Петрогеохимическая неоднородность и расчленение верхнесеноманских отложений Ван-Еганского месторождения (Западная Сибирь) | Вестн. Том. гос. ун-та. 2014. № 387. DOI: 10.17223/15617793/387/33

Петрогеохимическая неоднородность и расчленение верхнесеноманских отложений Ван-Еганского месторождения (Западная Сибирь)

По результатам проведенного кластерного анализа данных гео- и петрохимических исследований получена характеристика основных неоднородностей осадка палеоэстуарного бассейна и установлена их связь с вариациями pH и Eh режимов и ли-тологическими особенностями пород, обусловленными их минералогическим составом. Выявлен ряд показателей, характеризующих цикличность осадочного процесса. Также рассмотрена и предложена методика корреляции терригенных толщ на основании поведения Mn, U и модуля нормативной щелочности в осадочном процессе.

Geochemical heterogeneity and dismemberment of Upper Cenomanian sediments of Van-Yogan field (Western Siberia).pdf Одной из ключевых задач, решаемых при изучении осадочных разрезов, являются их расчленение и корреляция. Наиболее успешно эти вопросы решаются методами биостратиграфии, в то же время достоверно решить поставленные задачи при отсутствии органических остатков удается не всегда. В качестве основных подходов расчленения и корреляции «немых толщ» используются методы геохимии, цик-ло- и хемостратиграфии [1-3]. При этом цикло- и хе-мостратиграфические подходы, несмотря на литоло-гические ограничения, разработаны весьма детально и хорошо зарекомендовали себя на практике. Применение геохимических методов не имеет столь мощной методической базы и основывается либо на диагностике планетарных аномалий, таких как аномалия иридия на границе мела и палеогена [4], либо на диагностике вертикальных закономерностей вариаций состава осадочных пород. Последний подход может иметь важное значение при локальном сопоставлении осадочных разрезов на отдельных площадях или месторождениях, особенно в условиях повышенной фа-циальной изменчивости. В этой связи нами предпринята попытка корреляции элементов геохимической неоднородности осадков разных частей разреза верхов покурской свиты (K2cm2) в пределах Ван-Еганской структуры (Западная Сибирь). Строение разреза. В административном отношении Ван-Еганское месторождение входит в состав Нижневартовского района Ханты-Мансийского автономного округа. Исследуемый район приурочен к Ваньеганской структуре, расположенной в южной части Варьеганского малого вала, осложняющего Ва-рьеганский крупный вал. Варьеганский крупный вал входит в систему Варьеганско-Пурпейской антиклинальной зоны линейных структур, являющейся частью Ямало-Тазовской мегасинеклизы. Варьеганский малый вал осложнен рядом структур II и III порядков, к которым относится Ваньеганская структура, имеющая субмеридиональное простирание и по юрским отложениям осложненная рядом небольших куполов. Характерно наличие разрывных нарушений, преимущественно меридионального направления. При этом следует отметить, что Варьеганский крупный вал имеет наследуемый характер структуры фундамента. Варьеганский малый вал охарактеризован как поднятие, обусловленное тектонической активизацией каледонского цикла тектогенеза. Ваньеганская является по своей природе конседиментационной структурой антиклинального типа. Литологически группа пластов ПК1-2 представлена неравномерным переслаиванием песков, слабосце-ментированных песчаников, глин алевритистых до алевритовых, глинистых известняков. В нижней части - крепкосцементированные песчаные породы, аргиллиты. Для верхов покурской свиты характерен обильный растительный детрит, обугленные обрывки растений, включения и присыпки пирита, конкреции сидерита [5]. Разрез характеризуется сильной вертикальной и фациальной изменчивостью, что значительно затрудняет расчленение разреза и локальную корреляцию разрезов скважин. Тем не менее на основании микропалеонтологических исследований, проведенных В.