научная статья по теме ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДА И СЕРЫ В КАРБОНАТНЫХ И СУЛЬФАТНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ ФАМЕНСКОЙ КАЛИЕНОСНОЙ СУБФОРМАЦИИ ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА Геология

Текст научной статьи на тему «ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДА И СЕРЫ В КАРБОНАТНЫХ И СУЛЬФАТНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ ФАМЕНСКОЙ КАЛИЕНОСНОЙ СУБФОРМАЦИИ ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА»

ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2013, № 4, с. 366-382

УДК 550.4;546.26;552.53(476-12)

ИЗОТОПНЫЙ СОСТАВ УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДА И СЕРЫ В КАРБОНАТНЫХ И СУЛЬФАТНЫХ ОБРАЗОВАНИЯХ ФАМЕНСКОЙ КАЛИЕНОСНОЙ СУБФОРМАЦИИ ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА

© 2013 г. А. А. Махнач, В. Н. Кулешов*, |В. И. Виноградов*, Б. Г. Покровский*,

Н. С. Петрова, М. И. Буякайте*, С. В. Антипенко, О. В. Мурашко

Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт Беларусь, 220141 Минск, ул. акад. Купревича, 7; E-mail: amahnach@geology.org.by *Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; E-mail: kuleshov@ ginras.ru Поступила в редакцию 13.08.2012 г.

В статье на основе интерпретации данных об изотопном составе углерода и кислорода в карбонатном материале и серы в ангидрите фаменской калиеносной субформации Старобинского месторождения калийных солей в Припятском прогибе рассматриваются особенности развития эвапори-тового процесса на стадии калиенакопления. Установлен приток континентальных вод и высококонцентрированных рассолов в бассейн калиенакопления, а также поступление новых порций морской воды при формировании мощных бессолевых пачек.

DOI: 10.7868/S0024497X13040058

Метод стабильных изотопов — полезный инструмент для расшифровки условий развития эвапоритовых бассейнов [Lloyd, 1966; Aharon et al., 1977; Amdurer, Land, 1982; McKenzie, 1985; Pierre, Rouchy, 1988; Makhnach et al., 1994, 2000 и др.]. Эти условия часто бывают очень сложными и до конца не понятыми. Сказанное относится к периодам седиментации как собственно солей, так и, не в меньшей степени, бессолевых прослоев, накопление которых охватывает 90% времени формирования всего галогенного комплекса.

Одним из соленосных бассейнов, наиболее хорошо изученных с помощью метода стабильных изотопов, является Припятский прогиб, расположенный в юго-восточной части Беларуси и представляющий собой северо-западное окончание протяженного Припятско-Днепровско-Донец-кого авлакогена. В разрезе Припятского прогиба хлоридные соли седиментационной природы содержатся на пяти стратиграфических уровнях. Это эйфельский ярус среднего девона, верх-нефранский подъярус верхнего девона (нижняя соленосная формация), нижнефаменский подъярус верхнего девона, средне- и верхнефамен-ский подъярусы верхнего девона (верхняя соле-носная формация) и сакмарский ярус нижней перми. Наиболее мощная и лучше всех изученная эвапоритовая толща Беларуси — верхняя соленос-ная формация. Она чрезвычайно важна в практическом отношении: к ней приурочены крупней-

шие месторождения калийных солей — Старо-бинское, Петриковское и Октябрьское, а в ее бессолевых прослоях содержатся нефтяные залежи. Для этой толщи ранее был получен богатый материал по геохимии стабильных изотопов углерода, кислорода и серы и на основании результатов обработки этого материала сделан ряд важных выводов об особенностях развития эвапоритовых бассейнов хлоридного геохимического типа, к которым относится Припятский [МакИпаеИ е! а1., 1994, 2000; Махнач и др., 1995, 1996, 2002]. Однако основное внимание было уделено нижней части формации (галитовая субформация). Верхняя часть (калиеносная субформация), в том числе в пределах Старобинского месторождения, исследована слабее. Главным объектом настоящего исследования является именно калиеносная субформация, результаты изотопно-геохимического изучения карбонатного и сульфатного вещества которой приведены в статье. Каменный материал был собран из керна геологоразведочных скважин, пробуренных при подготовке к промышленному освоению нового, Краснослободского, участка Старобинского месторождения. Кроме того, для сравнения с «эвапоритовыми» карбонатами была изучена коллекция образцов органогенных карбонатных пород из межсолевой ниж-нефаменской толщи Припятского прогиба.

Рис. 1. Примерное положение Припятско-Днепровско-Донецкого авлакогена в позднем девоне.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ И ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Платформенный чехол Припятского прогиба, представляющего собой герцинский палеорифт, имеет мощность до 6—6.5 км. Весьма значительную часть разреза составляет верхняя соленосная формация средне-позднефаменского возраста, которая залегает на полифациальной толще межсолевых нижнефаменских отложений. Последняя имеет мощность 200—800 м и на разных уровнях разреза содержит онколитовые, строматоли-товые, ракушняковые известняки и доломиты, образовавшиеся в условиях моря нормальной солености.

Верхняя соленосная формация характеризуется двучленным строением [Девонские ..., 1982]. В нижней части выделяется галитовая субформация (максимальная мощность до 3350 м, средняя — 500— 600 м), отличающаяся высокой соленасыщенно-стью разреза (до 75—90%), в верхней — калиеносная (глинисто-галитовая) субформация. Средняя мощность калиеносной субформации — 980 м, содержание бессолевых пород в ней примерно 50%. Галитовая субформация охватывает лебедянский и нижнюю часть оресского горизонта, калиеносная — верхи оресского, стрешинский и старобин-ский горизонты [Стратиграфические ..., 2010].

