. 5В).

Отложения продельтового склона тульского горизонта представлены алевролитами, состоящими преимущественно из кварца (90%) (рис. 4). Глинистые минералы (каолинит, иллит) составляют порядка 6%. Вторичная минерализация отмечена наличием кальцита и пирита (около 2%).

Отложения фронта дельты, развитые в радаевском и преимущественно в бобриковском горизонте, состоят из кварца (60-95%) и глинистых минералов (1-33%) (рис. 4). В качестве постоянной примеси встречаются сидерит (до 2%) и пирит (до 3%), а калиевые полевые шпаты (до 5%), кальцит (2%), анкерит (2%), рутил (0,5%) и анатаз (0,1%) установлены в единичных образцах.

Аллотигенные минералы (кварц, полевые шпаты, рутил, анатаз) 0_100 SfRSS

^ ) 7fi /А А\

5о/ / V \\50 / / \ /П \ / \

75/ /)( X \

/\ /\

ря/ /V / \ / \ / \ \ 5

mn/V . . V \ (1

0 5 Глинистые минералы 25 50 75 95 100 Аутигенные минералы (карбонаты,пирит)

Рис. 4. Тройная диаграмма «аллотигенные минералы—аутигенные минералы—глинистые

АБолото СШ ▲ Залив СШ Д Канал СШ ДПродельта СШ

□ Болото С1ЬЬ

□ Залив С1ЬЬ

□ Канал С1ЬЬ

□ Фронт дельтыС 1ЬЬ ОПродельта С 1г<1 ОШельф СЫ

минералы» для фаций визейских отложений

Глинистая часть песчаников радаевского горизонта представлена каолинитом (81-88%) с подчиненным количеством иллита (13-19%).

Глинистая фракция пород бобриковского горизонта в верхней и нижней частях интервала характеризуется полиминеральным составом, тогда как в средней части в некоторых прослоях с низким содержанием глинистой компоненты определен только каолинит. В целом среди глинистых минералов попеременно преобладают каолинит (24-100%) и иллит-смектит (до 58%), а иллит (до 27%) и хлорит (до 21%) содержатся в меньшем количестве. Количество набухающих слоев в иллит-смектитах составляет от 5% до 15%.

Отложения распределительного дельтового канала бобриковского горизонта сложены кварцем (56-99%) с подчиненным количеством глинистых минералов (1-13%) (рис. 4). Аутигенные минералы представлены пиритом (до 2%) и сидеритом (до 1,4%). В одном образце в примесном количестве встречены рутил (0,6%) и анатаз (0,1%). Глинистая фракция пород протоки бобриковского горизонта состоит из каолинита, за исключением одного образца (1574,35 м), где помимо каолинита (65%) определены иллит-смектит (8%), иллит (12%) и хлорит (15%). Хлорит определен по рефлексам с межплоскостным расстоянием d= 14,20; 7,10; 3,54 Ä (Котельников, Конюхов, 1986). В отличие от каолинита, при температурной обработке до 550 °С пики хлорита сохраняются с некоторым уменьшением интенсивности.

Отложения распределительного дельтового канала тульского горизонта состоят преимущественно из кварца (93-99 %) (рис. 4). В незначительном количестве в породах содержатся глинистые минералы (до 3%), кальцит (до 1%), анкерит (1,5%), сидерит (до 4%). В единичных образцах установлены пирит (0,2%) и анатаз (0,4%). Глинистая фракция пород протоки тульского горизонта состоит из каолинита, за исключением одного образца (1539,10 м), где она сложена иллит-смектитом (89%) и каолинитом (11%).

Отложения межруслового залива бобриковского горизонта состоят из кварца (36-93%) и глинистых минералов (6-40%) (рис. 4). Встречен карбонатизированный прослой с повышенными содержаниями кальцита (23%)

и доломита (анкерита) (4%). В незначительном количестве определены калиевые полевые шпаты (4%), сидерит (до 1%) и пирит (до 4%). Глинистые минералы в породах залива бобриковского горизонта характеризуются полиминеральной ассоциацией. Среди них преобладает каолинит (44-73%), а иллит-смектит (до 39%), иллит (5-26%) и хлорит (1-17%) содержатся в подчиненном количестве.

Отложения межруслового залива тульского горизонта сложены преимущественно кварцем (86-97%) (рис. 4). Второстепенные и примесные минералы представлены анкеритом (до 8%), глинистыми минералами (3%), калиевыми полевыми шпатами (до 4%), кальцитом (1,5%) и пиритом (до 2%). Пелитовая фракция отложений залива тульского горизонта практически полностью состоит из иллита (89-100%). В отдельных прослоях встречены хлорит (11%) и каолинит (5%).

Рис. 5. Дифрактограммы глинистой фракции изученных отложений: А — тульский горизонт, фация приморского болота; Б — бобриковский горизонт, фация приморского болота; В — радаевский горизонт, фация продельтового склона; Г — косъвинский горизонт, фация шельфа. Глинистые минералы: 1—иллит, 1-Бт — иллит-смектит, К— каолинит, СЫ — хлорит, Pg — палыгорскит

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Отложения приморского болота бобриковского горизонта представлены аргиллитами и состоят из глинистых минералов (79-83%) и кварца (8-18%) (рис. 4). В породах встречены кальцит (до 8%), анкерит (2%), сидерит (1%) и пирит (до 3%). Глинистые минералы отложений болота бобриковского горизонта состоят из иллит-смекгита (42-48%), каолинита (31-35%), иллита (15-16%) и хлорита (6-7%) (рис. 5Б). Количество смекгитовых слоев в иллит-смектите составляет 15%.

Отложения приморского болота тульского горизонта характеризуются карбонатно-терригенным составом (рис. 4). Преобладающим минералом является кварц (60-66%), а кальцит (до 17%), анкерит (до 24%) и глинистые минералы (6-22%) содержатся в подчиненном количестве. Содержание пирита не превышает 3%. Глинистая компонента отложений болота тульского горизонта представлена иллит-смекгитом (86-98%) с количеством набухающих слоев от 10% до 20%, а также каолинитом (2-14%) (рис. 5А).

Петрографическая характеристика

Минеральный состав терригенных пород радаевского горизонта, по классификации Н.В. Логвиненко (Логвиненко, 1974), соответствует полевошпат-кварцевым алевролитам и песчаникам (рис. 6).

Снизу вверх по разрезу степень сортировки меняется от средней до хорошей. Хорошая сортировка преобладает в большинстве образцах. Окатанность обломочного материала меняется от хорошей до средней, что указывает на изменение дальности переноса обломочного материала. Структура псаммитовая, алевритовая, размер зерен изменяется от 0,01 до 0,22 мм, преобладают зерна 0,05-0,1 мм. Среди обломков различаются полу окатанные (60-80%) и неокатанные (10-35%), отмечаются окатанные обломки (5-10%) (рис. 7А, 7Б). Для пород характерно бесцементное контактное или регенерационное кварцевое соединение зерен с формированием конформных контактов (рис. 7В, 7Г). В некоторых образцах выделяется пленочно-поровый тип цементации, минеральный состав цемента: седиментогенный, глинистый, преимущественно гидрослюдистый. Неравномерно по шлифу в отдельных порах развивается каолинит, плохо раскристаллизован-ный, с редкой примесью гидрослюды. По периметру

и на контакте зерен имеются редкие крустификационные пленки, где обломочные зерна обрастают листочками гидрослюды. Неравномерно также наблюдается поровый цемент карбонатного состава. Карбонатная составляющая цемента представлена кальцитом, неравномерно распределена в межзерновом пространстве, реже представлена в виде пойкилитовых зерен (рис. 7Д).