М. Подобиной [6], в пределах изученного разреза были выделены три зоны фораминифер: Saccammina micra, Ammomarginulina sibirica, Gaudryinopsis nanushukensis elongates и Trochammina wetteri tumida, Verneuilinoides kansasensis [6, 7]. Характер их распределения позволяет разделить разрез на два основных пласта, граница между которыми подчеркивается маломощным (17 м), латерально выдержанным алевролитовым горизонтом со специфическим биостратиграфическим комплексом Gaudryinopsis nanushukensis elongates (рис. 1). Ранее на этой площади в составе покурской и кузнецовской свит методами палинологических и циклостратиграфических исследований было установлено 8 трансгрессивных макроциклитов С1-С8 [5], где циклиты С1-С2 соответствуют нижней, циклиты С3-С7 - верхней частям покурской свиты, а циклит С8 охватывает разрез кузнецовской свиты (рис. 1). Сопоставление полученных данных с результатами В. М. Подобиной позволяет сопоставлять мегацикли-ты С3-С4 с зоной Saccammina micra, Ammomargi-nulina sibirica, а макроциклиты С5-С7 - с зоной Trochammina wetteri tumida, Verneuilinoides kansa-sensis. Позднее В.Б. Белозеровым на основании комплекса данных ГИС были установлены выдержанные по латерали реперные литологические единицы, сложенные, существенно, глинистыми породами, разделяющими разрез верхней части покур-ской свиты на пять пачек, соответствующих мега-циклитам С3-С7 (рис. 1). Таким образом, независимое применение палеонтологических, палинологических, литологических и литолого-фациальных подходов к расчленению разреза демонстрирует его цикличное строение, проявленное на фоне общего трансгрессивного режима в прибрежных условиях [5, 7]. Условные обозначения: литофации: 1 - алеврито-глинистые и карбонатные осадки малоподвижного мелководья; 2 - глинисто-алевритовые осадки приливно-отливной зоны; 3 - песчано-алевритовые осадки малоподвижного мелководья; 4 - песчаные отложения приливных каналов; 5 - песчано-алевритовые осадки прибрежных частей залива; 6 - алеврито-глинистые и карбонатные осадки центральных частей заливов и лагун; 7 - глинисто-алевритовые осадки изолированных частей заливов и лагун; 8 - чередование 1 и 3; литология: 9 - песчаник; 10 - алевролиты; 11 - глины (аргиллиты); палинофации: 12 - маршево-болотные; 13 - прибрежно-морские; 14 - области сильных течений Рис. 1. Сводный разрез верхнесеноманских отложений покурской свиты (ПК1-2), скважина № 2010 Высокая достоверность расчленения и корреляции разреза верхней части покурской свиты в пределах Ван-Еганской структуры делают данный комплекс очень благоприятным объектом для адаптации нетрадиционных подходов к решению задач дифференциации осадочных толщ. В этой связи нами предприняты попытка выявления вертикальной вещественной неоднородности данного разреза и оценка возможностей петрогеохимических методов для локальной корреляции осадочных разрезов. Методика исследований и полученные результаты. В основу работы были положены 124 определения содержаний петрогенных оксидов и микроэлементного состава методами рентгенофлуоресцентного анализа (РФА) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Исследования проводились в ЦКП «Аналитический центр геохимии природных систем» ТГУ. Рентгенофлуоресцентный анализ проводился на приборе OXFORD ED 2000 - энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный спектрометр фирмы «OXFORD Instruments Analytical». В качестве внутренних и корректирующих стандартов были использованы BCR-2, СГХМ-1, СГ-3, ССЛ-1. Масс-спектральное определение содержания элементов в анализируемых образцах проводилось на аппарате Agilent 7500cx, Agilent Technologies. Съемка осуществлялась по оригинальной методике Ю.В. Аношкиной [8]. Качество полученных результатов оценивалось на основании стандартов BCR-2, СГХМ-1, СГ-3, ССЛ-1. Полученные результаты были обработаны в программе Statistica 6.0, в результате чего были выделены наиболее дискретные показатели, определяющие пет-рогеохимическую неоднородность разреза. Результаты. На основании классификации, предложенной Я.Э. Юдовичем и М.