Содержание к диссертации
Введение
Часть 1. Общая характеристика строения отложений среднего и верхнего миоцена Керченско-Таманского региона 10
Глава 1.1. Современное состояние изученности отложений 10
1.1.1. Краткий обзор истории исследований 10
1.1.2. Перспективы дальнейшего изучения 15
Глава 1.2. Стратиграфия изучаемых отложений и тектоническое строение Керченско-Таманского региона 20
1.2.1. Стратиграфия 20
1.2.2. Тектоника 33
Глава 1.3. Примеры детальной литологическои характеристики относительно глубоководных отложений 37
1.3.1. разрез урочище Скеля 38
1.3.2. разрез горы Зеленского 46
1.3.3. разрез мыса Железный Рог 59
Глава 1.4. Критерии литостратиграфического расчленения отложений 74
Часть 2. Особенности осадконакопления в бассейнах среднего и позднего миоцена Керченско-Таманского региона 83
Глава 2.5. Терригенное осадконакопление 83
2.5.1. Глинистое осадконакопление. Объекты и методы исследования 83
2.5.2. Характеристика глинистых минералов 85
2.5.3. Распределение глинистых минералов 91
2.5.4. Основные вещественные разновидности глин 98
2.5.5. Закономерности формирования ассоциаций глинистых минералов 101
Глава 2.6. Карбонатное осадконакопление 110
2.6.1. Биогермные карбонатные породы 110
2.6.1.1. Водорослево-мшанковые органогенные постройки 114
2.6.1.2. Водорослево-микробиальные органогенные постройки 123
Строматолиты 123
Тромболиты 126
2.6.2. Цельнораковинные карбонатные породы : 145
2.6.3. Детритовые карбонатные породы 148
2.6.4.0нколитовые карбонатные породы 151
2.6.5. Копролитовые карбонатные породы 153
2.6.6. Оолитовые карбонатные породы 155
2.6.7. Обломочные карбонатные породы 157
Глава 2.7. Диатомовое осадконакопление 161
2.7.1. Характеристика диатомовой флоры верхнемиоценовых отложений Керченского полуострова 164
2.7.2. Характеристика диатомовой флоры верхнемиоценовых отложений Таманского полуострова 169
2.7.3. Особенности позднемиоценового диатомового осадконакопления 174
Глава 2.8. Пирокластическое осадконакопление 185
2.81. Распространение вулканических пеплов в изучаемых отложениях 185
2.8.2. Петрохимический состав вулканических пеплов 189
2.8.3. Принадлежность вулканических пеплов к древним центрам извержений 198
Глава 2.9. Общая характеристика цикличности осадконакопления 205
Часть 3. Развитие осадконакопления в бассейнах среднего и позднего миоцена Керченско-Таманского региона 209
Глава 3.10. Фации 213
3.10.1. Тарханские отложения 213
3.10.2. Чокракские отложения 223
3.10.3. Караганские отложения 225
3.10.4. Конкские отложения 228
3.10.5. Сарматские отложения 229
3.10.6. Мэотические отложения 241
3.10.7. Понтические отложения 260
Глава 3.11. Условия осадконакопления 272
3.11.1. Тархан 274
3.11.2. Чокрак 277
3.11.3. Караган 281
3.11.4. Конка 283
3.11.5. Сармат 285
3.11.6. Мэотис 297
3.11.7. Понт 310
Глава 3.12. Перпеспективы поисков залежей углеводородов в средне-верхнемиоценовых комплексах Керченско-Таманского региона 321
Заключение 327
Список литературы 331
Приложение 349
- Перспективы дальнейшего изучения
- Тромболиты
- Сарматские отложения
- Перпеспективы поисков залежей углеводородов в средне-верхнемиоценовых комплексах Керченско-Таманского региона
Введение к работе
Актуальность исследований. Керченско-Таанский сектор Причерноморья является уникальным объектом для исследования, на примере которого можно проследить развитие Восточного Паратетиса в неогене. Этот регион нефтегазодобывающий и здесь зародились основы стратиграфии неогена Кавказского региона (Андрусов, 1884-1918). На Керченском полуострове установлены стратотипы целого ряда региоярусов миоцена (тархана, чокрака, мэотиса и понта). В рассматриваемом регионе средне- верхнемиоценовые отложения соответствуют основному этапу заполнения Керченско- Таманского прогиба и отличаются разнообразным фациальным строением. Среди этих толщ выделяются как разрезы мелководных отложений с обилием бентосных моллюсков, так и относительно глубоководных, характеризующихся большей полнотой геологической летописи. Изучение глубоководных отложений открывает большие перспективы в решении важнейших проблем сопоставления региоярусов неогена Восточного Паратетиса с общей стратиграфической шкалой. Проведение такого рода работ невозможно без выполненных автором детальных литолого-фациальных исследований, включающих современные лабораторные методы изучения. Ряд глубоководных разрезов миоцена на Таманском полуострове рекомендован отечественным стратиграфическим комитетом в качестве опорных для южных районов Европейской части России. Знание литологии средне-верхнемиоценовых отложений необходимо для интерпретации данных, получаемых при исследовании акваторий Азовского и Черного морей, проводимых с целью поисков залежей углеводородов. В отличие от «классических» краевых прогибов, развивающихся на границе орогенов и платформ, Керченско-Таманский прогиб расположен между Крымской и Кавказской складчатыми областями. Выявление особенностей осадконакопления в Керченско- Таманском прогибе расширит представления об эволюции периклинальных структур. Несмотря на длительную историю изучения Керченско-Таманского региона, детальные комплексные литологические исследования, охватывающие большую часть региоярусов миоцена, ранее здесь не проводились. Восстановление седиментогенеза среднего и позднего миоцена рассматриваемого региона является актуальным для проведения дальнейших междисциплинарных прецизионных исследований и решения региональных, межрегиональных, практических и теоретических геологических задач.
