Литологическая характеристика предгребенского несогласия в разрезе ручья Сизимцелебейшор поднятия Чернова

Исследование карбонатных отложений в природных обнажениях является важным при реконструкции условий их образования, выявления в них перерывов и поверхностей несогласий, являющихся границами разноранговых секвенций [9]. В разрезах несогласия могут быть проявлены одной-двумя (или более) эрозионными поверхностями, а в карбонатных разрезах могут сопровождаться развитием карста [7, 8].

Однако обнаружение и выделение такого рода поверхностей на закрытых территориях не всегда возможно из-за фрагментарности опробования толщи керном. Применение геологических принципов, основанных на полевых наблюдениях, может помочь избежать неверной интерпретации скважинных или сейсмических данных. В связи с этим обоснование генезиса предгребенского несогласия на разрезе ручья Сизимцелебейшор поднятия Чернова является актуальным на сегодняшний момент и может служить региональным репером при корреляционных построениях.

Материалы и методы исследования

Изучаемые породы верхней подсистемы силура локализованы на севере Воркутского поперечного поднятия в центральной части поднятия Чернова, где они выходят на поверхность в бассейне ручья Сизим-целебейшор (рис. 1). Послойное описание естествен-

60°0'0"в. д. 62°0’0"в. д. 64°0'0"в. д. 66°0'0"в. д.

Рис. 1. Тектоническое районирование исследуемой территории: a — схема тектонического районирования (по [2] с изм.); b — геологическая карта (по [5] с изм.); c — естественные выходы пород на ручье Сизимцелебейшор.

Условные обозначения: 1 — расположение исследуемого разреза; 2 — стратиграфические границы: S2gj — гердъюский надгоризонт, S2gr — гребенской надгоризонт

Fig. 1. Tectonic zoning of the studied territory: a — tectonic zoning scheme (according to [2] with changes); b — geological map (according to [2] with changes); c — natural rock on the Sizimcelebeyshor Creek.

Symbols: 1 — location of the section under study; 2 — stratigraphic boundaries: S2gj — Gerd'yu superhorizon, S2gr — Greben superhorizon ных выходов было проведено И. И. Даньщиковой, И. Л. Ульныровым, И. С. Котиком, М. С. Нечаевым в 2021 году. Собранная коллекция содержит порядка 600 образцов осадочных пород, в том числе с ископаемой фауной. Литологические исследования производились И. И. Даньщиковой, И. Л. Ульныровым, Т. В. Майдль. Определения конодонтов (50 экз.) выполнены Л. В. Соколовой, брахиопод (11 экз.) — Т. М. Безносовой. Рентгенодифракционный анализ валового образца глинистой фракции выполнялся Ю. С. Симаковой на рентгеновском дифрактометре Shimadzu XRD-6000. Все исследования проводились в ЦКП «Геонаука». Кроме того, учитывались ранее опубликованные данные по литологии и фауне С. А. Князева [6], Г. А. Чернова [12], А. И. Антошкиной [1], Т. М. Безносовой [4].

За стратиграфическую основу верхней подсистемы силура России принимается утвержденная унифицированная схема расчленения по Международной стратиграфической шкале [11].

История изучения района работ

Изучение карбонатных пород верхней подсистемы силура в разрезе ручья Сизимцелебейшор гряды Чернова началось в 1961 году Г. А. Черновым [12]. 4

