Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Стратиграфия вендских отложений юго-западной части Сибирской платформы

ВАК РФ 25.00.02, Палеонтология и стратиграфия

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Кочнев, Борис Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СТРАТИГРАФИИ ВЕНДА ЮГО

ЗАПАДА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.

ГЛАВА 2. СТРУКТУРНО-ФАЦИАЛЬНОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ.

2.1. ПРИЕНИСЕЙСКИЙ СТРУКТУРНО-ФАЦИАЛЬНЫЙ РАЙОН (СФР).

2.1.1. АНГАРО-КАНСКАЯ СТРУКТУРНО-ФАЦИАЛЬНАЯ ЗОНА (СФЗ).

2.1.2. ТЕЙСКО-ЧАПСКАЯ СФЗ.

2.1.3. ВОРОГОВСКАЯ СФЗ.

2.2. БАЙКИТСКО-ПРЕДСАЯНСКИЙ СФР.

2.2.1. БАЙКИТСКАЯ СФЗ.

2.2.2. ПРЕДСАЯНСКАЯ СФЗ.

2.3. ПРИСАЯНСКИЙ СФР.

2.4. СРЕДНЕАНГАРСКИЙ СФР.

2.4.1. КАТАНГСКАЯ СФЗ.

2.4.2. ПРИАНГАРСКАЯ СФЗ.

2.4.3. ЧАДОБЕЦКАЯ СФЗ.

2.5. НЕПСКО-БОТУОБИНСКИЙ СФР.

2.5.1. АНГАРО-ЛЕНСКАЯ СФЗ.

2.5.2. БОТУОБИНСКАЯ СФЗ.

2.6. БАЙКАЛО-ПАТОМСКИЙ СФР.

2.6.1. ПАТОМСКАЯ СФЗ.

2.6.2. БАЙКАЛЬСКАЯ СФЗ.

ГЛАВА 3. СТРАТИГРАФИЯ ВЕНДА ЮГО-ЗАПАДА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.

3.1. ПРИЕНИСЕЙСКИЙ ПРОГИБ.

3.1.1. СЕВЕР ПРИЕНИСЕЙСКОГО ПРОГИБА.

3.1.2. ЮГ ПРИЕНИСЕЙСКОГО ПРОГИБА.

3.2. СРЕДНЕАНГАРСКИЙ ПРОГИБ.

3.2.1. ЮГ СРЕДНЕАНГАРСКОГО ПРОГИБА.

3.2.2. СЕВЕР СРЕДНЕАНГАРСКОГО ПРОГИБА.

3.3. ПРИСАЯНБЕ.

3.4. БАЙКАЛО-ПАТОМСКИЙ ПРОГИБ.

3.4.1. ЮГ БАЙКАЛО-ПАТОМСКОГО ПРОГИБА.

3.4.2. СЕВЕР БАЙКАЛО-ПАТОМСКОГО ПРОГИБА.

ГЛАВА 4. ОБОСНОВАНИЕ ВОЗРАСТА РЕГИОНАЛЬНЫХ СТРАТИГРАФИЧЕСКИХ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ВЕНДА ЮГО-ЗАПАДА СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.

4.1. ЮКАНДИНСКИЙ ГОРИЗОНТ.

4.2. БЮКСКИЙ ГОРИЗОНТ.

4.3. ДАНИЛОВСКИЙ ГОРИЗОНТ.

4.4. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ВЕНДЕ

НА ЮГО-ЗАПАДЕ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Стратиграфия вендских отложений юго-западной части Сибирской платформы"

Актуальность темы. Разработка и совершенствование стратиграфических схем для вендских отложений юго-западной части Сибирской платформы имеет большое значение в связи с их нефтегазоносностью. К настоящему времени накоплен огромный фактический материал по большому количеству разрезов, как во внутренних районах платформы, так и по ее обнаженной периферии. Основные трудности при стратиграфических построениях в этом регионе обусловлены резкими изменениями в строении и составе разрезов и их недостаточной палеонтологической характеристикой. Малый выход керна в глубоких скважинах приводит к руководящей роли каротажа для выделения и прослеживания стратиграфических подразделений в закрытых районах платформы. Имеющиеся геохронологические данные представлены немногочисленными K-Ar датировками по глаукониту, дающими большой разброс значений. Все это затрудняет региональную корреляцию вендских отложений и препятствует обоснованию единой для всего региона стратиграфической схемы.

