БЕНТОСНЫЕ ФОРАМИНИФЕРЫ И УСЛОВИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ ВЕРХНЕЮРСКИХ И НИЖНЕМЕЛОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ РУССКОЙ ПЛИТЫ
|
Введение
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ОПУБЛИКОВАННЫХ ДАННЫХ
ГЛАВА 2. СТРАТИГРАФИЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЗРЕЗОВ
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ АНОКСИЧЕСКИХ ОБСТАНОВОК В ПОЗДНЕЙ ЮРЕ И РАННЕМ МЕЛУ В ПАЛЕОБАССЕЙНАХ ЕВРАЗИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ОПУБЛИКОВАННЫХ ДАННЫХ
ГЛАВА 2. СТРАТИГРАФИЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ РАЗРЕЗОВ
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ
ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ АНОКСИЧЕСКИХ ОБСТАНОВОК В ПОЗДНЕЙ ЮРЕ И РАННЕМ МЕЛУ В ПАЛЕОБАССЕЙНАХ ЕВРАЗИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящий момент обогащенные органическим веществом отложения имеют повышенный интерес с научной точки зрения, так как являются потенциальным источником углеводородов и индикатором специфических палеогеографических условий. Меловой период характеризуется несколькими проявлениями океанических аноксических эпизодов (ОАЕ - Оceanic Аnoxic Еvent), которые способствовали образованию черносланцевых отложений [60, 85].
Характер и последствия мезозойских океанических аноксических событий (ОАЭ) являются предметом продолжающихся дебатов, и недавние исследования показали, что для объяснения каждого из этих событий необходимы различные сценарии. Тем не менее, можно наблюдать сходство между различными ОАЭ. В этом исследовании мы попытались собрать общие сведения о нижнемеловых и средневолжских отложениях, и исследовать палеогеографические условия во время раннемелового ОАЕ-1а и позднеюрского ОАЕ с использованием различных анализов.
Несмотря на обилие публикаций о раннеаптском ОАЕ-1а и позднеюрском аноксическом эпизоде и их проявлениях в различных палеографических условиях во всем мире, все еще остаются не изученные вопросы. Слабо изученными остаются особенности микроструктуры черных сланцев и палеогеографические условия осадконакопления.
Объектами исследования были выбраны: разрез верхнего готерива «Чепкас Никольское», разрез нижнего мела «Старая Задоровка» нижнемеловая и волжская (титонская) часть скважины 1 (Татарские Шатрашаны) (соответственно)) и волжская (титонская) часть скважины Красноленинское месторождение (Западная Сибирь).
В работе освещаются результаты микрофаунистических, электронномикроскопических, геохимических, рентгенофазового, петрографического и флуоресцентного анализов, проведенные на базе лабораторий Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета совместно с Фрайбергским Техническим Университетом.
Целью настоящей работы является изучение палеогеографических обстановок образования черносланцевых горизонтов и хроностратиграфического положения позднеюрского и раннеаптского (ОАЕ-1а) аноксических событийных горизонтов на Русской платформе.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Выполнить литературный обзор по теме исследования, изучить региональные стратиграфические схемы верхней юры-нижнего мела Русской плиты;
• Изучить вещественный состав черносланцевых отложений (шлифы) с примением цифровой микроскопии и флуоресцентного свечения;
• Изучить геохимический состав на основе результатов анализа масс- спектрометрии (изотопный и элементный состав) и газовой хроматографии (газовый);
• Изучить вещественный состав верхнеюрских и нижнемеловых отложений с использованием рентгенофазового анализа;
• Изучить раковины бентосных фораминифер с применением оптической и цифровой микроскопии, определить видовой состав и принадлежность к фораминиферовым зонам;
• На основе выделенных фораминиферовых зон уточнить хроностратиграфическое положение нижнеаптского (ОАЕ-1а) аноксического событийного горизонта на Русской платформе;
• Сопоставить раннеаптский ОАЕ- 1а и позднеюрский ОАЕ с палеобассейнами Западной Европы;
• На основе полученных данных построить модели обстановок осадконакопления верхнеюрских и нижнемеловых отложений.
Практическую ценность исследования видится в возможности использования результатов диссертации на геологическом производстве, а выводы, сформулированные в диссертации, могут представлять интерес для студентов и аспирантов геологического профиля.
