Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Причины изменения знака магнитной полярности апшеронских и акчагыльских отложений Апшеронского полуострова

ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Рагимов, Эмин Гасанович

Принятые в работе обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ПОРОД АПШЕРО-НА И АКЧАГЫЛА АШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА

1.1. Геологическое описание изучаемых осадочных пород.

1.2. Палеомагнитный метод в стратиграфии плиоцен-плейстоценовых отложений Азербайджана

1.3. К вопросу о происхождении магнитных минералов в осадочных породах

Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Отбор образцов колде-щии.

2.2. Методика магните-минералогических лабораторных исследований.

2.3. Определение вязкой намагниченности

2.4. Методика измерения рН и Ш.

2.5. Метод лабораторного переосаждения

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСТАТОЧНОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ АКЧА1ЫЛБСКИХ И АПШЕ-РОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ

3.1. Безнагревные магнито-минералогические исследования

3.2. Термомагнитные исследования

3.3. Минералогические исследования осадков

3.4. рН и ЕЬ пород акчагыла и апшерона Апшеронского полуострова.

Выводы.

ГЛАВА 4. ПАЛЕОМАГНЕТИЗМ АКЧАГЫЛЬСКИХ И АПШЕРОНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ АПШЕРОНСКОГО ПОЛУОСТРОВА.

4.1. Вязкая остаточная намагниченность

4.2. Температурная магнитная чистка

4.3. Лабораторное переосаждение

4.4. Магнитные свойства исследуемых пород и их стратиграфия.

Выводы.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Причины изменения знака магнитной полярности апшеронских и акчагыльских отложений Апшеронского полуострова"

Среди важнейших проблем, указанных в решениях ХХУ1 съезда КПСС, связанных с развитием науки и ускорением технического прогресса, названа проблема изучения строения, состава и эволюции Земли. Решение этой проблемы тесно связано с развитием работ по геологическому изучению территории нашей страны,усилением исследований по поиску месторождений нефти и газа, более интенсивным развитием методов геофизических и геохимических исследований недр. Исследование эволюции геомагнетизма помимо глобальных проблем физики Земли способствует решению и весьма важной прикладной задачи - построению палеомагнитной геохронологической шкалы, как одной из основ установления последовательности и синхронизации геологической истории.Изучение последних этапов истории земного магнитного поля представляет собой самостоятельную задачу геофизики, на решение которой направлены усилия многих исследователей как в СССР, так и за рубежом.

Одной из важных проблем является проблема стратификации осадочных толщ. Существование пород с прямой и обратной первичной намагниченностью в разрезах плиоцен-четвертичных образований оказалось перспективным для разработки их палеомагнитной стратификации, т.к., несмотря на давнюю историю исследований плиоцен-плейстоцена, эта проблема содержит еще множество дискуссионных вопросов.

Актуальность проблемы. Поиски перспективных структур, определяющих формирование и накопление многих полезных ископаемых - одна из важнейших задач наук о Земле. Прирост запасов нефти и газа, определяющий будущее развитие нефтяной промышленнооти Азербайджана, представляет собой актуальнейшую проблему на сегодняшний день.

Как известно, Апшеронский полуостров является одним из наиболее развитых районов с установленной промышленной нефте-газоносностью. Основным объектом исследований на Апшеронском полуострове являлись породы акчагыльского и апшеронского возрастов. Акчагыльские и апшеронские пласты, считавшиеся только "покрышкой" над нефтегазоносной толщей среднего плиоцена,сами в некоторых случаях оказывались нефтесодержащими, как например, в Прикуринской низменности и на Апшеронском полуострове Азербайджана, в некоторых районах Западной Туркмении.Следовательно, мощный нефтегазоносный слой продуктивной толщи непосредственно влияет на верхлежащие слои и исследование этого влияния представляет важную задачу.

Поиск и разработка новых методов выявления и исследования геохимических и физических поверхностных эффектов, связанных как с нефтяными запасами, так и с отсутствием таковых, представляет задачу первостепенной важности, решение которой возможно с применением определенной области методов - области магнетизма горных пород и палеомагнетизма. Исследования магнитных свойств горных пород дают возможность сопоставлять магнитные характеристики изучаемых пород, что в свою очередь позволит выявлять связь осадкообразования с физико-химическими условиями среды.

Палеомагнитные исследования верхнего плиоцен-плейстоцена Апшеронского полуострова являются основой для разработки стратиграфии изучаемых пород, что трудно осуществить одним палеонтологическим методом в связи с неполной сопоставимостью местных комплексов микроорганизмов. Изучение акчагыла и апшерона

Апшеронского полуострова также позволило сопоставить выделенные палеомагнитные зоны и горизонты с известными стратиграфическими подразделениями. В связи с изложенным изучение данных отложений является актуальной задачей геологии и геофизики.

Цель работы. Исследование причин изменения знака магнитной полярности верхнеплиоценовых отложений Апшеронской области с целью расчленения и корреляции изучаемых осадков и построения магнитостратиграфической шкалы.

Основные задачи исследования;

1. Выяснение природы естественной остаточной намагниченности изучаемых отложений Апшеронского полуострова.

2. Выявление связей магнитных свойств верхнеплиоценовых отложений с их физико-химическими условиями образования.

3. Выяснение причины изменения знака магнитной полярности акчагыл-апшеронских отложений, выявление псевдоинверсий.

4. Установление детальной картины изменения полярности первичной намагниченности.

5. Сопоставление палеомагнитной шкалы верхнего плиоцена Апшеронского полуострова и ее корреляция.

Фактический материал. Автором были исследованы 8 разрезов акчагыльского и апшеронского возрастов на Апшеронском полуострове. Всего было исследовано более 1400 кубиков-образцов.

При отборе образцов автору оказывали помощь сотрудники лаборатории земного магнетизма и палеомагнетизма Института геологии АН Азерб.ССР. Разрезы отбирались на Апшеронском полуострове на следующих площадях: в Ясамальской долине - 3 разреза, в Карадагском районе - 3 разреза (у г.Карагош - I и у с.Кергез - 2), в Геологическом заповеднике напротив пляжа "Шихово" - I разрез, у с.Балаханы к северу Апшеронского полуострова - I разрез.

Диссертационная работа связана с тематикой научно-исследовательских работ лаборатории земного магнетизма и палеомагнетизма Института геологии АН Азерб.ССР и является продолжением исследований, предусмотренных Государственным Комитетом по науке и технике при Совете Министров СССР на 1970-1973 гг. ("Исследование тектонических процессов в пределах нефтегазоносных структур Апшеронского полуострова и Прикаспийско-Кубин-ской низменности методами магнитометрии". Проблема № 050.01).

Научная новизна. На основании палеомагнитных данных:

- впервые выявлены псевдоинверсии в низах апшеронского яруса, наличие которых обусловлено физико-химическими превращениями минералов,что имеет важное значение для палеомагнитных построений;

- составлена полная палеомагнитная шкала акчагыл-ашперон-ских отложений Апшеронского полуострова с учетом псевдоинверсий;

- проведена корреляция изученных отложений и получен дополнительный материал об источниках сноса в акчагыл-апшеронс-кое время.

Практическая ценность и рекомендации к использованию. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при решении задач стратиграфии третичных и четвертичных отложений. Кроме того учет распределения ферромагнитных минералов в зависимости от физико-химических условий среды дает критерий на поиск образования нефтепроизводящих свит или на отсутствие таковых. Результаты работ могут быть использованы различными организациями, ведущими палеомагнитные исследования и занимающимися геологической интерпретацией данных палеомагнетизма.

- 10

Апробация работы. Основные результаты научных исследований, изложенных в диссертации, докладывались на IX конференции по вопросам постоянного геомагнитного поля, магнетизма горных пород и палеомагнетизма (Баку, 1973), на У Всесоюзном совещании по физическим свойствам горных пород при высоких термодинамических параметрах (Баку, 1978), на У1 научно-технической конференции геофизиков Азербайджана (Баку, 1982), на Всесоюзном палеомагнитном семинаре (Саратов, 1983).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные статьи и написан I отчет.

Объем. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Работа содержит 121 страницу машинописного текста, 46 рисунков, 6 таблиц. Список литературы включает 97 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Рагимов, Эмин Гасанович

Выводы

1. Лабораторное моделирование естественной остаточной намагниченности 1Д плиоцен-плейстоценовых отложений показало, что остаточная намагниченность 1° акчагыльских образцов возникает в результате ориентации крупных ферромагнитных частиц гематита по направлению внешнего магнитного поля Земли, а 1д апшеронских образцов возникает в результате ориентации мелких ферромагнитных частиц магнетита и маггемита по направлению внешнего геомагнитного поля.

2. Природа 1п "аномальных" образцов из "ложных палео-магнитных зон (псевдоинверсии) имеет химическое происхоадение.

3. На первичные компоненты 1п накладывается вторичная вязкая компонента, которая в значительной степени снимается магнитной чисткой.

4. Детальными палеомагнитными исследованиями верхнеплиоценовых отложений Апшеронского полуострова было установлено: в нижнем апшероне на границе плиоцен-эоплейстоцена выделяется зона обратной полярности, сопоставляемая с событием Олдувей геохронологической шкалы Кокса; в верхах среднего апшерона фиксируется эпизод прямой намагниченности, коррелирующийся с событием Харамильо; в нижней части акчагыльского яруса выделяется двойной эпизод обратного знака, который можно сопоставить с событиями Мэмос и Каена.

Составлен опорный палеомагнитный разрез верхнеплиоценовых отложений Апшеронского полуострова.

- 163

5. Ввиду сложного компонентного состава изучаемых пород для выделения рекомендуется комбинированная чистка образцов: термочистка до 200°С и чистка переменным полем до 401

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Детальными исследованиями магнитных свойств верхнеплиоценовых отложений Апшеронского полуострова установлено, что значения естественной остаточной намагниченности и магнитной восприимчивости варьирует в широких пределах. Для характерных здесь глин они измеряются (долями) единицами и десятками ед. • Ю~3А/м. Такое разнообразие магнитных свойств связано с резким различием ферромагнитного состава пород.

2. Выявлен состав ферримагнитной фракции и вклад каждого магнитного минерала в естественную остаточную намагниченность. Магнетизм плиоцен-плейстоценовых отложений обусловлен присутствием в породах магнетита, гидроокислов железа, маггемита и гематита.

3. Впервые для пород Апшеронского полуострова выявлены случаи появления псевдоинверсий ("ложных" палеомагнитных зон) в результате воздействия физико-химических факторов.

4. Изучена природа естественной остаточной намагниченности. Показано, что для апшеронских и акчагыльских отложений она ориентированная, а для образцов из псевдозон - химического происхождения.

5. Детальными палеомагнитными исследованиями в нижнем апшероне, на границе плиоцен-плейстоцена выделена зона прямой полярности, сопоставляемая с событием Олдувей геохронологической шкалы, что имеет важное значение для стратиграфии верхнеплиоценовых и эоплейстоценовых отложений и определения границы между ниш.

6. Исследование магнитных свойств апшеронских и акчагыльских отложений Апшеронского полуострова показало, что естественная остаточная намагниченность, ее природа, компонентный состав и основные минеральные носители находятся в самой тесной зависимости от физико-химических условий их образования.

7. Палеомагнитные исследования позволили составить опорный палеомагнитный разрез для акчагыл-апшеронских отложений, который является наиболее полным и может быть принят в качестве основы для сводного палеомагнитного разреза.

8. Проведено межрегиональное сопоставление верхнеплиоценовых отложений Апшеронского полуострова с одновозрастными отложениями по Азербайджану, Туркмении, Западной Сибири, Приднестровья, Западной Европы.

9. Полученные результаты о распределении ферримагнитных минералов по магнитным характеристикам исследуемых отложений, а также смена знака геомагнитного поля, совпадают с наличием трансгрессивных и регрессивных циклов акчагыльского моря и подтверждают некоторые палеогеографические изменения (климатические) в акчагыльское и апшеронское время.

10. Данные по магнитным свойствам позволили коррелировать рассматриваемые отложения в пределах Апшеронского полуострова и судить об изменении их мощности, что имеет важное значение при оценке пород, как "покрышек" и при планировании поисковых и разведочных работ на нефть и газ как в верхнеплиоценовых и нижнеплейстоценовых, так и в подстилающих их отложениях в пределах рассматриваемой территории и в прилегающей к ней акватории.

11. Исследования ферромагнитного состава пород позволяют судить об источниках сноса не только в период осадконакопле-ния отложений в акчагыл-апшеронское время, но с учетом

- 166 историко-геологических данных и о подстилающих их отложениях, с которыми связано промышленное скопление нефти (продуктивная толща).

Библиография Диссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Рагимов, Эмин Гасанович, Баку

1. Андрусов Н.И. Материалы к познанию Прикаспийского неогена.-Петербург,: Геол.ком., 1909, 177 с.

2. Вебер В.В. Детальная геологическая карта Апшеронского полуострова. -Тр. нефт.геол.-разв. института, М.-Л.:Гостех-нефтиздат, 1932, вып.32, 92 с.

3. Голубятников Д.В. Детальная геологическая карта Апшеронского полуострова. Тр. Геол.кома, Л.:1927,вып.130, 72 с.

4. Алиев А.Г. Петрография третичных отложений Азербайджана. -Баку:Госгеолтехиздат, 1949, 311 с.

5. Пашалы Н.В. Литология четвертичных отложений Восточного Азербайджана. Баку:АН Азерб.ССР, 1964, 207 с.

6. Фукс-Романова Г.Ю. Материалы по петрографии и микропалеонтологии продуктивной толщи Азербайджана. М.:АН СССР, 1958, 104 с.

7. Архангельский А.Д. Геологическое строение и история развития Черного моря. М.-Л.: АН СССР, 1938, 225 с.

8. Пустовалов Л.В. Петрография осадочных пород. М.-Л.:Гос-топтехиздат, 1940, ч.1, 476.с.

9. Султанов А.Д. Литология акчагыльских отложений Азербайджана. Баку: Элм, 1979, 154 с.

10. Храмов А.Н. Изучение остаточной намагниченности осадков в связи с проблемой стратиграфической корреляции и расчленения немых толщ. ДАН СССР, 1955, т.100, № 3, с.551-554.

11. Храмов А.Н. Палеомагнитная корреляция осадочных толщ. -Л.: Гостоптехиздат, 1958, 218 с.

12. Храмов А.Н., Шмелева Л.Н. Данные о геологической истории магнитного поля Земли. В кн.: Палеомагнитные стратигра- 168 физические исследования. Л. -.Гостоптехиздат, 1963,вып.204, с.264-301.

13. Исмаил-Заде Т.А., Агамирзоев P.A., Герайбеков Ч.А. Магнитные свойства и палеомагнитная корреляция сводного разреза продуктивной толщи Западного Ашперона. Азерб.нефт. хоз., 1967, № 3, с.1-4.

14. Асадуллаев Э.М., Певзнер М.А. Палеомагнетизм апшеронских отложений хребта Малый Харами (Азерб.ССР). В кн.проблемы периодизации плейстоцена. Л. -.Всесоюз.геогр. общ. СССР, 1971, с.250-253.

15. Мамедов М. Палеомагнитная корреляция плиоценовых отложений Копет-Дага и Красноводекого полуострова. Изв.АН СССР, Физика Земли, 1967, № 10, с.101-105.

16. Абдуллаев P.A. Геолого-геофизическая характеристика Прикаспийского нефтеносного района Азербайджана. Баку:Азер-нешр, 1962, 167 с.

17. Зубаков В.П., Кочегура В.В. Магнитохронологическая шкала новейшего этапа (5 млн.лет). В сб.¡Геомагнитные исследования. М.:Наука, 1976, №17, с.37-44.

18. Зубков В.А., Кочегура В.В. Магнитостратиграфическое расчленение среднего-позднего плиоцена Апшеронского полуострова и Северного Предкавказья. В кн.¡Проблемы корреляции новейших отложений севера Евразии. Л.:Всесоюз.геогр. общ.СССР, 1971, с.41-49.- 169

19. Гурарий Г.В., Трубихин В.М. Палеомагнетизм и стратиграфия акчагыла Туркмении. В кн.: Материалы IX конференции по вопросам постоянного геомагнитного поля, магнетизма горных пород и палеомагнетизма. Баку,1973, ч.З, с.65-67.

20. Гурарий Г.В., Дьякова В.Р., Рябушкин П.К., Трубихин В.Н. Происхождение естественной остаточной намагниченности и палеомагнетизм верхнеплиоценовых отложений Западной Туркмении. Изв.АН СССР, Физика Земли, 1977, № 6, с.84-94.

21. Кочегура В.В. Палеомагнитные методы в геохронологии плиоцен-плейстоцена. Тр.инст.геол. и геофиз. СО АН СССР, 1973, вып.240, с.6-13.

22. Гурарий Г.В. Инверсия Гаусс-Матуяма по исследованиям в Западной Туркмении. В кн.: Главное геомагнитное поле и проблемы палеомагнетизма. М.:Наука, 1976, ч.З, 35 с.

23. Меннер В.В. Границы геологических систем. ИГ АН СССР, М.:Наука, 1976, 320 с.

24. Белоконь В.И., Кочегура В.В., Шолпо Л.Е. Методы палеомаг-нитных исследований горных пород. I.:Недра, 1973, 246 с.

25. Али-заде A.A., Алескеров Д.А., Певзнер М.А. Налеомагнит-ные исследования плиоценовых отложений Апшеронского полуострова. В кн.: Палеомагнитный анализ при изучении четвертичных отложений и вулканитов. М.:Наука,1973, с.10-13.

26. Нагата Т. Магнетизм горных пород. М.:Мир, 1965, 346 с.

27. Власов А.Я. Осадочные породы как объект палеомагнитных исследований.- Автореферат докт.диссерт. Институт Физики СО АН СССР. Красноярск, 1964.

28. Неель Л. Магнитные свойства ферритов, ферромагнетизм и антиферромагнетизм. В кн.:Антиферромагнетизм. М.:Иност-ранная литература, 1956, с.56-85.- 170

29. Коссовокая А.Г. Литолого-минералогическая характеристика и условия образования глин продуктивной толщи Азербайджана. М.:АН СССР, 1954, 106 с.

30. Жабрев Д.В., Мехтиев 111.Ф. К битуминологии третичного комплекса Юго-Востока Азербайджана. М. :АН СССР, 1959, НО с.

31. Малумян JI.M. Исследование влияния углеводородов нефти и газа на магнитные свойства осадочных пород продуктивной толщи Апшеронского полуострова (Азербайджан). Автореферат канд.диссерт. ИФЗ, М., 1976.

32. Милло Ж. Геология глин (выветривание, седиментация, геохимия). Париж, 1964, 358 с.

33. Коссовская А.Г. Типизация и генетическое значение смешан-но-слойных минералов осадочных пород. В кн.:Физические методы исследования минералов осадочных пород. М.:Наука, 1966, с.163-180.

34. Соколов В.А. Миграция нефти и газа. В сб.¡Генезис нефти и газа. М.:Наука, 1968, с.4-26.

35. Карцев A.A. Минеральные новообразования в породах, связанных с нефтеносностью. Геология нефти, справочник. М.-Л.: Гостоптехиздат, i960, т.1, с.31-37.

36. Сулин В.А. Воды нефтяных месторождений в системе природных вод. М.-Л.¡Гостоптехиздат, 1946, 93 с.

37. Хант Дж.М. В кн.: Карбонатные породы. М.:Мир,1971, Т.П.

38. Филлипова М.Р. Корреляционное и генетическое значение син-генетичных минералов в нефтеносных песчано-глинистых породах. Тр.НГРИ, 1937, вып.106, с.105-108.

39. Даидбекова Э.А., Сафаров Г.И., Ибрагимова Б.М., Бабаева P.C., Хеиров М.Б., Покидин А.К. Сидерит в мезозойских и третичных отложениях юго-восточного окончания Большого Кавказа.- 171

40. Тр.Азерб.НИИ по добыче нефти. Баку, 1968, вып.21, с.44-55.

41. Страхов Н.М. Основы теории литогенеза. М.: АН СССР, 1962, т.1-2.

42. Страхов Н.М., Залманзон Э.С. Распределение аутигенно-мине-ралогических форм железа в осадочных породах и его значение для литологии. Изв. АН СССР, сер.геол., 1955, № I, с.34-51.

43. Гаррельс Р. Минеральные равновесия. М.:Иностранная литература, 1962, 303 с.

44. Теодорович Г.И. Осадочные минералого-геохимические фации.-В кн.: Вопросы минералогии осадочных образований. Львов: ЛУ, 1956, 4.3-4, с.39-56.

45. Страхов Н.М. К познанию диагенеза. В кн.: Вопросы минералогии осадочных образований. Львов: ЛУ, 1956, 4.3-4,с.7-38.

46. Власов А.Я., Коваленко Г.В., Чихачев В.А. Температурные фазовые и магнитные превращения гидроокиси железа. Изв. АН СССР, Физика Земли, 1967, № 10, с.63-70.

47. Виглянская Л.И., Третяк А.Н., Молостовский Э.А. Процессы формирования и некоторые свойства химической намагниченности осадочных пород. Геофиз.сб.,1974,вып.62, с.75-80.

48. Виглянская Л.И., Третяк А.Н. Некоторые параметры химической остаточной намагниченности и их изменение в процессе нагревов. Геофиз.сб., 1974, вып.57, с.76-82.49. ГАе

49. Нагата Т., Кобаяси К. Химическая остаточная намагниченность. В кн.: Магнетизм горных пород. М.:Мир, 1965, с.209-234.- 172

50. Вигилянская Л.И. Изучение химической остаточной намагниченности осадочных образований. Автореферат канд.диссерт., Киев, 1976.

51. Багин В.И. Температурные фазовые превращения гидроокислов железа и маггемита и химическая намагниченность, возникающая при этих превращениях. В кн.:Тез.докл. УП Всесоюз. конф. по постоянному геомагнитному полю и палеомагнетизму. М., 1966, с.101-102.

52. Петрова Г.Н. Лабораторная оценка стабильности остаточной намагниченности горных пород. М.:АН СССР, 1961, 100 с.

53. Храмов А.Н., Шолпо Л.Е. Палеомагнетизм. Л.:Недра, 1967, 252 с.

54. Палеомагнитология./А.Н.Храмов, Г.И.Гончаров, Р.А.Комиссарова и др. Л.:Недра, 1982, 311 с.

55. Шолпо Л.Е., Яновский Б.М. Исследование остаточной намагниченности горных пород. Л.:ЛГУД968, 78 с.

56. Розенталь И.В. Зависимость коэрцитивных спектров горных пород от степени их метаморфизма. В кн.: Магнетизм горных пород и палеомагнетизм. М.:Наука, 1969, с.27-29.

57. Трухин В.И. Некоторые свойства вязкой намагниченности осадочных горных пород. Автореферат канд.диссерт., М.: МГУ, 1967.

58. Авчян Г.М., Фаустов С.С. О стабильности вязкой остаточной намагниченности в переменных магнитных полях.- Изв.АН СССР, физика Земли, № 5, 1966, с.96-104.

59. Пустовалов Л.В., Соколова Е.Л. Методы определения рН и Е64.