03.03.2021

Закономерности распределения органического вещества и углеводородных газов в осадочных толщах верхнего рифея и венда Кольского полуострова


Изучение особенностей распределения органического вещества (ОБ) в докембрийских осадочных образованиях имеет важное значение для познания первичных условий древнего седиментогенеза, масштабов проявления жизни в докембрии и формирования флюидного OB осадочных толщ земной коры. Эти положения, сформулированные А.В. Сидоренко и Св.А. Сидоренко, а также Св.А. Сидоренко и В.А. Теняковым в итоге изучения и обобщения обширного оригинального и литературного материала по докембрийским первично-осадочным породам различного возраста, послужили основой интерпретации новых данных, которые были получены в результате исследований Геологического института Кольского филиала АН России, проводившихся в основной зоне распределения отложений верхнего рифея и венда Кольского полуострова — на о-ве Кильдин и полуостровах Среднем и Рыбачьем. Эти исследования позволили выявить некоторые рассмотренные ниже закономерности распределения OB и углеводородных газов в верхнепротерозойских осадочных породах. Аналитические определения органического углерода (Cорг) и газов в 152 пробах были выполнены в лаборатории газов и битумов Геологического института Кольского филиала АН России.

Геология и литологические особенности верхнепротерозойских отложений названных районов охарактеризованы в ряде публикаций, содержащих и необходимые библиографические сведения. В связи с этим в данной статье приводится лишь краткая характеристика состава и условий формирования позднепротерозойских отложений, необходимая для правильного представления результатов изучения распределения OB и углеводородных газов.

Согласно принятой авторами точке зрения, кильдинская и волоковая серии северо-запада Кольского полуострова рассматриваются в составе верхнего рифея, а эйповская и баргоутная — в составе венда. При этом кильдинская серия сопоставляется с сердобской, волоковая — с пачелмской, эйновская — с волынской, а баргоутная — с валдайской сериями Рязано-Саратовского авлакогена в интерпретации Б. С. Соколова, а также В. В. Хоментовского.

Разрез кильдинской серии изучался на п-ове Среднем и о-ве Кильдин и ниже рассматривается в качестве сводного для обоих районов.

В основании разреза кильдинской серии располагаются базальные слои дифференцированных, существенно кварцевых песчаников кутовой свиты п-ова Среднего, лежащих с перерывом на выветрелых гранитах дорифейского основания. Признаки предпозднерифейского, а вероятнее, предрифейского выветривания выявляются не только непосредственно по реликтам кор выветривания на породах предрифейского основания, но и косвенно — по особенностям состава переотложенных продуктов выветривания, участвующих в разрезе кильдинской серии. Осадки базальной кутовой свиты характеризуют первый, тектонически стабильный этап формирования кильдинской серии.

Второй этап ознаменовался активизацией тектонического режима. Ему отвечают отложения второй, перновской свиты, обнажающиеся как на п-ове Среднем, так и на о-ве Кильдин. Преобладание в разрезе субграувакк и граувакк специфического состава с первично-гидрослюдистым цементом свидетельствует об интенсивном выносе и высоких скоростях накопления терригенного материала.

Терригенно-карбонатные породы коровинской, безымянской и пестроцветной чернореченской свит о-ва Кильдин по ряду литологических и геохимических признаков сопоставляются нами с породами палвинской свиты п-ова Среднего. Подобная корреляция обусловлена тем, что породы указанных свит залегают непосредственно над перновской. Двенадцать основных существенно кварцитовых горизонтов палвинской свиты п-ова Среднего, содержащие примесь карбонатного материала, рассматриваются в качестве возможных стратиграфических эквивалентов горизонтов строматолитовых и онколитовых карбонатных пород коровинской — чернореченской свит о-ва Кильдин, количество которых примерно такое же. При этом допускается возможность фациального перехода или замещения кварцитовых пород карбонатными.

Время отложения пород коровинской — чернореченской свит на о-ве Кильдин и палвинской свиты на п-ове Среднем характеризовалось стабилизацией тектонического режима и может рассматриваться в качестве третьего крупного этапа формирования кильдинской серии. В составе свит — широкий спектр пород, среди которых наиболее распространены песчаники от олигомиктовых и полимиктовых до почти чисто кварцевых, алевролиты с гидрослюдистым материалом, известняки и доломиты. Для чернореченской свиты характерно присутствие гематит содержащих алевропелитов и карбонатных пород.

С четвертым этапом были связаны новые активные погружения, сопровождавшиеся накоплением осадков парапелонской и отчасти землепахтинской свит на п-ове Среднем и песцовозерской и придорожной на о-ве Кильдин. Среди отложений этих свит имеются и пестроцветные. Типоморфными породами являются субграувакки, граувакки и аркозы. Первые два типа осадков часто содержат обильный первично-гидрослюдистый цемент.

В конце периода формирования рассматриваемой серии (этап) тектонический режим постепенно стабилизировался. Отложения этого времени представлены породами сланцевозерской и отчасти землепахтинской свит. В их составе основное распространение получили аркозовые и полевошпат-кварцевые, в меньшей степени — субграувакковые и кварцевые псаммиты.

