Прошляков Б.К., Кузнецов В.Г. Литология

Подождите немного. Документ загружается.

Важное значение в фациальном анализе имеет изучение

формы осадочных тел, которая в ряде случаев позволяет уста-

новить генетическую природу осадочных образований. Напри-

мер для установления биогермов и рифов недостаточно вы-

явить биогермные структуры пород и наличие рифостроителей,

а совершенно необходимо доказать холмовидную форму дан-

ного карбонатного образования. В случае перекристаллизации

и доломитизации, столь частой и характерной в рифах, когда

первичные структуры иногда полностью уничтожаются, установ-

ление рифовой природы возможно только на основе анализа

формы карбонатного массива и его фациальных соотношениях

с одновозрастными отложениями.

Особую важность для установления фаций приобретает ме-

тод анализа форм осадочных тел и их взаимоотношений с окру-

жающими образованиями у геологов-нефтяников, которые

имеют дело преимущественно с материалами бурения. Изве-

стно, что выход керна обычно очень невелик, а в ряде скважин

и вовсе отсутствует. Все это значительно снижает возможно-

сти литологических и палеоэкологических методов, особенно

при исследовании крупных объектов — текстурных особенно-

стей, крупных раковин, колониальных организмов и т. д. По-

скольку керн не ориентирован в пространстве, многие важные

моменты не могут быть определены. Даже если в керне видна

косая слоистость или ориентированно залегают удлиненные

фрагменты (раковины, галечки и т. д.) невозможно установить

направление течений. Однако практически во всех скважинах

проводится широкий комплекс геофизических исследований, ко-

торый позволяет достаточно точно выделить отдельные пласты

и пачки, исследовать их распространение, изменение мощности,

выявлять размывы, несогласия и т. д., поэтому материалы ГИС

должны полностью использоваться в фациальном анализе.

Форма осадочных тел устанавливается полнее всего построе-

нием карт мощностей. Полезно дополнить ее рядом профильных

разрезов, которые позволяют установить характер контактов и

взаимоотношений данного тела с вмещающими породами. В за-

висимости от цели, задачи и масштаба исследований строятся

различные карты мощностей, как всего стратиграфического

комплекса, так и его отдельных литологических разностей. На-

пример карта мощностей песчаников какого-либо стратиграфи-

ческого комплекса, сложенного лесчано-глинистыми отложе-

ниями, достаточно наглядно отражает распределение гидроди-

намической активности в бассейне седиментации. Удлиненные

полосовидные зоны песчаников могут быть связаны с обла-

стями течений, представлять собой бары, аллювиальные обра-

зования и т. д.

Значение учета формы осадочных образований в установле-

нии речных и дельтовых образований можно показать на при-

10*

29!

мере бобриковского горизонта в Среднем Заволжье. Терриген-

ная толща нижнего карбона на обширной территории имеет

примерно одинаковую мощность 5—15 м и лишь в Камско-Ки-

нельской впадине, где условия осадконакопления иные, мощ-

ность ее резко возрастает. Нижняя глинистая часть толщи мощ-

ностью 3—7 м относится к малиновскому надгоризонту, верх-

няя— песчано-глинистая к бобриковскому горизонту. Фауной

отложения не охарактеризованы, имеются только следы червей-

илоедов, споры и рыльца. Изучение мощностей песчаников по-

казало, что они образуют узкие вытянутые полосы, причем на

севере и северо-западе территории число этих полос сокраща-

ется, а к юго-востоку они делятся на большое число все более

мелких. Общая мощность горизонта в зоне развития песчаников

также увеличивается, например, в пределах Большекинельской

дислокации до 15—20 м против 5—10 м фоновых значений.

Веерообразное расположение песчаников позволило предпо-

лагать дельтовую природу отложений, причем в отдельных про-

токах и руслах в условиях течения осаждались пески, а вне

русел в более спокойных условиях — алевриты и глины. Поступ-

ление сюда (во внерусловые зоны) обломочного материала было

ограниченным, что и определило меньшую по сравнению с рус-

ловой мощность горизонта.

Изучение соотношений песчаников с подстилающими отло-

жениями выявило еще одну важную особенность. На севере и

северо-западе русловые песчаники залегают с размывом, при-

чем срезаются не только глины Малиновского надгоризонта, но

часто и залегающие ниже известняки турнейского яруса (рис.

102,а), в которых вырабатываются удлиненные эрозионные до-

лины, причем амплитуда вреза достигает 130 м. Южнее и юго-

восточнее мощность малиновских глин постоянна как иод рус-

ловыми отложениями, так и вне их. Таким образом, здесь фор-

мируются не эрозионные, а аккумулятивные русла, когда

энергии потока уже недостаточно для того, чтобы размывать

подстилающие породы (см. рис. 102,6). Песчаный материал от-

лагается в руслах и создает положительную аккумулятивную

форму.

Уменьшение энергии потока, фиксируемое сменой эрозион-

ных русел аккумулятивными, может быть связано с тем, что

надводные дельты переходят в подводные (авандельты). При

этом скорость течения потоков в отдельных руслах при впаде-

нии в бассейн резко снижалась. Тогда линия, соединяющая уча-

стки смены эрозионных форм аккумулятивными в отдельных

руслах и проходящая несколько севернее г. Шугурова и

г. Туймазы, может фиксировать примерное положение берего-

вой линии водоема. Действительно, южнее и юго-восточнее ее

разрез отложений между руслами весьма постоянен и состоит

из двух песчано-алевролитовых пластов, разделенных пачкой

292

Рис. 102. Литологические профили терригенной толщи нижнего карбона

Волго-Уральской области.

а — эрозионные русла в Арланском районе (по Г. И. Теодоровичу и др., 1962 г.),

6 — аккумулятивные русла на Красноярской площади (по В. Г. Кузнецову и Н. Б.

Пийп, 1966 г.). 1 —карбонатные породы; 2— песчаники; 3— алевролиты: 4—глины;

5 — брекчиевидные песчано-глинистые породы; 6 — прослои каменного угля; 7 — по-

верхность размыва

глинисто-алевролитовых слюдистых пород, причем такой ха-

рактер разреза выдерживается на больших расстояниях. По-

стоянство и выдержанность отложений свидетельствует о том,

что их отложение происходило в едином обширном бассейне.

Севернее береговой линии отложения бобриковского горизонта

вне русел либо отсутствуют и тогда на Малиновской аргилли-

товой пачке залегают тульские отложения, либо маломощны,

тонкозернисты и содержат до 3—4 пластов автохтонных лим-

нических углей мощностью не более 0,5—1 м.

Поскольку речь идет о речных и дельтовых образованиях,

следует коснуться вопроса о методах реконструкции наземного

палеорельефа в подобных палеографических обстановках.

Принципиально ход работы следующий. В геологическом раз-

резе выбирается один или несколько опорных слоев (реперов),

имеющих региональное распространение и характеризующихся

устойчивостью литологических и фаунистических признаков, что

должно указывать на идентичность батиметрических условий

в бассейне седиментации на всей или большей части пло-

щади отложения реперного слоя. Эти опорные слои должны

залегать выше (и относительно близко) реконструируемой

поверхности перерыва и денудационной деятельности. Вычис-

лив расстояния от поверхности несогласия до реперного пласта

и взяв полученные значения со знаком минус, можно построить

карту-схему палеорельефа поверхности перерыва.

Хотя этот способ технически не отличается от способа по-

строения карт равных мощностей, широко используемых при

293

палеотектоническом анализе, разница в выборе реперных гори-

зонтов и интервалов разреза, используемых для построения

карт мощности, придает совершенно иное—палеогеоморфоло-

гическое — значение этим картам. Естественно, что подобные

карты не абсолютно точно отражают древний погребенный

рельеф. Не учитывается первичный региональный наклон дна

бассейна при отложении реперных горизонтов, различное уп-

лотнение осадков и т. д. Однако, эти обстоятельства можно

учесть и внести соответствующие поправки.

Сложнее учесть дифференциальные тектонические движения

в период накопления отложений от кровли перерыва до базис-

ного горизонта. Чтобы свести к минимуму влияние этих подви-

жек, надо выбирать базисные уровни как можно ближе

к поверхности перерыва и использовать не один, а несколько

реперных пластов. При параллельности последних можно счи-

тать, что таких подвижек не было, при непараллельности

можно установить направление движений и оценить их ампли-

туду, что позволит внести соответствующие поправки.

Удлиненные и вытянутые полосы песчаников образуются не

только в руслах рек и их дельтах, но и в прибрежно-морских

условиях, где формируются бары. В качестве примера рас-

смотрим строение ископаемых баров в верхнеаптских отложе-

ниях в районе Кисловодска. Здесь среди слоистых, мелкозер-

нистых, хорошо отсортированных прибрежно-морских песча-

ников залегают массивные баровые линзовидные песчаники

с плоским полого (3—5°) падающим на северо-запад основа-

нием и выпуклой кровлей (см. рис. 77). Ширина таких линз ме-

няется от 25 до 40—45 м, мощность от 2 до 5—7 м. Сложены

они мелко- и среднезернистыми, менее отсортированными песча-

никами, причем наиболее грубым составом и худшей сортиров-

кой отличаются краевые и кровельные части баров, где волне-

ние было наиболее активным и одновременно наименее посто-

янным (рис. 103).

Аллювиальные и баровые песчаники, залегающие среди ма-

лопроницаемых глинистых пород, нередко содержат залежи

нефти и газа. Поэтому умение выделять эти фации и прогнози-

ровать области их распространения — важная практическая за-

дача. Для успешных поисков, правильной и экономичной раз-

ведки вскрытых песчаных образований, необходимо знание чет-

ких отличий баров от русловых отложений (табл. 25). Следует

иметь в виду, что в таблице охарактеризованы только врезанные

русловые эрозионные отложения. Аккумулятивные образования

подобного рода отличаются своими особенностями. Латераль-

ный переход аккумулятивных русловых образований — дополни-

тельное и очень важное отличие их от баров.

Изучение характера строения и мощностей разнофациальных

отложений, в комплексе с аналогичным изучением покрываю-

294

Рис. 103. Гранулометрическая характеристика баровых отложений южного

склона Боргустанского хребта (окрестности г. Кисловодска), верхний апт.

1 — характер гистограмм в слоистых прибрежно-морских и массивных баровых пес-

чаниках; II—значения структурных параметров в поперечном сечении бара; а —

содержание фракции >0,25 мм (%); б —медианнвш диаметр (мм); в — коэффициент

отсортированности.

/ — массивные песчаники; 2— слоистые прибрежно-морские песчаники, 3 — место от-

бора образца и значение параметра

гцих их образований позволяют в ряде случаев восстанавливать

рельеф морского дна путем количественного определения глу-

бины бассейнов. Суждения о глубине образования осадков ос-

новываются прежде всего на литологических и палеоэкологиче-

ских данных. Так наличие бентонных водорослей — надежный

показатель мелководности, а остатков рыб со светящимися

органами — относительной глубоководности. Однако литологи-

ческие и экологические исследования не дают определенных

количественных данных о глубине накопления осадка. Более

того, если среди мелководных отложений путем сравнения их

друг с другом по определенным литологическим данным, ос-

таткам водорослей и некоторых других групп организмов можно

примерно наметить глубину их образования, то переходя к глу-

боководным и относительно глубоководным фациям (на глубине

>100—150 м) никаких определенных значений получить не

удается.

Возможность подобных реконструкций основывается на том,

что в условиях не компенсированного осадками прогибания

мощности глубоководных отложений, как правило меньше, чем

смежных с ними мелководных, накапливающихся в обстановке

достаточно точной компенсации прогибания осадконакопле-

нием. Сформировавшийся в результате этого рельеф позд-

нее заравнивается терригенными, преимущественно глинистыми

295

Таблица 25

Сравнительная характеристика русловых и баровых отложений

296

Особенности строения

Руслоные отложения

Прибрежные бары

Положение относительно Обычно перпендикулярно к общему прости-

Параллельно общему простиранию пластов оса-

региональной структуры

ранию осадочных пород

дочных пород

Форма тела в поперечном

Нижняя граница вогнутая, верхняя более или

Нижняя поверхность почти плоская, верхняя —

сечении

менее горизонтальная; слои, залегающие в кров-

выпуклая

ле толщи, распространены на более широкой

площади, чем отложения в основании

Форма тела в плане

Обычно извилистая, меандрирующая

Относительно прямолинейная, отдельные линзы

Характер контактов и

Резкие эрозионные как нижние, так и боковые.

песчаников часто расположены кулисообразно

Характер контактов и

Резкие эрозионные как нижние, так и боковые.

Относительно постепенные переходы как вниз,

замещений но простира-

Отложения по обе стороны русла более или

так и в стороны; с одной стороны более резко

нию

менее одинаковы

переходят в морские, часто глинистые или мел-

козернистые отложения, с другой (лагунной)

стороны более спокойный переход в лагунные

солоноватые, пресноводные отложения. Как пра-

вило в этой части отложений отмечается низкая

Преобладающий тип по-

Обычно песчаники, однако может существенно

проницаемость

Преобладающий тип по-

Обычно песчаники, однако может существенно

Преобладают песчаники. Зернистость увеличи-

род и их структура

меняться в зависимости от типа потока. Зер-

вается вверх по разрезу. Изолинии отсортиро-

нистость, как правило, увеличивается вниз по

ванности, состава и структуры обычно парал-

разрезу. Вниз по течению отсортированность

лельны линиям выклинивания пластов, т. е.

улучшается, максимальный и средний размер

простиранию бара

зерен уменьшается

Текстуры

Разнообразная слоистость, в том числе косая;

Слоистость неправильная, нередко косая, на-

общее падение слойков в направлении течения

клонная к лагуне; знаки волнений; норки рою-

Комплекс органических

Обломки древесины, пресноводная фауна

щих организмов

Комплекс органических

Обломки древесины, пресноводная фауна

Мелко перетертый растительный детрит, очень

остатков

мелководная морская фауна, часто перебитая

до ракушки

Рис. 104. Принципиальная схема определения глубины бассейна, некомпенси-

рованного осадконакоплением.

А— при равномерной скорости прогибания всего бассейна; Б — при неравномерной

скорости прогибания разных участков бассейна. / — положение к концу седиментации

некомпенсирующих отложений: // — положение после выравнивания рельефа толщами

заполнения. Глубина бассейна для разных случаев: 1 — H = h

-h

+x; 2— H=x+h

+a-h

;

3 — H = h

- h

' + x; 4— H = h

- h

' + x; a= (h

') - (h

породами или эвапоритами — гипсами, ангидритами, солями.

Очень часто завершение образования этих толщ выполнения

происходит вблизи уровня моря, что фиксируется автохтонными

углями, осаждением калийных солей в обстановке полного вы-

паривания и т. д.

В самом простом случае прогибание всего района происхо-

дит с постоянной скоростью, но в одних участках оно компен-

сируется осадконакоплением, а в других нет. Это фиксируется

параллельностью нижней границы изучаемого подразделения

и верхней границы толщи выполнения. Максимальная глубина

бассейна к концу времени осаждения изучаемого стратиграфи-

ческого подразделения H равна разности мощностей данного

подразделения в зонах компенсации h

и некомпенсации h

плюс глубина его в мелководной зоне х (рис. 104). В случае

присутствия рифов, которые формируются практически на

уровне моря, или наличия в породах чрезвычайно мелковод-

ных водорослей, х можно принять равным нулю и тогда H =

= h

— h

. Если доказано, что образование верхней части толщи

выполнения происходит на одном уровне (по наличию авто-

хтонных углей, перекрытию их однофациальными отложениями

и т. д.) эту же глубину можно рассчитывать, как разность мак-

симальной и минимальной мощностей толщи выполнения.

Если прогибание участка с некомпенсированным осадкона-

коплением происходит интенсивнее, чем с компенсированным,

то отмеченные выше границы будут не параллельны. Макси-

мальную глубину бассейна в этом случае можно определить,

только зная величину дополнительного прогибания (а), кото-

297

рая устанавливается по мощностям толщи выполнения в разных

участках бассейна (см. рис. 104).

Приведенные построения весьма схематичны и применимы

только в простейших случаях. Однако учитывая природные ус-

ловия и вводя соответствующие поправки, принципиально тем

же методом можно определить глубины бассейнов в более слож-

ных условиях.

В природе имеются более сложные случаи, когда активные

прогибания ведут к образованию глубоководных бассейнов и

одновременно обусловливают накопление больших мощностей

отложений (например, в мелу Днепровско-Донецкой впадины).

При этом рассмотренный выше метод определения глубины бас-

сейна не применим.

Таким образом изучение соотношения осадочных тел при

исследовании фаций наряду с другими данными позволяет

в ряде случаев количественно восстанавливать рельеф эпохи

осадконакопления — как наземный, так и подводный. В послед-

нее время эта отрасль выделяется в самостоятельный раздел

геологии — палеотопографию или палеогеоморфологию. Восста-

новление древнего рельефа и изучение определяющих его зако-

нов имеет важное прикладное значение. Оно позволяет научно

прогнозировать древние роосыпи ценных полезных ископае-

мых— золота, платины, алмазов, касситерита, титано-магне-

тита и др. Устанавливаются четкие взаимосвязи размещения

залежей угля, огнеупорных глин, многих бокситов, некоторых

железных руд и фосфоритов и других минералов с палеорелье-

фом.

Все большее значение палеогеоморфология приобретает

в нефтяной геологии. Начать хотя бы с того, что многие ло-

вушки углеводородов связаны с положительными формами по-

гребенного древнего рельефа, которые получили название па-

леогеоморфологических. Сам рельеф может образовываться как

на стадии седиментогенеза, так и в более поздние постседимен-

тационные эпохи. В первом случае возникают либо аккумуля-

тивные (рифы, бары, береговые валы), либо эрозионные (про-

моины, каньоны), либо эрозионно-аккумулятивные формы

(аллювиальные, дельтовые). К постседиментационным отно-

сятся эрозионные останцы, куэсты, в какой-то степени карст,

т. е. это рельеф, захороненный после континентального пере-

рыва. Нетрудно увидеть, что палеогеоморфологические ловушки,

рельеф которых имеет седиментационное происхождение не-

редко выделялись ранее в качестве литологических, а ловушки

с постседиментационным рельефом — стратиграфических.

Палеогеоморфология определяет и более общие законо-

мерности генерации углеводорода, их миграции и аккумуляции.

Например в условиях относительно глубоководного некомпен-

сированного осадконакоплением бассейна формируются обога-

298

щенные планктоногенным органическим веществом осадки, ко-

торые после 'погружения в соответствующие термодинамические

условия генерируют углеводороды. Рельеф дна бассейна харак-

теризуется постоянным первичным наклоном отложений от

центральной части к периферии, вверх по восстанию которых

может происходить миграция углеводородов. На периферии

в мелководных условиях образуются и коллекторские толщи, и

палеогеоморфологические ловушки — рифы, специфические

склоновые (клиноформенные) песчаники и т. д.

Палеогеоморфология, применяя разнообразные геологиче-

ские методы исследования, разрабатывает и свои собственные

или позволяет глубже использовать традиционные и по-новому

их интерпретировать. Благодаря этому она обогащает и разви-

вает фациальный анализ и палеогеографию, в недрах которых

возникла. Например, форму тел или ископаемый рельеф, зафик-

сированный илотностными границами, можно установить по

данным полевой (разведочной) геофизики, чаще всего сейсмо-

разведки в модификациях регулируемого направленного при-

ема (PHП) и общей глубинной точки (ОГТ).

Успехи, достигнутые в области повышения информативности

сейсморазведки MOB—ОГТ в связи с переходом на цифровую

регистрацию и обработку материалов на ЭВМ, позволяют ис-

пользовать ее результаты не только в традиционном примене-

нии для выявления тектонической структуры, но и для изучения

морфологии осадочных комплексов, латеральных изменений фи-

зических свойств одновозрастных отложений в разичных зо-

нах (выделения «сейсмофаций»), т. е. того, что .получило

название сейсмостратиграфии

или прогнозирования геологиче-

ского разреза (ПГР). Полученные таким путем данные позво-

ляют с учетом определенных геологических моделей и аналогий

давать их фациально-палеогеоморфологическую интерпретацию,

что способствует прогнозу и поискам ряда палеогеоморфологи-

ческих ловушек.

Достаточно наглядный пример — история поисков рифовых

сооружений в подсолевых отложениях бортовой зоны Прикас-

пийской впадины. Р. Г. Гарецкий и А. А. Яншин (1960 г.) обо-

сновали представление о некомпенсированном прогибании этой

впадины в докунгурское время, на основе чего М. М. Грачев-

ский (1961 г.) высказал мнение о возможном обрамлении этой

депрессии рифами. Положение последних было впервые уста-

новлено при переинтерпретации сейсмических профилей, но не

В американской геологической литературе стратиграфия понимается

значительно шире, чем в советской и европейской. Кроме установления воз-

раста, расчленения и корреляции разрезов, она включает изучение осадоч-

ных пород, характера их залегания и условий образования (К. Данбар,

Дж. Роджерс, 1962 г.). Поэтому использование сейсморазведки в фациаль-

ном анализе и названо сейсмостратиграфией.

299