Исследования данного разреза были продолжены С. А. Князевым [6] и А. И. Антошкиной [1]. В результате были охарактеризованы лудловские и пржидоль-ские отложения. Необходимо отметить, что стратификация толщ верхней подсистемы силура неоднократно пересматривалась. Г. А. Чернов [12] выделял в разрезе ручья Сизимцелебейшор в объеме надлудловского яруса следующие толщи: 140-метровую «темно-серых тонкослоистых глинистых и битуминозных известняков, переслаивающихся с тонкими слоями синеватосерых глинистых сланцев и желтой охристой глины» с брахиоподами Camarotoechia sp., Lissatrypa sp., Spirifer pseudogibbosus Nikif., Spirifer sp., Protathyris sp., Whith-fieldela didyma var lata, «255-метровую однообразную толщу темно-серых тонкослоистых известняков, которые в нижней части разреза содержат богатую фауну брахиопод» Lissatrypa latisinuata Khod, Lissatrypa sp., Protathyris sp., Whithfieldela didyma var lata и 45-метровую толщу «известняков серых тонкослоистых, глинистых сланцев и глинистых известняков с прослоями строматолитов». В разрезах Падимейтывис и Сизимцелебейшор С. А. Князев [6] относил к нижнему лудлову 183-метровую толщу «серых и темно-серых плитчатых и тонкоплитчатых известняков и доломи-тизированных известняков» с широким развитием брахиопод Protathyris didyma (Dalm.), реже Shellwienella sp. и Spirifer sp. Залегающую выше 360-метровую толщу пород, представленную «серыми, голубовато-серыми тонкоплитчатыми, реже массивными скрыто- и тонкокристаллическими известняками хемогенного и органогенно-обломочного происхождения» с брахи-оподами Spirifer (Howellela) laeviplicatus Kozl., S. (Delthyris) cf. elevates Dalm., S. pseudogibbosus Nikif. (in litt.), Lissatrypa scheii Holt., Camarotoechia hebe Barr он сопоставил с гребенскими отложениями о. Вайгач. А. А. Антошкина [1] совместно с Т. М. Безносовой [4] выделила лудловский отдел по появлению брахиопод Didymothyris didyma (Dalm.), установленных «в кровле прослоя аргиллитов, перекрывающихся глинистыми комковатыми известняками с брахиоподами Atrypoidea scheii (Holt.), Collarothyris canaliculata (Wen.) и Howellella pseudogibbosa Nikif. белушьинского горизонта» пржи-дольского отдела. Мощность пржидольской толщи около 300 м.

Послойное описание

В данной работе описание изучаемого интервала, к которому относится предгребенское несогласие, начинается снизу вверх в 69 метрах от основания толщи в центральной части крутого поворота ручья Сизим- целебейшор и приходится на слои с 94 по 119 (рис. 2). Некоторые слои охарактеризованы совместно. Скальные выходы обнажены на левом и правом берегах. Комплекс конодонтов определен в слоях, находящихся ниже и выше изучаемого интервала. В нижележащих слоях (слои по 2–34) конодонты представлены видами Ozarko-dina sp., Panderodus spp., в вышележащих (слои по 191– 196) — видами Ozarkodina confluens (Branson et Mehl), Oulodus spp., Panderodus spp., Ctenognathodus spp., Adctenognathodus sp., Zieglerodina remscheidensis (Ziegler), Wurmiella excavata (Branson et Mehl).

Слои 94–98 . Известняки серые, тонкозернистые, сгустковые, с мелкими остракодами, с прослоями до 0.1–0.2 м доломита мелкокристаллического, замутненного пылеватой примесью глинистого состава с небольшим количеством детрита. Выше их сменяют сильно рассланцованные карбонатно-алевро-глинистые породы. Венчают слои известняки сгустково-пелоид-ные с пустотами, заполненными вторичным призматическим крупно-, яснокристаллическим кальцитом. Общая мощность 2.0 м.

Слой 99. Известняки серые, среднеплитчатые, глинистые, доломитистые, тонко-, мелкокристаллические, с несортированными раковинами остракод, гастропод и брахиопод размером от 1 мм до 5 см. Отмечаются кальцитовые прожилки, местами с пустотами расши-

Рис. 2. Карта-схема выходов силурийских пород на ручье Сизимцелебейшор (a) и их литологическая колонка (b)

Fig. 2. The map of Silurian rocks on the Sizimcelebeyshor creek (a) and their lithological column (b)