Детализация существующих палеогеографических карт Паратетиса на основе изучения конкретных регионов, особенно стратотипических, необходима для дальнейшего познания развития осадочных бассейнов Альпийской складчатой области. Цель и задачи исследования. Целью работы являлось выявление закономерностей седиментогенеза средне-верхнемиоценовых молассовых отложений стратотипического Керченско-Таманского региона, отражающих эволюцию бассейнов неогена Крымско- Кавказского сегмента Альпийской складчатой области. Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
-
Выявление генетических особенностей строения средне-верхнемиоценовых разнофациальных отложений на основе детального послойного литологического изучения толщ и учета новых данных биостратиграфических исследований;
-
Определение вещественного и компонентного состава рассматриваемых отложений с помощью современных методов изучения осадочных образований;
-
Установление фациального строения изучаемых толщ и изменчивости условий их седиментации с построением ряда детальных фациальных профилей;
-
Восстановление обстановок осадконакопления и проведение палеогеографических реконструкций, отражающих этапы развития Восточного Паратетиса в течение среднего и позднего миоцена;
-
Рассмотрение перспектив дальнейших поисков залежей углеводородов в средне- верхнемиоценовых комплексах Керченско-Таманского региона на основе выполненных палеогеографических построений.
Методы исследования. Методика исследований основывалась на проведении комплексных литолого-стратиграфических работ. Литологическое изучение отложений осуществлялось автором совместно с выполнением научными сотрудниками ПИН РАН и ГИН РАН палеонтологических, радиометрических и палеомагнитных исследований неогеновых толщ Тамани. Восстановление особенностей древнего седиментогенеза базировалось на применении как стандартных общепринятых приемов, в частности, минерально-структурного, текстурного, циклического, фациального анализов, так и на осуществлении междисциплинарных исследований. Седиментологические реконструкции проводились на основе синтеза литологических данных, а также с учетом палеонтологических, микрозондовых и изотопных определений, полученных при целенаправленном опробовании различных фациальных типов отложений и реперных горизонтов. Для определения особенностей строения отложений и выработки критериев литостратиграфического расчленения толщ были составлены детальные описания разрезов, основанные на послойном изучении пород в шлифах и анализе отложений с помощью различных видов лабораторных исследований. Фактический материал. В основу работы положен фактический материал, включающий послойные описания разрезов миоцена, собранный автором при проведении полевых исследований с 1996 г. по 2011 г. на Керченском и Таманском полуостровах, а также в ходе выполнения корреляционных работ в Западном Предкавказьи (Адыгея: р. Пшеха и р. Белая), Приднестровьи и Молдавии. Для определения минерального и компонентного состава отложений было проанализировано более 250 дифрактограмм образцов и около 900 шлифов. Глинистые породы изучались в ориентированных, прокаленных и насыщенных этиленгликолем препаратах, а также в порошке. Выполнено около 150 химических анализов. С помощью микрозонда изучено 15 образцов витрокластических пеплов из Керченско-Таманской области, Карпат и Армении, 8 проб из которых исследованы также вторично-ионной масс-спектрометрией. Более 20 образцов раковин моллюсков и карбонатных пород изучены методами изотопии. Использованы определения кремневой флоры из 52 проб, отобранных лично автором из диатомосодержащих отложений разных фациальных обстановок. Около 30 образцов пород изучены с помощью электронной микроскопии. В работе использовался фондовый материал с описанием результатов бурения скважин.
Научная новизна. Для отложений среднего и верхнего миоцена Керченско-Таманской области Восточного Паратетиса впервые:
-
-
Установлены литостратиграфические критерии корреляции отложений на основе событийности осадконакопления; уточнены стратиграфическое положение переходных слоев между сарматом и мэотисом, мэотисом и понтом, а также нижняя граница портаферских слоев;
-
Определены ассоциации глинистых минералов и причины их изменчивости во времени и на площади;
-
Установлена двухстадийность этапов биогермообразования и определены факторы, контролирующие образования карбонатных органогенных построек на разных возрастных интервалах;
-
Выявлено развитие карбонатонакопления как в условиях теплого климата, так и при похолодании, сопровождающемся уменьшением увлажненности;
-
Установлено проявление микробиального осадконакопления в относительно глубоководных условиях и проведена типизация карбонатных отложений;
-
Выявлены особенности фациальной изменчивости диатомового осадконакопления;
-
На основе прецизионных исследований определена эволюция составов пирокластического материала, слагающего прослои вулканических пеплов;
-
Установлены особенности литологического строения, фациального состава и условий осадконакопления относительно глубоководных отложений;
-
Прослежено развитие осадкообразования в конце миоцена в области сочленения Крымской и Кавказской складчатых областей.
Практическое значение работы связано с решением важнейших задач поисков и прогнозирования размещения залежей углеводородов в пределах Керченско-Таманского периклинального прогиба и сопредельных с ним акваторий Азовского и Черного морей. Построение качественных седиментологических и фациальных моделей, палеогеографических карт способствует оптимизации геолого-разведочных работ в Крымско-Кавказском регионе, так как в относительно глубоководных отложениях среднего и верхнего миоцена Керченско-Таманской области наиболее полно запечатлена история геологического развития осадочных бассейнов Восточного Паратетиса в середине неогена. Составленные на основе детального литологического изучения послойные описания разрезов уже используются в решении стратиграфических задач, связанных как с уточнением границ отдельных региоярусов, так и с проведением широких межрегиональных сопоставлений.
