Введение к работе
Актуальность работы. В связи с тем, что с верхним девоном северо-востока европейской части России связаны залежи углеводородов, проблемы его стратиграфии, литологии и палеогеографии привлекают пристальное внимание. Этим темам посвящены работы А.И. Антошкиной, Н.В. Беляевой, Т.И. Кушнаревой, В.В. Меннера, Л.В. Пармузиной, А.И. Першиной, B.C. Цыганко, А.Б. Юдиной и других исследователей. В них содержатся сведения об основных закономерностях геологического строения территории, характеристики подразделений региональной стратиграфической схемы и историко-геологические реконструкции.
Вместе с тем, до настоящего времени существенные затруднения вызывает региональная корреляция многочисленных скважин биостратиграфическим методом. Это связано как с ограниченной палеонтологической характеристикой разрезов, так и с экологическими и тафономическими причинами (приуроченностью остатков организмов к определенным генетическим типам пород).
Существующие палеогеографические схемы построены на современной топографической основе и, таким образом, отражают условия осадконакопления на тектонически сближенных, деформированных и часто смещенных участках. Кроме того, они составлены для значительных интервалов геологического времени (преимущественно веков) и, соответственно, отражают весьма генерализованную картину.
В этой ситуации для повышения эффективности геологического картирования, прогноза и поисков месторождений углеводородов представляется актуальным использовать новый фактический материал, полученный в последние десятилетия, выполнить корреляцию разрезов верхнего девона на циклостратиграфической основе и верифицировать её по палеонтологическим данным, создать серию карт для узких временных срезов, учитывающих первичное (позднедевонское) расположение анализируемых разрезов.
Цель работы. Выявление особенностей состава верхнего девона севера Печорской плиты, западных склонов севера Урала и Пай-Хоя, связанных с процессами седиментогенеза.
Задачи исследования:
1. Структурно-генетический анализ частных разрезов, выявление
трансгрессивно-регрессивных последовательностей литологических
комплексов, связанных с колебаниями уровня моря, и осуществление по ним детальной региональной корреляции разрезов.
2. Составление серии палеогеографических схем на палинспастической
основе для узких временных интервалов, соответствующих максимумам
трансгрессии и регрессии каждого из установленных циклов колебания
уровня моря.
3. Выявление структурно-вещественных особенностей геоформаций
верхнего девона, сформированных региональными трансгрессивно-
регрессивными циклами колебания уровня позднедевонского палеобассейна.
Фактический материал. Работа основана на материалах, собранных автором за четыре полевых сезона при послойном описании обнажений, суммарной мощностью 1,8 км (рисунок 1).
Рисунок 1 - Карта фактического материала
1-2 - разрезы верхнего девона, изученные автором: 1 - естественные обнажения, 2 -керн скважин; 3-4 - разрезы, составленные по материалам фондовых отчетов и публикаций: 3 -скважины, 4 - естественные обнажения.
В 2006 и 2007 гг., в рамках ГДП-200 территории листа R-41-XXXV, XXXVI (западный склон хребта Пай-Хой) ЗАО «Поляргео», изучены выходы
верхнего девона в среднем течении реки Силовояха мощностью 170 м. Автор использовал материалы, собранные в 2006 г. СБ. Шишловым и А.В. Журавлевым по ручью Сизимъюнкошор и в среднем течении р. Кара (330 м).
В рамках работ ФГУП «ВНИГРИ» в 2011 г. по обнажениям р. Шарью (восточный склон гряды Чернышева) описан франско-фаменский интервал мощностью 1200 м. В 2012 г. по обнажениям среднего течения рек Лемва и Б. Надота описаны фрагменты среднего франа и верхнего фамена мощностью 50 м, а на правом берегу среднего течения р. Кожым изучены фрагменты доманикового горизонта (средний фран) (15 м) и верхи верхнего девона (35 м). Кроме того, автор описал 150 м керна скважин, пробуренных на о. Колгуев.
Камеральная обработка материалов включала оптико-микроскопические исследования порядка 300 шлифов.
Кроме собственных материалов, в работе использованы описания керна и результаты лабораторных определений химического состава пород из фондовых отчетов (Е.Г. Бро, Д.В. Зархидзе, Т.И. Кушнарева, А. С. Микляев, С. Д. Танасова, М.А. Шишкин).
Методика исследования. Изучение верхнего девона базируется на методике структурно-генетического анализа (Шишлов, 2010), которая позволяет получить унифицированную характеристику разнофациальных отложений, проследить их латеральные изменения и пространственные взаимоотношения. При этом реализованы следующие операции:
1. По совокупности первичных признаков (вещественный состав,
структура, текстура, ориктоценозы, неорганические включения,
сингенетические новообразования) выделены литолого-генетические
комплексы пород. Для каждого из них проведена реконструкция условий
осадконакопления. Повышение обоснованности генетических построений
обеспечила петрохимическая методика Я.Э. Юдовича и М.П. Кетрис (Юдович,
2000). Полученные результаты, в сочетании с анализом вертикальных
последовательностей литологических комплексов и особенностей их
латеральных изменений, позволили создать модели процессов
осадконакопления на трансгрессивных и регрессивных фазах эволюции
позднедевонского палеобассейна.