Существующие на сегодня унифицированные схемы для венда Сибирской платформы составлены отдельно для закрытых (Решения., 1983) и обнаженных (Решения., 1989) ее районов. Сопоставление региональных и местных стратиграфических подразделений этих схем затруднено из-за малого количества прямых - палеонтологических и геохронологических данных о возрасте отложений. Наиболее острая дискуссия об объеме и границах венда ведется в отношении Енисейского кряжа, Байкало-Патомского региона и по сопоставлению выделенных в них подразделений со стратиграфическими схемами разделяющих их внутренних районов платформы. Последнее связано в основном с использованием различных методов выделения и корреляции региональных и местных стратиграфических подразделений (Краевский и др., 1996; Мельников, 1996; Советов и др., 1996, 2000; Хоментовский и др., 1984, 1985, 1997).

Проведенные нами тематические исследования позволяют в ряде случаев снизить остроту возникших противоречий. Использование разрозненных прямых данных о возрасте по рассматриваемой территории й смежным районам позволило уточнить корреляцию стратиграфических схем этих регионов и на ее основе предложить менее противоречивый вариант единой для всей юго-западной части Сибирской платформы схемы стратиграфии вендских отложений.

Объектом исследований настоящей работы являются вендские отложения обнаженных (Енисейский кряж, Присаянье, Байкало-Патомское нагорье) и внутренних районов юго-запада Сибирской платформы. Цель и задачи исследования. Целью работы является обоснование корреляции вендских отложений этой сложной в геологическом отношении части Сибирской платформы. Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

1. Исходя из анализа мощностей, строения и состава разрезов обосновать схему структурно-фациального районирования вендских отложений юго-запада Сибирской платформы.

2. На основе комплексного анализа литостратиграфических и с использованием палеонтологических, геохронологических и хемостратиграфических данных, а также уточнения интерпретации геофизической информации по скважинам провести корреляцию местных стратиграфических подразделений (свит, подсвит, пачек, маркирующих горизонтов) типовых разрезов структурно-фациальных районов и зон. По результатам корреляции выделить и проследить региональные стратиграфические подразделения - горизонты, соответствующие крупным осадочным циклам.

3. Используя все имеющиеся данные о возрасте отложений, и учитывая их стратиграфическую значимость, сопоставить выделенные горизонты с подразделениями сибирской и общероссийской позднедокембрийской стратиграфической шкалы.

Фактический материал и методы исследования. Основой для работы послужили результаты полевых исследований автора в 1994-2001 г.г. на Енисейском кряже, Патомском нагорье, Прибайкалье и во внутренних районах (описания разрезов и керна глубоких скважин). Они дополнены первичным геологическим и геофизическим материалом, полученным на протяжении многих лет В.В. Хоментовским, В.Ю. Шенфилем, М.С. Якшиным, В.Г. Пятилетовым, М.Ш. Файзуллиным и другими сотрудниками Лаборатории позднего докембрия, а также многочисленными литературными данными. Информация по конкретным разрезам была объединена в серию корреляционных профилей, которые прокладывались таким образом, чтобы максимально полно охватить изучаемый регион и отразить изменения в строении и составе разрезов по площади.

Основой для корреляции разрезов послужили литологические данные, которые дополнялись интерпретацией каротажа в глубоких скважинах. При выделении региональных стратиграфических подразделений использовался событийный анализ, разработанный В.В. Хоментовским (1976, 1984, 1985, 1996, 2000). Сущность такого подхода заключается в выделении на основе всего комплекса геологических данных крупных осадочных циклов, разделенных принципиальными историко-геологическими границами (стратиграфические перерывы и несогласия, смена характера осадконакопления и палеонтологической характеристики отложений).

При определении возраста отложений преимущество отдавалось известным находкам тех групп ископаемой флоры и фауны, которые имеют определяющее значение для стратиграфии вендской системы. По мере возможности для датировки стратиграфических подразделений использовались немногочисленные изотопно-геохимические и геохронологические характеристики отложений.

Защищаемые положения и результаты

1. Обоснована схема структурно-фациального районирования вендских отложений. В отличие от официальных схем, она является единой для обнаженных и внутренних районов юго-западной части Сибирской платформы. Ее основными элементами являются крупные области с различной интенсивностью и характером осадконакопления (палеоструктуры) -Приенисейский, Присаянский и Байкало-Патомский перикратонные и Среднеангарский внутрикратонный прогибы, разделенные Байкитско-Предсаянским и Непско-Ботуобинским палеоподнятиями. Большинство вендских палеопрогибов развивалось унаследовано от более древних, о чем свидетельствует их пространственное расположение и определенная общность осадконакопления верхнерифейских и нижневендских отложений в осевых частях палеопрогибов. От поднятий в сторону прогибов происходит последовательное наращивание разреза за счет появления более древних толщ, обогащение состава отложений обломочным материалом и ухудшение его сортировки.

2. На основе литологических и палеонтологических данных обосновано уточнение корреляции местных стратиграфических подразделений венда на рассматриваемой территории - как внутри отдельных районов, так и между ними. В частности, показана ошибочность сопоставления тасеевской серии юга Енисейского кряжа и ее стратиграфических аналогов с оскобинской и ванаварской свитами внутренних районов и, следовательно, невозможность ее отнесения к венду.

3. Принятый вариант взаимоотношений местных стратиграфических подразделений региона позволил предложить комплексное обоснование в составе вендского комплекса юго-запада Сибирской платформы 3 региональных горизонтов (снизу вверх) - юкандинского, бюкского и даниловского. Они представляют собой самостоятельные осадочные циклы, разделенные событийными рубежами (перерывы, несогласия, смена характера осадконакопления). Величина перерывов в основании выделенных горизонтов возрастает в направлении от прогибов к поднятиям.

4. Полученные результаты в сочетании с анализом данных о возрасте отложений способствуют увязке стратиграфической схемы региона с общесибирской схемой венда: юкандинского горизонта с нижним вендом, бюкского горизонта - с эдиакарским, а даниловского, за исключением самой верхней части - с немакит-далдынским ярусом верхнего венда.

Научная новизна и личный вклад. В отличие от большинства опубликованных работ, при районировании и корреляции отложений не делалось принципиального различия между обнаженными и закрытыми районами платформы. Проведенный автором анализ мощностей показал, что выделяемые во внутренних районах платформы палеоструктуры имеют свое продолжение и в ее обнаженной периферии. Выделенные региональные стратиграфические подразделения лишь частично соответствуют горизонтам, принятым в унифицированных схемах, а их преимущество заключается в более полном обосновании за счет привлечения информации по обнаженным районам платформы.

В предложенной стратиграфической схеме на основании всего комплекса данных о возрасте отложений существенно усилено обоснование границ венда. В отличие от многих предшественников, для рассматриваемой территории автором принято комплексное историко-геологическое обоснование рубежа, разделяющего нижний и верхний отделы венда.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты работы могут быть непосредственно использованы для усовершенствования региональных и местных стратиграфических схем венда, включая перспективные на углеводородное сырье районы юго-западной части Сибирской платформы. Показано, что потенциал использования традиционных геологических методов для совершенствования региональных и местных стратиграфических схем венда далеко не исчерпан. Они являются основой для разработки и использования новейших изотопных методов в стратиграфии. Оценка реального стратиграфического значения прямых данных о возрасте отложений позволяет более корректно использовать их для стратиграфии позднего докембрия. Все это способствует более полному обоснованию сибирского венда в общей стратиграфической шкале позднего докембрия.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 8 работ, а также в соавторстве подготовлено 3 производственных отчета. Результаты исследований докладывались на всероссийских конференциях «Геодинамика и эволюция Земли» (Новосибирск, 1996), «Геологическое строение, нефтегазоносность и перспективы освоения нефтяных и газовых месторождений Нижнего Приангарья» (Красноярск, 1997), региональной конференции «Проблемы недропользования на территории Эвенкийского автономного округа» (Красноярск, 1999), межведомственном региональном совещании «Стратиграфия и нефтегазоносность венда-верхнего рифея юго-западной части Сибирской платформы» (Красноярск, 2001) и всероссийской 9 конференции «Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков» (Иркутск, 2002).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4 глав и заключения. Текст изложен на 210 страницах и содержит 28 рисунков. Список литературы включает 130 опубликованных работ.

Работа выполнена в Лаборатории палеонтологии и стратиграфии позднего докембрия и кембрия Института геологии нефти и газа СО РАН. Автор с~ признателен своим коллегам М.С. Якшину, A.A. Постникову, Г.А. Карловой, A.A. Терлееву, К.Е. Наговицину и М.Ш. Файзуллину за помощь и сотрудничество на всех этапах работы. Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю, д.г.-м.н. В.В. Хоментовскому за постановку задачи и организацию работы, способствующую наиболее полному ее выполнению.

Автор благодарит за предоставленные консультации и первичный материал Ю.К. Советова, Г.Г. Шемина,

Э.Г. Викса

A.C. Гибшера, С.А. Моисеева, В.А.

Топешко, Е.М. Хабарова, A.B. Хоменко, C.B. Сараева (ОИГГиМ СО РАН, г. Новосибирск); Н.В. Мельникова, Б.Г. Краевского, А.О. Ефимова (СНИИГГиМС, г. Новосибирск); О.В. Гутину, А.Ф. Бабинцева (КНИИГиМС, г. Красноярск); Б.Б. Кренцлера, П.П. Скоробогатых (ОАО «Енисейнефтегаз», г. Красноярск); A.M. Станевича, Е.В. Склярова (ИЗК СО РАН, г. Иркутск). Работа выполнялась при поддержке РФФИ (гранты № 96-05-64840, 99-05-64442, 02-05-06323 и 02-0564765) и ВМТК № 1775 ОИГГиМ СО РАН.

Заключение Диссертация по теме "Палеонтология и стратиграфия", Кочнев, Борис Борисович

Основные результаты, полученные в процессе выполнения работы, сводятся к следующему:

1. На основе анализа мощностей вендского комплекса, строения и состава разрезов обоснована схема структурно-фациального районирования вендских отложений юго-западной части Сибирской платформы. Основными ее подразделениями являются крупные области с различной полнотой разреза, интенсивностью и характером осадконакопления (палеоструктуры) -Приенисейский, Присаянский и Байкало-Патомский перикратонные и Среднеангарский внутрикратонный прогибы, разделенные Байкитско-Предсаянским и Непско-Ботуобинским палеоподнятиями. Показано, что структуры, выделяемые во внутренних районах платформы, имеют свое продолжение и в ее обнаженной периферии. Так, Байкитское поднятие, где происходит резкое сокращение разреза и выклинивание нижних подразделений венда, продолжается к югу, где соединяется с Предсаянским поднятием. Точно так же на южном продолжении Непско-Ботуобинского палеосвода находится Онотское, или Китайское палеоподнятие, в пределах которого существенно сокращена мощность разреза и выклинивается нижняя, хужирская свита венда.

В перикратонных прогибах происходит резкое - часто в несколько раз -увеличение мощности вендского комплекса, повышается содержание обломочного материала, ухудшается его сортировка. Перерывы в осадконакоплении проявлены менее отчетливо, а в наиболее мощных разрезах Приенисейского и Байкало-Патомского прогибов наблюдается постепенный переход между вендскими и верхнебайкальскими отложениями.

Особое положение в вендской палеоструктуре региона занимает Среднеангарский внутрикратонный прогиб. Кроме преобладания терригенных пород в составе нижнего и нижней части верхнего венда, для него характерно высокое содержание солей в даниловском горизонте венда. Высокая засолоненность при формировании отложений в это время объясняется нами относительной изолированностью Среднеангарского прогиба, который отделялся системой поднятий от остальных частей бассейна.

Большинство палеоструктур являются унаследованными от более древних отложений, о чем свидетельствует их пространственное расположение и постепенный переход между верхнерифейскими и вендскими отложениями в осевых частях палеопрогибов.

2. Проведенная на основе литологических и геофизических данных с использованием биостратиграфической, геохронологической и хемостратиграфической информации корреляция наиболее представительных разрезов выделенных структурно-фациальных районов и зон позволила сопоставить вендские отложения внутренних и обнаженных районов юго-запада Сибирской платформы. По результатам корреляции, в их составе намечается 3 крупных осадочных цикла. Нижний, названный нами юкандинским, соответствует во внутренних районах аянскому горизонту унифицированной схемы 1983 г. и нижненепскому подгоризонту схемы 1989 г. (Решения., 1983, 1989). Он включает в себя отложения нижней и средней пачки верхненемчанской подсвиты Приенисейского СФР; хужирскую свиту Присаянского СФР; нижневанаварскую, нижненепскую нижнекурсовскую и нижнечорскую подсвиты Среднеангарского и Непско-Ботуобинского СФР; талахскую, ынахскую, бесюряхскую, сералахскую жербинскую свиты, нижнепаршинскую,. нижне- и среднеушаковскую подсвиты Байкало-Патомского СФР (рис. 25). Юкандинский горизонт на большей части рассматриваемой территории, за исключением наиболее мощных разрезов Приенисейского и Байкало-Патомского СФР, залегает с размывом на подстилающих отложениях. В его составе преобладают терригенные породы, а нижняя его часть образует четко выраженные базальные пачки, такие как боханский, безымянный, верхнечонский-2 горизонты на различных площадях глубокого бурения.

Второй крупный цикл, или бюкский горизонт (Хоментовский, Кочнев, 1999), объединяет отложения верхненепского и тирского горизонтов внутренних районов в схеме 1989 г. (Решения., 1989). В него включены верхняя пачка верхненемчанской подсвиты и нижняя часть редколесной свиты Приенисейского СФР, верхневанаварская, верхненепская, верхнечорская, верхнекурсовская и верхнепаршинская подсвиты, а также оскобинская, тирская, бюкская и космическая свиты внутренних районов; верхнеушаковская подсвита Прибайкалья и нижняя часть шаманской и усть-тагульской свит Присаянья; тирбэсская свита Патомского нагорья (рис. 25). Размыв в основании бюкского горизонта менее отчетливый, и проявлен лишь на склонах палеоподнятий. Во многих районах в основании бюкского горизонта отмечается четкая смена состава обломочного материала терригенных пород на более зрелый и сортированный по сравнению с подстилающими отложениями. В составе нижней части бюкского горизонта преобладают терригенные, а в верхней - карбонатные породы. Исключение составляют разрезы палеопрогибов, где обломочные породы в аналогах бюкского горизонта резко преобладают. В основании бюкского горизонта также выделяются базальные пачки, представленные марковским, хамакинским и верхнечонским-1 продуктивными горизонтами.

Даниловский горизонт соответствует выделенному ранее во внутренних районах платформы (Решения., 1989) и включает в себя тэтэрскую, собинскую, тохомскую и катангскую свиты и их аналоги - юряхскую, кудулахскую и успунскую свиты. В обнаженных районах с даниловским горизонтом сопоставлены островная, низы лебяжинской, верхняя часть редколесной и немчанской свит Енисейского кряжа; верхи шаманской и усть-тагульской свит и иркутская свита Присаянья; куртунская и аянканская свиты Прибайкалья; тинновская свита Патомского нагорья (рис. 25). Отложения даниловского горизонта, в отличие от подстилающих образований, сложены терригенно-карбонатными породами с преобладанием доломитов. Размыв в основании даниловского горизонта развит лишь на Непско-Ботуобинском и, возможно, Байкитском палеоподнятиях. Во внутренних районах платформы в основании даниловского горизонта маркирующим горизонтом является Преображенский пласт обломочных доломитов, аналогом которого в обнаженной периферии являются пласты песчаников.

Таким образом, каждый из горизонтов представляет собой осадочный цикл, сложенный в основании базальными обломочными породами, вверх по разрезу сменяющимися тонкотерригенными разностями и карбонатами. Роль перерывов в основании выделенных горизонтов возрастает в направлении от прогибов к поднятиям. Каждый горизонт отражает этап последовательного расширения области вендского осадконакопления, происходившей от осевых частей палеопрогибов в сторону палеоподнятий.

3. Анализ известных, в том числе полученных в последние годы прямых (палеонтологических, геохронологических и хемостратиграфических) данных о возрасте отложений, а также корреляция их с типовыми разрезами венда севера и востока Сибирской платформы позволяют сделать вывод о соответствии юкандинского горизонта нижнему венду, бюкского горизонта - эдиакарскому, а даниловского горизонта - немакит-далдынскому ярусам верхнего венда.

В связи с несовершенством вещественных методов и малым количеством данных, полученных при их применении, наибольшее преимущество при датировании отложений на рассматриваемой территории имеют палеонтологические данные. В основании юкандинского горизонта отмечается смена т.н. ченчинского и жербинского комплексов строматолитов и микрофитолитов; с основания бюкского горизонта происходит появление ряда новых форм микрофоссилий и более широкое распространение проходящих форм этой группы, а несколько выше в отложениях бюкского горизонта появляются остатки фауны эдиакарского типа. Отложения даниловского горизонта, за исключением его самой верхней части, охарактеризованы мелкораковинными окаменелостями, характерными для верхов венда. На основании новых и известных ранее находок мелкораковинной фауны, хемостратиграфических кривых и корреляции с разрезами севера и востока Сибирской платформы несколько уточнено положение границы, разделяющей венд и кембрий, которая проходит вблизи кровли даниловского горизонта.

4. Предложенная схема стратиграфии вендских отложений юго-запада Сибирской платформы дает основание в некоторых случаях уточнить корреляцию местных стратиграфических подразделений. В частности, показана ошибочность сопоставления тасеевской серии юга Енисейского кряжа и ее стратиграфических аналогов с оскобинской и ванаварской свитами внутренних районов и, следовательно, невозможность отнесения ее к венду.

197

Результаты проведенных исследований могут быть использованы для усовершенствования региональных и местных стратиграфических схем венда, в том числе в перспективных на углеводородное сырье районах юго-западной части Сибирской платформы. Оценка реального стратиграфического значения прямых данных о возрасте отложений, в том числе и различных групп палеонтологических остатков, позволяет более корректно использовать их для стратиграфический построений. Все это способствует более полному сопоставлению сибирского венда с общей стратиграфической шкалой позднего докембрия. ^

ЗАКЛЮЧЕНИЕ