Средний минеральный состав пород радаевского горизонта: кварц (-82%), полевые шпаты (~5%), слюда (~9%) и обломки пород различного генезиса (~4%). Обломки пород представлены кварцитами, микросланцами, глинистыми и кремневыми породами. Присутствуют обломки слюд (мусковит). В породах установлены минералы, характерные для магматических пород кислого состава: циркон, турмалин, сфен, лейкоксен, а также единичные окатанные зерна амфибола (основной состав) (рис. 8).

Минеральный состав терригенных пород бобриковского горизонта, по классификации Н.В. Логвиненко, соответствует кварцевым песчаникам (рис. 6). Снизу вверх по разрезу степень сортировки меняется от средней до хорошей. Хорошая сортировка преобладает в большинстве образцах. Окатанность обломочного материала практически не изменяется, преобладающая часть - это полуокатанные обломки (рис. 7Е). Структура псаммитовая, алевритовая, размер зерен варьирует от 0,04 до 0,25 мм, преобладают зерна 0,1-0,18 мм. Среди обломков пород преобладают полу окатанные (80-90%), встречаются также неокатанные (10-15%), редко окатанные обломки (5%). В породах преобладает цементация вдавливания с конформной микроструктурой. Это бесцементное контактное соединение зерен кварца и обломков различного генезиса, а так же регенерационное кварцевое соединение зерен (рис. 7Ж, 73). В редких случаях в порах развивается каолинит разной степени раскристаллизованности с редкой примесью гидрослюды (рис. 7К). Средний минеральный состав пород бобриковского горизонта: кварц (-97%), полевые шпаты (~2%) и единичные обломки кварцитов (~1%). В породах диагностированы минералы, характерные для магматических пород кислого и основного составов: циркон (рис. 7И), турмалин, лейкоксен, амфиболы и пироксены (рис. 8).

Фигуративные точки изученных пород тульского горизонта на классификационной диаграмме Н.В. Логвиненко

Рис. 6. Классификационная диаграмма для терригенных пород визейского яруса по (Логвиненко, 1974)

Рис. 7. Микрофотографии шлифов терригенных пород радаевского (А—Д), бобриковского (Е—К) и тульского (Л—П) горизонтов. А — алевролит разнозернистый кварцевый, биотурбированный (фрагмент шлифа без анализатора); Б — алевролит разнозернистый кварцевый (фрагмент шлифа с анализаторам); В — песчаник алевритистый мелкозернистый с поровым карбонатным цементом; Г—песчаник алевритистыймелкозернистый, бесцементное контактное ирегенерационное кварцевое соединениезерен; единичные зерна циркона; Д — алевролит разнозернистый, образование конформной структуры, укрупнение чешуек гидрослюдистого цемента; Е) — песчаник алевритистый мелкозернистый кварцевый; Ж — песчаник алевритистый мелкозернистый кварцевый, структура вдавливания и образование конформных структур за счет регенерации кварца и уплотнения обломков; единичное зерно пироксена (фрагмент шлифа без анализатора); 3 — тот же фрагмент шлифа с анализаторам; И — песчаник алевритистый мелкозернистый, бесцементное контактное соединение зерен характеризуется конформной структурой, единичное зерно циркона; К— песчаник алевритистый мелкозернистый, в порах развивается каолинит разной степени раскристаллизованности; Л— сидерит в межзерновом пространстве в виде овальных стяжений; М—регенерационное кварцевое соединение зерен с формированием конформных контактов в песчанике; Н — поровый карбонатный цемент; О — пора вверху заполнена пластичным глинистым микросланцем, пора внизу каолинитом; П — алевролит мелкозернистый кварцевый слюдистый с пленочно-поровым глинистым цементом, слабобиотурбиро-ванный.Длина масштабной линейки 100 мкм

расположились в поле значении полевошпат-кварцевых песчаников и алевролитов (рис. 6). Снизу вверх по разрезу степень сортировка изменяется от средней до плохой, преобладает средняя сортировка. Структура псаммитовая, алевритовая, размер зерен варьирует от 0,01 до 0,22 мм, преобладают зерна 0,1-0,18 мм. Среди обломков различаются полуокатанные (70-85%), окатанные (5-20%) и неокатанные (10%). Для пород характерен пленочно-поровый глинистый, каолинит-гидрослюдистого состава цемента. А так же бесцементное контактное или регенерационное кварцевое соединение зерен (рис. 7М) с формированием конформных контактов. В порах развивается каолинит, чаще всего плохо раскристаллизованный. По периметру и на контакте зерен встречаются редкие крустификационные пленки, где обломочные зерна обрастают листочками гидрослюды, хлорита. Иногда поры заполнены пластичными глинистыми микросланцами (преимущественно гидрослюдистого состава) (рис. 70). В некоторых образцах также встречается поровый карбонатный цемент. Карбонатная составляющая цемента представлена кальцитом и сидеритом. Кальцит образует пойкилитовые кристаллы (рис. 7Н), сидерит находится в межзерновом пространстве в виде изометричных зерен или овальных стяжений (рис. 7Л). Средний минеральный состав пород тульского горизонта: кварц (-81%), полевые шпаты (~7%), слюда (~3%) и обломки пород различного

генезиса (~9%). Последние представлены кварцитами, микросланцами, глинистыми и кремневыми породами. В породах обнаружены минералы, характерные для магматических пород кислого состава: циркон, турмалин, сфен и лейкоксен.

Петрогенные оксиды

Содержания петрогенных оксидов и рассчитанные значения основных химических индексов CIA (Nesbitt, Young, 1982; Юдович, Кетрис, 1980) и ICV (Сох, Lowe, 1995)приведенывтабл. 1.

Радаевский горизонт. Содержания оксидов в алевролитах варьируют в пределах (мае. %): Si02 - 78,3-86,5; Ti02 - 0,3-0,7; Al2O3 - 1,9-5,3; Fe2O3 - 1,3-3,4; MgO - 0,22,3; CaO - 0,1-4,9; Na20 -0,2-0,4; K20 -0,1-0,3 (табл. 1). На классификационной диаграмме Ф. Петтиджона (Pettijohn et al., 1972) фигуративные точки состава алевролитов радаевского горизонта располагаются в поле субаркоз (рис. 9А). Содержания оксидов в песчаниках варьируют в пределах (мае. %): Si02 - 89,3-90,9; Ti02 -0,5-0,6; Al2O3 - 2,3-3,8; Fe2O3 - 0,3-0,9; MgO - 0,3-0,5; CaO - 0,2-0,9; Na20 - 0,4; K20 - 0,2-0,3 (табл. 1). На диаграмме Петтиджона фигуративные точки состава песчаников радаевского горизонта располагаются в поле сублитаренитов (рис. 9А).

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Рис. 8. Фототаблица микрофотографий шлифов терригенных пород радаевского, бобриковского, тульского горизонтов. Обозначения: д — кварц; ат — амфибал^/я — полевой шпат; ти — мусковит; гг — цикрон; к — гидрослюда;рх — пироксен; К — кварцит; 5г — сидерит; Ы — каолинит; с1 — хлорит

На диаграмме (рис. 9Б) видно, что песчаники имеют значения CIA и ICV в диапазоне 17-48 и 1,22-4,90 соответственно и что они расположены в поле незрелых слабо-выветрелых пород. Для алевролитов значения CIA и ICV варьируют в диапазоне 75-88 и 0,68-0,91 соответственно, фигуративные точки алевролитов концентрируются в поле зрелых интенсивно выветрелых пород.

