Условия образования нижнефаменских отложений Центрально-Хорейверской рифогенной зоны

Фаменские отложения Хорейверской впадины изучались большинством исследователей с позиций стратиграфического расчленения, корреляции, типизации разрезов, коллекторских свойств карбонатных пород и их перспективности на наличие углеводородов [3, 4, 9 и др.]. Палеогеографические карты фамен-ских отложений составлялись для всего Тимано-Печорского седиментационного бассейна [2, 10]. Было показано, что данные отложения характеризуются разными типами разрезов, но в то же время рифогенные образования относились к одной фации мелководья. Как известно, детализация палеогеографической ситуации в конкретном регионе, например в Хорейверской впадине, необходима для выявления потенциальных коллекторов нефти и газа. Для установления фациальных особенностей раннефаменского морского бассейна нами были проведены литолого-геохимическое и геофизическое исследования нижнефаменских рифогенных пород.

Территория исследования (рис. 1) находится в центральной части Хорейверской впадины [16]. Изученные нами площади — Дю-сушевская, Восточно-Колвинская, 12

Ардалинская, Ошкотынская и Центрально-Хорейверская — в тектоническом плане располагаются на структуре второго порядка, Центрально-Хорейверском уступе [11]. Были выбраны опорные скважины, пройденные с отбором керна: 50-Восточно-Колвинская, (основание нижнего фамена), 20-, 42-Ошкотынская и 35-Центрально-Хорейверская (средняя и верхняя части нижнего фамена). Корреляция всех изученных скважин проводилась на основе палеонтологических данных и радиоактивного каротажа. Согласно современным представлениям о стратиграфии фамена Тимано-Североуральского региона нижний фамен подразделяется на три горизонта: волгоградский, задонский и елецкий. Граница между франским и фаменским ярусами проводится в основном по литологическим и геофизическим данным [8]. Отложения волгоградского горизонта на большей части территории Тимано-Печорской провинции отсутствуют, что отражает крупную регрессию морского бассейна на границе франа и фамена.

Для изучения нижнефаменских пород использовались разные методы: оптический микроскопический, электронно-микроскопический ми-крозондовый, изотопный, эмиссионный спектральный, химический и геофизический. Анализы выполнялись в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН.

Литологическое изучение нижнефаменских карбонатных пород показало, что среди них можно выделить 15 основных литотипов (ЛТ), принадлежащих к пяти генетическим группам (биогенные, биохемогенные, хемогенные, био-механогенные и механогенные). Данные химического анализа показали содержание CaCO3 от 72.81 до 99.47 %, что говорит об их преимущественно известняковом составе. Известняки биогенные включают семь литотипов: микробиально-био-гермные (ЛТ-1), комковато-биогер-мные (ЛТ-2), био-интракластово-биогермные (ЛТ-3), порострома-товые (ЛТ-4), фенестровые (ЛТ-5), интракластово-микробиальные (ЛТ-6), пелитоморфно-микробиаль-ные (ЛТ-7). К биохемогенным известнякам отнесены сгустково-ком-коватые (ЛТ-8) и пелитоморфные (ЛТ-9) разности. Хемогенные известняки (ЛТ-10) представлены перекристаллизованными микрозер-нистыми разностями без органиче-

Рис. 1. Схема тектонического районирования Печорской плиты (А) и Хорейверской впадины (Б, В) ([14]). А: 1 — Малоземельско-Колгуевская моноклиналь, 2 — Печоро-Колвинский авлакоген, 3 — Хорейверская впадина, 4 — Варандей-Адзьвинская структурная зона, 5 — Припайхойско-Приюжноновоземельский мегапрогиб, 6 — Пайхойско-Новоземельская складчатая система; Б, В: 1 — Чернореченская ступень, 2 — Садаягинская ступень, 3 — Центрально-Хорейверский уступ; 4 — Колвависовская ступень, 5 — Сандивейское поднятие; 6 — Сынянырдская депрессия; 7 — Макариха-Салюкинская антиклинальная зона; 8 — Цильегорская депрессия; В — площади исследования: Дюсушевская (а), Восточно-Колвинская (б),

Ардалинская (в), г — Ошкотынская (г) и Центрально-Хорейверская (д)

ских остатков. Полибиокластовые (ЛТ-11), комковато-биокластовые (ЛТ-12), комковато-литокластовые известняки (ЛТ-13) и органогенный гравелито-песчаник с крупными онколитами (ЛТ-14) отнесены к биоме-ханогенным. В механогенную группу включены известняки био-литокластовые (ЛТ-15).

