Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Петрофизическая модель и палеогеография маастрихт-датских флишевых толщ Северо-Западного Кавказа

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Любимова, Татьяна Владимировна

Введение.

1. История геологического изучения мел-палеогеновых флишевых толщ региона.

2. Обоснование комплекса литолого-петрофизических исследований флишевых толщ.

3. Методика комплексных геолого-геофизических исследований флишевых толщ.

3 Л. Полевое геолого-геофизическое изучение флишевых разрезов.

3.2. Лабораторное изучение коллекций образцов.

3.3. Статистическая обработка экспериментальных данных.

4. Комплексная геолого-геофизическая характеристика флиша.

4.1. Петрофизическая характеристика пород флишевых ритмов.

4.2. Литолого-петромагнитная характеристика флишевых разрезов.

4.2.1. Литолого-петромагнитная индивидуализация свит Западно-Озерейкинского стратотипического разреза.5$

4.2.2. Литолого-петромагнитная идентификация свит Беттинского разреза с их стратотипом.

4.3. Литолого-петромагнитная модель Маастрихт-дания изученной территории.

5. Использование петромагнитных характеристик для расшифровки слоистой структуры и определения тектонической природы маастрихт-датских флишевых прогибов Северо-Западного Кавказа.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Петрофизическая модель и палеогеография маастрихт-датских флишевых толщ Северо-Западного Кавказа"

Одной из актуальных задач современной геологической службы на Северо-Западном Кавказе является разработка и внедрение в практику геологосъемочных работ новых высокоинформативных и экспрессных методов стратификации и картирования флишевых отложений. Для них как нигде остро стоит проблема поисков и внедрения дополнительных методов объективной диагностики. Несмотря на более чем 100-летний период изучения этих отложений в пределах рассматриваемой территории, вопросы их детальной стратификации не могут считаться полностью разрешенными.

Опыт предыдущих исследований показал, что исключительная редкость макрофаунистических находок во флишевых толщах, литологическое сходство разрезов, их многокилометровая мощность и дислоцированность во многих случаях затрудняет выделение стратиграфических подразделений, их картирование, корреляцию и состыковку листов геологической карты. В настоящее время расчленение флишевых толщ ведется с установлением в них основного набора литогенетических типов пород, их мощности и сравнительной характеристики типа ритмичности [59]. Это необходимые, но недостаточные, признаки для уровня современной стратиграфической основы крупномасштабного картирования, поскольку получаемые при этом материалы зачастую не дают однозначных результатов для расчленения, а тем более корреляции флишевых разрезов даже в пределах одной картируемой площади. Все это предопределяет непалеонтологический характер предлагаемых новых дополнительных методов диагностики "немых" осадочных толщ.

В настоящей диссертационной работе на базе петрофизических параметров предпринята попытка создания новой стратиграфической основы Маастрихт-датских флишевых толщ южного склона Северо-Западного Кавказа Новороссийского синклинория с целью их более объективного распознавания и геологического картирования. Петрофизические исследования в полной мере обладают целевыми функциями стратификации таких отложений: комплекс физических параметров более объективно, количественно отобра4 жает физико-химические условия образования флишевых толщ; подобные определения являются экспрессными и экономичными, получаемые при этом данные могут обрабатываться разнообразными высокоинформативными приемами математической статистики; при проведении этих исследований становится возможным формирование значительных массивов литолого-петрофизических данных с минимальными временными и финансовыми затратами.

Выявление новых геолого-геофизических критериев для решения задач крупномасштабного геологического картирования флишевого комплекса маастрихт-датских отложений Новороссийского синклинория потребовало решение ряда задач, основными из которых являются:

1. Тестирование существующей стратиграфической схемы маастрихт-датских отложений региона и выбор новых информативных характеристик для стратификации флишевых толщ.

2. Полевое литолого-каппаметрическое изучение опорного и наиболее полных разрезов флишевых толщ по естественным обнажениям, в пределах южного склона Северо-Западного Кавказа.

3. Проведение комплекса лабораторных определений физических свойств пород для индивидуализации стратиграфических тел.

4. Разработка системы комплексной интерпретации литолого-петрофизических данных с целью выделения картируемых стратиграфических подразделений.

Полученные результаты способствовали более объективному пониманию геологической обстановки во флишевых прогибах и воссозданию сочетаний эндогенных и экзогенных условий формирования флишевых образований в маастрихт-датских бассейнах Северо-Западного Кавказа.

В основу работы положены результаты исследований автора за период с 1995 по 2001 годы. Объектом исследований послужили свыше 3500 слоевых уровней из стратотипического Западно-Озерейкинского и Беттинских разрезов маастрихт-дания Черноморского побережья Северо-Западного Кав5 каза. К этим определениям привлекался материал по многочисленным дополнительным разрезам от г. Новороссийска до пос. Джубга (рис. 1). Комплексному петрофизическому анализу были подвергнуты все литологические типы флишевых ритмов. Дополнением к полевым литолого-петромагнитным наблюдениям послужило петрографическое описание пород в прозрачных шлифах и палеонтологические определения.

Основные положения диссертационной работы прошли апробацию на коллоквиуме в палеомагнитной лаборатории НИИ Геологии СГУ (Саратов, 1997); итоговой международной конференции по проекту INTAS 1994-1414 (Москва, 1998); межведомственной региональной конференции "Геологические науки-99" (Саратов, 1999); на совместном научном семинаре кафедры геофизики КубГУ и отдела МГМ ГП НИПИокеангеофизика (Геленджик, 1999); международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов" (МГУ, 2000); на четвертом международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых "Проблемы геологии и освоения недр" (Томск, 2000); на XXXIII Тектоническом совещании "Тектоника России" (Москва, 2000). Результаты геолого-геофизических исследований использовались палеомагнитной лабораторией НИИ Геологии СГУ при работе по гранту РФФИ № 96-05-65442, а также вошли составной частью в научные исследования проводимые кафедрой исторической и региональной геологии МГУ в рамках гранта РФФИ № 98-05-64196.

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Диссертационная работа выполнена на кафедре геофизики факультета прикладной математики Кубанского государственного университета под руководством докт. тех. наук, профессора С.И. Дембицкого, которому диссертант весьма признателен за помощь. Сердечную благодарность за многочисленные консультации и замечания автор так же выражает докт. геол.-мин. наук, проф. Э.А. Молостовскому (НИИ Геологии СГУ), докт. геол.-мин. наук, проф. В.Т. Фролову (МГУ), канд. геол.-мин. наук, доценту А.Ю. Гужикову (СГУ), канд. геол.-мин. наук, доценту H.A. Бондаренко (КубГУ) и другим.

Рис.1. Обзорная схема района исследований 7

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Любимова, Татьяна Владимировна

Выводы:

1. Процесс формирования Маастрихт-датских разрезов СевероЗападного Кавказа осуществлялся в рифтогенной котловине подобной трого-вым рифтогенным структурам мезокайнозоя Кавказа. Согласно современным взглядам на генетическую природу флишевых тел выявленные литолого-петрофизические различия в строении стратотипического Западно-Озерейкинского и Беттинских разрезов позволяют подтвердить высказанное ранее предположение, что питание процесса седиментации флишевого прогиба - Новороссийского трога следует считать двусторонним.

2. Седиментация в троге контролировалась прилегающими как с севера, так и с юга положительными геоструктурами - локальными поднятиями

132

Скифской платформы и реализовывалась для элементов флиша маастрихта-дания в виде периодического привноса класстического материала с разрушаемых мелководных или даже островных участков с разной глубиной среза, что зафиксировано в нарастающем магнитном тренде.

3. В качестве основной Северной питающей провинции следует признать не кордильеру, как это принято считать, а относительно приподнятые участки (зоны отмелей и островов), осложнявшие окраинные районы континентального шельфа молодой платформы. Литолого-петромагнитный анализ изученных разностей и преобладание пелитолитов во флишевых толщах свидетельствует, что их осадочный материал формировался как за счет интенсивного перемыва ранее сформированных толщ апт-альбской и турон-кампанской терригенно-карбонатных платформенных формаций Скифской плиты, так и за счет продуктов химического выветривания, например, с Большого Азовского острова [14] или с континентального Приазовского кристаллического массива транзитно к краю шельфа.

4. Южная питающая провинция в маастрихт-датское время представляла собой область, с комплексом осадочных образований чехла срединного массива. Не исключается возможность поступления в бассейны седиментации продуктов эксплозионной деятельности [20], которые повлияли на маг-нитность флишевых пород.

5. В магнитной дифференциации разреза отражена последовательная смена геохимических и физико-географических обстановок в маастрихт-датских флишевых бассейнах, тесно сопряженных с историко-тектонической природой Новороссийского синклинория как структурной единицы Альпийской геосинклинали. В региональном плане значение приобретает резкий ли-томагнитный рубеж в основании навагирской свиты (Р]/7у), отделяющий относительно слабомагнитные маастрихтские свиты от более сильных датских.

6. Исходя из физико-минералогической природы Петромагнитных параметров, можно утверждать, что этот рубеж маркирует две стадии седиментации, разделенных перерывом. Первая, маастрихтская, отмечена карбонат

133 ным флишеобразованием. При этом, васильевское время характеризуется низкими значениями, как естественных, так и искусственных магнитных параметров. Это свидетельствует о преобладании в донных осадках восстановительной среды при дефиците железа и серы. Снегуревское время маркируется резким ростом Лее при незначительном повышении уровня ае и 1ГБ, что является показателем восстановительного сероводородного режима бассейна. Наличие обратной корреляции между графиками ае и Лаг для датского времени отражает усиление тектонической активизации региона, которое сопровождалось более интенсивным сносом и преобладанием в палеобассейне окислительной среды.

134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнен анализ информативности комплекса петрофизических параметров, что позволило выбрать петромагнитные методы в качестве новых дополнительных количественных критериев для решения задач крупномасштабного геокартирования флишевых толщ.

2. Петрофизические параметры пород и толщ (литостратонов) обнаружили устойчивые стратиграфические свойства (выдержанность и узнаваемость), поэтому могут и должны использоваться при регионально-стратиграфических исследованиях.

3. Составлены петрофизическая классификация флишевых пород и пет-рофизический разрез маастрихт-дания Новороссийского синклинория СевероЗападного Кавказа, имеющие важное значение для проведения геологосъемочных работ на территории распространения флишевых отложений.

4. Впервые для рассматриваемой площади получили петромагнитную характеристику дробные стратоны свитного уровня, что имеет первостепенное значение для детальной синхронной корреляции различно удаленных флишевых толщ. Выполненные исследования позволили предложить корректировку местоположения свитных и подсвитных границ Маастрихта.

5. Установлены основные коррелятивные отношения между петромаг-нитными, емкостными и плотностными свойствами флишевых пород. Определены характеристики, описывающие уравнения регрессий и тесноту корреляционных взаимосвязей. Осуществлена система поддержки принятия геологических решений на основе проверки гипотез о равенстве числовых характеристик изученных объектов и многомерных баз данных в рамках статической модели.

6. По величине магнитных характеристик установлено, что основным поставщиком терригенного материала служили слабомагнитные материнские породы. При этом главной питающей провинцией следует признать окраинные районы Скифской плиты, в том числе островные ее участки. Вариации петро-магнитных кривых отражают динамику терригенного сноса.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Любимова, Татьяна Владимировна, Краснодар

1. Аладатов Г.М., Бедчер А.З., Гроссгейм В.А., Попов В.К. Опыт комплексного изучения тонкочередующихся коллекторов флишевого типа на Западной Кубани. // Геологический сборник. Тр. КФ ВННИИ. Вып.1. М., 1959. С. 202-222.

2. Алексин А.Г., Шарданов А.Н., Юдин Г.Т. и др. Геологические формации Западного Предкавказья. -М., 1973. С. 71-95.

3. Афанасьев С.Л. Дробные стратоны. Стратиграфия. // Геологическая корреляция. 1997.Т.5, № 5, С. 90-97.

4. Афанасьев С.Л. Методика изучения пульситов (циклокомплексов) фли-шевой формации // Геоцикличность. Новосибирск, 1976.

5. Афанасьев С.Л. Путеводитель экскурсий 10 Международной школы морской геологии (верхнемеловая-датская флишевая формация СевероЗападного Кавказа). М., 1992. 42 с.

6. Афанасьев С. Л. Унифицированная стратиграфическая схема верхнего мела Большого Кавказа. // В сб.: Геология и полезные ископаемые Большого Кавказа. М., 1987. С. 140-147.

7. Байдов Ф.К. Изучение стратиграфии и литологии мезозойских отложений Краснодарского края. // Фонды ГРК. Краснодар, 1956

8. Байдов Ф. К., Гаркаленко И.А., Гончаров В.П. и др. О глубинном строении Черноморской впадины и смежных областей Причерноморья. // Сб. Тектоника и сейсмичность Причерноморья и Черноморской впадины. Кишинев, 1974. С. 3-51.

9. Бакшт Ф.Б. Методологические особенности каппаметрии. // Деп. В ОЦНТВВ ВИЭМС, № 480-ПГ от 13.10.87. 21 с.

10. Борков Ф.П., Головачев Э.М., Семендуев М.М. и др. Геологическое строение и нефтегазоносность Азовского моря (по геофизическим данным). -М.Д994. 188 с.

11. Бурлин Ю.К. Литолого-фациальные особенности нижнемеловых отложений северо-западного Кавказа и Западного Предкавказья. // Геология и нефтегазоносность юга СССР (Предкавказье). Тр. КЮГЭ. Л., 1961. Вып.6. С. 303389

12. Бурштар М.С., Бизнигаев А.Д., Гасангусейнов Г.Г. и др. Геология нефтяных и газовых месторождений Северного Кавказа. -М., 1966. С.60-79.

13. Вассоевич Н.Б. Флиш и методика его изучения. М.-Л. Гостоптехиз-дат, 1948. 216 с.

14. Вигинский В.А. Новейшая тектоника и позднеальпийская геодинамика Адово-Черноморского региона. М., 1997. С.92

15. Вигинский В.А. Орогенез в Азово-Черноморском регионе. // Разведка и охрана недр 1999, №1. С.2-11

16. Вигинский В.А., Ефимов В.И., Зубков М.М., Ляшенко Л.Л. Основные закономерности распределения углеводородов в земной коре в связи с оценкой перспектив нефтегазоносности акватории Черного моря. // Разведка и охрана недр. 1997. № 7. С.8-14.

17. Виноградов В.Г., Дахнов A.B., Пацевич С.Л. Практикум по петрофизи-ке.-М, 1990. 225 с.

18. Габдуллин P.P. Ритмичность верхнемеловых отложений Русской плиты, С-3 Кавказа и Ю-В Крыма (строение, классификация, модели формирования). //Автореф. дис. канд. геол.-мин. наук. — М., 2000. С.23.

19. Геологическая история Черного моря по результатам глубоководного бурения. -М., 1980. С. 187-189.

20. Геологические формации Западного Предкавказья. М.: Наука, 1973. 154 с.

21. Геология СССР. Северный Кавказ. 4.1. Геологическое описание М., 1968.747 с.

22. Гроссгейм В.А. Флиш и нефть. // Формации осадочных бассейнов. Тез. докл. Т.1.-М., 1985. С.174-175.

23. Гроссгейм В.А. О характере течений во флишевых бассейнах. // БМО-ИП. Отд. Геол.Т.38., 1963. Вып. 1. С. 17-30

24. Гужиков А.Ю., Еремин В.Н., Барабошкин Е.Ю. и др. Палео- и петро-магнитные исследования альбских отложений Дагестана // Саратов: СГУ, 1992. Деп. ВИНИТИ. № 3204-В92.

25. Гужиков А.Ю., Молостовский Э.А. Некоторые особенности раннеме-ловой седиментации в Предкавказье и ее отражение в магнитных свойствах осадочного чехла. // Проблемы изучения биосферы. Тез. конференции. Саратов, 1996. С. 33-34

26. Гужиков А.Ю., Молостовский Э.А. Стратиграфическая информативность численных магнитных характеристик осадочных пород (методические аспекты). // БМОИП. Отд. геол., 1995. Т.70, вып.1.

27. Демиденко Е.Л., Астахов A.C. Об использовании методов каппаметрии в изучении процессов седиментогенеза. // Современные проблемы морской reo-138 логии. 4-ая Всесоюзная школа морской геологии. Тез. докл. Т.З. М., 1980. С. 38-39.

28. Егоян В.Л. О некоторых особенностях строения окраинных областей платформ. // Особенности геологического строения и нефтегазоносности Предкавказья и сопредельных районов. Тр. ИГИРГИ. М., Наука, 1965. С.9-16.

29. Егоян В.Л. Тектоническое развитие Западного Предкавказья и СевероЗападного Кавказа в меловом периоде. // Особенности геологического строения и нефтегазоносности Предкавказья и сопредельных районов. Тр. ИГИРГИ. М., Наука, 1965. С.112-130.

30. Еремин В.Н., Фомин В.А., Бондаренко H.A. Магнитная параметристика пород в качестве индикатора условий седиментации (на примере верхнего мела Поволжья). // Саратов: СГУ, 1994. Деп. ВИНИТИ. № 1545-И94. С.71-77.

31. Каждан А.Б., Гуськов О.И. Математические методы в геологии: // Учебник для вузов. М., Недра. 1990. 251 с.

32. Келлер Б.М. Верхнемеловые отложения Западного Кавказа. // Тр. ГИН АН СССР, М, 1947. Вып. 48.

33. Кобранова. Петрофизика. М., Недра. 1962.

34. Косыгин Ю.А., Кулындышев В.А. Введение в тектоническую картографию.-М., 1981. 271 с.

35. Кравченко К.Н., Муратов М.В., Бонгаз Л.В.и др. Тектоника нефтегазоносных областей юга СССР. // Тр. ВНИГНИ М., 1973. Вып. 141. 222 с.

36. Красилов В.А. Меловой период эволюция земной коры и биосферы. -М., 1985. С. 19-42

37. Луппов Н.П. Нижнемеловые отложения Северо-Западного Кавказа и их фауна. М., Гостоптехиздат, 1952.

38. Маловицкий Я.П., Чумаков ИС., Шимкус K.M. и др. Земная кора и история развития Средиземного моря. М., Наука. 1982. 194 с.

39. Математические методы анализа цикличности в геологии. -М., 1984.

40. Методическое руководства по определению физических свойств горных пород и полезных ископаемых. // Под ред. Н.Б. Дортман, М.Л. Озерской. -М., 1962. 445 с.

41. Мирчинк М.Ф., Крылов H.A., Летавин А.И. И др. Тектоника Предкавказья. // Труды ИГИРГИ. М., Гостоптехиздат, 1963. С. 107-152.

42. Молостовский Э.А., Храмов А.Н. Магнитостратиграфия и ее значение в геологии. Саратов: Изд. СГУ, 1997. 168 с.