Апробация работы и публикации. Автором опубликовано 108 научных работ, из которых 47 по теме диссертации (27 статей и 20 тезисов докладов). Результаты исследований докладывались на международных, отечественных, региональных совещаниях и конференциях, в том числе: на Всероссийских литологических совещаниях (Москва, 2006; Казань, 2011), Ломоносовских чтениях (2004, 2009, 2012), по теме «Проблемы геологии и освоения недр юга России» (Ростов-на Дону, 2006), школе по Морской геологии (Москва, 2007), по программе Президиума РАН «Происхождение биосферы и эволюция гео-биологических систем» (Москва, 2010), а также использовались при составлении научных отчетов по грантам РФФИ (№07-05-00795; №11-05-00584-а), проектам Министерства образования России «Интеграция» по теме «Седименто- и литогенез осадочных бассейнов краевых прогибов» (№ ЭО-198/671) и ОАО «НК «Роснефть». Положения, изложенные в диссертации, обсуждались на заседаниях Неогеновой Комиссии МСК в г. Москве (2006, 2009, 2011), а также на сессиях Палеонтологического общества НАН Украины (2007, 2011). Структура и объем работы. Работа состоит из введения, двенадцати глав и заключения, изложенных на 330 страницах текста, включая 75 рисунков и 17 таблиц. Имеются приложение и список используемой литературы, содержащий 260 публикаций. Благодарности: Работа выполнена на кафедре литологии и морской геологии МГУ им. М.В. Ломоносова, всем сотрудникам которой автор выражает особую признательность. Автор с благодарностью вспоминает И.С. Чумакова!, участие и напутствие которого в самом начале исследований определило весь ход проводимых работ, а также А.А. Абашина!, помощь которого в осуществлении полевых изысканий на Керченском полуострове является неоценимой. Автор бесконечно благодарен за поддержку, помощь и научные советы М.Н. Щербаковой, И.А. Гончаровой, С.В. Попову, В.Л. Косорукову, Л.А. Головиной, Д.И. Головину!, Е.В. Белуженко, Т.Ф. Козыренко, О.В. Парфеновой, А.А. Носовой, В.М. Трубихину, Н.Ю. Филипповой, В.Н. Кулешову, А.П. Ольштынской, Э.П. Радионовой, Е.М. Тесаковой, И.С. Барскову, Т.Н. Пинчук, В.М. Сорокину, Ю.В. Саядяну, Е.В. Жегалло, В.Х. Рошке, Е.Н. Кравченко, В.Г. Шлыкову! и многим другим замечательным исследователям и прекрасным людям. Особенно ценными были научные консультации И.И. Плюсниной, В.Т.Фролова и О.В.Япаскурта, с которыми обсуждались результаты исследования. Автор благодарен своей семье за поддержку и терпение. Основные защищаемые положения:
-
-
-
Выявлены сущность и развитие осадкообразования молассовых отложений Керченско-Таманского региона в среднем и позднем миоцене.
-
Литолого-фациальные карты, впервые построенные поэтапно для каждого века среднего и позднего миоцена стратотипического Керченско-Таманского региона, реконструируют обстановки осадконакопления, отражающие историю развития Восточного Паратетиса в неогене.
-
В строении отложений Восточного Паратетиса установлено положение глобального событийного уровня межрегиональных корреляций в Альпийской складчатой области, связанного с наступлением максимума Мессинского соленосного кризиса в Средиземноморье.
-
Выполненные детальные палеогеографические реконструкции способствуют прогнозной оценке и выработке стратегических направлений поисков углеводородного сырья в карбонатно-глинистых комплексах среднего и позднего миоцена северо-западной окраины Восточно-Черноморского региона.
Часть 1. Общая характеристика строения отложений среднего и верхнего миоцена Керченско-Таманского региона Глава 1.1. Современное состояние изученности отложений Несмотря на долгую историю изучения отложений неогена Керченско-Таманского региона, в том числе и миоцена, до сих пор остается достаточно много неразрешенных вопросов, связанных с выяснением их геологического строения. При всем обилии геологических данных, неогеновые отложения рассматриваемого района, как и всего Крымско-Кавказского региона, не имеют общепринятого ярусного деления, существуют различные взгляды на объем и положение отделов и региоярусов миоцена, а также их корреляцию с хронологической шкалой Средиземноморья (Барг, Степаняк, 2003). Наличие многих проблем стратиграфии неогена и геологического строения Крымско- Кавказской области, включая Керченский и Таманский полуострова, обусловлено отсутствием или слабой литологической изученностью отложений. Перспективы дальнейшего исследования неогеновых толщ рассматриваемого региона связаны с всесторонним изучением относительно глубоководных отложений, вскрываемых в основном на Таманском полуострове и являющихся более полными, содержащими меньшее количество стратиграфических перерывов. При их рассмотрении особое значение приобретает проведение литологических работ. Знание основных закономерностей строения монотонных глинистых толщ значительно облегчает корреляцию относительно глубоководных отложений, а также проведение палеогеографических реконструкций. В настоящий момент возникла острая необходимость в создании седиментологических моделей, детализирующих палеогеографические карты, ранее построенные для всего Паратетиса (Popov et al, 2004).
Перспективы дальнейшего изучения
Несмотря на более чем вековую историю изучения отложений неогена Керченско-Таманской области, в том числе и миоцена, в настоящий момент остается достаточно много неразрешенных вопросов, связанных с выяснением их геологического строения. Большая часть ранее проведенных исследований касалась детализации расчленения неогеновых отложений, основа стратиграфии которых была заложена ещё Н.И. Андрусовым (1961). В рассматриваемом районе традиционно основным объектом изучения являлся Керченский полуостров, где выделен целый ряд стратотипических разрезов неогена Крымско-Кавказского региона и развиты преимущественно мелководные отложения, насыщенные фауной моллюсков. Однако, при всем обилии геологических данных, неогеновые отложения рассматриваемого района, как и всего Крымско Кавказского региона, не имеют общепринятого ярусного деления, существуют различные взгляды на объем и положение отделов и региоярусов миоцена, а также их корреляцию с хронологической шкалой Средиземноморья (Барг, Степаняк, 2003). Так, согласно И.М. Баргу и Ю.Д. Степаняку (2003), в настоящий момент наиболее дискуссионными являются вопросы: установление нижней границы неогена, проходящей в рассматриваемом районе внутри литологически однообразной майкопской серии; отнесение тархана к нижнему или среднему миоцену; стратиграфического расчленения чокрака; определения возраста эрвилиево-фоладовых (картвельских) слоев, относимых к карагану или конке; положения нижней и верхней границ верхнего миоцена; дробности стратификцаии сармата и мэотиса и др. Так, в региональной схеме стратиграфии миоцена Украины мэотис имеет трехчленное деление, российскими геологами в составе мэотиса принято выделение двух региоподъярусов. Особое место занимает проблема определения возраста мшанковых биогермов, выделяемых в митридатские слои и залегающих на границе отложений сармата и мэотиса. Заметные разногласия существуют и в вопросах сопоставления региоярусов миоцена юга Украины и Европейской части России со стратиграфической шкалой Средиземноморья. Например, согласно В.М. Трубихину (1989), понт соответствует верхнему мессинию, а по данным В.Н. Семененко и М.А. Певзнера (1987), скорее всего, отвечает верхам тортона и низам мессиния. Наиболее крупный размыв в конце неогена целым рядом украинских геологов выделяется на границе миоцена и плиоцена (П.Ф. Гожик и др., 2010), другими исследователями отмечается между нижним и верхним понтом (СВ. Попов, Л.А. Невесская, 2007; Ю.В. Ростовцева, 2009; W. Krijgsman et al., 2010).
