Літологічна характеристика основних фаціальних типів візейських відкладів - Літологія і палеогеографія візейських відкладів центральної частини дніпровсько-донецької западини (у зв'язку з нафтогазоносністю)

В основу досліджень покладена класична методика літолого-фаціальних досліджень, яка грунтується на вивченні і аналізі комплексу седиментаційних (генетичних) ознак. Вона давно і широко застосовується при геологічних дослідженнях і детально розроблена та удосконалена провідними фахівцями у цій галузі. У своїй роботі з літогенетичної типізації візейських відкладів автор спирався на узагальнюючі роботи О. Ю. Лукіна, В. Ф. Шульги та ін., виконані по ДДЗ та прилеглих територіях.

На основі детального макро - та мікроскопічного вивчення зібраної колекції керну глибоких свердловин ДДЗ, комплексу лабораторних аналітичних досліджень (рентгеноструктурний, диференційний термічний, мас-спектрометричний та спектральний аналізи), узагальнення результатів літолого-фаціальних досліджень автором визначені основні фаціальні типи візейських відкладів та їх приуроченість до певних стратиграфічних рівнів та структурно-фаціальних зон. Отримані в результаті проведених досліджень дані по літогенетичній типізації візейських відкладів дозволили визначити особливості їх розповсюдження на площі і у розрізі. Це лягло в основу встановлення палеогеографічних особливостей досліджуваної території протягом візейського часу.

Візейські відклади досліджуваної території характеризуються широким розмаїттям фаціальних типів. Автором виділені усі три основні групи фацій - континентальні, перехідні та морські.

Група континентальних фацій має обмежене розповсюдження на досліджуваній території. Відклади поширені у крайових частинах прибортових зон ДДЗ та на північному заході. На решті території вони зустрічаються спорадично, ділянки їх поширення та вікові інтервали досить обмежені. Виділені алевритово-піщані алювіальні та алевритово-глинисті заплавні, озерно-болотні відклади, які віднесені до комплексу фацій приморських рівнин. Вони найбільш характерні для нижньовізейських відкладів (XIV МФГ). За літологічним складом це переважно теригенно-глинисті породи широкої гами кольорів з поганим та посереднім сортуванням уламкового матеріалу, значним вмістом обвуглених рослинних решток, прошарками вугілля, сухарних глин, сферосидеритами. Текстури уламкових порід масивні та косошаруваті, глинистих - горизонтально - та лінзовидно-шаруваті.

Група перехідних фацій досить широко розповсюджена на досліджуваній території, відмічаючи нестійкий характер берегової лінії візейського морського басейну ДДЗ та коливальний характер трансгресій. Вони притаманні усім без винятку стратонам візейського ярусу ДДЗ і в цілому складають до 30-50% досліджуваного комплексу. Серед них виділено комплекс відкладів приморської алювіально-озерно-болотної рівнини, яка періодично заливалась морем та літоральної зони епіконтинентального морського басейну із розчленованою береговою лінією в умовах теплого гумідного клімату - піщані відклади кіс, барів та пересипів, комплекс алевритово-глинистих відкладів лагун і заток, піщані виноси рік (підводна частина дельти).

Група морських фацій широко розповсюджена на досліджуваній території, відмічаючи періоди трансгресій візейського морського басейну ДДЗ. У осьовій частині вони складають до 80% і більше розрізу візейського ярусу. В бік прибортових зон та на північний захід відмічається поступове зменшення вмісту морських відкладів через їх перешарування з перехідними. Виділено широкий спектр морських фацій, які складають комплекс відкладів епіконтинентального морського басейну нормальної солоності з нестійкою та досить розчленованою береговою лінією - алевритово-піщані відклади зони хвильової брижі відкритого узбережжя, глинисті відклади центральних частин епіконтинентального морського басейну, алевритово-піщані відклади зони хвилювань морського мілководдя, піщані відклади зон морських течій, карбонатні відклади шельфового мілководдя із рифогенними спорудами, карбонатні відклади прибережного мілководдя, глинисто-піщані відклади гравітаційних потоків, кременисто-карбонатно-глинисті бітумінозні відклади депресійних зон морського басейну із аноксичним режимом.

Кожна фація детально описана, її літологічні особливості ілюструються літогенетичними колонками конкретних свердловин та літолого-фаціальними схемами. Встановлено, що їх розповсюдження по площі та у розрізі суттєво змінювалось на протязі візейського віку. В цілому, для південно-східної та осьової частин западини характерним є переважання морських відкладів, тоді як для прибортових зон та північно-західної частини - перехідних та континентальних.