Публикации и апробации работы. Материалы, представленные в диссертации, опубликованы в сборниках тезисов и научных журналах. Результаты работ докладывались на Итоговых конференциях КФУ (2017-2018 гг.), публиковались в сборниках X Международной научно-практической конференции «Геология в развивающемся мире» (Пермь, 2017), Kazan Golovkinsky Stratigraphic Meeting (Казань, 2017 г.), XXII Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2018 г.).
Благодарности. Автор благодарит своих научных руководителей: Маркуса Вилмсена (Дрезденский естественно-научный музей, Германия), доктора геологоминералогических наук С.О. Зорину, а также выражает благодарность профессору Йоргу В. Шнайдеру (Фрайбергская горная академия, Германия), Франку Шольце (Фрайбергская горная академия, Германия), зав. кафедрой палеонтологии и стратиграфии ИГиНГТ КФУ В.В. Силантьеву.
Характер и последствия мезозойских океанических аноксических событий (ОАЭ) являются предметом продолжающихся дебатов, и недавние исследования показали, что для объяснения каждого из этих событий необходимы различные сценарии. Тем не менее, можно наблюдать сходство между различными ОАЭ. В этом исследовании мы попытались собрать общие сведения о нижнемеловых и средневолжских отложениях, и исследовать палеогеографические условия во время раннемелового ОАЕ-1а и позднеюрского ОАЕ с использованием различных анализов.
Несмотря на обилие публикаций о раннеаптском ОАЕ-1а и позднеюрском аноксическом эпизоде и их проявлениях в различных палеографических условиях во всем мире, все еще остаются не изученные вопросы. Слабо изученными остаются особенности микроструктуры черных сланцев и палеогеографические условия осадконакопления.
Объектами исследования были выбраны: разрез верхнего готерива «Чепкас Никольское», разрез нижнего мела «Старая Задоровка» нижнемеловая и волжская (титонская) часть скважины 1 (Татарские Шатрашаны) (соответственно)) и волжская (титонская) часть скважины Красноленинское месторождение (Западная Сибирь).
В работе освещаются результаты микрофаунистических, электронномикроскопических, геохимических, рентгенофазового, петрографического и флуоресцентного анализов, проведенные на базе лабораторий Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского (Приволжского) федерального университета совместно с Фрайбергским Техническим Университетом.
Целью настоящей работы является изучение палеогеографических обстановок образования черносланцевых горизонтов и хроностратиграфического положения позднеюрского и раннеаптского (ОАЕ-1а) аноксических событийных горизонтов на Русской платформе.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Выполнить литературный обзор по теме исследования, изучить региональные стратиграфические схемы верхней юры-нижнего мела Русской плиты;
• Изучить вещественный состав черносланцевых отложений (шлифы) с примением цифровой микроскопии и флуоресцентного свечения;
• Изучить геохимический состав на основе результатов анализа масс- спектрометрии (изотопный и элементный состав) и газовой хроматографии (газовый);
• Изучить вещественный состав верхнеюрских и нижнемеловых отложений с использованием рентгенофазового анализа;
• Изучить раковины бентосных фораминифер с применением оптической и цифровой микроскопии, определить видовой состав и принадлежность к фораминиферовым зонам;
• На основе выделенных фораминиферовых зон уточнить хроностратиграфическое положение нижнеаптского (ОАЕ-1а) аноксического событийного горизонта на Русской платформе;
• Сопоставить раннеаптский ОАЕ- 1а и позднеюрский ОАЕ с палеобассейнами Западной Европы;
• На основе полученных данных построить модели обстановок осадконакопления верхнеюрских и нижнемеловых отложений.
Практическую ценность исследования видится в возможности использования результатов диссертации на геологическом производстве, а выводы, сформулированные в диссертации, могут представлять интерес для студентов и аспирантов геологического профиля.
Публикации и апробации работы. Материалы, представленные в диссертации, опубликованы в сборниках тезисов и научных журналах. Результаты работ докладывались на Итоговых конференциях КФУ (2017-2018 гг.), публиковались в сборниках X Международной научно-практической конференции «Геология в развивающемся мире» (Пермь, 2017), Kazan Golovkinsky Stratigraphic Meeting (Казань, 2017 г.), XXII Международный научный симпозиум студентов и молодых ученых имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2018 г.).
