Результаты био- и литостратиграфических исследований карбонатных верхнеюрско-нижнемеловых продуктивных отложений Прикумско-Центрально-Каспийской системы прогибов и поднятий (Северный Каспий)

Одним из перспективных регионов страны для поисков месторождений УВ-сырья является российский сектор Каспийского моря. Лидирующее положение в изучении этого региона занимает ПАО «ЛУКОЙЛ». Результаты, полученные после обработки материалов сейсмофациальных, литологических, геофизических, петрофизических и других исследований, свидетельствуют о том, что значительные перспективы связаны с карбонатным верхне-юрско-нижнемеловым комплексом отложений. На начальном этапе исследований прогнозировалось широкое развитие в этом комплексе (ранее отнесенном к образованиям титона) ловушек рифогенного типа. Но эта гипотеза не нашла подтверждения и поиск перспективных объектов потребовал более глубокого изучения литолого-фациального строения отложений, что вызвало необходимость создания детально разработанной схемы стратификации.

На сегодняшний день удовлетворительная региональная схема сопоставления юрско-меловых отложений акватории Каспия отсутствует. Все проведенные работы касались лишь обоснования присутствия крупных стратонов (как правило не детальнее яруса) и поверхностного анализа разрозненного палеонтологического материала. Обязательные стратиграфические исследования имели узкопрактический характер и были направлены на создание «системы координат» для петрофизических, гидродинамических и геохимических исследований.

Материалы и методы

Основной целью стратиграфических исследований продуктивных отложений Прикумско-Цен-трально-Каспийской системы прогибов и поднятий было получение комплексных данных о строении и стратиграфической принадлежности пограничного юрско-мелового интервала. В качестве объектов изучения использовались керн и шлам из отложений, ранее отнесенных к образованиям титонского яруса. В настоящей статье рассмотрены скважины с высокой охарактеризованностью керновым материалом. Продиктовано это решение как ограниченностью применения некоторых методов, использованных при изучении шлама, так и желанием на первом этапе отсечь ожидаемые разногласия относительно корректности использования данных, полученных по шламовому материалу.

Работы включали как традиционное литолого-седиментологическое исследование керна и шлама, макро-, микрофаунистическое и палинологическое изучение, так и получение магнитостратиграфических (палеомагнитных и петромагнит-ных) данных, а также изотопно-стратиграфическое исследование с определением вариаций изотопных отношений 87Sr/86Sr, δ13С и δ18O. На основе полученных материалов проведены детальное расчленение и корреляция разрезов скважин в целевом интервале, обоснован возраст стратиграфических подразделений.

Строение разреза и условия осадконакопления

При седиментологических исследованиях авторы статьи опирались на терминологию, модели и принципы интерпретации данных, изложенные в работе E. Flugel [1]. Все изученные скважины характеризуются сходным типом строения разреза в верхней части рассматриваемого интервала, близким к подробно описанным в работах ([2, 3] и др.) разрезам верхнеюрско-нижнемеловых карбонатных отложений Северного и Центрального Каспия, хотя полнота разреза и их пачечное строение несколько различаются. Рассматриваемые отложения представляют собой комплекс сульфатно-карбо-натных пород с прослоями терригенно-карбонат-ных. Стратон слагают известняки, в разной степени доломитизированные, ангидритизированные и окремнелые, доломиты, а также мергели доломитовые, песчано-алевритистые, терригенно-карбонат-ные породы (мергели доломитовые, алевритистые, известковистые) и изредка алевролиты с базально-поровой глинисто-карбонатной цементацией.

В изученном керне прослеживается несколько седиментационных циклов, отражающих схожую последовательность фаций от внешнего рампа до внутреннего рампа с надприливной фациальной зоной [4].

Фация внешнего рампа сложена биотурбиро-ванными песчаниками, песчанистыми вакстоуна-ми–пакстоунами и алевролитами, переходящими кверху в биотурбированные пелоидные мадстоу-ны–вакстоуны–пакстоуны.

Фация среднего рампа образована биотурби-рованными биокластово-пелоидными мадстоуна-ми–вакстоунами–пакстоунами, реже рудстоунами и флоатстоунами (с характерными псевдоколони-альными серпулами Filograna socialis (Goldfuss), переходящими кверху в биокластово-пелоидные пак-стоун-грейнстоуны и рудстоуны, иногда с ооидами.

Фация открыто-морского внутреннего рампа состоит из биотурбированных биокластово- и ооид-но-пелоидных пакстоунов–грейнстоунов, реже рудстоунов и флоатстоунов, переходящих кверху в слоистые ооидно-пелоидные грейнстоуны. Биотурбации неопределимы.

Фация песчаного мелководья внутреннего рампа сложена биокластово- и ооидно-пелоидными горизонтально- и косослоистыми грейнстоунами, реже флоатстоунами и байндстоунами, переходящими кверху в горизонтально-слоистые строматолито-вые байндстоуны.

Фация приливной зоны внутреннего рампа образована линзовидно- и горизонтально-слоистыми строматолитовыми (с низким рельефом) байндсто-унами и биотурбированными мадстоунами, реже горизонтально-слоистыми ооидно-пелоидными грейнстоунами-пакстоунами, нодулярными ангидритами и доломитами. Присутствует алевритовая примесь кварца, отдельные ооиды и пелоиды.

Завершает последовательность фация надприливной зоны/верхнего пляжа внутреннего рампа, состоящая из серо- и красноцветных биотурбирован-ных известковых алевролитов и биотурбированных алевритистых мадстоунов и алевролитов с песчаной примесью (до песчаников) и ангидритами себхи.