43. Найдин Д.П., Похиалайнен В.П., Кац Ю.И. И др. Меловой период. Палеогеография и палеоокеанология. М., Наука, 1986. С. 100-131.- 140

44. Несмеянов А.Н. Карта неотектонического районирования Кавказа. М 1: 500 ООО. М., 1995

45. Петрофизика. // Справочник в трех книгах под ред. д.г.-м.н. Н.Б. Дорт-ман. Кн.1. Горные породы и полезные ископаемые. — М., 1992. 390 с.

46. Практическая стратиграфия. // Разработка стратиграфической базы крупномасштабных геолого-съемочных работ. Под ред. И.Ф. Никитина, А.И. Жамойды. Л., 1984.С. 310

47. Разработка системного подхода к использованию методов магнетизма горных пород и палеомагнетизма в геологии // Саратов, 1995. Отчет о НИР. Рук. Э.А. Молостовский. Гос. №958654182.3.

48. Резников В.Н., Андреев В.М. и др. Отчет Западно-Кавказской геологической партии. // Ессентуки, 1979. Фонды ПО Кубаньгеология.

49. Романовский С.И. Динамика формирования флиша. Л., 1976. 175 с.

50. Рухин Л.Б. Основы общей палеогеографии. Л., 1962. С.480-501.

51. Сафронов И.Н. Палеогеоморфология Северного Кавказа. М., 1972. С

52. Соловьев В.А. Морфотектоника Черноморской впадины. // Сб.: КОР-ГО. Краснодар, 2001. Вып. 2.

53. Стратиграфический кодекс. — Л., 1992. С.54-57

54. Стратиграфия СССР. // Меловая система. М., 1986. С.340

55. Страхов Н.М. Химическое изучение осадочных пород в генетических и корреляционных целях. // Изб. Труды. Общие проблемы геологии, литологии и геохимии. М., 1983. С. 203-235.

56. Туголесов Д.А., Горшков A.C., Мейснер Л.Б. И др. Тектоника мезокай-нозойских отложений Черноморской впадины. М., 1985. 215 с.

57. Фролов В.Т. Генетическая типизация морских отложений. М., 1984. 222 с.

58. Фролов В.Т. Литология. //Кн.З. -М., 1995. 352 с.

59. Фролов В.Т. Литология.// Кн.1. М., 1992. 336 с.

60. Фролов В.Т. Литология.Кн.2. -М., 1993. 432 е.-141

61. Фролов В.Т. Флишевая формация уточнение понимания. // БМОИП., Отд. геол., 1988. Т.63. Вып.4, С. 16-32.

62. Хайн В.Е. История геологического развития. // Геология СССР. Северный Кавказ. Часть 1. М., 1968 С.676-700

63. Хайн В.Е., Афанасьев СЛ., Борукаев Ч.Б. и др. Основные черты струк-турно-фациальной зональности и тектонической истории Северо-Западного Кавказа (в связи с перспективами нефтегазоносности). // Тр. Кавказ. Экспед. МГУ. М., Гостоптехиздат.1962.

64. Хайн В.Е. Общая геотектоника. М., 1964.

65. Хэллем Э. Интерпретация фаций и стратиграфическая последовательность. -М., 1983. С.90-105.

66. Чалышев В.И. Ритмичность флиша и моллас. М, 1976. 276 с.

67. Шар данов А.Н. Геологическое обоснование перспектив нефтегазоносности Краснодарского края. // Перспективы нефтегазоносности Северного Кавказа и Предкавказья. М., 1959. С.42-65.

68. Шарданов А.Н. Тектоническая карта Краснодарского края. // Вопросы тектоники нефтегазоносных областей. Тр. ИГИРГИ —М., 1962. С. 149-156.

69. Шолпо В.Н. Проблема формирования складчатости на альпийском этапе развития Большого Кавказа. // Тектоника и формации Большого Кавказа. -М., 1968.