Рис. 3. Основные литологические типы пород в силурийских отложениях: а — известняк полибиокластовый, пористокавернозный, стрелками показаны пустоты выщелачивания, обр. СЗЦ 101-2; b — известняк пятнисто-полосчатый, обр. СЗЦ 102-3; c — темные прослои в пелоидном известняке, насыщенные органикой (биопленки) вдоль пелоидов, обр. СЗЦ 102-3; d (порода), d1 (шлиф) — известняковый конгломерат с пелоидными гальками бежево-серого цвета, удлиненно-вытянутой овальной формы; стрелками показаны состав породы и конгломерата, обр. СЗЦ 103-1; e — корочка тонкокристаллического ромбического кальцита по биокластам (указан стрелкой), обр. СЗЦ 103-1; f — известняк серый пелоидно-ооидный (f2) с прослоем известняка доломитового светло-серого пелоидного (f1); стрелками показаны типы пород, обр. СЗЦ 104-1; g — известняк доломитовый, пелоидно-остракодовый, обр. СЗЦ 109-1; h — известняк биокласто-вый с фенестрами, обр. СЗЦ 112-1; i — известняк пелоидный с волнисто-узорчатой слоистостью, деформированной неравномерным уплотнением и перекристаллизацией, обр. СЗЦ 114-1; j — известняк глинистый, биокластовый, брек-чированный, с неровными фестончатыми (или постепенно-ажурными) очертаниями кальцитового цемента в палеопустоте, которая указана стрелкой, обр. СЗЦ 116-1; k — ракушечник зеленовато-серый, слой 117; l — известняк биотур-бированный, биокластовый, микритово-тонкозернистый, обр. СЗЦ 117-3

Fig. 3. The main lithological types of rocks in Silurian deposits: a — porous-cavernous polybioclastic limestone, the arrows show voids of leaching, sample СЗЦ 101-2; b — spotted-striped limestone, sample СЗЦ 102-3; c — dark interlayers in peloid limestone saturated with organic matter (biofilms) along the peloids, sample СЗЦ 102-3; d (rock), d1 (slot) — peloid limestone with beige-gray conglomerates of elongated oval shape, the arrows show the composition of the rock and conglomerate, sample СЗЦ 103-1; e — crust of fine–crystalline rhombic calcite by bioclasts, indicated by an arrow, sample СЗЦ 103-1; f — gray peloid-ooid limestone (f2) with a layer of dolomite limestone light gray peloid (f1), arrows show rock types, sample СЗЦ 1041; g — peloid-ostracod dolomite limestone, sample СЗЦ 109-1; h — bioclastic limestone with fenestras, sample СЗЦ 112-1; i — peloid limestone with wavy-patterned layering deformed by uneven compaction and recrystallization, sample СЗЦ 114-1; j — bioclastic, breccated clay limestone with uneven scalloped (or gradually openwork) outlines of calcite cement in paleopustes, which is indicated by an arrow, sample СЗЦ 116-1; k — greenish-gray shell rock, layer 117; l — bioclastic, micrite-fine-grained bioturbated limestone, sample СЗЦ 117-3

рения. Поверхность кровли слоя бугристо-волнистая. Мощность 0.3 м.

Слой 100. Доломиты светло-серые, массивные, известковые, мелкокристаллические, с остатками раковин гастропод до 3 см. В кровле и подошве прослойки аргиллита до 3 мм с зеркалами скольжения. Мощность 0.1 м.

Слой 101. Известняки серые, светло-серые, плитчатые, полибиокластовые, с участками или пятнами, пелоидно-сгустковые. Органогенный материал представлен несортированными обломками раковин остра-код, брахиопод и гастропод. В основной массе и по биокластам отмечаются мелкие поры выщелачивания (рис. 3, а) и тонкие кальцитовые трещины. В кровле порода пятнами окрашена в красно-бурые тона. Возможно, окраска связана с окислением битума либо оксидов железа. Мощность 0.3 м.