Мінералого-геохімічна характеристика ранньодіагенетичних карбонатних конкрецій та її зв'язок з умовами осадконакопичення вміщуючих відкладів

Вивчення умов діагенетичних перетворень осадових відкладів було і залишається важливою складовою геологічного вивчення осадово-породних басейнів з виявленою нафтогазоносністю. Вплив обстановок осадконакопичення на аутигенне мінералоутворення (і конкрецієутворення) сильно позначається на тонкодисперсних глинистих осадках. Карбонатні конкреції є чутливими індикаторами геохімічних умов у осадках у ранньому діагенезі і утворюють закономірні мінерально-парагенетичні асоціації з вміщуючими породами, і, отже, не можуть не нести на собі відбиток фаціальних умов утворення осадку. З метою встановлення ступеню зв'язку між особливостями діагенетичних карбонатних конкрецій та фаціальними умовами формування вміщуючих їх відкладів автором вперше для візейських відкладів ДДЗ були проведені комплексні дослідження ранньодіагенетичних залізокарбонатних (сидеритових) конкрецій (СК).

Робота проводилась на колекції близько 50 зразків СК, відібраних із різних частин розрізу візейського ярусу різних геотектонічних зон ДДЗ. Вибраний комплекс методів (макроскопічні дослідження, мікроскопічне вивчення у прозорих шліфах, хімічний, диференційний термічний, рентгеноструктурний (РСА), спектральний та ізотопний аналізи) дозволив вивчити морфологію та структурно-текстурні особливості конкрецій, чітко визначити вміст конкрецієутворюючої складової та нерозчинного залишку, характер розподілу основних карбонатних компонентів та їх зміну у ході діагенетичних перетворень, мінералогічну зональність різнотипних СК, ступінь впливу різних джерел вуглецю при сидеритоутворенні. Аналіз встановлених особливостей діагенетичного сидеритоутворення та результатів літогенетичного вивчення вміщуючих відкладів дозволив оцінити можливість використання мінералого-геохімічних показників СК як додаткового критерію при літолого-фаціальному вивченні візейських відкладів ДДЗ.

Морфологія та внутрішня будова. СК широко розвинені у візейських відкладах ДДЗ, приурочені до глинистих порід континентального, морського та лагунно-затокового генезису. Розміри, морфологія та характер співвідношення з вміщуючими відкладами практично повністю визначаються седиментаційними структурами та текстурами останніх. За морфологією виділяються крупні "пластові", дрібні сфероїдальні та еліптичні, конкреції-псевдоморфози по органічних (рослинних) рештках, за внутрішньою будовою - однорідні або зональні (симетрично-сфероїдальні та асиметрично-лінзовидні).

Хіміко-мінералогічний склад. Більшість СК мають складний полікомпонентний переважно магніо-сидеритовий склад з широким розмаїттям перехідних мінеральних форм за рахунок повсюдного ізоморфізму магнію, заліза, кальцію і марганцю у кристалічних решітках конкрецієутворюючих карбонатів. Основна маса конкрецій складена сидеритом (сидероплезитом). При мікроскопічному вивченні виділяються такі його різновиди: 1) тонкозернистий пелітоморфний; 2) дрібно - та середньокристалічний сидерит ромбоедричний; 3) крупнокристалічний сидерит радіально-променевої будови. Другорядні карбонатні мінерали представлені кальцитом та анкеритом. Усі різновиди добре діагностуються за даними дериватографії та РСА.

Для з'ясування мінералогічної форми основних карбонатів у досліджуваних конкреціях проведено комплексний аналіз даних РСА, хімічного та термічного аналізів. За його результатами підтверджується висновок дослідників (П. Заріцький, Б. Еренбург) про можливість діагностики присутності кальцієвої ізоморфної домішки у сидеритах за допомогою РСА.

Вміст нерозчинного залишку досить непостійний і коливається в межах 3-29%. Відзначено збагачення периферичних частин стяжінь теригенною домішкою порівняно з центральними частинами. Серед основних мінералів нерозчинного залишку виділені типово алотигенні (кварц, польові шпати, вугільний детрит та ін.) та полігенетичні утворення (каолініт, пірит, франколіт).

Сидерити в досліджуваних конкреціях являють собою складні ізоморфні карбонатні суміші Fe - Mg - Ca - Mn складу. При досить стійкому мінералогічному складі відмічаються широкі коливання у вмісті основних карбонатних компонентів: FeCO3 - 30,5-79,2%, CaCO3 - 3,0-35,5%, MgCO3 - 1,2-18,2%, MnCO3 - 0-5,3%.