Хорошо прослеживается несколько седиментационных циклов (секвенций), отражающих последовательную смену фаций: от трансгрессивных внешнего рампа до регрессивных внутреннего рампа. Во всех скважинах идентифицированы секвенции Ti3, Ti5, Ti6, Be2 [4, 5]. В остальных случаях присутствуют только фрагменты секвенций или они не установлены из-за перерывов. Наиболее четко представлена секвентная граница SB Ti6, выраженная красноцветными алевритовыми мадстоунами с нодулярными ангидритами надприливной зоны (себхи). Она отвечает максимальному обмелению данного региона.

Биостратиграфические исследования

Палеонтологические исследования включали макрофаунистический (аммониты, брахиоподы, двустворки), микрофаунистический (фораминифе-ры и остракоды), палинологический (споры, пыльца и микрофитопланктон) анализы. Объем ярусов и подъярусов и корреляция бореальной и тетической шкал приняты согласно последним публикациям [6–8].

Макрофаунистический анализ

Находки макрофауны редки. Нижняя часть разреза охарактеризована брахиоподами, определяющими титонский ( Rhactorhynchia aff. baksanensis (Moiss.)) или поздневолжский ( Rhynchonella rouillieri elionica Makridin, R . cf. rouillieri eltonica Makridin) возраст. Остальной комплекс характеризует позднюю юру: Septaliphoria (?) aff. pinguis (Roem.) и S . cf. pinguis (Roem.), Monticlarella (?) aff. striocincta (Quenst.).

Вышележащий комплекс содержит поздне-берриасские брахиоподы Septaliphoria cf. khvalynica (Moiss.), эндемичные для позднего берриаса Каспийско-Кавказского региона. Выше встречены брахиоподы Praecyclothyris gracilis P. cf. gracilis Lob., Cyclothyris kiparisovae (Moiss.) и Septaliphoria ornata Lob. и двустворки Myophorella loewinsonlessingi (Renng.) (рис. 1), характеризующие верхнюю часть нижнего берриаса и верхний берриас. В этом же интервале найден верхнеберриасский аммонит средней сохранности, ранее определенный авторами статьи как Transcaspiites sp.ind., напоминающий T. transfigurabilis (Bogosl.) (рис. 2). Таксономические признаки аммонита не очень хорошо сохранились, поэтому нельзя исключить, что это представитель рода Riasanites sp., что, впрочем, не влияет на вывод о возрасте. Несколько выше этих находок в той же секвенции встречены брахиоподы Cyclothyris irregularis (Pict.), Cyclothyris kiparisovae (Moiss.) и бухии Buchia uncitoides (Pavlow), типичные для рязанского региояруса (верхнего берриаса). Таким образом, находки макрофауны позволяют предполагать, что над средне- и верхневолжскими отложениями в рассматриваемых скважинах с перерывом залегают отложения рязанского региояруса (верхний берриас).

Рис. 1. Myophorella loewinsonlessingi (Renng.)

Fig. 1. Myophorella loewinsonlessingi (Renng.)

Рис. 2. Transcaspiites sp. или Riasanites sp.

Fig. 2. Transcaspiites sp. or Riasanites sp .

Микрофаунистический анализ

Микрофауна изучена более чем в 20 скважинах. При микрофаунистическом анализе применялось два методических подхода: традиционный для исследования мезозойского интервала разреза в отмытых порошках (более 200 образцов) и в шлифах по случайно ориентированным срезам (порядка 1500). Наиболее многочисленны и информативны фораминиферы; остракоды, радиолярии, нанофос-силии и зубы встречаются редко в единичных экземплярах.

В интервале средняя – верхняя юра – нижний мел по фораминиферам выделено 11 стратиграфических уровней: байос - бат, верхний келловей -средний оксфорд, кимеридж, верхний кимеридж -титон, титон, средняя волга - нижняя часть рязани, берриас, валанжин, верхний баррем, верхний баррем - средний апт, средний альб. Наиболее детально изучены приграничные отложения верхней юры/нижнего мела двух типов разреза: субтетиче-ского (титон/берриас) и бореального (волга/рязань), хорошо прослеживаемых по ряду скважин.

В зависимости от типа встреченной фауны фо-раминифер (тетического или бореального) используются титонский или волжский, берриасский или рязанский ярусы.

Всего было выявлено четыре стратиграфических уровня в ранге слоев с фораминифера-ми: Protopeneroplis cf. striata, Melathrokerion eo-spirialis, Meandrospira aff. favrei (jurassica) - титон; Protopeneroplis ultragranulata - берриас (рис. 3); Globuligerina oxfordiana, Globuligerina bathoniana -кимеридж(?); Spiroplectammina vicinalis, Recurvoid-es cf. excellens средняя волга - рязань (рис. 4).

Нижняя часть сульфатно-карбонатной толщи менее насыщена микрофауной. В шлифах здесь чаще других встречаются мелкие секреционные формы Nodosariidae (Lenticulina, Astacolus, Dentalina, Planularia, Nodosaria). Среди стратиграфически значимых видов — Protopeneroplis cf. striata Weyn. имеет широкое распространение в кимеридж-титонских отложениях Тетиса и Субтетиса (Марокко, Испания, Франция, Швейцария, Австрия, Италия, Греция, Турция, Израиль, Иран, Пакистан, Крым, Балканы, Кавказ) и вымирает в конце позднего титона. Вид Melathrokerion eospirialis Gorb. описан из титонских отложений Крыма. Вид Meandrospira favrei (Char, Bronn. et Zan.) описан из верхнего валанжина - нижнего готерива Франции [10], известен из отложений верхнего валанжина – нижнего готерива Болгарии, Турции [11, 12]. В каспийском материале, а также в разрезах Крыма близкая форма «Meandrospira aff. favrei (var. jurassica)» встречается в отложениях верхней юры (титона).