Слой 102. Известняки светло- и темно-серые, неотчетливо пятнисто-полосчатые и массивные, тонкозернистые, глинистые, доломитовые и пелоидные (рис. 3, b). При микроскопическом изучении наблюдаются темные прослои, насыщенные органикой (биопленки), перекрывающие прослои с пелоидами (рис. 3, с). Остатки фауны присутствуют в небольшом количестве и представлены скоплениями детрита остра-код и брахиопод. Отмечаются мелкие каверны, образованные при растворении раковин (средний размер 2 см). В глинистых слоях отмечаются зеркала скольжения, в карбонатных — стилолитовые швы столбчатозубчатой формы. Мощность 0.8 м.

Слой 103. Известняковые конгломераты серые, крупнопелоидные, с пелоидными гальками бежевосерого цвета удлиненно-вытянутой овальной формы, длина которых от 1 до 7–8 см, толщина от 3 до 5 мм (рис. 3, d). Основная масса породы слоя представлена крупными, разнообразными комочками (пелоидами, ооидами, онкоидами, обломками раковин и пород) и сгустками с прослойками между ними органического вещества (битума?) темного цвета. Более поздний цемент выполняет межформенные пустоты и пустоты выщелачивания и представлен белым крупнокристаллическим кальцитом (рис. 3, d1). Нередко карбонатные зерна, комочки пелоидов, биокластов и стенки крупных пустот оторочены корочкой тонкокристаллического ромбического цемента, характерного для вадозной или пресноводной фреатической зон (рис. 3, e) [14; 15]. Гальки представлены известняками мелко пе-лоидными с пелитоморфным цементом (рис. 3, d1). Нижняя граница пласта имеет форму вреза. Мощность 0.2 м.

Слои 104–105. Известняки серые, пелоидно-ооид-ные, с линзами и прослоями известняка доломитово- го, светло-серого, пелоидного. Контакты между прослоями подчеркнуты стилолитовым швом и цементами разной генерации (рис. 3, f). В пелоидных (размеры не превышают 0.1 мм) известняках межзерновый (межпелоидный) цемент представлен наиболее ранней генерацией менискового типа (рис. 3, f2) [по 10, 15]. В ооидных (размеры 0.2–0.3 мм) известняках отмечается более поздняя генерация, представленная яснокристаллическим кальцитом базального типа (рис. 3, f1). Общая мощность 0.8 м.

Слой 106. Участок плохо обнажен и частично представлен в высыпках. Известняки серые, массивные, плитчатые, тонкозернистые, с прослоями зеленого мергеля. Мелкие биокласты распределены равномерно по поверхности напластования. Слой перекрыт глиной охристого цвета. Мощность 0.3 м.

Слой 107. Доломиты вторичные, коричневато-серые, плитчатые по известнякам литокластовым, с обильными крупными обломками раковин пелеципод, остракод, трилобитов. Детрит отсортирован, сильно перекристаллизован, корродирован и покрыт черными пленками со следами микробиальной коррозии. Мощность 0.1 м.

Слой 108. Известняки серые, тонкозернистые, с мелкими обломками раковин. В слое отмечаются тонкие (до 2 мм) горизонтально-волнистые глинистые прослои. Присутствует небольшая примесь плохо окатанных зерен кварца (до 5 %). Мощность 0.3 м.

Слой 109. Слой плохо обнажен, низкие выходы. Известняки темно-серые, мелкоплитчатые, доломитовые, пелоидно-остракодовые (рис. 3, g). Детрит сцементирован кальцитом разных генераций: призматическим яснозернистым и монокристаллическим вторичным. Наблюдаются следы активной микробиальной переработки раковинных наносов (колонии микробов, черные корочки на створках). Видимая общая мощность 1.2 м.

Слои 110–113. Известняки серые, плитчатые, глинистые, микрозернистые с биокластами. Из фаунистических остатков выделяются обломки и фрагменты пе-леципод, остракод. Детрит плохо сортирован, не ориентирован, корродирован. В основной микрозерни-стой сгустковой массе отмечается обилие фенестр (рис. 3, h) — полостей скопления газа. Внутренние стенки фенестровых полостей инкрустированы корочкой мелкокристаллического кальцита — цемента, относимого к пресноводной фреатической или вадозной зоне [по 15]. Более поздний цемент представлен крупнозернистым кальцитом. Кровля слоя пологобугристая. Общая мощность 0.58 м.