П. Кетрис [1], массив пород разделяется на сиалиты и их железистые аналоги, кар-бонатолиты и карбонатные образования, которые отличаются друг от друга по содержанию SiO2, CaO и Fe2O3. Микроэлементный состав соответствует типичным осадочным породам. Исследуемые осадки характеризуются высокой вариативностью Sr/Ba и Mn/U, которые увеличиваются в ряду песчаники - алевролиты - карбонатно-глинистые образования [9-11]. В целом по разрезам отсутствуют ярко выраженные признаки латеральной и вертикальной изменчивости осадков. Для их диагностики был проведен кластерный анализ, позволивший обнаружить определенные закономерности. Анализ исследуемой выборки по содержанию кремнезема позволяет выделить четыре кластера (табл. 1): 1) аномально низкокремнистый (SiO2 = 141%); 2) низкокремнистый (SiO2 = 42-54%); 3) уме-реннокремнистый (SiO2 = 53-62%); 4) высококремнистый (SiO2 = 63,2-74,9%), которые объединяют основные петрографические разновидности и в целом отражают литологическую типизацию разреза. Аномально низкокремнистые породы (петрохими-ческий кластер - П-I) объединяют 7 проб, представленные карбонатолитами и карбонатизированными породами (табл. 1). Помимо низких содержаний кремнекислоты они отличаются высокими концентрациями оксида кальция (СаО = 15,6-36,6%). Низкокремнистые образования (П-II) представляют собой ожелезненные (Fe2O3 = 4-21%), отчасти си-деритизированные тонкодисперсные осадки (5 проб). Высококремнистые образования (П-IV), объединяющие 12 проб, представлены наиболее зрелыми образованиями - кварцевыми алевролитами с высоким содержанием глинистой составляющей (Al2O3 = 15,1-22,1%). Основной объем выборки (99 проб) приходится на группу умереннокремнистых пород (П-III), которая включает большинство аргиллитов и алевролитов изученного разреза. При этом характер распределения глинозема и железа в составе выборки предполагает ее разделение на четыре субкластера: П-IIIa - высокоглиноземистый маложелезистый, П-IIIb - глиноземистый маложелезистый, П-IIIc - высокоглиноземистый железистый, П-IIId - глиноземистый железистый. Аналогичное ранжирование выборки было проведено по основным геохимическим параметрам (Sr/Ba, Ce/Ce*, Eu/Eu*, La/Yb, U/Th, Fe/Mn, Mn/U, Ti/Zr, XTR, SiO2/Fe2O3), отражающим фациально-генети-ческие характеристики осадков [12-18]. В результате на уровне 80-100% обособляются четыре кластера, где в качестве наиболее значимого критерия выступает Mn/U, при этом выделяются: 1) аномально высокомарганцевые (Mn/U = 960-2217); 2) высокомарганцевые (Mn/U = 370-595); 3) умеренномарганцевые (Mn/U = 77-312); 4) низкомарганцевые (Mn/U = 17-180) породы. Помимо этого в умеренно- и низкомарганцевых породах устанавливается более дробная дискриминация по общему содержанию редких земель - XTR (табл. 2). Первый геохимический кластер (Г-I) с аномально высоким содержанием марганца (Mn = 1079-4236 г/т) объединяет 7 проб карбонатолитов и карбонатизиро-ванных пород и осадки, обогащенные фосфором. Второй кластер (Г-II) представляет собой высокомарганцовистые образования (14 проб) и включает в себя интенсивно сидеритизированные глинистые породы. Половина выборки (56 проб) приходится на третий кластер (Г-III), который составляют глинисто-алевритистые осадки со слабо проявленной сидерити-зацией. Внутри данной группы фиксируется дискриминация по величине Fe/Mn отношения и сумме редкоземельных элементов (XTR). При этом значения Fe/Mn разделяют осадки сидеритизированные в прибрежных (подкластеры Г-IIIa и Г-IIIb) и в морских (подкластеры Г-Шс и Г-IIId) условиях. Уровень накопления лантаноидов отражает степень механической дифференциации терригенного материала и разделяет алевролиты (под-кластеры Г-IIIa и Г-IIId) и аргиллиты (подкластеры Г-IIIb и Г-IIIc). Четвертый кластер (Г-IV) объединяет 36 проб пород, не подверженных карбонатизации, и характеризуется низким уровнем накопления марганца (Mn = 32250 г/т; Mn/U = 17-180). Здесь, как и в предыдущем случае, устанавливается внутренняя дискриминация по общему содержанию редкоземельных элементов (табл. 2) на умеренно- (Г-IVa) и высокоредкоземельные (Г-IVb). Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что основная петрогеохимическая неоднородность изученного разреза определяется характером распределения SiO2, Fe2O3, Al2O3, Mn/U, Fe/Mn и XTR (см. табл. 3). о о

