Состав и строение Якшинской свиты нижней перми Верхнепечорского соленосного бассейна (на примере разреза скважины № 04)

Верхнепечорский соленосный бассейн расположен в юго-центральной части Верхнепечорской впадины Предуральского краевого прогиба и занимает самое северное положение из всех соленосных бассейнов Пре-дуралья (рис. 1А). Галогенные отложения относятся к иренскому горизонту (курьин-ская свита) нижней перми (рис. 1Б). Надсо-леносные отложения выделены в якшинскую свиту, которая сложена мергелями доломитового и известкового состава с прослоями песчаников, аргиллитов (в том числе известковистых), алевролитов и отождествляется с соляно-мергельной толщей соликамского горизонта уфимского яруса Верхнекамского месторождения (Иванов, Воронова, 1968; Игнатович и др., 2013). Возраст отложений характеризуется споро-пыльцевым комплексом. Нижняя граница однозначно проводится по кровле галитовых пород покровной соленосной толщи. Верхняя граница постепенная и проводится условно по исчезновению из разреза мергелей. В нижней части свиты повсеместно отмечаются прослои гипсов, гипс- алевритовых пород, доломитов, реже – до-ломит-ангидрит-гипсовых отложений и органогенно-детритовых известняков. В верхней части свиты присутствуют прослои граувакковых песчаников (от мелко- до крупнозернистых) и полимиктовых алевролитов серого цвета преимущественно с карбонатным цементом. Мощность свиты увеличивается в северном направлении и достигает 140 м (Иванов и др., 1959; Вассерман, Богацкий, 1964; Игнатович и др., 2013).

Предшествующие исследования были направлены главным образом на полезную соленосную толщу (Иванов, Воронова, 1968; Богацкий и др., 1977; Игнатович и др., 2013; Вишняков и др., 2018). Условия образования якшинских отложений отражают переход от эвапоритового бассейна, где преобладали хемогенные процессы, к обстановкам терригенного осадконакопления. Выяснение вещественного состава пород, их структурнотекстурных признаков и строения разреза якшинской свиты будет способствовать пониманию закрытия эвапоритового бассейна и истории геологического развития Верхнепечорской впадины в начале уфимского века.

Работа лицензирована в соответствии с CC BY 4.0. Чтобы просмотреть копию

этой лицензии, посетите

VII

144-

146-

148-

152-

154-

9 -

156-

158-

160-

100 км

' I- Тиманская гряда II- Печорская синеклиза Ш- Предуральский краевой прогиб

IV- Западно-Уральская мегазона

IV1- Елецкая СФЗ

IV2 - Лемвинская СФЗ (Малопечорский аллохтон)

V- Центрально-Уральская мегазона

VI- Тагило-Магнитогорская мегазона

VII- Западно-Сибирская плита

■ Всрхнспсчорский соленосный бассейн

Гипсолит

Алевролиты и аргиллиты

Ги пс-дОл Ом ит-ал евро-глинистая порода

Доломитолит

ХСА - химический силикатный анализ СЭМ - сканирующий электронный микроскоп

NN обр.- номера образцов

ДАГ - дифрактометрический анализ глин

Рис. 1. А – Местоположение Верхнепечорского соленосного бассейна на структурно-тектонической схеме; Б – сводная литолого-стратиграфическая колонка нижнепермских отложений Верхнепечорского cоленосного бассейна (по: Игнатович и др., 2013); В – строение якшинской свиты в разрезе скв. 04

Опробование
О-	3
ю о	S	б	<	о
Z Z	X а	X	ч	о
• 14	4-	4-
• 13	+		4-
♦ 12	4-
• 11	4-
• 10	4-	4-
-<•9	+	4-	4-
J • 8	+
□ • 7	4-			4-
И • 6	4-
* 5	4-			4-
=> • 4	4-	4-		4-
1 * 2	4-			4-
* 1	4-

5 о X О	X О		о. £	X X и	п	Литология	3 о X в о S	Характеристика пород
е S И о S а. Ш С	X X X И X д	)S s м о S -е	>S X Ж О - X X о U	к я р i О Е	э № X О о н о с		W1 40 О о •А ■о	Псстроокрашснные глины, красноцветные аргиллиты, алевролиты, песчаники
						г~ т~_ m_TZ
						• — ■— • —
					X И X о о. ОД О к X X X X с. С-£			Сероцветные полимиктовые песчаники и алевролиты с частыми прослоями аргиллитов; редкие прослои известняков и доломитов
						. . . . . 1 .
				к я О X X X	К! я = X X О ю & 14 О X X о 3 а.	I j 1	о 5	Мергели доломитовые, известковые с прослоями алевролитов в нижней части -прослои ДОЛОМИТОВ, включения и прожилки гипса
		>5 3 к о О. £	>3 X 14 о X о S	X X о.		□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ [	О' Б1	Каменная соль
								Карналлитовые породы с прослоями каменной соли
					2	□ □ □ □ □ □ □ □ □ □    □ □ □ □ □ □ □ □ □    □ □ □ □ п □ о □ □    □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ Z п □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □	А ОС N	Каменная соль с прослоями глинистоалевритовой породы с включениями ангидрита

