ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2010, № 1, с. 45-62
УДК 551
ИЗОТОПНО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДЕВОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА (НАДСОЛЕВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ФАМЕНА)
© 2010 г. Н. С. Петрова, Р. К Шабловская, |В. И. Виноградов*, М. И. Буякайте*, В. Н. Кулешов*, Б. Г. Покровский*, М. О. Пороснова**
Республиканское унитарное предприятие "Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт'
Беларусь, 220141 Минск, ул. Купревича, 7; E-mail: <petrova@geology.org.by> (BelNIGRI) *Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: bujakaite@ginras.ru ** Геологический факультет Московского государственного университета 119991 Москва, Воробьевы горы Поступила в редакцию 20.05.2009 г.
В работе представлены результаты изотопных исследований надсолевого комплекса верхнего девона (фамен) по керновому материалу разведочной скважины 71, расположенной в краевой северо-западной части Припятского прогиба. Литологические особенности отложений указывают на высокую степень постседиментационных преобразований пород. Активную роль в преобразовании играли толщи эвапоритов и связанных с ними рассолов, а также наличие в разрезе углеводородов. Такое сочетание дает возможность проследить поведение изотопных систем в условиях геохимической преобразован-ности вещества осадочных толщ. Сочетание примененных изотопных методов исследований — 813С, 518О, 834$, 87Зг/86Зг — позволило рассмотреть сложные механизмы трансформации вещественного и изотопного состава пород на стадиях их литогенетических изменений. ЯЬ—Зг системы глинистой составляющей мергелей с большой долей вероятности фиксируют материал источников сноса.
Девонские отложения Припятского прогиба интересны как в практическом, так и в научном отношении. Их экономическое значение связано с наличием крупных залежей калийных солей и нефтяных месторождений. Научные интересы определяются тем, что девонский период представляет один из важнейших в палеозое этапов соленакопления на планете, уступая по объемам накопленных солей только раннекембрийскому и пермскому времени [Жарков, 1978]. Кроме того, в верхнем девоне на границе фран—фамен зафиксирован один из важнейших биотических кризисов. Припятский прогиб является эталоном системы внутриконтинентальных рифтовых гало-генсодержащих палеобассейнов. Большую часть осадочного выполнения этой структуры составляют отложения соленосных хемогенно-терри-генных формаций (глинисто-мергелистые отложения до 45—55% и более). Припятский калиеносный бассейн приурочен к тектонически активной области внутриконтинентального рифта и образовался собственно на рифтовой стадии развития. С этим связана специфика палеогеографических, палеотектонических условий и высокая скорость накопления осадков в прогибе. Попытки найти отражение этих условий в изо-
топных характеристиках отложений предпринимались неоднократно [Махнач, 1996; Махнач и др., 1994, 1995, 2005; Chen et al., 2005; Geldsetzer et al., 1987; Joachimski et al., 2001; Lee, Wan, 2000; Makhnach et al., 2000; Murphy et al., 2000; Wang etal., 1991, 1996 и др.].
Являясь тектонотипом древних рифтов, Припятский прогиб представляет собой идеальный объект для детального изучения геохимических
1
особенностей постседиментационного преобразования девонских отложений прогиба. Перспективность этого объекта определяется также его детальной изученностью, наличием большого числа разведочных и промысловых скважин и экономическими интересами.
Все постседиментационные преобразования происходят при взаимодействии вода—порода. Интенсивность такого взаимодействия возрастает при участии высокоминерализованных растворов, которые формируются в соленосных толщах. Кроме того, с соленосными отложениями обычно
1 Под термином "постседиментационные" или "эпигенети-
ческие" изменения авторы понимают геохимическую
трансформацию вещества породы после ее изоляции от
свободного обмена с придонной водой.
ассоциируют залежи углеводородов. Взаимодействие органического вещества (ОВ) в первую очередь с сульфатами вызывает цепь важных геохимических процессов преобразования пород. Можно полагать, что степень эпигенетической трансформации пород зависит от их возраста. Известно, что вариации изотопного состава фанеро-зойских осадочных карбонатов за редкими исключениями оказываются существенно менее выразительными, чем докембрийских. Означает ли это, что фанерозойские карбонаты и, следовательно, другие типы пород сохранили свои изотопные метки со времени осадконакопления? Этот и другие связанные с ним вопросы сохран-ности—измененности вещественного состава пород имеют прямое отношение к общей проблеме роли осадочного цикла в круговороте земного вещества. Ранее эта проблема была детально рассмотрена А.А. Махначем и другими исследователями, в том числе и на примере девонских отложений Припятской впадины [Makhnach et al., 1994; Махнач и др., 1994].
В настоящей статье обсуждаются изотопные данные, которые были получены при исследовании пород надсолевого комплекса верхнего девона (фамен). Цель работы — установить степень устойчивости (или неустойчивости) изотопных характеристик глинисто-карбонатного комплекса пород в наиболее измененной части девонского разреза прогиба.
ЛИТОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАДСОЛЕВОГО КОМПЛЕКСА ВЕРХНЕДЕВОНСКОЙ ЧАСТИ РАЗРЕЗА
По литолого-геохимическим характеристикам в верхнем девоне Припятского прогиба выделяются следующие толщи (снизу вверх): подсолевая терригенная (нижний фран), подсолевая карбонатная (средний—верхний фран), нижняя соле-носная (верхний фран), межсолевая (нижний фамен), верхняя соленосная (средний—верхний фамен), надсолевая (верхний фамен). Верхняя соленосная толща содержит промышленные залежи калийных солей [Калиеносные.., 1984; Девонские..., 1982].
Надсолевые девонские отложения широко развиты на территории Припятского прогиба и перекрывают верхнюю соленосную толщу. Взаимоотношение надсолевых и соленосных отложений носит двойственный характер. С одной стороны, отмечается седиментационный (фациаль-ный) переход, что выражается уменьшением
мощности отложений, выклиниванием соляных пачек к береговым участкам солеродного бассейна, фациальным замещением солей. С другой — происходит подземное выщелачивание части разреза соленосных отложений. Площадь и глубина подземного выщелачивания на разных участках неодинаковы. Вследствие этого надсолевая толща в разных частях прогиба залегает на различных горизонтах (пачках) соленосной формации, имеет разную полноту разреза. Надсолевые отложения оказались в значительной степени измененными, преобразованными постседиментацион-ными процессами, что нередко затрудняет проведение границы между осадками (породами) надсолевой толщи и той частью разреза, которая является остаточным продуктом подземного выщелачивания верхней части разреза соленосной формации.
По литологическим признакам разрез надсо-левой толщи расчленен на подтолщи (снизу вверх): гематитовую, гипсоносную, глинисто-мергелистую, сланценосную [Шабловская, 1970]. Гематитовая подтолща является аналогом верхней части соленосной формации и сопоставляется по определенным признакам с ее отложениями на востоке прогиба. Залегающие над ней отложения гипсоносной подтолщи и выделяемых выше глинисто-мергелистой и сланценосной рассматриваются как первично-седиментационные, которые в настоящее время находятся на различных стадиях эпигенетических преобразований. Современный облик пород надсолевой толщи обусловлен комплексом многообразных факторов, под воздействием которых отложения оказались сильно измененными.
Основными породами надсолевых отложений являются глинистые мергели и глины, составляющие в разрезе около 60%. На долю мергелей приходится 20—25%, доломитов в различной степени глинистых — 15—20%. Количество алеврити-стых пород и алевролитов возрастает в краевых частях соленосной толщи, которые могли формироваться на мелководье, где сказывалось влияние водных потоков, стекавших с суши и приносивших массы преимущественно глинисто-алевритового материала. В верхней сланценосной под-толще появляются известняки (органогенные, водорослевые, строматолитовые), сапропелевые мергели, горючие сланцы.
Выбор объекта исследования (керновый материал разведочной скважины 71) обусловлен, прежде всего, положением этой скважины в краевой северо-западной части верхней соленосной толщи с наиболее полно развитой гематитовой
Рис. 1. Местоположение изученных скважин на территории Припятского прогиба.
1—5 — поля выхода ритмопачек калиеносной субформации: 1 — I—II, 2 — III—IV, 3 — V—VI, 4 — VII—VIII, 5 — IX—X; 6 — граница распространения каменной соли калиеносной субформации; 7 — краевые разломы [Девонские., 1982].
m
е
Лито-логи-сческая колонка
/ /
у
175 г
225 -
275 -
325
375 -
425 -
-7 -5 -3 ô18O,%c(PDB)
в Глубина,м 175
225
275
325
375
425
-10 -5 0 Ô13C,%(PDB)
ZZZ
■ - I -
Рис. 2. а — схематизированный литологический разрез надсолевого комплекса верхнего девона по скв. 71: 1—7 преимущественный состав пород: 1 — брекчии различного состава, 2 — песчаник мелкозернистый, 3 — мергель, 4 — глина, 5 — доломит, 6 — гипс, 7 — сульфатно-карбонатная порода; б, в — изотопный состав: б — кислорода, в — углерода в карбонатной составляющей образцов. 1—Ш на графике в — характерные интервалы разреза надсолевой толщи, выделенные на основании изотопных данных.
подтолщей, что показано на рис. 1. Общая изме-ненность надсолевых пород настолько велика, что выделить их неизмененные разности только по литологическим признакам затруднительно. Во всех случаях мы использовали валовые пробы, полагая, что общая, усредненная картина распределения изотопов в породе даст возможность восстанавливать историю ее формирования.
Разрез надсолевого комплекса, который вскрыт скважиной 71, приведен на рис. 2. Показанные на нем комплексы пород выделены по преобладающему породному фону.
Отложения гематитовой подтолщи (интервал 440-298 м) рассматриваются обычно как продукт выщелачивания соленосной формации [Ходьков и др., 1967] При выщелачивании соленосных от-
ложений произошедшие в них изменения выразились в г
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.