В верхней части сульфатно-карбонатной толщи, относительно богатой фораминифера-ми, встречаются Bulbobaculites inconstans (Bart. et Brand), Rectocyclammina chouberti Hött., R. recta Gorb., Everticyclammina cf. virguliana (Koech.), Nautiloculina oolithica Mohler, Pseudocyclammina lituus (Yok.), Melathrokerion spirialis Gorb., Charentia evoluta Gorb., Feurtillia frequens Maync, Amijiella amiji (Henson), Belorussiella taurica Gorb., Textularia crimica Gorb., Quinqueloculina mitchurini Dain, Q. verbizhiensis Dulub, Planularia madagascariensis Esp. et Sigal, Tristix arcer Mjatl., Protopeneroplis ultragranulata (Gorb.), Trocholina alpina (Leup.), T. elongata (Leup.), T. burlini Gorb., T. molesta Gorb. и прочие виды, характерные для нижней части берриасских отложений Крыма и в целом для Тетической провинции.

F -зона Protopeneroplis ultragranulata, прослеживаемая в карбонатных и терригенно-карбонат-ных разрезах Тетиса и Субтетиса, наиболее четко сопоставлена с аммонитами на территории Крыма и соотнесена с интервалом аммонитовых зон Jacobi (без нижней части) — нижняя часть Occitanica [13– 17]. На территории Хвалынской площади комплекс с Protopeneroplis ultragranulata встречен совместно с двустворками, брахиоподами и сопоставлен с зоной Euthymi [2]. В других регионах данный вид распространен, как минимум, до валанжина - го-терива [18].

ПРОБЛЕМЫ СТРАТИГРАФИИ МЕЗОЗОЯ

Рис. 3. Фораминиферы титон-берриасских отложений северной части шельфа Каспийского моря (по [4, 9])

Fig. 3. Foraminifera of the Tithonian-Berriasian deposits in the northern part of the Caspian shelf [4, 9]

Шельф Северного Каспия

Тетическая шкала

Зона по

Зона и аммонитам

N. syzranicum

Quadrifidus

Нижний валанжин

М14г

Р. albidum

Toll!

Otopeta

S. tzikwinianus

Picteti

Analogus

Kochi jasaner

M16r

Dalmasi

Sibiricus

Subalpina

M17r

Chetae

Grandis

M18r

Jacobi

Durangites

|M14n

M15n

M16n

M18n

M19n

Parami-mounum

Priva-sensis

Зона no аммонитам

«РУС. подъярус

Сводный разрез Кашпир и Городищи

Tirnovella pertransiens

Mesezhni-kowi подзона по аммонитам

Klimovskie-nsis

Бореальная шкала (р. Боярка и п-ов Нордвик)

Craspedites nodiger

1м15г| 7     '

|    ~ | Alpillensis

B.j

с -139

-140

-141

-142

-143

-144

Taimyrensis Mier

-145

-146

-143

M19n

Okensis

Exoticus

E. nikitini microcanthum

Variabilis

V. virgatus

M20r

M20n

M21n

М. ponti/ ______ В. peroni

Semifor-miceras fallauxi

V. gerassimovi D. panderi

Micracantho-ceras

М13г

1 — Verneuilinoides neocomiensis (Mjatl, 1939); 2 — Pseudocyclammina lituus (Yok., 1890); 3 , 4 — Feurtillia frequens Maync, 1958; 5 — Charentia evoluta (Gorb., 1968); 6 — Nautiloculina oolithica Mohler, 1938; 7 — Bulbobaculites inconstans (Bart. et Brand, 1951); 8 , 9 — Amijiella amiji (Henson, 1948); 10 — Ammobaculites aff. prosper Mjatl., 1973; 11 — Textularia crimica (Gorb., 1971); 12 — Melathrokerion spirialis Gorb., 1968; 13 — Belorussiella taurica Gorb., 1971; 14 , 15 — Everticyclammina virguliana (Koech., 1943); 16 — Trocholina molesta Gorb., 1956; 17 — Trocholina burlini Gorbatchik, 1956; 18 , 19 — Protopeneroplis ultragranulata (Gorb., 1971); 20 — Rectocyclammina chouberti Hottinger, 1967; 21 , 22 — Rectocyclammina recta Gorb. et Moh., 1997; 23 , 24 — Melathrokerion eospirialis Gorb., 1985; 25 — 27 — Meandrospira aff. favrei (Char., Brönn. et Zan.i, 1966) (var. jurassica); 28 — Recurvoides sp .; 29 , 30 — Protopeneroplis striata Weyn., 1950; 31 , 32 — Trocholina elongata (Leup., 1936); 33 — Trocholina alpina (Leup., 1936); 34 — Conoglobigerina gulekhensis (Gorb. et Porosh., 1979)