Ключевые слова

кластерный анализ, эстуарий, петрогеохимические неоднородности, корреляция, Западная Сибирь, cluster analysis, estuary, petrogeochemical heterogeneity, correlation, Western Siberia

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Татьянин Геннадий МихайловичТомский государственный университетканд. геол.-минерал. наук, доцент кафедры исторической геологии и палеонтологииgmt@mail.ru
Ивлев Дмитрий АлександровичООО «Таас-Юрях НГД»канд. геол.-минерал. наук, главный геологheaven05@list.ru
Тишин Платон АлексеевичТомский государственный университетканд. геол.-минерал. наук, доцент кафедры петрографии, директор ЦКП «Аналитический центр геохимии природных систем»labspm@ggf.tsu.ru
Афонин Игорь ВикторовичТомский государственный университетинженер-исследователь научно-исследовательской лаборатории «Структурная петрология и минерагения»heaven05@list.ru
Всего: 4

Ссылки

Мейнард Дж. Геохимия осадочных рудных месторождений : пер. с англ. М. : Мир, 1985. 360 с.
Интерпретация геохимических данных / под ред. Е.В. Склярова. М. : Интермет Инжиниринг, 2001. Т. 1. 288 с.
Конторович А.Э., Берман Е.Л., Богородская Л.И. и др. Геохимия юрских и нижнемеловых отложений Западно-Сибирской низменности. М. : Недра, 1971. Вып. 36. 251 с. (Тр. СНИИГГиМС).
Аношкина Ю.В., Асочакова Е.М., Бухарова О.В., Отмахов В.И., Тишин П.А. Оптимизация условий пробоподготовки углеродистых геоло гических проб для последующего анализа методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Аналитика и контроль. 2013. Т. 17, № 1. С. 47-58.
ПодобинаВ.М. Фораминиферы и биостратиграфия верхнего мела Западной Сибири. Томск : Изд-во НТЛ, 2000. 388 c.
Подобина В.М. Новые сведения по фораминиферам и биостратиграфии верхнего сеномана северного района // Вестник Томского госу дарственного университета. 2012. T. 361, № 6. C. 182-187.
Александрова Г.Н., Космыгин В.А., Постников А.В. Стратиграфия и условия седиментации меловых отложений южной части Варьеганского мегавала (Западная Сибирь) // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2010. T. 18, № 4. С. 65-91.
Alvarez L.W., Alvarez W., Asaro F. et al. Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction // Science. 1980. Vol. 208. P. 1095-1108.
Карогодин Ю.Н. Седиментационная цикличность. М. : Недра, 1980. 242 с.
Маслов А.В. Осадочные породы: методы изучения и интерпретации полученных данных : учеб. пособие. Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2005. 289 с.
Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Основы литохимии. СПб. : Наука, 2000. 479 с.
Тейлор С.Р., Мак-Ленан С.М. Континентальная кора: её состав и эволюция. М., 1984. 384 с.
Яночкина З.А. Статистические методы изучения пестроцветов. М. : Недра, 1966. 142 с.
Calvert S.E., Price N.B. Composition of manganese nodyles and manganese carbonates from Loch Fyne, Scotland // Contr. Mineral. Petrology. 1970. Vol. 29. P. 215-233.
Dalrimple R. W. Incised Valleys in time and space: anintroduction to the volume and an examination of the controls on vally formation and filling in Incised valleys in time and space // Incised Valleys in Time and Space, Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publication / eds. by R.W. Dalrimple, D.A. Leckie, R.W. Tillman. Tulsa, USA, 2006. Vol. 85. P. 5-12.
Langmuir D. Particle size effect on the reaction goethite=hematite+water // American Journal of Science. 1971. Vol. 271. P. 147-156.
Murray R. W., Buchholtz ten BrinkM.R., Jones D.L. et al. Rare earths elements as indicators of different marine depositional environments in chert and shale // Geology. 1990. Vol. 18. P. 268-271.
Murray R.W., Buchholtz ten Brink M.R., Brumsack H.J. et al. Rare earth elements in Japan Sea sediments and diagenetic behaviour of Ce/Ce*: results from 0DP Leg 127 // Geochim Cosmochim Acta. 1991. Vol. 55. P. 2453-2466.
Afonin I.V., Tatyanin G.M., Tishin P.A. Geochemistry of ancient estuarine deposits on the example of pokurskaya suit sediments (West Siberia) // Goldshmid conference. 2013. Vol. 77 (5). P. 559.
 Петрогеохимическая неоднородность и расчленение верхнесеноманских отложений Ван-Еганского месторождения (Западная Сибирь) | Вестн. Том. гос. ун-та. 2014. № 387. DOI: 10.17223/15617793/387/33

Петрогеохимическая неоднородность и расчленение верхнесеноманских отложений Ван-Еганского месторождения (Западная Сибирь) | Вестн. Том. гос. ун-та. 2014. № 387. DOI: 10.17223/15617793/387/33