Благодарности. Автор благодарит своих научных руководителей: Маркуса Вилмсена (Дрезденский естественно-научный музей, Германия), доктора геологоминералогических наук С.О. Зорину, а также выражает благодарность профессору Йоргу В. Шнайдеру (Фрайбергская горная академия, Германия), Франку Шольце (Фрайбергская горная академия, Германия), зав. кафедрой палеонтологии и стратиграфии ИГиНГТ КФУ В.В. Силантьеву.
По результатам вышеприведенного исследования были изучены отложения верхней юры и нижнего мела. На интервале верхняя юра - нижний мел выделяются 2 аноксических эпизода: позднеюрское и раннемеловое ОАЕ, характеризующеся
накоплением черносланцевых горизонтов. По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. В нижнеаптских и верхнеюрских отложениях обнаружены минералы, характерные для вулканических пород (альбит, диопсид и др.) или продуктов их преобразования (монтмориллонит и др.). Это свидетельствует об интенсивном поступлении пирокластического материала в бассейн седиментации.
2. В изученных горизонтах черных сланцев выявлено высокое содержание метана (до 99%) и подсчитаны эмиссии метана, высокие значения Сорг от 9 до 27%, отрицательные значения 5 Сорг.
3. В нижнемеловых и верхнеюрских черносланцевых толщах установлены пиритовые фрамбоиды. Цельные фрамбоиды свидетельствуют о полном отсутствии кислорода, что способствует их сохранению в нераспавшемся виде. Распадающиеся фрамбоиды в промзинской свите свидетельствуют о частичном или полном растворении органического вещества внутри фрамбоидов, связанные с присутствием кислорода.
4. Источником органического вещества в раннем апте и поздней юре были морские водоросли Tasmanaceans, которые в результате благоприятных условий, развились в огромных количествах и сформировали черносланцевые отложения.
5. Зрелость органического вещества ульяновской толщи и промзинской свиты близки к зоне нефте- и газообразования.
6. Комплекс фораминифер нижнеаптских и верхнеготеривских отложений, соответствуют - хмелевской толще и климовской свите, соответственно.
7. Морфотипы фораминифер нижнеаптских и верхнеготеривских отложений, а также преобладание фораминифер с аглютинированными раковинами соответствуют нижней неритической и верхней батиальной зоне. На территории Ульяновско-Саратовского прогиба осадки в эти периоды формировались в мелководье на глубине 200-300 м.
8. Микрофауна (бентосные фораминиферы) хмелевской толщи свидетельствует о начавшихся неблагоприятных условиях перед ОАЭ-1а.
9. По результатам реконструкции моделей осадконакопления были выявлены следующие условия образования отложений:
а) Отложения промзинской и баженовской свиты. В обоих случаях осадконакопление происходило в теплом гумидном климате, эпиконтинентальном морском бассейне с нормальной соленостью, в период максимума трансгрессии. На парниковый (тепличный) климат влияла вулканическая активность и эмиссия метана из черносланцевых отложений. Осадконакопление со спокойным гидродинамическим режимом способствовало формированию монотонного горизонта битуминозных сланцев. В средневолжских углеродистых осадках накапливалось в основном автохтонное морское ОВ. Благоприятные условия способствовали росту биомассы водорослей (Tasmanaceans), что и привело к цветению воды. В морском водоеме развивалась в основном аноксическая обстановка, а иногда осадконакопление протекало при восстановительных условиях, с интенсивной пиритизацией (вплоть до сероводородного заражения), при этом стабильность этих условий была различна.
б) Климовская свита формировалась в морских условиях, с высоким стоянием уровня моря, гумидным климатом и дизоксическими условиями. Отложения накапливались в условиях с повышенным содержанием S, V и P. Обилие фосфора в качестве питательного субстрата, позволил бентосной микрофауне приспособиться к установившимся неблагоприятным условиям, кроме того, на соответствующие условия могут указывать обилие в составе фораминиферового комплекса определенных родов.
в) Раннемеловые отложения формировались в морских условиях, с гумидным климатом в период трансгрессии моря. Раннеаптский морской водоем характеризуется накоплением широкого спектра химических элементов, в частности элементов-индикаторов аноксии. Редкость бентосной фауны, отсутствие биотурбации, седиментационная тонкая горизонтальная слоистость в нижнеаптских битуминозных сланцах свидетельствуют о стабильной аноксии. Источником органического вещества послужила биомасса водорослей (Tasmanaceans). Нижележащие отложения хмелевской толщи характеризуются обедненной микрофауной и накоплением элементов-индикаторов аноксии - S, V, что позволяет сделать вывод о начавшихся неблагоприятных безкислородных условий до накопления черносланцевых толщ.