1 — Verneuilinoides neocomiensis (Mjatl, 1939); 2 — Pseudocyclammina lituus (Yok., 1890); 3 , 4 — Feurtillia frequens Maync, 1958; 5 — Charentia evoluta (Gorb., 1968); 6 — Nautiloculina oolithica Mohler, 1938; 7 — Bulbobaculites inconstans (Bart. et Brand, 1951); 8 , 9 — Amijiella amiji (Henson, 1948); 10 — Ammobaculites aff. prosper Mjatl., 1973; 11 — Textularia crimica (Gorb., 1971); 12 — Melathrokerion spirialis Gorb., 1968; 13 — Belorussiella taurica Gorb., 1971; 14 , 15 — Everticyclammina virguliana (Koech., 1943); 16 — Trocholina molesta Gorb., 1956; 17 — Trocholina burlini Gorbatchik, 1956; 18 , 19 — Protopeneroplis ultragranulata (Gorb., 1971); 20 — Rectocyclammina chouberti Hottinger, 1967; 21 , 22 — Rectocyclammina recta Gorb. et Moh., 1997; 23 , 24 — Melathrokerion eospirialis Gorb., 1985; 25 - 27 — Meandrospira aff. favrei (Char., Bronn. et Zan.i, 1966) (var. jurassica); 28 — Recurvoides sp .; 29 , 30 — Protopeneroplis striata Weyn., 1950; 31 , 32 — Trocholina elongata (Leup., 1936); 33 — Trocholina alpina (Leup., 1936); 34 — Conoglobigerina gulekhensis (Gorb. et Porosh., 1979)

В терригенно-карбонатном разрезе выделен комплекс, содержащий в основном бореальный бентос и единичные тетические формы. Общим фоном в комплексе идут примитивные формы; доминируют Trochammina , представленные более чем восемью видами; регулярно встречаются раковины двух-четырех видов Recurvoides, Cribro-stomoides, Haplophragmoides , Kutsevella; единичны Spiroplectammina и Ataxophragmiidae. В целом в комплекс входят следующие виды: Lagenammina difflugiformis (Brady), Reophax adaptatus Dain, R. sterkii

Häusler, Thalmanammina paucus (Dubr.), Recurvoides cf. excellens Rygina, R. transitorius Bul., крупные Evolutinella (в том числе Evolutinella volossatovi (Schar.) и Evolutinella emeljanzevi (Schl.), Cribrostomoides сf. umbonatus (Rom.), C. ex gr. romanovae Bulyn., Haplophragmoides ex gr. volgensis Mjatl., Kutsevella praegoodlandensis (Bulyn.), K. haplophragmoides (Furs. et Pol.), Pseudocyclammina lituus (Yok.), Ammobaculites infravolgensis Mjatl., A. planus Mjatl., Bulbobaculites inconstans (Bart. et Brand), B. cf. pokrovkaensis Kosyr., Haplophragmium elenae (Dain), H. cf. disseptum

Рис. 4. Фораминиферы кимеридж-рязанских отложений северной части шельфа Каспийского моря (по [4, 9])

Fig. 4. Foraminifera of the Kimmeridgian-Ryazanian deposits in the northern part of the Caspian Sea shelf [4, 9]

Отличительной чертой смешанного сармат-ско-хвалынского комплекса является отсутствие секреционного бентоса. Похожая картина наблюдается в отложениях средней части баженовского горизонта Западной Сибири (в ряде скважин сонахождение Spiroplectammina cf. vicinalis , крупных Evolutinella и сопутствующего видового ряда Recurvoides и Trochammina совместно с аммонитами а -зон Maximus, Groenlandicus, Taimyrensis) ([20, 21] и многочисленные фондовые материалы). Причем количество и разнообразие Recurvoides и Trochammina увеличивается в берриасской части разреза. Большинство видов Recurvoides , обнаруженных в каспийском материале, встречалось в единичных экземплярах в разрезах Восточного Крыма в верхней части а -зоны Jacobi и зонах Occitanica и Boissieri [17, 22]. Исходя из более широкого распространения видов, подтвержденного совместными находками аммонитов в Сибири и Крыму, и принимая вышележащие слои с Protopeneroplis ultragranulata в объеме а -зон Jacobi и нижней части Occitanica, стратиграфическое положение «смешанного» комплекса слоев Spiroplectammina vicinalis, Recurvoides cf. excellens рассматривается в интервале от верхней части средней волги до нижней части рязани, примерно сопоставимом с интервалом а -зон от Maximus до Sibiricus.

Планктонные Globuligerina oxfordiana (Grigelis, 1958) и Globigerina bathoniana Pazdrowa, 1969 встречены только в одном образце шлама. Эти формы известны в широком диапазоне от байоса до киме-риджа с доминированием в оксфорде и кимеридже/ бате и кимеридже соответственно. На основании этого возраст уровня с находкой Globuligerina oxford-iana и G. bathoniana авторы статьи рассматривают не моложе кимериджа. Однако следует учесть мнение, что эти формы могут появляться и в титоне [23].

В ходе микропалеонтологических исследований были встречены единичные остракоды удовлетворительной сохранности. Вид Reticythere marfenini (Tesakova et Rachenskaya, 1996) описан из верхней части берриаса Центрального Крыма (зона Boisseri). Позднее встречен в средней и верхней частях бер-риаса Центрального и Юго-Западного Крыма (зона Occitanica, подзона tauricum и зона Boissieri).

Палинологический анализ

Материалом для палинологического анализа пограничных отложений юры и мела послужили 170 образцов из 15 скважин Северного Каспия. Палинологические спектры образцов верхней юры качественно отличаются от нижнемеловых. Органомацераты из кимериджа – титона содержат аморфное ОВ, деградированные фитокласты и единичные палиноморфы плохой сохранности, тогда как для берриаса характерно обилие палиноморф хорошей сохранности, среди которых доминируют цисты динофлагеллят — морские одноклеточные органикостенные протисты (диноцисты).