ЛЕГЕНДА

Методика

Наши выводы основываются на полевых описаниях пород разреза скв. 04, изучении шлифов (40 штук) под оптическим микроскопом, на данных химического силикатного (9 проб), дифрактометрического (10 проб) и ренгеноструктурного (5 проб) анализов, а также изучении аншлифов (7 проб) под сканирующим электронным микроскопом с микрозондовым анализатором и с количественным определением состава породообразующих минералов на площади. Аналитическими методами установлены следующие породообразующие минералы якшинской свиты – доломит, гипс, кварц, полевые шпаты, иллит, хлорит, смешанослойные минералы типа иллит-смектит. Ниже при характеристике якшинских пород кварц и полевые шпаты объединены нами в компонент «алевритовый», а иллит, хлорит и смешанослой-ные минералы – в «глинистый».

Результаты и обсуждение

Согласно данным поисково-оценочных работ, подошва якшинской свиты в строении разреза скв. 04 проведена по кровле галито-вого покровного слоя на глубине 173,7 м (Игнатович и др., 2013). Отметим, что непосредственно нижнюю границу мы не наблюдали в связи с отсутствием керна на этом интервале. Наше описание разреза начато с интервала глубины (инт. гл.) 168,3 м. В строении свиты нами выделено 3 пачки: 1) алев-рито-глинисто-гипс-доломитовая; 2) алеврито-глинисто-доломитовая; 3) алевритоглинистая (рис. 1В).

Пачка I сложена гипсовыми доломитами, доломитовыми гипсолитами и породами смешанного гипс-доломит-алеврито-глинистого состава (рис. 2). Преобладают интервалы разреза с тонким переслаиванием (1–2 см) этих типов пород. Преимущественно сульфатные (доломит-гипсовые) слои состоят из тонко-мелкопризматического (0,01– 0,05×0,05–0,4 мм) гипса и включают прерывистые глинисто-доломитовые слойки толщиной 0,02 мм. Преимущественно карбонат- ные (гипс-доломитовые) слои сложены пелитоморфным доломитом с рассеянным глинистым и органическим веществом и содержат гипсовые слойки (толщиной в доли миллиметра), гипсовые микронодули диаметром 0,5–2 мм, а также отдельные зерна гипса и пирита (рис. 2А–В). Доломитовые гипсолиты сложены преимущественно гипсом в форме иголок с участием призматической и таблитчатой разновидностей, а доломит распространен в виде прерывистых цепочек (рис. 2Г–Е). По-видимому, это реликты доломитовых волнистых слойков, разорванные на отдельные фрагменты тонкими жилками гипса. Породы пачки пронизаны жилами (шириной до первых миллиметров), выполненными крупно-таблитчатым гипсом. Мощность пачки 5,3 м, инт. гл. 163,0– 168,3 м.

Пачка II сложена преимущественно слойчатыми алеврито-глинистыми доломитами с редкими гнездами и микролинзами пирит-гипсового состава (рис. 3). Слойчатость подчеркивается распределением алеврито-глинистого материала. Более светлые слойки обогащены алевритовым материалом на фоне доломита, более темные – глинистым. В алеврито-доломитовых слойках отмечаются прямая и реже обратная градация. С глинистыми частицами тесно ассоциируют рассеянные включения углефицированного растительного шлама (рис. 3Г–Д). Основание пачки проводится по подошве слоя мелкообломочной (до 5 см) брекчии (инт. гл. 162,30– 163,00 м; рис 3В). Обломки доломитового состава опираются друг на друга и часто ориентированы субсогласно напластованию. Межобломочное пространство брекчий заполнено белым крупнокристаллическим гипсом. Следует отметить высокую степень пиритизации в брекчии, проявленную повсеместно в виде тонких корок (доли мм) по контуру обломков или в виде интенсивной пиритизации отдельных обломков по всему объему. На границе с вышележащей пачкой встречены алеврито-доломитовые аргиллиты с содержанием доломита 25 %. Мощность пачки 8,7 м, инт. гл. 154,3–163,0 м.