Постійна присутність у складі конкрецій мінералів сидероплезитового типу є цілком логічною, якщо виходити з фаціальних умов накопичення вміщуючих їх відкладів. Переважання аргілітів морського походження серед останніх пояснює факт збагачення залізокарбонатних конкреційних утворень магнієм і, в певній мірі, кальцієм. У таких утвореннях з типово морських аргілітів за даними хімічного аналізу вміст MgCO3 досягає 18%, у той час як у лагунно-затокових відкладах він рідко перевищує 10%. А для зразка сидериту із континентальних відкладів характерним є практично мономінеральний сидеритовий склад. Тому можна зазначити, що загальна тенденція збагачення залізокарбонатних конкрецій кальцієм і магнієм у напрямку від континенту до моря, раніше встановлена в інших регіонах, підтверджується і нашими даними. Загалом фаціальні умови осадконакопичення безпосередньо впливали на середовище діагенезу, що відобразилось на особливостях хіміко-мінералогічного складу ранньодіагенетичних залізокарбонатних конкрецій. Але, в той же час, існування суттєвих коливань хіміко-мінералогічного складу досліджуваних СК із порід однієї і тієї ж фації не дає підстави вважати його універсальним показником фаціальних умов осадконакопичення при літолого-фаціальному аналізі візейських відкладів ДДЗ.

Діагенетичні перетворення. Частина досліджуваних СК була проаналізована з метою дослідження закономірностей явища фракціонування стабільних ізотопів кисню та вуглецю у процесі діагенезу. СК представлені трьома різновидами: однорідними конкреціями порушеними тріщинами синерезису; пірит-сидеритовими конкреціями із зональною будовою; дрібними конкреціями радіально-променевої (сферолітової) будови. Більшість вивчених сидеритів приурочена до аргілітів морського і затоково-лагунного генезису, що, загалом, знайшло відображення в їхньому ізотопному складі - середні значення дС13 коливаються в межах +5-+100/00, середні значення дО18 - у межах +24-+290/00. У той же час є серія зразків з аномально низькими значеннями дС13. Цей факт важко пояснити однією лише фаціальною приуроченістю вміщуючих відкладів. З огляду на те, що осадження карбонатів заліза супроводжується більшим ізотопним ефектом ніж осадження карбонатів Ca і Mg, автором це питання вирішувалось шляхом розгляду особливостей діагенетичних процесів.

Усі СК з аномально низькими значеннями дС13 представлені невеликими стяжіннями зональної будови, у яких ядерні частини складені піритом, у напрямку периферії відбувається його зміна сидеритом. Вони характерні виключно для відкладів ХІІа МФГ центральної частини ДДЗ, які накопичувалися в морському басейні в умовах частого встановлення застійного гідродинамічного і аномального газового режимів. За понижених темпів седиментації ранній діагенез таких глинистих відкладів проходив виключно у відновних умовах і осадження заліза відбувалось у сульфідній формі (пірит). У той же час СО2 інтенсивно вилуговувала ізотопно важкий седиментогенний карбонат, який дифундував у складі гідрокарбонат-іону у навколишнє середовище. По мірі занурення осадку і поступової втрати його зв'язку із наддонною водою відбувалась зміна піритоутворення на сидеритоутворення за участю органогенної СО2. Наслідком такого ходу діагенезу і стало утворення зональних конкрецій з піритом у ядерних частинах і облямівками з ізотопно легкого сидериту.

Аналізуючи розподіл стабільних ізотопів вуглецю в конкреціях з точки зору їх приуроченості до різних фацій відзначена відсутність чіткої залежності. Можна лише говорити про опосередкований їх зв'язок: фаціальні умови осадконакопичення > геохімічні умови діагенезу > хіміко-мінералогічний склад СК.

Підсумовуючи, зроблено висновок про те, що визначальною рисою візейських відкладів досліджуваної території є чітке переважання залізокарбонатних конкреційних утворень, які приурочені до порід широкого фаціального діапазону - від континентальних до нормально морських. Сульфідні стяжіння найбільш характерні для глинистих відкладів ХІІа МФГ. Таке широке розповсюдження подібних утворень дозволяє стверджувати про переважання сидеритоутворення над іншими залізоспоживаючими реакціями раннього діагенезу візейських відкладів, що цілком збігається із збагаченням цих порід органічною речовиною та їх формуванням в умовах теплого гумідного клімату. Діагенез басейнових візейських відкладів проходив в умовах сидеритової і піритової геохімічних фацій. При цьому піритова фація найбільш характерна для відкладів нижньої частини ХІІа МФГ, які являють собою унікальний рівень осадконакопичення у ДДЗ і мають специфічні фаціальні типи відкладів.

Похожие статьи