Несмотря на обедненность палиноморфами в образцах из отложений верхней юры удалось выявить стратиграфически значимые виды диноцист, по присутствию которых установлено три уровня (рис. 5). Первый — верхний кимеридж, для которого характерно акме видов Subtilisphaera? inaffecta (Drugg) Bujak et Davies /S. ? paeminosa (Drugg) Bujak et Davies, что фиксируется в многочисленных разрезах Европы [24–29]. Второй стратиграфический уровень — нижняя волга — обоснован присутствием вида диноцист Perisseiasphaeridium pannosum Davey et Will., распространение которого ограничено поздним кимериджем – ранней волгой. Обилие вида Systematophora? daveyi Riding et Thomas, первое частое появление которого типично для нижней части нижней волги [27], сужает датировку уровня до ранней волги. Палинологически неохарактери-зованный интервал между верхнекимериджским и нижнетитонским уровнями по диноцистам составляет около 100 м. Третий уровень — средняя волга или верхний титон — выделяется по присутствию видов диноцист Dichadogonyaulax culmula (Norris) Loebl. et Loebl. , Leptodinium subtile Klem., Gochteodinia mutabilis (Riley in Fisher et Riley) , Muderongia simplex sensu Riding et al., 2000 , Glossodinium dimorphum (loann. et al.) , Systematophora? daveyi (Riding et Thomas), общий возрастной диапазон распространения которых в Северо-Западной Европе соответствует средней волге [27, 30–32].

В меловой (берриасской) части разреза морские диноцисты составляют около 90-100 % остальных палиноморф (спор, пыльцы, акритарх и прази-нофитов).

В большинстве скважин установлен единый комплекс диноцист Phoberocysta neocomica (Gocht) Mill., Kleithriasphaeridium fasciatum (Davey et Will.) Davey, Palaecysta palmula (Davey) Will. et Fens., в составе которого наряду с видами, появляющимися в берриасе ( Phoberocysta neocomica , Kleithriasphaeridi-um fasciatum , Palaecysta palmula , Batioladinium pomum Davey , Batioladinium? gochtii (Alb.) Lentin et Will., Spiculodinium neptuni (Eisen.) Duxb., Scriniodinium dic-tyotum Cooks. et Eisen., Systematophora sp. II Davey, 1982, Dingodinium cerviculum Cooks. et Eisen.), присутствуют виды, переотложенные из верхней юры (исчезают в волге — Systematophora? ovatа Gitm. et Sarj., Senoniasphaera jurassica (Gitm. et Sarj.) Lentin

PROBLEMS OF MESOZOIC STRATIGRAPHY

Рис. 5. Биостратиграфическая шкала по диноцистам для пограничных отложений юры и мела Северного Каспия

Fig. 5. Biostratigraphic scale of dinocystes for the Jurassic-Cretaceous boundary deposits in the North Caspian region

Hesselbo et al. 2020 [42]

Нижи.

Phoberocysta neocomica, Kleithriasphaeridium fasciatum, Palaecysta palmula

?

Gochteodinia mutabilis

Perisseiasphaeridium pannosum

Subtilisphaera? inaffecta / paeminosa

Вернии

Нижний

Слои с диноцистами Северного Каспия

Верх.

Данная статья

et Will., Kalyptea stegasta (Sarj.) Wigg., Gochteodinia antennata (Gitm. et Sarj.) Below). Постоянно встречаются Muderongia endovata Riding et al., Tehamadini-um spp., Kleithriasphaeridium eoinodes (Eisen.) Davey, Hystrichodinium pulchrum Defl., Exochosphaeridium spp. Спорадически встречаются Amphorulacysta? ex-pirata (Davey) Will. et Fens. , A. metaelliptica (Dodek.) Will. et Fens., Ctenidodinium elegantulum Mill., Down-iesphaeridium tribuliferum (Sarj.) Masure in Fauc. et Masure, Epiplosphaera reticulospinosa Klem., Gochteo-dinia villosa subsp . villosa (Vozzh.) Norris, Isthmocystis distincta Duxb., Sentusidinium echinatum (Gitm. et Sarj.) Sarj. et Stover, Tubotuberella apatela (Cooks. et Eisen.) Ioann. et al., T. rhombiformis Vozzh.

Появление Palaecysta palmula зафиксировано в аммонитовой зоне Rjasanensis нижнерязанского подъяруса бассейна р. Волга (разрез Кашпир) [33], в аммонитовой зоне Runctoni нижнерязанского подъяруса Дании [34] и в а -зоне Stenomphalus верхнерязанского подъяруса Англии [27, 35]. В Крыму присутствие Palaecysta palmula отмечено в верхней части аммонитовой зоны Alpillensis верхнего бер-риаса (уровень подзоны Otopeta) [23]. Появление этого вида в разрезе на р. Урух (Северный Кавказ) зафиксировано в основании аммонитовой зоны Boissieri (подзона R. rjasanensis–S. cautleyi) [36].

Kleithriasphaeridium fasciatum появляется в ам-монитовой зоне Icenii верхнерязанского подъяруса Дании [34].

Phoberocysta neocomica встречен в средней части берриаса (зона Occitanica) Горного Крыма [37, 38], в зоне Tzikwinianus верхней рязани бассейна р. Волга (разрез Кашпир) [33], в верхнем берриасе Нидерландов [39] в верхнем берриасе Англии [27, 35, 40].