Известно, что морские карбо-натолиты фанерозойского возраста характеризуются относительным постоянством величины 5¹³С_карб (—2...+2 %о) и изменением величины 5¹⁸О_карб. от 14 до 32 %о [12]. Сводный разрез нижнего фамена (рис. 2) показывает, что в основании нижнего фамена (скв. 50-Восточно-Колвинская) значение 8¹³С_карб увеличивается от 0.7 до 3.5 %о. Причиной утяжеления изотопного состава углерода в начале фаменско-го времени, возможно, было возрастание биопродуктивности бассейна в связи с трансгрессией моря [17]. В то же время величина 8¹⁸О_карб имеет тенденцию к уменьшению (от 26 до 23.8 %о), что, вероятно, связано с возросшим поступлением изотопно-легких атмосферных вод вследствие гумидизации климата. В средней части сводного разреза (скв. 20-Ошкотынская) происходит уменьшение значений 5¹³С_карб до 0.6 %с и далее вверх по разрезу существенных колебаний не происходит (+1.7...-0.2 %о). Изотопный состав кислорода в средней части разреза (скв. 20-Ошкотынская) существенно не изменяется (23.5— 25.0 %о), но выше по разрезу резко уменьшается до 19 %с (та же скважина) и далее резко увеличивается от 21.0 до 24.8 %с (скв. 35-Центрально-Хорейверская), а в кровле нижнего фамена (скв. 20-Ошкотынская) возрастает до 28.2 %о. Такие флуктуации в значениях 8¹⁸О_карб свидетельствуют о колебании солености вод и/или об изменении температуры поверхностных вод. Колебание температурного градиента может быть связано с циркуляционными движениями водных масс, а периодическое изменение солености вод — с поступлением пресных метеорных вод в периоды гумидизации климата [15]. В наших разрезах такие флуктуации были вызваны скорее всего опреснением палеоводоема, на что указывает присутствие в известняках остатков харовых и зеленых вольвоксовых водорослей среди кальцисфер. Как известно, сов- 14

Рис. 2. Сводный разрез нижнего фамена Центрально-Хорейверской рифогенной зоны

ременные харофиты растут на мягких илистых грунтах в мелководных пресных водоемах и в опресненных участках морей [5]. Наличие водорослей Volvocales указывает на низкий градиент солености воды в палеобассейне [18].

Кларк стронция в карбонатных породах составляет 370—380 г/т [7, 13]. Увеличенное содержание стронция (500 г/т), выявленное в пелитоморфных известняках основания разреза свидетельствует о повышении солености вод [15]. Количество стронция в фенестровых и порост-роматовых известняках составляет соответственно 400 и 390—450 г/т. В биогермных разностях известняков (ЛТ-1—7) содержание Sr ниже клар-кового (260—300 г/т), что согласуется с опубликованными ранее данными [14]. Такие значения свидетельствуют о поступлении в бассейн пресных вод [15].

Распределение литотипов по разрезам выявило пять основных па-рагенетических ассоциаций (ПА), характеризующих разные обстанов-

*43

Условные обозначения

Парагенетические ассоциации

Доломитово-поростроматово-фенсстровая лагунной зоны

Био-литокластовых известняков отмельной зоны

Глинисто-биокласгово-пелитоморфных известняков склона карбонатной банки в глубоководную сторону

Биогсрмных известняков склона карбонатной банки и отмели в глубоководную часть органогенные постройки на склоне отмели/карбоиатиой банки склоновая мелководно-шельфовая переходная от отмельной к глубоководной лагунная (внутри отмели)

относительно глубоководная (депрсссионная)

/ Пелитоморфно-био-литокластовых известняков склона < к мелководному шельфу

Номера скважин

• 4

Фациальные зоны ~ о 1 мольная

Границы фациальных зон ^-— ~~^__ • предполагаемые filin' „__х достоверные

Исследуемые площади Элементы циклитов

• Центрально-Хорейверская ^ регрессивный ГК <1.7 мкР/ч

* Ошкотыиская            А           „

♦ Ардалинская             А переходный ГК 1.7-4 мкР/ч

• Восточно-Колвинская          трансгрессивный ГК > 4мкР/ч

▲ Дюсюшевская

Геофизическя характеристика —

ГК НГК              ___

Рис. 3. Палеогеографическая схема раннего фамена изученных территорий Хорейверской впадины с распределением парагене-тических ассоциаций по фациальным зонам

ки осадконакопления в пределах карбонатных банок, обрамленных с внутренней части бассейна депрес-сионной впадиной: ПА-1 объединяет тонкозернистые и пелитоморфные известняки (область склона карбонатной банки в сторону депрессии); ПА-2 — фенестровые, сгустково- комковатые и поростроматовые известняки (изолированная лагуна); ПА-3 — био-литокластовые, онколитовые, комковато-литокластовые, комковато-биокластовые известняки и органогенные песчаники со спа-ритовым цементом (зона отмелей); ПА-4 — био-литокластовые и комко вато-биокластовые известняки с пелитоморфным цементом (склон карбонатной банки в сторону мелководного шельфа); ПА-5 — биогермные разности известняков, характерные для переходной зоны отмели и склона карбонатной банки в сторону депрессии.

При составлении палеогеографической схемы раннего фамена дополнительно использовались геофизические данные по 12 скважинам. В основном по параметрам ГК были построены циклиты, состоящие из трех элементов: трансгрессивного, переходного и регрессивного [1]. Как видно на рис. 3, в юго-западном (скв. 50-Восточно-Колвинская) и северо-восточном разрезах (скв. 35-Центрально-Хорейверская) наиболее четко выражаются регрессивные элементы. В то же время в центральных (Ошкотынская площадь) и южных (скв. 51-Восточно-Колвинская и 61-Дюсушевская) разрезах развиты все три элемента циклита, но в разных объемах. Это может свидетельствовать о частых колебаниях относительного уровня моря и отражает неоднородность палеорельефа в пределах карбонатных банок. Выявленные нами фациальные зоны имеют довольно сложную конфигурацию (рис. 3). Так, например, в пределах Центрально-Хорейверской площади в раннефаменское время среди отмелей (скв. 35) присутствовали лагуны (скв. 2 и 4). На территории Ошкотынской площади существовали обстановки органогенных построек на склоне отмели/карбонат-ной банки в сторону глубоководного шельфа (скв. 42 и 43) и склоновые (скв. 19 и 20) переходные к относительно глубоководным. Можно предполагать, что западнее развивались склоновые условия осадконакопления в сторону мелководного шельфа. Три фациальные зоны, развитые в пределах Ардалинской площади, вероятно, можно протрассировать в пределы Ошкотынской и Центрально-Хорейверской площадей. На Ардалинской площади на склоне отмели/карбонатной банки в сторону депрессии формировался микробиальный холм (скв. 46). Сходные обстановки существовали на Восточно-Колвинской и Дюсушевской площадях.

Таким образом, было установлено, что в течение раннего фамена в морском бассейне менялась соленость на фоне гумидизации климата. Разнофациальный характер ни-жнефаменских отложений отражает сложное строение природного резервуара. Слабое развитие крупных и контрастных валообразных поднятий, играющих большую роль в процессах нефтенакопления, компенсируется широким развитием рифогенных образований, создающих ловушки углеводородов [6]. Полученные нами новые данные, указывающие на фациальную неоднородность комплекса рифогенных образований, следует учитывать при поисках перспективных коллекторов.

Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю д. г.-м. н. А. И. Антошкиной за помощь в написании данной работы и рецензенту к. г.-м. н. Т. В. Майдль за ценные замечания и консультации.

Исследования проводились в рамках программы Президиума РАН 28/2, № 12-П-5-1006.