накоплением черносланцевых горизонтов. По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. В нижнеаптских и верхнеюрских отложениях обнаружены минералы, характерные для вулканических пород (альбит, диопсид и др.) или продуктов их преобразования (монтмориллонит и др.). Это свидетельствует об интенсивном поступлении пирокластического материала в бассейн седиментации.
2. В изученных горизонтах черных сланцев выявлено высокое содержание метана (до 99%) и подсчитаны эмиссии метана, высокие значения Сорг от 9 до 27%, отрицательные значения 5 Сорг.
3. В нижнемеловых и верхнеюрских черносланцевых толщах установлены пиритовые фрамбоиды. Цельные фрамбоиды свидетельствуют о полном отсутствии кислорода, что способствует их сохранению в нераспавшемся виде. Распадающиеся фрамбоиды в промзинской свите свидетельствуют о частичном или полном растворении органического вещества внутри фрамбоидов, связанные с присутствием кислорода.
4. Источником органического вещества в раннем апте и поздней юре были морские водоросли Tasmanaceans, которые в результате благоприятных условий, развились в огромных количествах и сформировали черносланцевые отложения.
5. Зрелость органического вещества ульяновской толщи и промзинской свиты близки к зоне нефте- и газообразования.
6. Комплекс фораминифер нижнеаптских и верхнеготеривских отложений, соответствуют - хмелевской толще и климовской свите, соответственно.
7. Морфотипы фораминифер нижнеаптских и верхнеготеривских отложений, а также преобладание фораминифер с аглютинированными раковинами соответствуют нижней неритической и верхней батиальной зоне. На территории Ульяновско-Саратовского прогиба осадки в эти периоды формировались в мелководье на глубине 200-300 м.
8. Микрофауна (бентосные фораминиферы) хмелевской толщи свидетельствует о начавшихся неблагоприятных условиях перед ОАЭ-1а.
9. По результатам реконструкции моделей осадконакопления были выявлены следующие условия образования отложений:
а) Отложения промзинской и баженовской свиты. В обоих случаях осадконакопление происходило в теплом гумидном климате, эпиконтинентальном морском бассейне с нормальной соленостью, в период максимума трансгрессии. На парниковый (тепличный) климат влияла вулканическая активность и эмиссия метана из черносланцевых отложений. Осадконакопление со спокойным гидродинамическим режимом способствовало формированию монотонного горизонта битуминозных сланцев. В средневолжских углеродистых осадках накапливалось в основном автохтонное морское ОВ. Благоприятные условия способствовали росту биомассы водорослей (Tasmanaceans), что и привело к цветению воды. В морском водоеме развивалась в основном аноксическая обстановка, а иногда осадконакопление протекало при восстановительных условиях, с интенсивной пиритизацией (вплоть до сероводородного заражения), при этом стабильность этих условий была различна.
б) Климовская свита формировалась в морских условиях, с высоким стоянием уровня моря, гумидным климатом и дизоксическими условиями. Отложения накапливались в условиях с повышенным содержанием S, V и P. Обилие фосфора в качестве питательного субстрата, позволил бентосной микрофауне приспособиться к установившимся неблагоприятным условиям, кроме того, на соответствующие условия могут указывать обилие в составе фораминиферового комплекса определенных родов.
в) Раннемеловые отложения формировались в морских условиях, с гумидным климатом в период трансгрессии моря. Раннеаптский морской водоем характеризуется накоплением широкого спектра химических элементов, в частности элементов-индикаторов аноксии. Редкость бентосной фауны, отсутствие биотурбации, седиментационная тонкая горизонтальная слоистость в нижнеаптских битуминозных сланцах свидетельствуют о стабильной аноксии. Источником органического вещества послужила биомасса водорослей (Tasmanaceans). Нижележащие отложения хмелевской толщи характеризуются обедненной микрофауной и накоплением элементов-индикаторов аноксии - S, V, что позволяет сделать вывод о начавшихся неблагоприятных безкислородных условий до накопления черносланцевых толщ.
Подобные работы
- БИО- И ХЕМОСТРАТИГРАФИЯ МЕЗОЗОЙСКИХ ЧЕРНОСЛАНЦЕВЫХ ТОЛЩ ВОСТОКА РУССКОЙ ПЛИТЫ
Магистерская диссертация, геология и минералогия. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2019