В позднем берриасе исчезают виды Amphorulacysta? expirata (Горный Крым и бассейн р. Волга [33, 37, 38]), Systematophora areolatа (Тетис [41] и Горный Крым [37]).

Описываемый комплекс диноцист обнаруживает наибольшее сходство с комплексами, установленными в аммонитовой зоне Boissieri верхнего берриаса Северного Кавказа [36] и Восточного Крыма [22].

Результатом палинологического исследования пограничного интервала юры и мела является предлагаемая шкала по диноцистам (см. рис. 5), созданная с учетом детально разработанных шкал с известными событиями появления и исчезновения видов-индексов Франции, Крыма, Русской платформы, Англии и Дании. Подразделения кимериджа -берриаса, выделенные по комплексам диноцист (рис. 6), обладают уникальными палинологическими характеристиками, в связи с чем предлагаются авторами статьи в ранге слоев с диноцистами.

Палео- и петромагнитные исследования

В процессе исследований установлено, что в отложениях доминирует намагниченность, соответствующая нормальной геомагнитной полярности. Обратная полярность фиксируется как правило на единичных уровнях, которые спорадически рассеяны по разрезам. Возможно, породы перемагничены современным полем, но не менее вероятной выглядит версия о приобретении осадками намагниченности на стадии диагенеза. Если изученные отложения не древнее хрона M20n, соответствующего низам верхнего титона и не моложе хрона M18n, характеризующего подзону Grandis зоны Jacobi (нижнего берриаса) [38, 43], то осадки могли не успевать литифицироваться в кратковременные эпохи обратной полярности: M20n1r (0,056 млн лет), M19r (0,227 млн лет), M19n.1r (0,038 млн лет) и M18r (0,320 млн лет) [5], и фиксация намагниченности могла происходить позже, в более длительные хроны нормальной полярности.

Ориентируясь в первую очередь на результаты измерений удельной магнитной восприимчивости ( Km ), в изученных разрезах было выделено пять петромагнитных комплексов ( ПК ): два с повышенной магнитной восприимчивостью ( ПК ⁺ ) и три самых слабомагнитных ( ПК ^- ). Все петромаг-нитные комплексы и их границы дополнительно индивидуализируются особенностями распределения других петромагнитных характеристик. Выделение магнитостратиграфических подразделений петромагнитного обоснования проводилось в соответствии со Стратиграфическим кодексом России [44] и принципами геологической интерпретации петромагнитных данных [45-47]. Для удобства описания ПК ⁺ и ПК ^- были пронумерованы снизу вверх по разрезу ( ПК ^- 1, ПК ⁺ 1, ПК ^- 2 и т. д.). В ряде случаев петромагнитные комплексы можно дополнительно подразделить на петромагнитные интервалы, которые индексируются дополнительной цифрой в названии ПК и тоже нумеруются снизу вверх по разрезу (например, ПК + 2.1, ПК + 2.2, ПК + 2.3 и т. д.).

ПРОБЛЕМЫ СТРАТИГРАФИИ МЕЗОЗОЯ

Рис. 6. Диноцисты титона — берриаса Северного Каспия

Fig. 6. Dinocysts of the Tithonian-Berriasian deposits in the North Caspian region

1 — Phoberocysta neocomica (Gocht, 1957) Mill., 1969; 2 — M uderongia endovata Riding et al., 2000; 3 — Muderongia simplex Alb., 1961 sensu Riding et al., 2000; 4 — Systematophora areolata Klem., 1960; 5 — Palaecysta palmula (Davey, 1982) Will. et Fens., 2016; 6 — Kleithriasphaeridium fasciatum (Davey et Will., 1966) Davey, 1974; 7 — Gochteodinia mutabilis Davey, 1982; 8 — Batioladinium? gochtii (Alb., 1961) Lent. et Will., 1977; 9 — Egmontodinium toryna (Cook. et Eisen., 1960) Davey, 1979; 10 — Amphorulacysta? expirata (Davey, 1982) Will. et Fens., 2016; 11 — Subtilisphaera? inaffecta (Drugg, 1978) Bujak et Davies, 1983; 12 — Tubotuberella rhombiformis Vozzh., 1967; 13 — Stiphrosphaeridium dictyophorum (Cook. et Eisen., 1958) Lent. et Will., 1985; 14 — Systematophora? ovata Gitm. et Sarj., 1972

1 — Phoberocysta neocomica (Gocht, 1957) Mill., 1969; 2 — Muderongia endovata Riding et al., 2000; 3 — Muderongia simplex Alb., 1961 sensu Riding et al., 2000; 4 — Systematophora areolata Klem., 1960; 5 — Palaecysta palmula (Davey, 1982) Will. et Fens., 2016; 6 — Kleithriasphaeridium fasciatum (Davey et Will., 1966) Davey, 1974; 7 — Gochteodinia mutabilis Davey, 1982; 8 — Batioladinium? gochtii (Alb., 1961) Lent. et Will., 1977; 9 — Egmontodinium toryna (Cook. et Eisen., 1960) Davey, 1979; 10 — Amphorulacysta? expirata (Davey, 1982) Will. et Fens., 2016; 11 — Subtilisphaera? inaffecta (Drugg, 1978) Bujak et Davies, 1983; 12 — Tubotuberella rhombiformis Vozzh., 1967; 13 — Stiphrosphaeridium dictyophorum (Cook. et Eisen., 1958) Lent. et Will., 1985; 14 — Systematophora? ovata Gitm. et Sarj., 1972

Все петромагнитные комплексы и интервалы уверенно опознаются и прослеживаются в изученных скважинах рассматриваемого района (рис. 7).