Бобриковский горизонт. Содержания оксидов в песчаниках варьируют в пределах (мае. %): Si02 - 92,2-96,3; Ti02 - 0,1-0,3; Al2O3 - 0,8-1,5; Fe2O3 - до 0,4; MgO - 0,10,2; CaO - 0,1-2,5; Na20 - 0,2-0,5; K20 - до 0,2 (табл. 1). На диаграмме Петтиджона фигуративные точки состава песчаников бобриковского горизонта находятся в поле сублитаренитов (рис. 9А). На диаграмме (рис. 9Б) видно, что для песчаников значения CIA и ICV лежат в диапазоне 14-63 и 0,78-4,24 соответственно и фигуративные точки сконцентрированы в поле зрелых и незрелых слабовыве-трелых пород.

Тульский горизонт. Содержания оксидов в песчаниках и единичном образце алевролита варьируют в пределах (мае. %): Si02 - 83,9-93,6; Ti02 - до 0,1; Al2O3 - 1,0-1,9; Fe2O3 - 0,8-6,1; MgO - 0,2-0,8; CaO - 0,3-1,2; Na20 -0,2-0,4; K20 - до 0,1 (табл. 1). На диаграмме Петтиджона фигуративные точки состава терригенных пород тульского горизонта концентрируются в поле сублитаренитов (рис. 9А). На диаграмме (рис. 9Б) видно, что песчаники и алевролиты имеют значения CIA и ICV в диапазоне 36-57 и 1,18-7,24 соответственно и что они расположены в поле незрелых слабовыветрелых пород.

Редкоземельные элементы

Содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) в изученных образцах радаевского, бобриковского и тульского горизонтов представлены в табл. 1. Для наглядного представления особенностей распределения этих элементов проведено их нормирование на хондрит (Boynton, 1984).

Для пород радаевского горизонта характерны фракционированные спектры распределения РЗЭ ((La/Yb) n = 5,94-12,00) и обогащение легкими лантаноидами ((La/Sm)n = 1,09-4,29) относительно тяжелых ((Ga/Yb) n = 1,42-3,62). На спектрах фиксируется ярко выраженная отрицательная европиевая аномалия (Eu/Eu* = 0,01-0,55) (рис. 9Д).

Терригенные породы бобриковского горизонта характеризуются фракционированными спектрами распределения РЗЭ (((La/Yb)n = 7,21-20,23), они обогащены легкими лантаноидами ((La/Sm)n = 1,60-8,82) относительно тяжелых ((Ga/Yb)n = 1,01-5,55). Отмечается наличие как отрицательной, так и положительной европиевой аномалии (Eu/Eu* = 0,01-1,16) (рис. 9Г).

Для песчаников и алевролитов тульского горизонта типичны фракционированные спектры распределения РЗЭ (((La/Yb)n = 6,9-24,58) и обогащение легкими лантаноидами ((La/Sm)n = 1,23-4,69) относительно тяжелых (((Ga/Yb)n = 1,78-3,72). Кроме того, наблюдается слабовыраженная отрицательная европиевая аномалия (Eu/Eu* = 0,55-0,76) (рис. 9В).

Лабораторный № Tl_5 Tl_4 Tl_3 Tl_2 Tl_1 Bb_5 Bb_4 Bb_3 Bb_2 Bb_1

Глубина, м 1538,45 1539,33 1540,88 1541,91 1542,58 1576,56 1577,07 1578,41 1579,64 1580,15

Литология Песчаник Песчаник Песчаник Песчаник Алевролит Песчаник Песчаник Песчаник Песчаник Песчаник

Компонент (мас. %) Тульский горизонт Бобриковский горизонт

SÍO2 85,73 92,99 84,33 93,64 83,85 93,87 95,94 95,09 96,27 92,18

TÍO2 0,07 0,07 0,06 0,06 0,06 0,25 0,12 0,13 0,10 0,07

AI2O3 1,06 1,00 1,85 1,56 1,80 1,51 1,00 0,99 0,76 0,76

Fe2O3 6,09 1,91 5,24 0,80 5,52 0,25 0,04 0,07 0,07 0,35

MnO 0,11 0,13 0,13 0,13 0,18 0,12 0,14 0,13 0,11 0,07

MgO 0,39 0,23 0,82 0,26 0,64 0,14 0,15 0,14 0,14 0,14

CaO 0,61 0,31 0,85 0,39 1,16 0,10 0,11 0,11 0,11 2,46

Na2O 0,36 0,24 0,39 0,23 0,35 0,40 0,32 0,46 0,30 0,21

K2O 0,13 0,10 0,14 0,11 0,13 0,05 0,10 0,16 0,05 0,01

P2O5 0,21 0,05 0,06 0,05 0,30 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03

потери при прокаливании 3,91 1,70 4,87 1,37 4,65 2,13 0,81 1,51 0,84 2,28

Сумма 98,67 98,71 98,73 98,59 98,63 98,84 98,75 98,80 98,78 98,57

SÍO2/AI2O3 81,11 92,71 45,61 59,87 46,61 62,21 96,42 95,66 126,34 121,29

K2O/Na2O 0,36 0,42 0,35 0,48 0,36 0,12 0,32 0,34 0,16 0,05

CIA 36,48 48,67 44,19 56,52 39,02 63,10 54,38 47,11 50,21 13,59

ICV 7,24 2,84 4,06 1,18 4,36 0,78 0,84 1,06 1,02 4,26

PPm

La 14,22 5,67 7,70 6,78 7,88 7,21 4,60 4,82 4,50 5,24

Ce 31,47 10,57 14,45 12,50 16,62 12,40 8,25 9,04 8,44 11,91

Pr 4,06 1,27 1,78 1,44 2,38 1,49 0,92 1,00 0,89 1,91

Nd 15,90 4,77 6,76 5,28 11,47 5,46 3,30 3,61 3,12 10,71

Sm 2,24 0,95 1,43 0,91 4,02 1,01 0,55 0,60 0,51 3,27

Eu 0,32 0,15 0,26 0,15 0,94 0,35 0,09 0,09 0,04 0,01

Gd 1,32 0,72 1,15 0,67 3,55 0,84 0,43 0,45 0,38 2,74

Tb 0,18 0,11 0,17 0,09 0,51 0,13 0,07 0,07 0,06 0,33

Dy 0,80 0,49 0,79 0,41 2,13 0,63 0,34 0,34 0,28 1,27

Ho 0,13 0,10 0,16 0,08 0,39 0,13 0,07 0,07 0,05 0,22

Er 0,41 0,26 0,42 0,21 0,88 0,37 0,19 0,19 0,15 0,51

Tm 0,04 0,03 0,05 0,02 0,09 0,04 0,02 0,02 0,02 0,05

Yb 0,39 0,29 0,52 0,23 0,77 0,41 0,20 0,20 0,15 0.49

Lu 0,04 0,03 0,06 0,03 0,09 0,05 0,03 0,03 0,02 0,06

Eu/Eu* 0,57 0,55 0,62 0,59 0,76 1,16 0,57 0,53 0,28 0,01

(La/Yb)n 24,58 13,18 9,98 19,87 6,9 11,86 15,51 16,25 20,23 7,21

(La/Sm)n 3,99 53,75 3,39 74,69 1,23 4,49 5,26 5,05 5,55 1,01

(Gd/Yb)n 2,73 2,00 1,78 2,35 3,72 1,65 1,73 1,82 2,04 4,51

Табл. 1. Петрохимический состав и содержания редкоземельных элементов в терригенных породах визеиского яруса. Примечания: CIA = [Al20/(Al203 + CaO + Na2ö + K20)J100; ICV = (Ti02 + Fe203 + MnO + MgO + CaO + + Na20)/Al203; Eu/Eu* = l/2-((Eu)n)/ [(Sm)n-(Gd)n]; (La/Yb)n, (La/Sm)n, (Оа/УЬ)п — отношения, нормированныепохондриту(ВоуШоп, 1984)