Слои 114–115. Слои плохо обнажены и представлены в высыпках. Известняки темно-серые, микрозер- 7

нистые, пелоидные, с волнисто-узорчатой, деформированной неравномерным уплотнением и перекристаллизацией слоистостью (рис. 3, i). В более глинистых прослоях структура породы тонко- и микрозер-нистая. На этом фоне выделяются линзы и прослои мощностью до 0.2 см, в которых наблюдаются пелои-ды, обломки вмещающей породы, обломки кварца и кальцита, проблематичные сфероиды. Общая мощность 0.25 м.

Слой 116а. Слой задернован, была произведена расчистка. Известняки темно-серые, сильно измененные, перекристаллизованные, с неопределимым раковинным детритом несортированных по размеру обломков от 0.5 до 1 см в микро- и тонкозернистом цементе со сгустками и пелоидными комочками (рис. 3, j). В палеопустотах причудливой формы, связанных сетью прямолинейных трещин, наблюдается кальцитовый цемент разных генераций. Края этих полостей неровные и имеют фестончатые (или постепенные ажурные) очертания. Пустотное пространство несколько раз заполнялось внутренним осадком и позднее было залечено полисинтетическими двойниками кальцита. Мощность слоя 1.0 м.

Слой 116б. Слой 116а перекрыт маломощным слоем пестроцветной (буро-красной, светло-зеленой) плохо уплотненной глины с многочисленными обломками буро-зеленого алевритистого мергеля (рис. 4). Мощность слоя 4 см. По результатам рентгенодифракционного анализа глинистая компонента представлена в основном иллитом, каолинитом, в меньшей степени смешаннослойными образованиями (иллит/смек-тит). По значению гидролизатного модуля (ГМ < 0.63– 0.76) глинистые мергели относятся к гидролизатам, которые, в свою очередь, попадают в класс гипогидро- лизатов [по 13]. Контакт с нижележащими известняками: выровненная поверхность с неглубокими эрозионными карманами. Подтверждением влияния процессов гипергенеза (гидролиза) является также присутствие в составе глинистой фракции таких минеральных индикаторов, как натриевый ярозит, иллит, коалинит. Мощность 0.04 м.

Слой 117. Слой местами сильно задернован, скальные выходы у уреза воды. Известняки зеленовато-серые, глинисто-алевритистые, мелкокомковатые био-кластовые до ракушечников, биотурбированные, доломитовые, микритово-тонкозернистые с обилием разнообразных фаунистических остатков и их детрита (рис. 3, k, l). Встречены крупные раковины брахио-под Atrypoidea scheii и Howellella pseudogibbosa , остра-код, гастропод, иглокожих. При макроскопическом изучении отмечаются прослои либо пятна глинистого доломита и оконтуривающие их стилолитовые швы, выполненные глинисто-битуминозным веществом. Порода содержит небольшое количество угловатых зерен кварцевого алеврита (10 %). Весь слой пронизан кальцитовыми тектоническими трещинами с небольшими расширениями в виде пустот выщелачивания толщиной от первых мм до 1 см. Мощность слоя 20.3 м.

Слой 118. Слой плохо обнажен и образует выходы у подножия берегового склона. Известняки серые, пятнисто-комковатые, мелкодетритовые, микритовые, с волнистой отдельностью в подошве. Детрит представлен обломками раковин иглокожих, остра-код, брахиопод. Развиты субвертикальные микротрещины, залеченные эпигенетическим яснокристаллическим кальцитом и сутурно-стилолитовые швы с глинисто-битуминозными примазками. Мощность слоя 0.6 м.