Петромагнитный комплекс ПК-1 отвечает зоне Panderi средневолжского подъяруса. Совокупность комплексов ПК+1 и ПК-2, за исключением верхов ПК-2, сопоставляется с аммонитовыми зонами Ful-gens - Subditus - Taimyrensis - Mauryniensis верхневолжского подъяруса. Кровля ПК-2, петромагнит-ные комплексы ПК+2 и ПК-3, присутствующие во всех изученных скважинах, относятся к рязанскому региоярусу нижнего мела. Уникальным, легко опознаваемым петромагнитным репером в пределах Прикумско-Центрально-Каспийской системы прогибов и поднятий, является интервал ПК+2.2, установленный в одной из скважин и предположитель- но соответствующий верхам зоны Jacobi (подзоны grandis) тетического берриаса.

Материалы детальных петромагнитных исследований позволили дополнительно расчленить исследуемые разрезы и провести их детальную корреляцию. Результаты петромагнитной и био-стратиграфической корреляции хорошо согласуются между собой несмотря на то, что базируются на различных принципах.

Стронций-хемостратиграфические исследования

Авторы статьи в исследованиях использовали данные, полученные еще одним непалеонтологическим стратиграфическим методом — стронциевой изотопной хемостратиграфией (SIS). Данный метод

PROBLEMS OF MESOZOIC STRATIGRAPHY

Рис. 7. Фрагмент схемы корреляции разрезов пограничного интервала юры – мела, вскрытых скважинами, корреляция по петромагнитным данным

Fig. 7. Fragment of the correlation chart based on petromagnetic data for the Jurassic – Cretaceous boundary interval exposed in the wells

ΔK3 — отклонение минимальной оси эллипсоида анизотропии магнитной восприимчивости от вертикали; K _m — удельная магнитная восприимчивость; dK_m — прирост удельной магнитной восприимчивости образцов после их прогрева при температуре 500 °C в течение 1 ч; J_n — естественная остаточная намагниченность; J_rs — остаточная намагниченность насыщения (за которую условно принята намагниченность после воздействия полем 700 мТл). Параметр S = –J_r(-300)/J_rs, где J_r(-300) — остаточная намагниченность после воздействия полем 300 мТл, обратным полю насыщения (значения S < 1 свидетельствуют о доминировании в образце магнитожесткой фазы, а значения, близкие к 1, о преобладании магнитомягких минералов); Q _n — параметр Кенигсбергера (отношение J_n к индуктивной намагниченности). Значение отношения K /J_rs пропорционально среднему размеру ферромагнитных зерен при условии постоянства состава минерала-носителя J_n

ΔK3 — deviation of the minimum axis of the magnetic susceptibility anisotropy ellipsoid from the vertical; Km —mass magnetic susceptibility; dKm — mass magnetic susceptibility growth in the samples after they were heated at 500 °C during 1 hou; Jn — natural remanent magnetization; Jrs — remanent saturation magnetization (which is conventionally taken as the magnetization after exposure to the field of 700 mT). Parameter S = –Jr(-300)/Jrs, where Jr(-300) —remanent magnetization after exposure to the field of 300 mT reverse to saturation field (S values less than 1 are indicative of the dominance of a magnetically hard phase in the sample, while values close to 1 – of the prevalence of magnetically soft minerals); Qn — Koenigsberger ratio (Jn to induced magnetization ratio). The value of the K/Jrs ratio is proportional to the average size of ferromagnetic grains on condition that composition of Jn-bearing mineral remains constant представляет собой один из способов непрямого датирования пород, позволяющий проводить межрегиональную корреляцию морских карбонатных отложений и карбонатных ископаемых остатков на основе изотопного состава Sr в них [48].

Согласно результатам исследований, содержания Mn и Fe в большинстве образцов карбонатных пород находятся в пределах 25-100 и 106-1650 мкг/г соответственно. Концентрация этих элементов увеличивается в образцах с повышенной долей силикатной примеси до 250 мкг/г по Mn и 9600 мкг/г по Fe. Содержание Sr в известняках варьирует от 180 до 450 мкг/г, в доломитистых известняках — от 105 до 240 мкг/г, а в доломитах обычно понижается до 54–100 мкг/г. Концентрация Sr контролируется минеральным составом породы. Наиболее высокая концентрация Sr до 550–610 мкг/г отмечается в нескольких образцах из верхних горизонтов, со- держащих примесь ангидрита. Среди изученных образцов большинство известняков удовлетворяют геохимическим критериям сохранности: Mg/Ca < < 0,03, Mn/Sr < 0,2, Fe/Sr < 3, принимаемых для выбора мезозойских образцов при оценке изотопного состава стронция в морской воде [48–50].

Отношение 87Sr/86Sr в большинстве известняков варьирует от 0,70696 до 0,70735. В случае присутствия в породе доломита это отношение повышается до 0,70720 и 0,70760. В доломитах отношение 87Sr/86Sr составляет 0,70733–0,70748. Максимальные значения 87Sr/86Sr фиксируются в карбонатном цементе алевролитов — 0,70839. Положительная корреляция отношения 87Sr/86Sr и количество доломита свидетельствуют о поступлении радиогенного 87Sr вместе с доломитизирующим раствором. На основании полученных изотопно-геохимических данных можно заключить, что изученные породы подверглись диагенетической перекристаллизации при участии магнезиальных растворов во время поднятия толщ в ходе инфильтрации эвапоритовых рассолов, образовавшихся при испарении морской воды в лагунах мелового времени.