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ,

www.geors.ru ГЕПРЕСУРСЫ i

Лабораторный № Rd_5 Rd_4 Rd_3 Rd_2 Rd_1

Глубина, м 1581,93 1582,57 1583,90 1584,21 1585,35

Литология Алевролит Алевролит Песчаник Песчаник Алевролит

Компонент (мас, %) Радаевский горизонт

SiO2 86,49 78,34 90,92 89,32 84,58

TiO2 0,74 0,34 0,48 0,56 0,59

Al2O3 4,75 1,87 2,28 3,78 5,25

Fe2O3 1,76 1,31 0,34 0,93 3,44

MnO 0,16 0,13 0,12 0,12 0,08

MgO 0,24 2,27 0,47 0,25 0,20

CaO 0,21 4,91 0,87 0,23 0,10

Na2O 0,37 0,21 0,42 0,35 0,15

K2O 0,34 0,10 0,19 0,28 0,28

P2O5 0,05 0,04 0,04 0,04 0,04

потери при прокаливании 3,60 8,04 2,44 2,80 4,08

Сумма 98,71 97,55 98,58 98,65 98,78

SiO2/Al2O3 18,22 42,01 39,86 23,62 16,11

K2O/Na2O 0,90 0,46 0,45 0,80 1,82

CIA 77,63 16,60 47,88 74,69 87,72

ICV 0,77 4,90 1,22 0,68 0,91

ppm

La 28,90 18,58 18,97 23,67 21,73

Ce 53,44 41,02 36,50 44,68 42,06

Pr 6,61 6,47 4,81 5,59 5,27

Nd 24,60 33,71 20,13 20,95 20,06

Sm 4,24 10,74 4,46 3,70 3,83

Eu 0,12 0,02 0,74 0,50 0,20

Gd 3,39 9,46 3,81 2,97 3,22

Tb 0,53 1,29 0,57 0,45 0,51

Dy 2,55 5,38 2,58 2,17 2,52

Ho 0,56 0,98 0,53 0,44 0,55

Er 1,54 2,20 1,37 1,24 1,54

Tm 0,20 0,25 0,16 0,16 0,20

Yb 1,77 2,11 1,45 1,33 1,83

Lu 0,23 0,125 0,19 0,18 0,24

Eu/Eu* 0,10 0,01 0,55 0,46 0,17

(La/Yb)n 11,01 5,94 8,82 12,00 8,01

(La/Sm)n 4,29 1,09 2,68 4,02 3,57

(Gd/Yb)n 1,55 3,62 2,12 1,8 1,42

Табл. 1. Продолжение

Рис. 9. Положение фигуративных точек на диаграммах Ф. Петтиджона (Pettijohn et al., 1972) (А/А); диаграмма CIA (индекс химического выветривания) (Nesbitt, Young, 1982) /ICV (индекс зрелости осадков) (Сох, Lowe, 1995) (Б/В); спектры распределения РЗЭ, нормированные по хондриту (Boynton, 1984) (В/С, Г/D, Д/Е); палеогеодинамическая дискриминационная диаграмма Fl — F2 М. Бхатиа (Bhatia, 1983) (E/F); дискриминационные диаграммы для определения состава источника сноса: (Ж/G) — диаграмма Zr/Sc—Th/Sc (Cullers, 2002) и (З/Н) — диаграмма Hf—La/Th (Floyd, Leveridge, 1987). Терригенные пород визейского яруса: (1) — тульский горизонт; (2) — бобриковский горизонт; (3) —радаевский горизонт

НЮЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

Обсуждение результатов

Генетическая типизация терригенных пород визей-ского яруса, проведенная с использованием системы индексов CIA/ICV (Nesbitt, Young, 1982; McLennan et al., 1993; Сох, Lowe, 1995; Fedo et al., 1995), позволила аттестовать алевролиты и песчаники радаевского и песчаники бобриковского горизонта как осадки первого и второго цикла седиментации, т.е. как породы, образованные за счет разрушения первично-магматических, метаморфических и осадочных пород. При этом песчаники радаевского горизонта характеризуются низкой степенью выветривания, а алевролиты - высокой. Для песчаников бобриковского горизонта характерна низкая степень выветривания. Фигуративные точки состава терригенных пород тульского горизонта находятся в поле осадков первого цикла седиментации, слабовыветрелых пород.

В результате исследований изученные породы разделили на три естественные группы.

К первой группе относятся породы радаевского горизонта, которые характеризуются хорошей степенью сортировки и окатанности. Эти породы преимущественно полевошпат-кварцевого состава со средним содержанием слюды (~9%) и обломков пород различного генезиса (~4%). Анализ обломочной части и акцессорных минералов показал, что в области источника разрушались преимущественно магматические и метаморфические породы кислого состава. Состав глинистой фракции пород радаевского горизонта (каолинит, иллит, иллит-смекгит) указывают на петрофонд кислого состава. Для этой группы пород фиксируется наличие отрицательной европиевой аномалии. Таким образом, характер распределения спектров РЗЭ подтверждает сделанные выводы по результатам петрографических и минералогических исследований о кислом составе пород в области источника сноса.

Ко второй группе относятся породы бобриковского горизонта, которые характеризуются хорошей степенью сортировки и окатанности. Эти породы преимущественно кварцевого состава с единичными обломками кварцитов (~1%). Анализ обломочной части и минералов тяжелой фракции показал, что в области источника разрушались магматические и метаморфические породы кислого и основного составов. Появление хлорита в отложениях бобриковского горизонта свидетельствует о наличии фе-мических минералов в исходных продуктах разрушения, что позволяет предположить влияние источников сноса основного состава. Для этой группы пород фиксируется как наличие, так и отсутствие отрицательной европиевой аномалии. Подтверждается кислый и основной состав пород в области источника сноса.

К третьей группе относятся породы тульского горизонта, которые характеризуются средней степенью сортировки и окатанности. Эти породы преимущественно полевошпат-кварцевого состава со средним содержанием слюды (~3%) и обломков пород различного генезиса (~9%). Анализ обломочной части и минералов тяжелой фракции показал, что в области источника разрушались магматические и метаморфические породы кислого состава. В породах горизонта хлорит развит локально, вероятно, в результате переотложения ранее сформированных осадков, тогда как доминирующие снизу вверх в глинистой фракции каолинит, а затем иллит-смектит являются

производными преимущественно кислого петрофонда. Для этой группы пород фиксируется наличие отрицательной европиевой аномалии. В области источника сноса располагались преимущественно породы кислого состава.

Присущие в терригенных породах визейского яруса значения отношений Zr/Sc и Th/Sc указывают, в соответствии с представлениями (McLennan et al., 1993), на то, что в их составе доминирует материал первого цикла седиментации, источником которого были магматические породы преимущественно кислого состава. При этом фигуративные точки состава пород радаевского горизонта тяготеют к тренду рециклинга, что подтверждает ранее сделанные выводы (рис. 9Ж).