2. Результаты первого этапа стали инструментом для анализа описаний
26 скважин и 5 обнажений, которые заимствованы из фондовых геолого
съемочных отчетов (ответственные исполнители Е.Г. Бро, Д.В. Зархидзе,
Т.П. Кушнарева, А.С. Микляев, С.Д. Танасова, М.А. Шишкин) и публикаций
(Ю.В. Деулин, Л.В. Пармузина, B.C. Цыганю и др.). При этом, несмотря на
неполноту литологической информации, в каждом разрезе удалось идентифицировать выделенные нами литолого-генетические комплексы и построить кривые колебания уровня моря, обеспечивающие детальную корреляцию всех разрезов.
-
Структурными методами проведена палинспастическая реконструкция взаимного положения разрезов верхнего девона на севере Печорской плиты, западных склонах севера Урала и Пай-Хоя во время их формирования.
-
Составлена серия палеогеографических схем на палинспастической основе для узких интервалов геологического времени, соответствующих максимумам трансгрессий и регрессий седиментационных циклов, которые отражают эволюцию обстановок осадконакопления региона в позднем девоне.
-
Выполнен анализ строения геоформаций (геологических тел, сформированных региональными трансгрессивно-регрессивными циклами осадконакопления) и их латеральных изменений, связанных с различиями условий седиментации в разных частях осадочного бассейна.
Научная новизна:
1. На основе анализа первичных признаков лито логических
комплексов пород и их вертикальных последовательностей для севера
позднедевонского Печорского палеобассейна построена кривая колебания
уровня моря и проведено ее сравнение с эвстатической кривой (Johnson et al.,
1985).
2. Впервые на палинспастической основе создана серия
палеогеографических схем для узких временных интервалов,
соответствующих максимумам трансгрессий и регрессий каждого из
выявленных циклов колебания уровня моря.
3. Установлено положение и уточнено строение барьерного рифа
севера Печорского палеобассейна.
4. Выявлены структурно-вещественные характеристики геоформаций,
сформировавшихся в течение семи трансгрессивно-регрессивных циклов
колебания уровня позднедевонского палеобассейна.
Защищаемые положения.
1. В течение позднего девона на севере Печорского палеобассейна
произошло семь эвстатических колебаний уровня моря, следы которых
установлены во всех изученных разрезах. Наиболее ярко проявлены
трансгрессивный максимум доманикового цикла и регрессивный максимум
евлановско-ливенского цикла.
2. В позднеде во некую эпоху в Печорском палеобассейне существовал
терригенно-карбонатный шельф, ограниченный с востока барьерным рифом,
в состав которого входили фронтальный склон с обломочными шлейфами,
органогенные постройки, тыловые аккумулятивные формы и тыловой склон с обломочными шлейфами. По направлению к берегу их последовательно сменяли глубоководная и мелководная области изолированного морского бассейна, на границе которых в среднефранско-фаменское время формировались органогенные постройки.
3. Верхний девон региона образуют геоформации двух типов. К первому типу относится раннефранская карбонатно-терригенная. Ее дистальная часть сложена органогенными известняками барьерного рифа, центральная - алевропелитами и микритовыми глинистыми известняками глубоководья, проксимальная - алтернитами берегового склона и песчаниками пляжа. Геоформации второго типа (среднефранско-фаменские) имеют карбонатный состав. Их дистальную часть образуют органогенные известняки барьерного рифа. Далее последовательно сменяются микритовые известняки глубоководья, детритовые и органогенные известняки открытого мелководья, микритовые глинистые известняки изолированного мелководья.
Практическая значимость работы:
-
Методами циклостратиграфии уточнено положение границ горизонтов верхнего девона региональной стратиграфической схемы севера Печорской плиты, западных склонов севера Урала и Пай-Хоя. Латеральные части геоформаций соответствуют местным подразделениям. Это создает основу для совершенствования стратиграфических схем, используемых в нефтегазовой геологии, и легенд ГТК-200 и 1000 нового поколения.
-
Результаты исследования закладывают литолого-фациальную и циклостратиграфическую основу регионального прогноза нефтегазоносности слабоизученных Косью-Роговской и Коротаихинской впадин Тимано-Печорской провинции, проводимого во ФГУП ВНИГРИ (Санкт-Петербург).
3. Фациальные модели биогермно-отмельного комплекса явились
основой прогноза латеральных изменений разреза в пределах Адакской
площади (работы ГазпромНИИГаз, Ухта).
Степень обоснованности и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, определяется детальными литологическими и минералого-петрографическими наблюдениями, применением структурно-генетического анализа осадочных формаций, использованием компьютерных технологий обработки первичного материала, а также подробным анализом результатов предыдущих исследований. Выводы, сделанные в работе, уточняют предшествующие исследования и содержат новые оригинальные результаты.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на международных и всероссийских совещаниях и конференциях: 20 и 21-й
научных конференциях Института геологии Коми НЦ УрО РАН «Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральского сегмента», (Сыктывкар, 2011, 2012 г); П-й международной конференции молодых ученых и специалистов «Актуальные проблемы нефтегазовой геологии XXI века» (ФГУП ВНИГРИ, Санкт-Петербург, 2011), 51-й международной студенческой научной конференции (Польша: Краков, 2010), ежегодной международной научной конференции «60-й день горняка и металлурга» (Германия: Фрайберг, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы из 100 наименований, 5 приложений. Работа изложена на 145 страницах, содержит 5 таблиц, 69 рисунков.