Рис. 2. Структурно-текстурные особенности пород пачки I: А – тонкое переслаивание слоев преимущественно гипсового и гипс-доломитового состава (светлые) с прослойками глинисто-алевритогипсового состава (темные), сканированный шлиф, обр. 5 (инт. 164,4–164,5 м); Б–В – фото шлифа, обр. 5 (Б – без анализатора, В – с анализатором); Г–Е – гипсолит доломитовый с игольчатой структурой: Г – фото керна (инт. 166,05–166,30 м); Д – сканированный шлиф, обр. 2 (Dol – формы образования пелитоморфных доломитов); Е – фото шлифа, с анализатором, обр. 2.

Рис. 3. Тонкослойчатые смешанные алеврито-глинисто-доломитовые породы пачки II. А – фото керна (инт. 160,15–160,30 м); Б – сканированный шлиф, обр. 7 (инт. 160,60–160,70 м); В – брекчия микрослойчатого алеврито-глинистого доломита, обр. 6 (инт. 162,6–162,7 м (фото образца); Г–Д – фото шлифа, обр. 7 (без анализатора)

Пачка III сложена тонкопереслаивающи-мися глинистыми алевролитами или алевритовыми аргиллитами (рис. 4). Содержание доломита в этих породах варьирует от 4 до 6 %, гипса – 1–2 %. Слойки в основании пачки имеют толщину 0,1–1 мм, а выше по разрезу – 5–10 мм. Среди текстур распространены горизонтальная и прямая градационная слойчатость, реже отмечается тонкая косая. Мощность пачки 37,4 м, инт. гл. 116,9– 154,3 м. Выше по разрезу (инт. гл. 27,0– 116,9 м) разрез сложен преимущественно граувакковыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами, которые перекрываются четвертичными суглинками.

Заключение

В результате исследований вещественного состава якшинской свиты были установлены доломитовые гипсы (гипсолиты), гипсовые доломиты, породы смешанного алеврито-глинисто-гипс-доломитового состава, алев- рито-глинистые доломиты, алевритовые аргиллиты и глинистые алевролиты. В разрезе скважины 04 нами не были обнаружены какие-либо типы известняков и мергели (известняки или доломиты, содержащие 25– 50 % глинистых минералов). Отметим, что распространение кальцита установлено нами лишь в цементе песчаников, явно относящихся к пожегской свите.

Изученный интервал якшинской свиты в разрезе скв. 04 показывает тенденцию изменения состава пород снизу вверх – от преимущественно гипс-доломитовых и доло-мит-гипсовых через алеврито-глинистые доломиты и алеврито-доломитовые аргиллиты к алевритовым аргиллитам и глинистым алевролитам. Мы предполагаем хемогенное происхождение гипса и доломита на стадии седиментогенеза, постседиментационное образование гипсовых микронодулей, пирит-гипсовых гнезд и линз, естественно гипсовых жил, широко распространенных в основании пачки I.

Рис. 4. Тонкая горизонтальная, косая и градационная слойчатости в алеврито-глинистой пачке III. А – фото керна обр. 12 (инт. 150,20–150,30 м); Б–Г – обр. 21 (инт. 133,55–133,60 м): Б – сканированный шлиф, В – фото шлифа без анализатора, Г – фото шлифа с анализатором

Относительно уверенно интерпретируем обломочное происхождение кварца, полевых шпатов (калиевые полевые шпаты и альбит-оликоглазы), иллита и хлорита. Не исключаем образование смешанослойных минералов типа иллит-смектит глинистого компонента на постседиментационных стадиях. Об этом можно будет говорить после детальных исследований. Микрослойчатое строение всех пачек указывает на циклические осадочные процессы (суточные, сезонные и др.), но какие именно из них характерны для данных отложений еще предстоит выяснить.

Ранее граница между якшинской и пожег-ской свитами проводилась условно по исчезновению из разреза мергелей (Игнатович и др., 2013). Установленная нами закономерность изменения по разрезу вещественного состава пород якшинской свиты в скв. 04 свидетельствует об окончании хемогенного осаждения сульфатно-карбонатных осадков после накопления пачки II. Поэтому основание пачки III, сложенной исключительно терригенными алеврито-глинистыми отложениями, возможно, лучше подходит для проведения спорной верхней границы як-шинской свиты.

Исследования выполнены в рамках государственного задания ИГ ФИЦ Коми НЦ УрО РАН №№ НИОКТР 122040600013-9 и 122040600011-5