Перспективы дальнейшего изучения отложений неогена Керченско-Таманского региона связаны с изучением глинистых разрезов, вскрываемых на Таманском полуострове. В отличие от мелководных отложений, развитых преимущественно на Керченском полуострове, таманские разрезы представлены относительно глубоководными отложениями, являющимися более полными, содержащими меньшее количество стратиграфических перерывов. Изучение глинистых разрезов неогена Тамани позволяет более широко использовать все возможности микропалеонтологических, палеомагнитных и радиометрических исследований, необходимых для более точного установления возраста отложений и их зонального расчленения. Об этом также свидетельствуют многочисленные публикации, появившиеся в последние годы, в которых излагаются первые результаты проведения такого рода работ (Н.Ю. Филиппова, 2002, 2005, 2008; Н.Ю. Филиппова, В.М. Трубихин, 2006; Н.Ю. Филиппова и др., 2009; Э.П. Радионова, Л.А. Головина, 2004, 2008, 2011; В.М. Трубихин, О.В. Пилипенко, 2011, Т.Н. Пинчук, 2007; Ю.В. Вернигорова и др., 2006, 2011 и др.). В настоящий момент решается вопрос о выделение отложений Тамани в стратотипические разрезы в связи с необходимостью иметь эталоны стратиграфических подразделений неогена на территории России.
Исследования последних лет показали, что многие проблемы стратиграфии неогена Крымско-Кавказской области, включая Керченский и Таманский полуострова, обусловлены недостаточной, а часто слабой литологической изученностью пород. Особенно значение литологических работ возрастает при изучении монотонных глинистых разрезов, когда знание основных закономерностей строения толщ значительно облегчает сопоставление одновозрастных отложений, лишенных часто фауны моллюсков и маркирующих горизонтов, а также позволяет более достоверно сводить воедино данные полученные всеми другими методами исследования. Основными задачами литологического изучения отложений являются: составление детального послойного описания разреза с отбором образцов на шлифы и различные виды лабораторных анализов; определение вещественного и компонентного состава пород с выявлением всех видов примесей; установление критериев литостратиграфического расчленения толщ, связанных с особенностями их строения и событийностью осадконакопления; выявление характера цикличности отложений и факторов её контролирующих (климатических, эвстатических, тектонических, седиментологических и др.); определение и ранжирование уровней размывов; описание текстур пород с последующим проведением генетического анализа; фациальное расчленение отложений, с выяснением степени их латеральной и вертикальной изменчивости; восстановление смены обстановок седиментации с осуществлением палеогеографических реконструкций.
Наибольшие результаты при детальном изучении отложений, как показала практика, достигаются при проведении комплексных литол ого-стратиграфических работ, существенно дополняющих друг друга. До последнего времени такие исследования в пределах Таманского полуострова не проводились. В литературе отсутствовали данные о вещественном составе глин, слагающих большую часть разреза, а также особенностях цикличности толщ, генезисе карбонатных прослоев, часто встречающихся в отложениях карагана и среднего сармата, критериях литостратиграфической корреляции одновозрастных частей разрезов, дробного фациального расчленения толщ, этапности биогермообразования и т.д.
Керченско-Таманский регион является также уникальным геологическим объектом для проведения фундаментальных литологических исследований, направленных на дальнейшее выяснение общих закономерностей осадкообразования происходящего в областях сочленения платформенных и складчатых областей. В рассматриваемом районе развиты как мелководные, так и относительно глубоководные отложения, позволяющие проследить смену условий осадконакопления в различных частях существовавшего в прошлом бассейна седиментации. Отложения миоцена слабо изменены, что также во многом облегчает проведение палеогеографических реконструкций. Современные питающие провинции региона являются во многом унаследованными с конца миоцена, что позволяет более широко использовать метод актуализма при восстановлении обстановок древнего осадконакопления.
Нефтегазоносность отложений неогена Керченского-Таманского региона, выявленная ещё более века назад, придает большое практическое значение результатам всестороннего изучения этих образований. В пределах Таманского полуострова, где открыто 17 нефтяных месторождений, основные продуктивные горизонты приурочены к миоценовым отложениям, в основном к чокрак-караганским и сарматским. Отдельные залежи приурочены к мэотису и понту. На большинстве площадей отмечаются резкие изменения количества прослоев, толщин и емкостно-фильтрационных свойств проницаемых пропластков, обусловленные литофациальными особенностями отложений и строением тектонических структур. Знание закономерностей фациальной изменчивости отложений и литологического строения потенциальных коллекторов будет во многом способствовать дальнейшей оптимизации поисков месторождений нефти и газа в рассматриваемом районе. Суммарные прогнозные геологические ресурсы углеводородов Таманского полуострова составляют более 130 млн. т у. т., в т.ч. нефти около 30 млн. т, газа более 100 млрд.м . Наличие наибольших ресурсов нефти предполагается в миоценовых толщах (более 20 млн.т) (Енгибарян, 2007). Месторождения нефти и газа, приуроченные к отложениям миоцена, известны и на Керченском полуострове. Залежи углеводородов установлены в песчаных пластах Майкопа и конки, в карбонатных кавернозных и трещиноватых породах чокрака, карагана и сармата. Многие месторождения нефти и газа прогнозируемые в акватории Азовского и Черного морей, смежных с изучаемым регионом, также связаны с комплексами миоцена. Последнее время повышенный интерес, вызывают обнаруженные на сейсмических профилях северной части вала Шатского в отложениях миоцена эрозионные каналы (Афанасенков и др., 2007), фиксирующие, предположительно резкую проградацию речных систем, являющихся потенциальными объектами для поисков залежей нефти и газа. Определение стратиграфических уровней развития эрозионных каналов важнейшая задача современных исследований.
Тромболиты
К тромболитам были отнесены породы, сложенные карбонатным микритом с характерной сгустковой структурой и отличающиеся от строматолитов отсутствием четко выраженной слоистости. Данный термин используется согласно J.D. Aitken (1967), впервые употребившим его при описании карбонатных пород. Среди тромболитов выделяются пластовые и желвакообразные образования. Тромболиты пластовой формы сопоставлены с образованием микробиальных матов (пленок, покровов), желвакообразной - отнесены к биогермам и биоценотическим желвачкам. Развитие тромболитов, приуроченных в основном к западинным (относительно глубоководным) участкам бассейна, установлено в отложениях верхнего чокрака-карагана, среднего сармата и верхнего мэотиса. В Керченско-Таманской области в отложениях миоцена тромболиты выделяются впервые и поэтому будут описаны более детально.
Поздний чокрак-караган. В юго-восточной части Керченского полуострова и на Таманском полуострове в позднем чокраке и карагане происходило формирования толщ, сложенных ритмичным чередованием тонкозернистых карбонатных прослоев и пачек глин. Генезис встречающихся здесь карбонатных прослоев до сих пор остается дискуссионным и ранее специальными исследованиями не рассматривался. В результате проведенного данного литологического изучения предполагается, что образование этих тонкозернистых карбонатных пород происходило при участии различных микробиальных сообществ. Накопление карбонатных отложений преобладало над осаждением глин в периоды резкого сокращения поступления в бассейн обломочного материала. Уменьшение объема терригенного сноса было вызвано аридизацией климата, проявляющейся с астрономической цикличностью, установленной М. Миланковичем. Сокращение сноса обломочного материала сопровождалось снижением скорости седиментации и формированием преимущественно известковых осадков в бассейне. Предполагается, что накопление карбонатных прослоев, имеющих полигенное происхождение, было связано с действием бентосного микробиального и фонового осадконакопления. При низких скоростях седиментации, оседающиеся через всю толщу воды на дно фоновые тонкозернистые известковые осадки, колонизировались различными сообществами бактерий с образованием микробиальных пленок (матов) и мелких бугоровидных раздувов.
Рассматриваемые относительно глубоководные ритмично построенные толщи карагана полностью вскрываются в разрезе г. Зеленского, где прослеживаются все особенности строения описываемых карбонатных пород, связанных с проявлением микробиального осадконакопления (рис. 26).
Типы карбонатных прослоев. В разрезе г. Зеленского наблюдаются частые прослои пелитоморфных карбонатных пород заметной толщины (обычно 0,2-0,3 (реже до 0,5) м). В нижней части они обычно сливного вида, со сплошной или очаговой доломитизацией, местами (часто в разностях до 0,1 м) без видимых следов постседиментационных преобразований. Прослои в основном с достаточно ровными нижними и верхними границами, выдержанные по мощности (СН). В верхней части некоторых из них отмечается развитие раздувов (CD) или корок (СС), а также раздувов и корок (CDC). Подобного типа прослои в рассматриваемых отложениях описываются впервые. Раздувы представляют собой округлые лепешковидные образования, высотой до 0,1 ми длиной до 0,5 м, с хорошо выраженной пологой косо-волнистой слоистостью и нечеткими нижними границами. Корки, наблюдаемые только в кровле прослоев, встречаются в виде мелкобугорчатого, узловатого, мелкокавернозного (ноздреватого) покрова толщиной до 5-8 см, внутри и на поверхности которого обычны скопления раковин Spaniodontella gentilis захороненные в прижизненном состоянии, местами встречаются трубочки червей Pectinaria (определения И.А. Гончаровой). Корки с сильным ожелезнением, в пустотах с гипсом, местами со слабовыраженными строматолитоподобными слоистыми структурами. На поверхности корок, обычно видны следы взламывания, скопления мелких обломков карбонатных пород (интракластов), переотложенных на месте. В разрезе приутствуют прослои карбонатных пород содержащие одновременно как раздув, так и мелкобугорчатый покров (CDC).
Состав карбонатных пород. В составе слабоизмененных разностей рассматриваемых карбонатных пород преобладает кальцит (с содержанием MgCC 3 до 15-20%). В зависимости от степени вторичного преобразования отмечаются различные концентрации доломита (от 0 до 100%), количество которого резко возрастает в плотных, сливного вида карбонатах (81% и выше). В мелкобугорчатых покровах (корках) в местах интенсивного ожелезнения иногда присутствует сидерит (до 11%), имеющий постседиментационное происхождение. В карбонатах присутствует фосфатное вещество, находящееся в рассеянном виде, зернах, остатках костей рыб, линзовидных и гнездовидных скоплениях.
Рентгенофазовым анализом выявлено, что количество апатита в самих прослоях может составлять около 3%, в раздувах - 5%, в корках - 2-10%, в кровле карбонатных пород подподстилающих корки до 25%. Линзовидные прослои аморфного фосфатного вещества со следами взламывания (дробления) встречаются в верхней части карбонатных прослоев, отличающихся заметной толщиной. В корках в центре отдельных мелких бугорков видны гнездовидные выделения вивианита.
Структура карбонатных пород. При микроскопическом изучении в карбонатных породах установлено наличие двух основных типов структур: микрозернистых и сгустково-микрозернистых (слоистых и неслоистых).
Микрозернистая структура (MS) выделяется при развитии однородной массы микритового карбоната, в которой обычно встречаются рассеянные («плавающие») или сконцентрированные в мм линзовидные прослои зерна алевритовой и тонкопесчаной размерности кварца, полевых шпатов, гидрослюды, глауконита, а также включения мелких раковин фораминифер, ювенильных форм двустворчатых моллюсков и возможно остракод, мелкие обломки костей рыб. Присутствуют отторженцы (интракласты) со сгустково-микрозернистой структурой. Породы этого типа пелитоморфные или сливные (афанитовые).
С помощью растровой электронной микроскопии в кальцитовых разностях установлено преобладание хаотично расположенных кристаллов длиннопризматической (игольчатой) или неправильной формы, в доломитовых - развитие равномернозернистой упорядоченной массы.
Сгустково-микрозернистая (CMS) структура характеризуется наличием карбонатной массы состоящей из комочков и сгустков микрита неправильной и сферической формы, имеющих четкие или расплывчатые очертания и размеры в основном 0,02-0,05 мм (редко до 0,1-0,2 мм). Пространство между сгустками и комочками обычно выполнено крустификационным игольчатым кальцитом или призматическим доломитом, что хорошо видно как в оптическом, так и в сканирующем электронном микроскопе. Часто встречаются открытые поры. Присутствуют копролиты, незначительное количество рассеянной песчано-алевритовой обломочной примеси (зерна кварца, полевых шпатов и др.), образующей местами вместе с чешуей и мелким боем костей рыб, остатками раковин линзовидные мм прослои. Породы с такой структурой тонкозернистые, пористые. По строению эти разности во многом подобны тромболитам (Aitken, 1967) - сгустковым (clotted.iabric) микробиальным карбонатам.
Среди этого типа структур выделяется две разновидности: слоистая (CMSі) и неслоистая (CMS2). Слоистые сгустково-микрозернистые структуры характеризуются хорошо выраженной пологой косо-волнистой наслоенностью, подчеркнутой серией микритовых слойков, неслоистые - беспорядочным расположением комочков и сгустков. В последних при электронном микроскопическом изучении обнаружено наличие звездчатых выделений размером около 0,5 микрон, сложенных игольчатыми кристаллами кальцита сходных с продуктами бактериальной минерализации.
Строение карбонатных прослоев. Карбонатные прослои заметной толщины (С), состоящие из кальцита и/или доломита, имеют сложное строение, выражающееся в сочетании разных типов структур (рис. 27, 28, 29). Преобладающие среди них карбонатные прослои с выдержанной мощностью (СН) в нижней части обычно микрозернистые, пелитоморфные или сливные, в верхней — сгустково-микрозернистые слоистые, неизмененные. Присутствуют прослои с поочередной 3—4 см сменой микрозернистых и сгустково-микрозернистых слоистых структур, а также в основном микрозернистые с подчиненным развитием сгустково-микрозернистой массой или наоборот.
Сарматские отложения
Отложения сармата широко развиты в пределах Керченско-Таманской области, обычно обнажаясь в ядрах и крыльях антиклиналей. Среди этих толщ выделяются отложения нижнего, среднего и верхнего сармата.
Нижний сармат. Фациальное расчленение отложений нижнего сармата во многом подобно образованиям конки. В толщах нижнего сармата выделяются фации глинистых (Ф13і), песчано-известково-глинистых (Ф25і), песчано-детритовых и оолитовых известковых (Ф35і) осадков.
На Керченском и Таманском полуостровах толщи нижнего сармата сложены глинами, в Анапско-Адагумском районе местами представлены известняками.
Фация глинистых осадков (ФЬі) выделяется в восточных районах Керченского и на большей части Таманского полуостровов. Отличительной особенностью фации является её глинистый состав и подчиненное развитие пелитоморфных (тонкозернистых) карбонатных пород, встречающихся в виде отдельных прослоев (обычно до 0,2 реже до 0,4 м) или линзовидных стяжений. Глинам свойственно присутствие мм прослоев-примазок тонкопесчаного и алевритового обломочного материала. Отложения фации хорошо прослеживаются в разрезе г. Зеленского на Таманском полуострове, где мощность описываемых глин составляет около 80-90 м. Здесь в низах нижнего сармата наблюдается переслаивание пачек светло-серых более известковистых (СаСОз 24%) и темно-серых менее известковистых (СаСОз 17%) глин. Пачки светло-серых глин толщиной около 1—1,5 м характеризуются обильным содержанием аморфного органического вещества. Выше по разрезу известковистость глин уменьшается сначала до 10%, а затем до 4%. В верхней части отложений отмечается увеличение количества обломочной примеси, выражающиеся в появление в глинах 1-2 см прослоев алевритового материала. К этому интервалу разреза приурочены находки остатков углефицированной древесины. В отложениях встречаются раковины фораминифер, двустворок, остракод, цисты водорослей, мелкие обломки костей рыб.
В восточной части Керченского полуострова по фауне моллюсков в отложениях нижнего сармата выделяются кужорские (до 80 м) и збручские (до 250 м) слои (Неогеновая система.., 1986). В балке Аджельской в кровле нижнего сармата присутствует прослой витрокластического пепла риолитового состава (Чумаков и др., 1992).
Фация песчано-известково-глинистых осадков ( D2si) развита в западной части Керченского полуострова. Здесь отложения нижнего сармата (волынские слои) представлены глинами, содержащими прослои - песков и карбонатных пород (органогенных и тонкозернистых), количество и мощность которых уменьшается в направлении с запада на восток (Стратиграфия СССР, 1940). В районе Парпачского гребня отмечаются частые прослои песков толщиной до 0,1-0,2 м. Мощность карбонатных прослоев, сложенных обычно раковинным и детритовым материалом, возрастает к северу от Парпачского гребня и достигает 0,5-1,5 м (до 2 м в районе Акманая). В Кой-Асане, согласно данным В.П. Колесникова (1940), в прослоях известняков встречаются кости млекопитающих (морских ). Общая мощность глин в западной части Керченского полуострова составляет около 200 м. Переслаивание прослоев песков, раковинно-детритовых известняков и глин отмечается также в Анапско-Адагумском районе на западной окраине пос. Нижнебаканский по р. Баканка, в карьере на г. Сапсай. Отложеняи характеризуются моллюсками раннего сармата: Abra reflexa (Eichw.), Ervilia dissita (Eichw.), Mactra eichwaldi Lask., Plicatiformes plicatus (Eichw.) и др. (геологические отчеты: М.И. Бахтин, 1958 г.; В.Н. Буряк, 1964 г.) и достигают мощности до 70-80 м (Белуженко и др., 2008).
Фация песчано-детритовых известковых осадков (Ф35і) установлена в Анапско-Адагумском районе по р. Анапка, где толщи нижнего сармата сложены полностью органогенными известняками, мощность которых составляет не более 5-10 м (Неогеновая система.., 1986).
Средний сармат. В изучаемых отложениях среднего сармата были выделены 6 фаций: глинистая (ФЬг), песчано-глинистая (Ф2з2), известково-глинистая (Ф3 ;2), глинисто-известковая (Ф452), биогермных образований (Ф55г) и песчано-известковая (Фбй). Первые две фации Ф1-Ф252 относятся к нижней части среднего сармата, фации Ф3-Ф532 - к его верхней части. Фация Ф652 установлена для всего среднего сармата.
Фации нижней части среднего сармата
В отложениях нижней части среднего сармата на Керченском полуострове и большей части Тамани установлены фации глинистых (ФЬг) и песчано-глинистых (Ф25г) осадков (см. табл. 16).