На диаграмме Hf-La/Th (рис. 93) фигуративные точки образцов тульского и бобриковского горизонтов находятся в области нарастания древней осадочной составляющей, а радаевского горизонта располагаются вблизи полей преимущественно с кислым составом. Породы бобриковского и тульского горизонтов имеют отчетливо более высокие концентрации Hf по сравнению с образцами из радаевского. Существенный рост содержаний Hf при относительно небольшой величине La/Th предполагает, что в размыв были вовлечены более древние осадочные образования (в этом случае в осадочных породах происходит накопление циркона - основного носителя Hf).

Полученный вывод не противоречит имеющимся представлениям о происхождении терригенных пород визейского яруса. В настоящее время основным источником сноса терригенного материала визейской угленосной формации считаются терригенные породы девона и протерозоя, развитые в западной части Пермского края и в районе Камского свода, а также породы выступов фундамента, сложенного гранитами и гранито-гнейсами (Еремеев, 1972).

Согласно современным представлениям, в раннем карбоне, на рубеже раннегерцинского и позднегерцинского этапов, которым соответствует региональная поверхность несогласия на границе косьвинского и радаевского горизонтов раннего визе, происходит принципиальная перестройка палеогеографии и палеотектоники. В это время происходило сводообразное воздымание центральных районов ВЕП, проявление общелитосферной складчатости, а также инверсия многочисленных рифтогенных структур, что свидетельствует о компрессионных геодинамических внутриплитных обстановках. По продолжительности она захватила радаевское и бобриковское время (обзор в работе (400 миллионов лет..., 2005)).

Накопление пород происходило в обстановках пассивной континентальной окраины, что подтверждается расположением фигуративных точек на палеогеодина-мической диаграмме М. Бхатиа (Bhatia, 1983) (рис. 9Е).

Рассматриваемый стратиграфический интервал приурочен к тракту низкого стояния уровня моря ви-зейско-башкирского суперсеквенса. В ранневизейское время фиксируется региональный локальный минимум относительного уровня моря, сопряженный с прибрежно-морскими и прибрежно-континентальными обстановками осадконакопления. В поздневизейское время (во второй половине тульского века) отмечается трансгрессия моря (Сулима и др., 2021).

Заключение

Таким образом, на основе вышесложенного можно сделать следующие выводы.

1. Разрез радаевского горизонта в пределах изучаемого участка представлен фациями шельфа, продель-тового склона и фронта дельты. Контакт бобриковского и радаевского горизонтов резкий, эрозионный. Для радаевского горизонта характерно чередование трансгрессивно-регрессивных циклов отложений фронта дельты, распределительного дельтового канала и приморских болот с общим трендом снизу вверх на сокращение доли песчаного материала в виду трансгрессии. В подошве тульского горизонта фиксируются карбонатные отложения, свидетельствующие о максимальной трансгрессии. Терригенная часть тульского горизонта имеет регрессивно-трансгрессивное строение. Наблюдается смена терри-генных дельтовых на карбонатные мелководно-морские отложения.

2. Терригенные породы радаевского горизонта являются осадками первого и второго циклов седиментации, образованными преимущественно за счет первично-магматических (кислого состава), метаморфических и осадочных пород. Песчаники бобрикового горизонта - это осадки первого и второго циклов седиментации, образованные также преимущественно за счет первично-магматических (кислого и основного состава), метаморфических и осадочных пород. Алевролиты и песчаники тульского горизонтов являются преимущественно осадками первого цикла седиментации, образованными за счет разрушения первично-магматических (кислого состава) и метаморфических пород, при этом не исключается поступление материала за счет размыва более древних осадочных образований.

3. Считаем, что породы радаевского и бобриковского горизонтов расположены в удалении от места размыва, а тульского, наоборот, вблизи к источнику сноса.

4. Полученные вещественные характеристики терри-генных пород визейского яруса с учетом опу бликованных данных о литолого-фациальных особенностях этих пород позволили предположить, что седиментация пород происходила на пассивной континентальной окраине при поступлении обломочного материала за счет как размыва ранее накопленных терригенных пород девона и протерозоя, которые были в экспозиции восточнее от основного места осадконакопления, так и разрушения выступов фундамента, активизация которых произошла в ранневизейское время при проявлении общелитосферной складчатости.

Литература

400 миллионов лет геологической истории южной части Восточной Европы. (2005). М.: Геокарт, ГЕОС, 388 с.

Арефьев Ю.М., Андреева Е.Е., Баранова А.Г., Ионов Г.М. (2021). О некоторых особенностях строения турнейских залежей на поднятиях с визейскими врезами. ЭкспозицияНефть Газ, (3), с. 10-13. Шр8:/Моь о^/10.24412/2076-6785-2021-3-10-13

Васильев П.В. (1937а). О ритмичности колебательных движений и цикличности в отложении осадков угленосной толщи Кизеловского каменноугольного района. Разведка недр, (23), с. 8-22.

Васильев П.В. (19376). Типы размывов пластов углей и отложений угленосной толщи в период ее формирования в Кизеловском каменноугольном районе. Разведка недр, (24), с. 14—17.

Васильев П.В. (1940). Кизеловский каменноугольный район. Геология угольных месторождений СССР. М.: Гостоптехиздат, Вып. 4, с. 24-58.

Горский И.И. (1932). Геологический очерк Кизеловского района. Угленосные отложения западного склона Урала: Сб. М.-Л.: Гос. науч,-тех. геол.-развед. изд-во, с. 1-85.

Еремеев В.В. (1972). Палеогеография и минералообразование ниж-некарбоновых угленосных отложений среднего Урала. М.: Наука, 224 с. (Труды. ГИН АН СССР, вып. 240)

Косков В.Н., Пахомов В.И. (2000). Использование методов ГИС при фациально-циклическом анализе визейской терригенной толщи Пермского Прикамья. Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовыхместорождений, (5), с. 45-50.

Котельников Д.Д., Конюхов А.И. (1986). Глинистые минералы осадочных пород. М.: Недра, 247 с.

Логвиненко Н.В. (1974). Петрография осадочных пород (с основами методики исследования). М.: Высш. шк., 416 с.

Методические рекомендации к корреляции разрезов скважин. (2013). Под ред. И.С. Гутмана. М.: Недра, 112 с.

Муромцев B.C. (1984). Электрометрическая геология песчаных тел - литологических ловушек нефти и газа. Л.: Недра, 260 с.

Неганов В.М. (2010). Сейсмогеологическая интерпретация геофизических материалов Среднего Приуралья и перспективы дальнейших исследований на нефть и газ. Пермь: Перм. гос. ун-т, 247 с.

Пахомов В.И., Пахомов И.В. (1980). Визейскаяугленосная формация западного склона Среднего Урала и Приуралья. М.: Недра, 152 с.

Потапов Д.В., Азанова Н.О., Подосенов А.Е., Ладейщиков C.B. (2022). Построение детальной литолого-фациальной трехмерной модели на основе комплексирования геолого-геофизических данных на примере бобриковских отложений Батырбайского месторождения Пермского края. Нефтепромысловое дело, (11), с. 5-14. https://doi. org/10.33285/0207-2351-2022-11(647)-5-14

Ракинцева И.А., Удальчикова Н.В. (2002). Уточнение геологической модели месторождения на основе литологофациального анализа (на примере терригенных отложений визейского яруса Кыласовского месторождения). Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений, (8), с. 23-27.

Рентгенография основных типов породообразующих минералов (слоистые и каркасные силикаты) (1983). Под ред. В.А. Франк-Каменецкого. Л.: Недра, 359 с.

Рекомендации к методике построения геологических моделей при подсчете запасов углеводородного сырья (2014). М.: ФБУ «ГКЗ», 100 с.

Рябинкина H.H., Шадрин А.Н. (2023). Условия формирования терригенных отложений нижнего карбона южной части гряды Чернышева. Нефтегазовая геология. Теория и практика, 18(1), с. 103-117.

СтуковаТ.В. (2012). Палинологическая характеристика турнейско-визейских терригенных отложений Пермского Прикамья. Lethaea rossica. Российский палеоботанический журнал, 6, с. 32-45.

Сулима А.И., Плюснин A.B., Плешков Л.Д., Трубин Я.С., Тимофеев В.Д. (2021). Строение и этапы развития осадочного бассейна северо-востока Восточно-Европейской платформы в протерозое и палеозое на основе многолетних наблюдений геологических разрезов и исследований глубоких скважин. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 332(11), с. 141-160. https://doi.org/10.18799/ 24131830/2021/11/2928

ХрущеваМ.О., Тишин П.А., Чернышов А.И. (2019). Геохимическая характеристика рассолов и современных эвапоритов урочища Талое Озеро (Республика Хакасия). Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о Земле, 30, с. 130-140. https://doi. org/10.26516/2073-3402.2019.30.130

Чернова О.С. (2018). Научные основы построения геостатических моделей и геометризации юрско-меловых природных резервуаров Западной Сибири на базе петрофизических и седиментологических исследований керна: Дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. Томск, 522 с.

ЮдовичЯ.Э., Кетрис М.П. (2000). Основы литохимии. СПб.: Наука, 479 с.

Bergaya F., Theng B.K.G., Lagaly G. (Eds.) (2006). Handbook of Clay Science. Developments in Clay Science, Vol. 1, Elsevier, 1224 p. https://doi. org/10.1016/S1572-4352(05)01001-9

Bhatia M.R. (1983). Plate tectonics and geochemical composition of sandstones. The Journal of Geology, 91(6), pp. 611-627. https://doi. org/10.1086/628815

Boynton W.V. (1984). Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Henderson P. (ed.) Rare Earth Element Geochemistry. Elsevier, pp. 63-114. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-42148-7.50008-3

Cox R., Lowe D.R.A. (1995). Conceptual review of regional-scale controls on the composition of clastic sediment and the co-evolution of continental blocks and their sedimentary cover. Journal of Sedimentary

НЮЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ

www.geors.ru ГЕйРЕСУРСЫ i

Research. Section A, Sedimentary Petrology and Processes, 65(1), pp. 1-12. https://doi.org/10.1306/D4268009-2B26-llD7-8648000102C1865D

Cullers R.L. (2002). Implications of elemental concentrations for provenance, redox conditions, and metamorphic studies of shales and limestones near Pueblo, CO, USA. Chemical Geology, 191(4), pp. 305-327. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(02)00133-X

Fedo C., Nesbitt H.W., Young G.M. (1995). Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance, Geology, 23(10), pp. 921-924. https://doi.Org/10.l 130/0091-7613(1995)023<0921:UT EOPM>2.3.CO;2

Floyd P. A., Leveridge B.E. (1987). Tectonic environment ofthe Devonian Gramscatho basin, south Cornwall: framework mode and geochemical evidence from turbiditic sandstones. Journal of the Geological Society, 144, pp. 531-542. https://doi.Org/10.1144/gsjgs.144.4.0531

McLennan S.M., Hemming S., McDaniel D.K., Hanson G.N. (1993). Geochemical approaches to sedimentation, provenance and tectonics. Johnsson M.J., Basu A. (Eds.) Processes Controlling the Composition of ClasticSediments. pp. 21-40. https://doi.org/10.1130/SPE284-p21

Nesbitt H.W., Young G.M. (1982). Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299, pp. 715-717. https://doi.org/10.1038/299715a0

Pettijohn F.I., Potter P.E., Siever R. (1972). Sand and sandstone. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 634 p. https://doi. org/10.1007/978-1-4615-9974-6

Reading H.G. (1987). Sedimentary environments and facies. Oxford; Boston: Blackwell, 626 p.

RietveldH.M. (1967). Line profiles of neutron powder-diffraction peaks for structure refinement. Acta Crystallographica, 22(1), pp. 151-152. https:// doi.org/10.1107/S0365110X67000234

Rietveld H.M. (1969). A profile refinement method for nuclear and magnetic structures. Journal of Applied Crystallography, 1, pp. 65-71. https:// doi.org/10.1107/S0021889869006558

Thomsen V. (2007). Basic lundamental parameters in X-ray fluorescence Spectroscopy, 22(5), pp. 46-50.

Young R.A. (ed.). (1993). The Rietveld Method. Oxford: Oxford Univ. Press, 308 p. https://doi.org/10.1093/oso/9780198555773.001.0001

Сведения об авторах

Алексей Владимирович Плюснин - канд. геол.-мине-рал. наук, зав. старший научный сотрудник, Тюменский государственный университет

Россия, 625003, Тюмень, ул. Володарского, д. 6 e-mail: a.v.plyusnin@mail.ru

Александр Иванович Сулима - соискатель кафедры региональной и нефтегазовой геологии, Пермский государственный национальный исследовательский университет Россия, 614000, Пермь, ул. Букирева, д.15 e-mail: super.sulima2013@yandex.ru

Дмитрий Андреевич Староселец - аспирант, Тюменский государственный университет

Россия, 625003, Тюмень, ул. Володарского, д. 6 e-mail: d_starl997@mail.ru

Елена Михайловна Томилина - старший преподаватель кафедры минералогии и петрографии, Пермский государственный национальный исследовательский университет Россия, 614990, Пермь, ул. Букирева, д. 15 e-mail: tomilinaelena.psu@yandex.ru

Галина Андреевна Исаева - начальник отдела минералогических исследований, Управления комплексных исследований керна (г. Кунгур) ЦИКиПФ, Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми Россия, 614000, Пермь, ул. Пермская, д. ЗА e-mail: Galina.Isaeva@pnn.lukoil.com

Игорь Викторович Афонин - канд. геол.-минерал. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории структурной петрологии и минерагении, Национальный исследовательский Томский государственный университет

Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, д. 36 e-mail: heaven05@list.ru

Иван Сергеевич Федотов - инженер 1 категории, отдел минералогических исследований, Управления комплексных исследований керна (г. Кунгур) ЦИКиПФ, Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми

Россия, 614000, Пермь, ул. Пермская, д. ЗА e-mail: Ivan.Fedotov@pnn.lukoil.com

Евгения Сергеевна Рабцевич - канд. хим. наук, инженер-исследователь испытательного центра «Томский региональный центр коллективного пользования», Национальный исследовательский Томский государственный университет

Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, д. 36 e-mail: evgenia882-a@mail.ru

Дмитрий Михайлович Бобров - студент 2 курса магистратуры, Пермский государственный национальный исследовательский университет

Россия, 614990, Пермь, ул. Букирева, д. 15 e-mail: dima.nerenberg@yandex.ru

Михаил Сергеевич Сергеев - начальник отдела приемки, систематизации, первичной обработки и хранения керна, Управления комплексных исследований керна (г. Кунгур) ЦИКиПФ, Филиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «ПермНИПИнефть» в г. Перми Россия, 614000, Пермь, ул. Пермская, д. ЗА e-mail: Mikhail.Sergeev@pnn.lukoil.com

Статья поступила вредакцию 28.07.2023; Принята к публикации 12.02.2024;

Опубликована 30.03.2024

SCIENTIFIC AND TECHNICAL JOURNAL

GEDRESURSY www.geors.ru

ORIGINAL ARTICLE

Sedimentation Conditions, Material Composition, and Reconstruction ofthe Rock Composition ofthe Feeding Provinces ofthe Visean Terrigenous Stage of the Bashkir Dome (Based on the Results of the Study ofthe Borehole Core in the South ofthe Perm Territory)

A.V.Plyusnin1*, A.I. Sulima2, D.A. Staroselets1, E.M. Tomilina2, G.A. Isaeva3,1.V. Afonin4,IS. Fedotov3, E.S. Rabtsevich5, D.M.Bobrov2,M.S. Sergeev3

1 State UniversityofTyumen, Tyumen, RussianFederation

2Perm StateNationalResearch University, Perm, RussianFederation

3Branch of OOO LUKOIL-Engineering PermNIPIneft in Perm, Perm, Russian Federation

*NationalResearch TomskState University, Tomsk, RussianFederation

5Centerfor Collective Use "Analytical Centerfor Geochemistry ofNatural Systems" ofthe Tomsk State University, Tomsk, Russian Federation 'Corresponding author: Alexey V. Plyusnin, e-mail: a.v.plyusnin@mail.ru

Abstract. The lithologic-facial, mineralogical, pétrographie, and lithogeochemical studies of Visean terrigenous sediments in the borehole section at the Bashkirian arch were carried out to clarify the sources of matter and sedimentation conditions. Terrigenous rocks of the Radayevsky and Bobrikovsky horizons are characterized by predominantly good sorting and pelletization of clastic material. A significant distance from the source of drifting is assumed. Terrigenous rocks of these horizons are sediments of the first and second sedimentation cycles. The rocks of the Tula horizon are characterized by average sorting and pelletization, which indicates the proximity of the drift source to the sedimentation basin. They are rocks of the first sedimentation cycle. The source of clastic material for the Radayevsky and Tula horizons was found to be rocks of acidic composition. For the beaver horizon, the acidic and the main source of drift was established. It is assumed that sedimentation of rocks occurred in coastal-marine conditions on the passive continental margin, with the inflow of clastic material from the inner parts of the East European Platform, due to overwashing of the early accumulated terrigenous rocks of the Devonian and Proterozoic, as well as destruction of the basement ledges, which were activated in the Early Visean time during the manifestation of folding. The presence of basic rocks in the Bobrikovsky horizon may indicate that the material came from the orogen.

Keywords: Bashkirian arch, Radayevsky, Tula, Bobrikovsky, mineralogy, petrogeochemistry, formation conditions, drift source composition, geodynamics

Recommended citation: Plyusnin A.V., Sulima A.I., Staroselets D.A., Tomilina E.M., Isaeva G.A., Afonin I.V, Fedotov I.S., Rabtsevich E.S., Bobrov D.M., Sergeev M.S. (2024). Sedimentation Conditions, Material Composition, and Reconstruction of the Rock Composition of the Feeding Provinces of the Visean Terrigenous Stage of the Bashkir Dome (Based on the Results of the Study of the Borehole Core in the South of the Perm Territory). Georesursy = Georesources, 26(1), pp. 52-70. https://doi.Org/10.18599/grs.2024.l.5

References

400 million years of geological history of southern Eastern Europe (2005). Is. 1. Moscow: Geokart, 388 p. (In Russ.)

Arefiev Yu.M., Andreeva E.E., Baranova A.G., Ionov G.M. (2021). On some features of the structure of Tournaisian deposits on uplifts with Visean incisions. EkspozitsiyaNeft'Gaz, 3(82), pp. 10-13. (In Russ.)

Bergaya F., Theng B.K.G., Lagaly G. (Eds.) (2006). Handbook of Clay Science. Developments in Clay Science, Vol. 1, Elsevier, 1224 p. https://doi. org/10.1016/S1572-4352(05)01001-9

Bhatia M.R. (1983). Plate tectonics and geochemical composition of sandstones. The Journal of Geology, 91(6), pp. 611-627. https://doi. org/10.1086/628815

Boynton W.V. (1984). Geochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. Henderson P. (ed.) Rare Earth Element Geochemistry. Elsevier, pp. 63-114. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-42148-7.50008-3

Chernova O.S. (2018). Scientific foundations for building geostatic models and geometrization of Jurassic-Cretaceous natural reservoirs in Western Siberia based on petrophysical and sedimentological core studies. Dr. geol.-mineral. sci. diss. Tomsk, 522 p. (In Russ.)

Cox R., Lowe D.R.A. (1995). Conceptual review of regional-scale controls on the composition of clastic sediment and the co-evolution of continental blocks and their sedimentary cover. Journal of Sedimentary Research. Section A, Sedimentary Petrology and Processes, 65(1), pp. 1-12. https://doi.org/10.1306/D4268009-2B26-llD7-8648000102C1865D

Cullers R.L. (2002). Implications of elemental concentrations for provenance, redox conditions, and metamorphic studies of shales and limestones near Pueblo, CO, USA. Chemical Geology, 191(4), pp. 305-327. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(02)00133-X

Eremeev V.V. (1972). Paleogeography and mineral formation of the Lower Carboniferous coal-bearing deposits of the Middle Urals. Moscow: Nauka, 223 p. (In Russ.)

Fedo C., Nesbitt H.W., Young G.M. (1995). Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance, Geology, 23(10), pp. 921-924. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1995)023<0921:UT EOPM>2.3.CO;2

Floyd P. A., Leveridge B.E. (1987). Tectonic environment ofthe Devonian Gramscatho basin, south Cornwall: framework mode and geochemical evidence from turbiditic sandstones. Journal of the Geological Society, 144, pp. 531-542. https://doi.Org/10.1144/gsjgs.144.4.0531

Gorsky I.I. (1932). Geological sketch of the Kizelovsky region. Coal-bearing deposits of the western slope of the Urals. Perm, 26 p. (In Russ.)

Guidelines for the correlation of well sections (2013). Ed. I.S. Gutman. Moscow: Nedra, 112 p. (In Russ.)

Khrushcheva M.O., Tishin P.A., Chernyshov A.I. (2019). Geochemical characteristics of brines and modern evaporites of the Taloe Ozero tract (Republic of Khakassia). Izvestiya Irkutskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya Nauki o Zemle = News of the Irkutsk State University. Earth Sciences Series, 30, pp. 130-140. (In Russ.) https://doi. org/10.26516/2073-3402.2019.30.130

Koskov V.N., Pakhomov V.I. (2000). The use of logging methods in the facies-cyclic analysis of the Visean terrigenous sequence of the Perm Kama region. Geologiya, geofizika i razrabotka neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniy = Geology, geophysics and development of oil and gasfields, 5, pp. 45-50. (In Russ.)

Kotelnikov D.D., Konyukhov A.I. (1986). Clay minerals of sedimentary rocks. Moscow: Nedra, 247 p. (In Russ.)

НЛУЧНО-ТРХНЖЕСКИЙ ЖУРНАЛ

www.geors.ru ГЕОРЕСУРСЫ 1

FEOPECyPCH / GEORESURSY

2024. T. 26. №1.C. 52-70

Logvinenko N.V. (1974). Petrography of sedimentary rocks (with the basics of research methodology. Moscow: Vyssh. shk., 400 p. (In Russ.)

McLennan S.M., Hemming S., McDaniel D.K., Hanson G.N. (1993). Geochemical approaches to sedimentation, provenance and tectonics. Johnsson M.J., Basu A. (Eds.) Processes Controlling the Composition of ClasticSediments. pp. 21-40. https://doi.org/10.1130/SPE284-p21

Muromtsev V.S. (1984). Electrometric geology of sand bodies -lithological traps for oil and gas. Leningrad: Nedra, 260 p. (In Russ.)

Neganov V.M. (2010). Seismogeological interpretation of geophysical materials of the Middle Urals and prospects for further research on oil and gas. Perm: PGU, 247 p. (In Russ.)

Nesbitt H.W., Young G.M. (1982). Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature, 299, pp. 715-717. https://doi.org/10.1038/299715a0

Pakhomov V.I., Pakhomov I.V. (1980). Visean coal-bearing formation of the western slope of the Middle Urals and Cis-Urals. Moscow: Nedra, 152 p. (InRuss.)

Pettijohn F.I., Potter P.E., Siever R. (1972). Sand and sandstone. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 634 p. https://doi. org/10.1007/978-1-4615-9974-6

Potapov D.V., Azanova N.O., Podosenov A.E., Ladeyshchikov S.V. (2022). Construction of a detailed lithofacies 3D model based on the integration of geological and geophysical data on the example ofthe Bobrikov deposits of the Batyrbayskoye field in the Perm region. Neftepromyslovoye delo, 11(647), pp. 5-14. (In Russ.)

Rakintseval.A., UdalchikovaN.V. (2002). Refinement of the geological model of the field based on lithofacies analysis (on the example of terrigenous deposits of the Visean stage of the Kylasovskoye field). Geologiya, geofizika i razrabotka neftyanykh i gazovykh mestorozhdeniy = Geology, geophysics and development ofoil andgasfields, 8, pp. 23-27. (In Russ.)

Reading H.G. (1987). Sedimentary environments and facies. Oxford; Boston: Blackwell, 626 p.

Recommendations for the methodology for constructing geological models when calculating hydrocarbon reserves (2014). Moscow: FBU "GKZ". (In Russ.)

Rietveld H.M. (1967). Line profiles of neutron powder-diffraction peaks for structure refinement. Acta Crystallographica, 22(1), pp. 151-152. https:// doi.org/10.1107/S0365110X67000234

Rietveld H.M. (1969). A profile refinement method for nuclear and magnetic structures. Journal of Applied Crystallography, 1, pp. 65-71. https:// doi.org/10.1107/S0021889869006558

Ryabinkina N.N., Shadrin A.N. (2023). Conditions for the formation of Lower Carboniferous terrigenous deposits in the southern part of the Chernyshev Ridge. Neftegazovaya geologiya. Teoriya i praktika, 18(1), pp. 103-117. (InRuss.)

Stukova T.V. (2012). Palynological characteristics of the Tournaisian-Visean terrigenous deposits of the Perm Kama region. Lethaea rossica. Rossiyskiy paleobotanicheskiy zhurnal = Lethaea rosica. The Russian Journal ofPalaeobotany, 6, pp. 32-45. (In Russ.)

SulimaA.I., Plyusnin A.V., Pleshkov L.D., Trubin Ya.S., Timofeev V.D. (2021). Structure and stages of development of the sedimentary basin of the northeast of the East European Platform in the Proterozoic and Paleozoic based on long-term observations of geological sections and studies of deep wells. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov = Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of georesources, 332(11), pp. 141-160. (In Russ.) https://doi.org/10.18799/24 131830/2021/11/2928

Thomsen V. (2007). Basic fundamental parameters in X-ray fluorescence Spectroscopy, 22(5), pp. 46-50.

Vasiliev P.V. (1937a). Types of erosion of coal seams and deposits of coal-bearing strata during its formation in the Kizelovsky coal region. Razvedka nedr, 24. (In Russ.)

Vasiliev P.V. (1937b). On the rhythm of oscillatory movements and cyclicity in the deposition of sediments of the coal-bearing strata of the Kizelovsky Carboniferous region. Razvedka nedr, 23. (In Russ.)

Vasiliev P.V. (1940). Kizelovsky coal district. In: Geology of coal deposits of the USSR. Moscow: Gostoptekhizdat, 4. (In Russ.)

X-ray diffraction of the main types of rock-forming minerals (layered and framework silicates) (1983). Ed. V.A. Frank-Kamenetsky. Leningrad: Nedra, 359 p. (In Russ.)

Young R.A. (ed.). (1993). The Rietveld Method. Oxford: Oxford Univ. Press, 308 p. https://doi.org/10.1093/oso/9780198555773.001.0001

Yudovich Ya.E., Ketris M.P. (2000). Fundamentals of lithochemistry. St. Petersburg: Nauka, 272 p. (In Russ.)

About the Authors

Aleksey KPlusnin -Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Head Senior Researcher, Tyumen State University

6, Volodarskogo st. 6, Tyumen, 625003, Russian Federation e-mail: a.v.plyusnin@mail.ru

Alexander I. Sulima -Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Department of Regional and Oil and Gas Geology, Perm State National Research University

15, Bukirev st., Perm, 614000, Russian Federation e-mail: super.sulima2013@yandex.ru

Dmitry A. Staroselets - Postgraduate student, Tyumen State University

6, Volodarskogo st. 6, Tyumen, 625003, Russian Federation e-mail: d_starl997@mail.ru

Elena M. Tomilina - Senior Lecturer, Department of Mineralogy and Petrography, Perm State National Research University

15, Bukirev st., Perm, 614000, Russian Federation e-mail: tomilinaelena.psu@yandex.ru

Galina A. Isaeva - Head of the Mineralogical Research Division, Department of Complex Core Research (Kungur), Branch of OOO LUKOIL-Engineering PermNIPIneft in Perm 3A, Permskaya st., Perm, 614000, Russian Federation e-mail: Galina.Isaeva@pnn.lukoil.com

Igor V. Afonin - Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher, Research Laboratory of Structural Petrology and Minerageny, National Research Tomsk State University

36, Lenin Ave., Tomsk, 634050, Tomsk, Russian Federation e-mail: heaven05@list.ru

Ivan S. Fedotov - Engineer, Mineralogical Research Division, Department of Complex Core Research (Kungur), Branch of OOO LUKOIL-Engineering PermNIPIneft in Perm 3A, Permskaya st., Perm, 614000, Russian Federation e-mail: Ivan.Fedotov@pnn.lukoil.com

Evgenia S. Rabtsevich - Cand. Sci. (Chemistry), Research Engineer, Center for Collective Use "Analytical Center for Geochemistry of Natural Systems" of the Tomsk State University

36, Lenin Ave., Tomsk, 634050, Russian Federation e-mail: evgenia882-a@mail.ru

Dmitry M. Bobrov - Graduate student, Perm State National Research University

15, Bukirev st., Perm, 614990, Russian Federation e-mail: dima.nerenberg@yandex.ru

Mikhail S. Serge ev - Head of the Department of Acceptance, Systematization, Primary Processing and Storage of Core of the Department of Integrated Core Research (Kungur), Branch of OOO LUKOIL-Engmeermg PermNIPIneft in Perm 3A, Permskaya st., Perm, 614000, Russian Federation e-mail: Mikhail.Sergeev@pnn.lukoil.com

Manuscript received 28 July 2023;

Accepted 12February 2024; Published 30March 2024