Венчают разрез породы каруярвинской свиты п-ова Среднего, относящиеся к шестому, заключительному и стабильному в тектоническом отношении этапу формирования кильдинской серии. Для свиты характерно присутствие пестроцветных и красноцветных первично-глинистых и карбонатно-глинистых пород.

Породы волоковой серии залегают на кильдинских отложениях с признаками перерыва, хотя и обнаруживают с ними сходство по целому ряду геологических, литологических и геохимических особенностей. Образующие эту серию куяканская и пуманская свиты соответствуют двум этапам в развитии региона. Первый из них характеризовался эпизодической резкой активизацией тектонических движений, что нашло отражение в широком распространении грубообломочных пород, в том числе напоминающих олистостромы, а второй отличался спокойным режимом сноса и седиментации, что выразилось в появлении существенно глинистых пород. Накоплением волоковой серии завершаются процессы позднерифейского седиментогенеза на рассматриваемой территории.

Наиболее молодыми образованиями в разрезе позднего протерозоя северо-запада Кольского полустрова являются относимые к венду отложения рыбачинского комплекса. Они формировались после значительного перерыва и с резким несогласием перекрывают верхнерифейские образования в северо-восточной части п-ова Среднего и юго-западной части п-ова Рыбачьего. Разрез венда начинается с полимиктовых конгломератов мотовской свиты и характеризуется преобладанием умеренно дифференцированных терригенных пород, среди которых важное место занимают полимиктовые песчаники и алевролиты, содержащие в целом меньше кварца, чем соответствующие породы кильдинской серии. Общая направленность развития разреза — трансгрессивная.

Результаты исследования распределения OB и газов в описанных разрезах показаны на рис. 1 и 2. Они являются предварительными, но тем не менее обнаруживают закономерное соотношение с литологическими особенностями верхнепротерозойских отложений. Среди выявленных закономерностей наиболее существенными представляются следующие.



Прежде всего выявляется неоднородность распределения в общем разрезе OB и углеводородных газов. В целом ими более обогащены породы кильдинской и волоковой серий позднего рифея сравнительно с вендскими. Возможно, что это связано с более спокойной в тектоническом отношении обстановкой накопления кильдинской серии и отчасти волоковой, характеризовавшейся менее интенсивной поставкой обломочного материала из области питания.

По сходным причинам наиболее высокие концентрации OB в разрезах кильдинской и волоковой серий приурочены к тем уровням, которые отвечают периодам наибольшей стабилизации тектонического режима.

Распределение OB и газов в отложениях коровинской — чернореченской и коррелируемой с ними палвинской свит не противоречит их стратиграфическому сопоставлению, если учесть различия литолого-фациальных характеристик слагающих их пород.

Наибольшими уровнями концентрации органического углерода (2,5—3,6 вес. %) отличаются горизонты строматолитов или онколитов либо прослои, сложенные продуктами их конседиментационпого размыва. Исключением являются глинисто-карбонатные породы каруярвинской свиты, в которых пока не встречены строматолиты или онколиты. Самое высокое содержание метана (13,1—29,5 см3/кг) установлено в карбонатных породах коровинской и безымянной свит. Для них же характерно и наивысшее содержание двуокиси углерода (11,6—20,0 см3/кг).

Существенно красноцветная чернореченская свита, содержащая строматолитовые карбонатные породы, по концентрации Cорг, метана и двуокиси углерода уступает пестроцветной каруярвинской. Последнее связано с неблагоприятным влиянием повышенного окислительного потенциала водной среды на фоссилизацию OB в осадках.

Пониженное содержание OB в песчаных отложениях свит, формировавшихся в условиях активизации тектонического режима, вполне естественно, если учесть, что эти образования представлены продуктами размыва и переотложения кор выветривания и предверхнерифейских осадочных толщ, размывавшихся на суше, располагавшейся в непосредственной близости от бассейна осадконакопления.

Весьма важным следует считать приуроченность повышенных содержаний OB к осадкам кильдинской серии, аккумуляция которых происходила в определенном интервале глубин палеобассейна. Это — фации, переходные от мелководных к батиальным, что устанавливается по независимому от содержания OB комплексу признаков. Последнее, по-видимому, связано с условиями обитания позднепротерозойских водорослей.

Наконец, повышенные значения отношения метана к тяжелым углеводородам, которые характерны для песчаников с низким содержанием Cорг, вероятно, обусловлены эпигенетической миграцией метана и его относительным накоплением в проницаемых песчаных породах.

Таким образом, умеренное по масштабам первичное накопление OB в породах изученных разрезов позднего рифея и венда происходило па этапах стабилизации тектонического режима в обстановках, переходных от мелководных к батиальным, где преобладала аккумуляция карбонатного материала, в большинстве случаев представленного строматолитами и онколитами. Подобные условия накопления OB в осадочных породах, как показали Св.А. Сидоренко и А.В. Сидоренко, были распространены в докембрии реже, чем накопление в глинистых осадках.

Можно предполагать, что неблагоприятным фактором, препятствовавшим образованию высоких первичных концентраций OB в изученных осадочных толщах, по-видимому, была активизация тектонического режима, сопровождавшаяся увеличением объема и скорости сноса с суши обломочного терригенного материала, а также периодическая аридизация климата, выражавшаяся, в частности, в появлении красноцветных отложений.





Яндекс.Метрика