Рис. 4. Предгребенское несогласие в разрезе ручья Сизимцелебейшор: a — предполагаемая литологическая граница между гердъюским и гребенским надгоризонтами; b — прослой пестроцветной (буро-красной, светло-зеленой) глины; c — обломки буро-зеленого алевритистого мергеля с прослоями пестроцветной глины, обр. СЗЦ 116-2

Fig. 4. Pre-Greben regional unconformity of the Sizimcelebeyshor Creek: a — suggested lithological border between Gerdyu and Greben superhorizons; b — interlayer of variegated (brown-red, light green) clay; c — fragments of brown-green silty marl with an interlayer of variegated clay, sample СЗЦ 116-2

Слой 119. Низкие выходы пород у уреза воды. Ракушечники серые, комковатые, мелкоплитчатые, биокластовые, с пелоидами. Биокластовый материал представлен створками и раковинами брахиопод, остра-код, гастропод, плотно захороненных и образующих каркас осадка. Основная масса породы сложена мелкими пелоидами. При этом часть пространства между раковин оставалась не заполненной осадком, образуя полости, которые позднее были выполнены «друзовым» призматическим цементом обрастания раковин и позднее яснокристаллическим крупнозернистым кальцитом. Мощность слоя 0.9 м.

Обсуждение результатов

Поверхностями несогласия называют эрозионные поверхности с признаками субаэрального или субак-вального происхождения, сопряжённые со значительным перерывом в осадконакоплении [16]. В разрезе ручья Сизимцелебейшор отмечается несколько таких несогласий. В данной работе приведена литологическая характеристика одного из них — предгребенско-го несогласия.

В разрезе несогласие выражается четкой поверхностью, отделяющей крайне мелководные биохемо-генные известняки и доломиты (ниже его) от глинистых комковатых брахиоподовых ракушечников и био-кластовых известняков с нормально-морской фауной открытого шельфа (выше несогласия). Эти резко отличающиеся по составу и строению толщи разделены прослоем пестроокрашенной глины с обломками песчанистого мергеля (рис. 4, слой 116б), представляющими собственно супралиторальные элювиальные образования. Однотипный характер проявления данного несогласия установлен и описан также в разрезе р. Кожим западного склона Урала [3], что позволяет считать его региональным.

О выходе толщи известняков, подстилающих несогласие, на поверхность свидетельствуют также наблюдаемые в них зоны брекчий с корочками пресноводных вадозных цементов на обломках и стенках разделяющих обломки трещин (рис. 3, j). Подобные цементы из мелких карбонатных ромбоэдрических зерен, нарастающих на стенки пустот, уже в твердой породе встречаются и на пять метров ниже (слой 103) поверхности несогласия (рис. 2; 3, d, e). Как известно, нахождение карбонатных пород в вадозной зоне, и особенно в пресноводной фреатической гидрологической зоне, сопряжено, возможно, с развитием карста [10, 15, 16], с которым связаны и неуплотненные глины.

По палеонтологическим данным (брахиоподы и конодонты), граница между гердъюским и гребенским надгоризонтами в разрезе Сизимцелебейшор (рис. 2) предположительно расположена между видами конодонтов Adctenognathodus sp. A (обр. СЗЦ 29-1, слой 29) и брахиоподами Atrypoidea scheii (обр. СЗЦ 117-5, слой 117 ) и Howellella pseudogibbosa (обр. СЗЦ 117-5, слой 177 ) . Представители фауны, свидетельствующей о луд-фордском возрасте отложений, находятся значительно ниже описанного интервала.

Следовательно, стратиграфическая граница может быть проведена в подошве слоя 117 по первому появлению зонального вида гребенских (пржидоль-ских) брахиопод [3]. Примечательно, что данная гра- ница имеет отчетливо выраженный характер поверхности несогласия, ограничивающего значимый субаэральный перерыв в седиментационной последовательности.

Заключение

На основании литологических исследований охарактеризовано предгребенское несогласие. Выявленное несогласие имеет субаэральный характер, региональное проявление и может быть с успехом использовано для хроностратиграфических корреляций. Сопряженные с развитием несогласия возможные процессы карстификации карбонатных толщ повышают вероятность развития в них емких коллекторов с участием кавернового пространства.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме НИР 122040600010-8.