В соответствии с данными палеореконструк-ций [Жарков, 1978; Зоненшайн и др., 1990], позд-нефаменский галогенез в Припятском прогибе протекал в приэкваториальной аридной зоне

(рис. 1). При образовании солей галитовой субформации в центральной части прогиба существовала глубоководная (несколько сотен метров) котловина, которая быстро была заполнена каменной солью. Образование калиеносной субформации происходило в неглубоких (десятки метров) водоемах при ощутимом влиянии вод континентального стока.

Старобинское месторождение калийных солей приурочено к северо-западной центриклиналь-ной части Припятского прогиба. Калиеносная субформация включает в себя найдовские и ша-тилковские слои оресского горизонта и осовец-кие слои стрешинского горизонта. Субформация, мощность которой на территории месторождения до 900 м, характеризуется ритмичным строением и сложена чередующимися пачками солевых и бессолевых пород. Всего насчитывается 50 пачек. Солевым пачкам снизу вверх присвоены нечетные номера (начиная с 1-й), бессолевым — четные. Солевые пачки мощностью 5—50 м сложены каменной солью; гораздо реже в их состав входят калийная (сильвинит) и еще реже калийно-маг-ниевая (карналлит) соли. К пачкам 7, 13, 25 и 29 приурочены промышленные калийные горизонты. Бессолевые пачки и бессолевые прослои в солевых пачках представлены широким набором пород, которые описаны ниже. Мощность бессолевых пачек варьирует от 3 до 68 м. Солевые и бессолевые пачки объединены в ритмопачки, залегания которых в прогибе показано на рис. 2.

Рис. 2. Условия залегания калиеносной субформации Припятского прогиба (со снятым покровом надсолевых отложений) [Девонские ..., 1982] и местоположение изучавшихся скважин.

1—5 — поля выхода ритмопачек субформации: 1 — I, II, 2 — III, IV, 3 — V, VI, 4 — VII, VIII, 5 — IX; 6 — граница распространения каменной соли калиеносной субформации; 7 — краевые разломы; 8 — скважины, по керну которых изучалась калиеносная субформация, 9 — скважины, по керну которых изучались органогенные карбонатные породы межсолевой формации (I — Петриковская 469; II — Восточно-Ветчинская 1; III — Подгорьевская 1; IV — Кнышевичская 7; V — Ново-Кореневская 4; VI — Мольчанская 1; VII — Северо-Осташковичская 1; VIII — Южно-Борецкая 1; IX — Забе-резинская 1; X — Городокская 4; XI — Мирная 1; XII — Гребеневская 1); 10 — места выхода галитовой субформации в криптодиапирах.

Разрез калиеносной субформации Красносло-бодского участка, находящегося в краевой северозападной зоне распространения солей, типичен для Старобинского месторождения. Изученные образцы отобраны преимущественно из бессолевых пачек керна скважин 714 (пачки 0—12) и 71 (пачки 12—27) и характеризуют весь разрез калиеносной субформации района (рис. 3, 4).

В бессолевых пачках и бессолевых прослоях солевых пачек основными являются карбонатно-глинистые и глинисто-карбонатные породы с разнообразной примесью, и других пород.

Карбонатно-глинистые породы представлены известковыми, доломитовыми и известково-до-ломитовыми глинами, мергелями и доломитовыми мергелями. Структура пород преимущественно пелитоморфная, текстура тонко- и неясносло-истая, комковатая, крупноячеистая, желваковая. Породы содержат разное количество примеси ангидрита, а также алевритового и песчаного поле-вошпатово-кварцевого материала, который рас-

пределен в виде прослоев и гнезд. Присутствуют рассеянные или ориентированные послойно сгустки и нити красноватого органического вещества и многочисленные точечные его включения черного цвета. Породы имеют серую, зеленовато-и темно-серую, буровато- и вишнево-бурую, а также пестроцветную окраску. Гранулометрический анализ пород показал, что в составе глинистой составляющей преобладает тонкопелитовая (менее 0.001 мм) фракция (в среднем 57.8%). По данным рентгеновского анализа, она представлена в основном гидратированной гидрослюдой модификации 1 Мё; присутствуют также хлорит и смектиты.

Глинисто-карбонатные породы представлены плотными, в различной степени трещиноватыми разностями глинистых доломитов и известняков, иногда с включениями и прожилками каменной соли. Породы образуют прослои толщиной от нескольких сантиметров до первых метров. Текстура тонко-микрослоистая, массивная или комко-

5180, %с (SMOW)

§ I

. 1итологи-ческая колонка

^-640

12

С- 660

11

10

680

- 700

720

.- 740

8

760

г-о-о^-780

к к к к к

к к IV К.Г.

к к к

- 800

^"н- р ^-820

Л II г==

ТТ оС Ь0° о о О О 0 0 О о о

о о о о И- II — II - -

N.

840

860

Б 5 о о „о 3 о о о о о -

Я—Я я 0Г.

|о о о ООО

ь о о

880

э о о

ООО

0 900

1

J—L

2

-6 -4 -2 513С, % (PDB)

J

£

св

я о ю л

св

м о

м

се О

2 £ л о

О Е

24

26

28

30

%

г-

13

се

я

о ю л се

м о

я м

се о

^ £ л о

О Е

з3 Е^5 Екз6 Е^7 Л8

Рис. 3. Распределение значений 513е и 518О в карбонатном материале калиеносной субформации скважины 714 Ста-робинского месторождения калийных солей.

1 — глина; 2 — мергель; 3 — доломит; 4 — глинистый известняк; 5 — ангидрит; 6 — калийная соль; 7 — каменная соль; 8 — желваки ангидрита. К.Г. — калийны

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»