Фация глинистых--осадков (ФЬг) представлена. глинами нижней части среднего сармата, мощностью до 200-250 м, образующими так называемые «криптомактровые» слои (по наличию в них Cryptomactra pesanseris (Стратиграфии СССР, 1986) и развитыми в восточной части Керченского и на Таманском полуостровах. В рассматриваемых глинистых отложениях отмечаются отдельные включения мелких (в основном до 1 м) карбонатных тел желвакообразной формы.
Глины этой фации в основном слабоизвестковистые (до 10% СаСОз) и бескарбонатные, часто с высыпками ярозита. В них местами встречаются раковины фораминифер, спикулы кремневых губок, створки диатомей, рассеянные или сконцентрированные в мм прослои тонкопесчаные и алевритовые обломочные зерна кварца, полевых шпатов, гидрослюды и др. Диатомовые водоросли представлены планктонными и бентосными формами, среди которых в разрезе г. Зеленского в верхней части описываемых отложений присутствуют виды родов Actinocyclus Ehr., Nitzschia Hass., Grammatophora Ehr. и др. (определения Т.Ф. Козыренко). В глинах наблюдаются отдельные прослои (до 5—8 см) карбонатных пород, сложенные в основном тонко-микрозернистым кальцитом, местами содержащие включения пеллет. В этих прослоях встречаются отпечатки раковин двустворчатых моллюсков Cryptomactra pesanseris Andrus.
В рассматриваемых глинах, как на Керченском, так и на Таманском полуостровах (м. Коп-Такыл, г. Зеленского, п. Приазовский), установлено присутствие мелких желвакообразных карбонатных тел (Ростовцева, Коновалова, 2005), выделяемые в серпулово-микробиальные биогермные постройки (см. гл. 2. 6). Рассматриваемые карбонатные образования во многом сходны с афанитовыми известняками, в основном слагающими сарматские онкоидные массивы Подолии, которые детально охарактеризованы И.К. Королюк (1952). На наличие серпулово-микробиальных биогермов в толщах сармата Западной Украины и Польши также указывается в работе М. Ясиновского (Jasionowski, 2006).
Отложения рассматриваемой фации (ФЬг) формировались в относительно глубоководных условиях (предположительно на глубинах порядка 50-75 м и более, соответствующим верхам нижней сублиторали). О существовании подобных глубин в этой части бассейна свидетельствуют глинистый состав и значительная мощность отложений, небольшое содержание песчано-алевритовой обломочной примеси, отсутствие известковых детритовых осадков, широкое распространение тонкой горизонтальной слоистости, хорошая сохранность тонкостенных раковин Cryptomactra pesanseris, однообразие макрофаунистического сообщества, а также наличие планктонных форм диатомей, незначительный размер биогермов и др. Считается (Ильина и др., 1976), что встречающиеся в рассматриваемых отложениях двустворчатые моллюски Cryptomactra pesanseris, скорее всего, обитали на вязких илах глубоководных участков бассейна.
Песчано-глинистая фация (Ф25г) представлена темно-серыми глинами нижней части среднего сармата, развитыми в западной части Керченского полуострова. В этих глинах, достигающих мощности 50-100 м (Барг, Степаняк, 2003; Белокрыс, 1986), встречаются прослои песков, мергелей и среднесарматская мелководная фауна моллюсков (Колесников, 1940; Маймин, 1951). В описываемых отложениях И.М. Баргом и Ю.Д. Степаняком (2003) были отмечены Venerupis ponderosa (Orb.), Mactra vitaliana и др. (пос. Ленинское). Осадки этой фации выше по разрезу сменяются раковинно-детритовыми известковыми и песчаными накоплениями верхней части среднего сармата, по латерали замещаются одновозрастными глинами «криптомактровых» слоев. Песчаные прослои в рассматриваемых глинах, скорее всего, накапливались в результате действия различных донных течений и штормового волнения. Осадки откладывались в относительно мелководных условиях, соответствующих, предположительно, нижней части верхней сублиторали (возможно, на глубинах около 30-50 м).
Перпеспективы поисков залежей углеводородов в средне-верхнемиоценовых комплексах Керченско-Таманского региона
Керченско-Таманская область является одним из нефтегазодобывающих регионов Причерноморья. На Таманском полуострове в долине реки Кудако в 1865 г. А.Н. Новосильцевым был получен первый фонтан нефти на Кавказе и в России. Разрабатываемые в этом районе месторождения углеводородов приурочены преимущественно к среднемиоценовой части антиклинальных поднятий.
Перспективность поисков залежей углеводородов в Керченско-Таманской области определяется развитием в рассматриваемом регионе нефтематеринских толщ (кумской свиты и майкопской серии), мощных глинистых толщ-покрышек (майкоп-тархан, конка-низы среднего сармата), пород-коллекторов (в основном карбонатного состава), многочисленных антиклинальных структур, а также интенсивным действием тектонических процессов, отчасти отражающихся в проявлении грязевого вулканизма с поверхностными выходами нефти. Предполагается заметное влияние на формирование различных видов ловушек углеводородов резкой изменчивости условий седиментации, установленной, в том числе, в среднем и позднем миоцене.
В толщах среднего и верхнего миоцена Керченско-Таманской области в качестве пород-коллекторов могут служить биогермные образования чокрака, сармата и нижнего мэотиса, пласты карбонатных пород чокрак-карагана, верхов среднего и низов верхнего сармата («червячковая свита»), прослои песчаников верхнего мэотиса.
В осевой части Керченско-Таманского прогиба на протяжении среднего и позднего миоцена накапливались преимущественно глинистые осадки. Песчаные выносы рек не достигали рассматриваемую часть бассейна. Только в позднем мэотисе в восточной части Таманского полуострова отмечается накопление песчаных пластов подводных дельтовых отложений, связанных с выдвижением (проградационным развитием) крупной речной системы, поставляющей обломочный материал с Восточно-Европейской платформы (Егрень-река). Песчаные пласты являются продуктивными. В них установлены нефтяные залежи, разрабатываемые на месторождениях Ахтанизовская, Курчанская и др. Наиболее перспективные площади, содержащие песчаные коллектора мэотического возраста, расположены к северо-востоку от Таманского полуострова.
В карагане, в конце среднего и в начале позднего сармата в осевой части Керченско-Таманского прогиба формировались толщи, представленные ритмичным чередованием глинистых и карбонатных пород. Карбонатные породы, сложенные в основном микритом, из-за наличия в них сгустковых структур и обилия копролитов (отложения сармата) характеризуются первичной пористостью. Проницаемость коллекторов также связана с развитием вторичной трещиноватости и кавернозности. Среди этих пород выделяются порово-трещинный, порово-кавернозно-трещинный и кавернозно-трещинный типы коллекторов. Открытая пористость в породах-коллекторах карагана в среднем составляет 18%, сармата - может достигать до 42 % (Енгибарян, 2007). Подобные отложения широко распространены в юго-восточной части Керченского полуострова и на большей части Тамани. В восточных районах Тамани в толщах отмечается появление прослоев песчаного материала. Коллектора этого типа характеризуются существенной неоднородностью емкостно-фильтрационных свойств, а также изменчивостью толщин и количества проницаемых пропластков. Карбонатный состав и трещинно-кавернозная структура емкостного пространства рассматриваемых пород затрудняют выделение перспективных интервалов в разрезе миоцена по данным ГИС. В краевых частях Керченско-Таманского прогиба накапливались раковинно-детритовые и оолитовые известняки, на отдельных этапах развития бассейна, сменяющиеся осаждением глин.
В чокраке, сармате и в начале мэотиса в Керченско-Таманской области интенсивно проявилось биогермообразование. Формирование водорослево-мшанковых построек в чокраке и сармате происходило в мелководных условиях, в краевых частях Керченско-Таманского прогиба. На продолжении этих зон в акваториях Азовского и Черного морей в толщах миоцена могут располагаться погребенные тела биогермов, возможные ловушки углеводородов. В начале мэотиса водорослево-мшанковые постройки образовывались как в пределах Керченского, так и Таманского полуостровов. Из-за слабой погруженности этих образований развитие в них залежей горючих ископаемых с промышленными запасами представляется маловероятным.
Большая часть месторождений нефти и газа на Керченском и Таманском полуостровах связано с чокрак-караганскими отложениями.
Перспективы поисков залежей углеводородов в Керченско-Таманской области связаны с развитием в осадочных комплексах этого региона нефтематеринских отложений: майкопской серии и кумской свиты.
Учитывая высокую интенсивность тектонических процессов, отмечаемую в Керченско-Таманской области, выражающуюся, прежде всего, в проявлении грязевого вулканизма, а также новые данные о миграции У В-транспортирующих флюидов и дегазации осадочных толщ, можно предположить образование в отложениях среднего и верхнего миоцена нестандартных месторождений нефти и газа, обусловленных действием глубинных факторов и приуроченных к зонам крупных разломов и разрывных нарушений.
Свидетельством проявлений такого рода процессов может служить выходы на поверхность нефти, установленные в пределах Таманского полуострова, в частности в ядре антиклинали Зеленского. Согласно данным М.Н. Щербаковой (2007), отобранная в ядре г. Зеленского нефть относится к классу легких с плотностью 0,80-0,84 г/см .
С точки зрения нефтегазоносности отложений большой интерес представлют интервалы разрезов среднего и позднего миоцена отвечающие периодам значительного обмеления бассейна, сопровождающимся резким падением уровня вод. Значительное обмеление бассейна с признаками размыва установлено в конце тархана, сармата, раннего мэотиса и раннего понта. В работе украинских геологов (Гожик и др., 2010) в отложениях среднего и верхнего миоцена Керченского шельфа Черного моря также, как и в данном исследовании, выделяются четыре основных уровня размыва, три из которых установлены на несколько иных стратиграфических интервалах: в конце Майкопа, конки и на границе понта и киммерия (рис. 73). Однако, следует отметить, что в ходе проведенного исследования в пределах Керченско-Таманского региона прослежена постепенная граница между отложениями Майкопа и нижнего тархана (кувинскими или камышлакскими слоями), литологически слабо различимых. Резкая смена обстановок седиментации со структурной перестройкой бассейна установлена на рубеже тархана и чокрака, по-видимому с этим отчасти и связана дискуссия, спровоцированная И.М. Баргом (2003), об отсутствии или наличии отложений нижнего чокрака на Керченском полуострове. Размыв на границе отложений сармата и мэотиса в Керченско-Таманском регионе в большей степени проявлен в мелководных отложениях (на Керченском полуострове (м. Коп-Такыл и др.)). В разрезе м. Железный Рог в относительно глубоководной обстановке верхнесарматские глины без видимых признаков существенного размыва сменяются глинами нижнего мэотиса. С другой стороны во всех изученных толщах установлено залегание верхнемэотических отложений с конседиментационным размывом на нижележащих толщах нижнего мэотиса, что украинскими геологами в рассматриваемой работе (Гожик и др., 2010) никак не отмечено, также как и залегание портаферских слоев с размывом на подстилающих отложениях, ярким примером которого является стратиграфическое несогласие выявленного в разрезе м. Тузла. Отложения киммерия залегают на толщах понта с размывом или с развитием конденсированных осадков, представленных бронирующим горизонтом сидеритизированных глин, но масштаб размыва отложений на границе миоцена и плиоцена гораздо менее значительный по сравнению с внутрипонтическим, что также отмечается в строении мио-плиоценовых толщ Средиземноморья. Такого рода разночтения в представлениях обусловлены во многом отсутствием общепринятой стратиграфической схемы неогена Восточного
Паратетиса, согласованной как на Украине, так и в России, а также недостотаточным учетом литологических данных. Определение уровней размыва и их ранжирование является важным вопросом. Отложения среднего и верхнего миоцена широко распространены среди осадочных комплексов Черноморского региона (рис. 74). В смежных с Керченско-Таманской областью районах (с осевой частью Керченско-Таманского прогиба), таких как северная окраина Азовского моря, на участках шельфа Черного моря примыкающих к поднятиям Кавказских и Крымских гор, в периоды значительного обмеления Восточного Паратетиса, сопровождающиеся глубокими размывами дна бассейна, могли формироваться тела песчаных линз проградируемых поводных речных каналов или стоков (рис. 75).
Похожие диссертации на Седиментогенез в бассейнах среднего и позднего миоцена Восточного Паратетиса (стратотипический Керченско-Таманский регион)
-
-
-