Была выполнена оценка степени измененности образцов с последующим отбором наименее измененных. Значительная часть таких образцов присутствует в каждой изученной скважине, но обычно в нижней части разреза.

Отношение 87 Sr/⁸⁶Sr в известняках и доломити-стых известняках в большинстве образцов согласуется с трендом этого показателя в океане поздне-юрско–раннемелового времени (рис. 8) [51].

Используя метод стронциевой изотопной стратиграфии (SIS), значения 87Sr/86Sr в изученных образцах могут быть сопоставлены со значениями в осадках различных аммонитовых зон из стратотипических разрезов. Образцы, удовлетворяющие геохимическим критериям сохранности, в наибольшей степени отражают изотопный состав Sr в океане и, таким образом, пригодны для оценки возраста хемогенных карбонатов методом SIS.

Проведенные на имеющемся керновом материале исследования показали, что значения 87Sr/86Sr в наименее измененных известняках, равные 0,70714-0,70721, вероятно соответствуют верхневолжскому подъярусу (аммонитовые зоны Fulgens -Subdites - Taimyrensis - Mauryniensis). Верхние горизонты скважин характеризуются более высокими значениями 87Sr/86Sr (0,70732–0,70749), что может соответствовать рязанскому региоярусу нижнего мела. Таким образом, хемостратиграфический метод SIS в целом не противоречит биостратиграфи-ческим данным, но пока уступает в детальной корреляции.

Выводы и перспективы

• 1.    Рассматриваемый район расположен на стыке двух палеобиогеографических поясов — бореального и тетического, поэтому в комплексах микро-, макрофауны и альгофлоры присутствуют мигранты из того и другого пояса, что позволяет пользоваться стратиграфическими шкалами обоих поясов.

• 2.    Общий стратиграфический охват изученного керна соответствует средневолжскому подъярусу – рязанскому региоярусу бореальной шкалы или титону – берриасу тетической шкалы. Возможно, в кровле разреза присутствует основание валанжина. Соотношение бореальной шкалы (волжский ярус, рязанский региоярус) и тетической шкалы (титон, берриас) авторы статьи принимают в соответствии с [7, 8]. При этом необходимо учесть, что решение международной стратиграфической комиссии по проведению границы юры и мела (и, следовательно, титонского/берриасского яруса) до сих пор не принято. Авторы статьи придерживаются традиционной точки зрения и проводят границу юры и мела в основании аммонитовой зоны Berriasella jacobi

• 3.    Анализ палеомагнитных данных позволяет предположить, что намагниченность в большинстве изученных пород имеет химический генезис и приобретена на стадии диагенеза. Запись геомагнитных инверсий при этом может быть существенно искажена, но преобладающие в разрезах направления намагниченности указывают на формирование отложений в период преимущественно прямой полярности геомагнитного поля. На рубеже титонского и берриасского веков режим нормальной полярности доминировал в хронах M20n–M18n. Вероятно, в нижней части разреза нет отложений древнее хрона M20n (верхнего титона) и моложе хрона M18n (подзоны grandis нижнеберриасской зоны Jacobi). Более точная магнитостратиграфическая интерпретация данных невозможна. В целом это не противоречит биостратиграфическим данным. Изучение петромагнитной характеристики позволило уточнить и детализировать корреляцию на уровне пачек.

• 4.    Метод стронциевой изотопной стратиграфии (SIS) в целом подтверждает биостратиграфи-ческие данные, полученные по макро- и микрофауне. Полученные отношения ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr в известняках (0,70714–0,70721 и 0,70732–0,70749) характерны для карбонатных пород титон-берриасского интервала тетической шкалы.

• 5.    Согласно проведенному комплексу исследований установлено, что сульфатно-карбонатную толщу, ранее относимую к образованиям титонско-го яруса, следует рассматривать как переходную ти-тон-берриасскую. По трем независимым методам выполнена межскважинная корреляция уточненной кровли отложений юрской системы. Установить конкретную границу в разрезах этих скважин не позволяет природа отложений. Узкий пограничный интервал между достоверно установленными верхнеюрскими и нижнемеловыми отложениями, сложенный красноцветными доломитовыми мергелями, не содержит фаунистических остатков, но циклитовое строение изученного интервала, а также базирующийся на нем и биостратиграфиче-ских датировках секвентный анализ не позволяют идентифицировать секвентные границы Ti3–Be2 с максимальным падением уровня моря SB Ti6 вблизи кровли «красной пачки». Это также вполне соответствует остальным результатам, в частности, согласуется с палеомагнитными данными об отсутствии в изученном разрезе хрона M17r. При этом своеобразие внешнего облика и состава пород слоя позволяет уверенно диагностировать их даже при доступности только шламового материала и (или) материалов ГИС. По мнению авторов статьи, наиболее обосновано предложение проводить верхнюю границу юрской системы именно по кровле обсуждаемого слоя.

• 6.    Проведенное одномерное моделирование с учетом вертикального сейсмического профилирования и данных бурения позволило корректно

  
  
  

тетической шкалы [7, 8].

PROBLEMS OF MESOZOIC STRATIGRAPHY

Рис. 8. Фрагмент схемы корреляция карбонатных пород изученных скважин на основе значений ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr Fig. 8. Fragment of the correlation chart for carbonate rocks in the studied wells based on ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr values