geologyИзвестия высших учебных заведений. Геология и разведкаProceedings of higher educational establishments. Geology and Exploration0016-77622618-8708Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting10.32454/0016-7762-2023-65-4-46-65geology-949Research ArticleГЕОЛОГИЯ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДОВGEOLOGY AND PROSPECTING FOR HYDROCARBON RESERVESГагаты в отложениях средней юры Крыма (г. Судак): углепетрография, палеоботаника, условия образованияGagates in Crimean middle jurassic sediments (Sudak): coal petrography, paleobotany, formation conditionshttps://orcid.org/0000-0003-4639-2145СтукаловаИ. Е.StukalovaI. E.

Стукалова Ирина Евгеньевна  — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории седиментологии и геохимии осадочных бассейнов

7, Пыжевский пер., г. Москва 119017

тел.: +7 (495) 953-66-18

Irina E. Stukalova — Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Senior Researcher, Laboratory of Sedimentology and Sedimentary Basin Geochemistry

7, Pyzhevsky lane, Moscow 119017

tel.: +7 (495) 953-66-18

iestukalova@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0007-9564-6128СадчиковаТ. А.SadchikovaТ. А.

Садчикова Тамара Александровна  — кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник лаборатории седиментологии и геохимии осадочных бассейнов

7, Пыжевский пер., г. Москва 119017

тел.: +7 (495) 959-34-97

Tamara A. Sadchikova — Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Senior Researcher of the Laboratory of Sedimentology and Geochemistry of Sedimentary Basins 

7, Pyzhevsky lane, Moscow 119017

tel.: +7 (495) 959-35-01

 

tamara-sadchikova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6506-7319НаугольныхС. В.NaugolnykhS. V.

Наугольных Сергей Владимирович — доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник лаборатории палеофлористики 

7, Пыжевский пер., г. Москва 119017

тел.: +7 (495) 959-35-01

Sergey V. Naugolnykh  — Dr. of Sci. (Geol.-Min.), Chief Researcher of the Laboratory of Paleofloristics 

7, Pyzhevsky lane, Moscow 119017

tel.: +7 (495) 959-35-01

naugolnykh@list.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8654-1614ЧепалыгаА. Л.ChepalygaА. L.

Чепалыга Андрей Леонидович  — доктор географических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории гидрологии 

29/4, Старомонетный пер., г. Москва 119017

тел.: +7 (477) 129-04-74

Andrey L. Chepalyga — Dr. of Sci. (Geog.), Leading Researcher of the Laboratory of Hydrology

29/4, Staromonetny lane, Moscow 119017

tel.: +7 (477) 129-04-74

tchepalyga@mail.ruГеологический институт РАНРоссияGeological Institute ofthe Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут географии РАНРоссияInstitute of Geography of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202308122023044665Copyright © Стукалова И.Е., Садчикова Т.А., Наугольных С.В., Чепалыга А.Л., 20232023Стукалова И.Е., Садчикова Т.А., Наугольных С.В., Чепалыга А.Л.Stukalova I.E., Sadchikova Т.А., Naugolnykh S.V., Chepalyga А.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geology-mgri.ru/jour/article/view/949Введение

Введение. Изучены угленосные отложения копсельской свиты бат-келловейского яруса средней юры вблизи г. Судака (п-ов Крым). Литолого-минералогический анализ пород, преимущественно песчаников и алевролитов, с раковинным детритом, растительными остатками и линзами углей (гагатов), позволил определить прибрежно-морские и лагунные обстановки осадконакопления. Изученные гагаты представлены структурным витринитом и относятся к гумусовой группе. Вторичные минералы в угольных пластах и вмещающих породах указывают на стадию раннего катагенеза. На основании ботанического анализа установлен состав исходных растений-углеобразователей: это группа хвойных семейства араукариевых.

Цель работы

Цель работы. Выявить фациально-климатические и ландшафтные условия образования гагатов копсельской свиты, их состав, структуру, вторичные изменения. Показать, что вещественный состав углей — это древесина голосеменных растений, преимущественно хвойных, а не талломы водорослей. Материалы и методы исследования. Объектом исследования являются угленосные отложения средней юры бат-келловейского яруса копсельской свиты, изученные в естественных обнажениях долины р. Копсель в районе г. Судака (Крым). Интерес для исследования представляет присутствие в этих отложениях линз и прослоев бурого угля — гагата. Гагаты изучены макроскопически (формы и условия залегания в разрезе) и микроскопически (углепетрографическими методами): в двусторонне-полированных шлифах в поляризационном микроскопе, а также в сканирующем микроскопе Vega3 Tescan. Выполнен микроанализ химических элементов на приставке к микроскопу ULTM Max (ГИН). Проведены палеоботанические исследования углефицированных растительных остатков. Структура, текстура и минеральный состав пород исследованы в шлифах в микроскопе; минералогический анализ проведен с использованием рентгеновского дифрактометра D8 Advace (валовый состав в порошковой дифрактограмме и состав глин во фракции <0,001 мм) и сканирующего микроскопа Vega3 Tescan (ГИН). Результаты. На основе комплексных исследований нового уникального местонахождения гагатовых углей в копсельской свите средней юры (бат-келловейский ярус) в долине р. Копсель уточнен и дополнен палеоботанический состав растений-углеобразователей (с преобладанием хвойных типа араукариевых), реконструированы климатические и палеоландшафтные условия формирования этих углей на северной окраине Тетиса. Литолого-минералогические особенности пород, преимущественно песчаников и алевролитов, с раковинным детритом, растительными остатками и линзами углей (гагатов), позволяют определить фациальные обстановки осадконакопления как прибрежно-морские и лагунные, с фрагментами авандельтовых и пролювиальных, оползневых отложений. Установленные вторичные изменения вмещающих пород и собственно углей дают возможность судить о стадии раннего катагенеза, которому была подвержена толща на следующих этапах геологической истории. Заключение. Торфонакопление и последующее углеобразование происходило, вероятно, в мелководных лагунах. Тип торфонакопления паралический, парагенетически связан с изученным комплексом осадков. Постседиментационные преобразования пород соответствуют раннему катагенезу; установлены по наличию вторичного кальцита (по трещинам породы><0,001 мм) и сканирующего микроскопа Vega3 Tescan (ГИН).

Результаты

Результаты. На основе комплексных исследований нового уникального местонахождения гагатовых углей в копсельской свите средней юры (бат-келловейский ярус) в долине р. Копсельуточнен и дополнен палеоботанический состав растений-углеобразователей (с преобладаниемхвойных типа араукариевых), реконструированы климатические и палеоландшафтные условияформирования этих углей на северной окраине Тетиса. Литолого-минералогические особенности пород, преимущественно песчаников и алевролитов, с раковинным детритом, растительными остатками и линзами углей (гагатов), позволяют определить фациальные обстановкиосадконакопления как прибрежно-морские и лагунные, с фрагментами авандельтовых и пролювиальных, оползневых отложений. Установленные вторичные изменения вмещающих породи собственно углей дают возможность судить о стадии раннего катагенеза, которому была подвержена толща на следующих этапах геологической истории.

Заключение

Заключение. Торфонакопление и последующее углеобразование происходило, вероятно, в мелководных лагунах. Тип торфонакопления паралический, парагенетически связан с изученным комплексом осадков. Постседиментационные преобразования пород соответствуют раннему катагенезу; установлены по наличию вторичного кальцита (по трещинам породы и в виде конкреционных образований), обилию аутигенного гипса, и повсеместного замещения фрамбоидов пирита железооксидными минералами. Пропластки гагатов также изменены: в тех местах, где органическое вещество пропитано карбонатными растворами, угольное 

Background

Background. The coal-bearing deposits of the Kopsel formation of the Bathonian-Callovian age of the Middle Jurassic near the city of Sudak (Crimea) are studied. The conducted lithological and mineralogical analysis of rocks, mainly sandstones and siltstones, with shell detritus, plant residues and coal lenses (gagates), made it possible to determine the coastal-marine and lagoon sedimentation conditions. The studied gagates are represented by structural vitrinite and belong to the humus group. Secondary minerals in coal seams and host rocks indicate the stage of early catagenesis. The botanical analysis revealed the coal-forming plants, belonging to a group of conifers of the araucaria family.

Aim

Aim. To identify the facies-climatic and landscape conditions for the formation of gagates of the Kopsel formation, along with their composition, structure, and secondary changes. To demonstrate that the material composition of coals is the wood of gymnosperms, mainly conifers, rather than algal thalli.

Materials and methods

Materials and methods. The natural outcrops of the coal-bearing deposits of the Middle Jurassic of the Bathonian-Callovian stage of the Kopsel formation in the valley of the Kopsel River near the city of Sudak (Crimea) were studied. The lenses and interlayers of brown coal — gagate — present in these deposits were of particular interest. Gagate samples were studied both macroscopically (forms and occurrence conditions in the section) and microscopically (by coal petrography methods). To this end, double-sided polished sections were examined using a polarizing microscope and a Vega3 Tescan scanning microscope. The microanalysis of chemical elements was performed using an ULTM Max (GIN) microscope attachment. Paleobotanical studies of carbonified plant residues were carried out. The structure, texture and mineral composition of the rocks were studied in thin sections using a microscope. A mineralogical analysis was carried out using a D8 Advace X-ray diffractometer (gross composition in a powder diffractogram and composition of clays in a fraction of <0.001 mm) and a Vega3 Tescan (GIN) scanning microscope.

Results

Results. The comprehensive studies conducted in the new, unique location of coals in the Kopsel Formation of the Middle Jurassic (Bathonian-Callovian stage) in the valley of the Kopsel River determined the paleobotanical composition of coal-forming plants (with the predominance of conifers of the Araucariaceae type), the climatic and paleolandscape conditions for the formation of these coals on the northern outskirts of Tethys. The lithological and mineralogical features of rocks, mainly sandstones and siltstones, with shell detritus, plant residues and lenses of coals (gagates), make it possible to determine the facies conditions of sedimentation as coastal-marine and lagoonal, with fragments of avantdelta and proluvial, landslide deposits. The established secondary changes in the host rocks and the coals indicate the stage of early catagenesis, to which the stratum was subjected at the next stages of geological history.

Conclusion

Conclusion. Peat accumulation and subsequent coal formation most likely occurred in shallow lagoons. The type of peat accumulation is paralytic, paragenetically related to the studied sediments. Post-sedimentation transformations of the rocks correspond to early catagenesis. These transformations were established by the presence of secondary calcite (by rock cracks and in the form of nodule formations), the abundance of authigenic gypsum, and the widespread replacement of pyrite framboids with iron oxide minerals. The interlayers of gagates have also undergone changes. In those places where organic matter is impregnated with carbonate solutions, the coal substance is exposed to heat, thus becoming optically opaque.

КрымСудаксредняя юракопсельская свиталитологияпалеоботаникагагатыкатагенезараукариевыеCrimeaSudakMiddle JurassicKopsel formationlithologypaleobotanyjetscatagenesisaraucariaРабота выполнена в рамках темы Госзадания ГИН РАН и Госзадания ИГ РАНResearch was carried out on the subject of the State Assignment of the GIN RAS and the State Assignment of the IG RAS.ReferencesВознесенский А.И. Седиментологические и геодинамические условия формирования позднемезозойских осадочных комплексов в бассейнах северной периферии Тетиса: автореф. дисс. … д-ра геол.-мин. наук. М., 2003. 55 с.Voznesensky A.I. Sedimentological and geodynamic conditions for the formation of Late Mesozoic sedimentary complexes in the basins of the northern periphery of the Tethys. Tesis Doctor Dissertation. Moscow, 2003. 55 p.Вознесенский А.И., Книппер А.Л., Перфильев А.С., Успенская Е.А., Арешин А.В. История восточной части террейна Горного Крыма в средней-поздней юре // Геотектоника. 1998. № 1. С. 27—44.Voznesensky A.I., Knipper A.L., Perfiliev A.S., Uspenskaya E.A., Areshin A.V. History of the eastern part of the terrain of the Mountainous Crimea in the Middle-Late Jurassic // Geotectonics. 1998. No. 1. P. 27—44.Геология СССР. Т. VIII. Крым. Полезные ископаемые. 1974. М.: Недра, 1974. 205 с.Geology of the Soviet Union. Crimea. Mineral resources. Moscow:Nedra Publ. 1974. Vol.VIII.205 p.Геология СССР. Т. VIII. Крым. Ч. 1. Геологическое описание. М.: Недра, 1969. 576 с.Geology of the USSR. T. VIII. Crimea. Part 1. Geological description. Moscow: Nedra Publ., 1969. 576 p.Геология шельфа УССР. Стратиграфия (шельф и побережье Черного моря) / отв. ред. Ю.В. Тесленко. Киев: Наукова Думка, 1984. 184 с.Geology of the shelf of the Ukrainian SSR. Stratigraphy (shelf and coast of the Black Sea) / otv. Red. Yu.V. Teslenko. Kiev: Naukova Dumka, 1984. 184 p.Лаврушин В.Ю., Айдаркожина А.С., Э.В. Соколь, Челноков Г.А., Петров О.Л. Грязевулканические флюиды Керченско-Таманской области: геохимические реконструкции и региональные тренды. Сообщение 1. Геохимические особенности и генезис грязевулканических вод // Литология и полезные ископаемые. 2021. № 6. С. 485—512.Lavrushin V.Yu., Aidarkozhina A.S., Sokol E.V., Chelnokov G.A., Petrov O.L. Mud volcanic fluids of the Kerch-Taman region: geochemical reconstructions and regional trends. Message 1. Geochemical features and genesis of mud volcanic waters // Lithology and mineral resources. 2021. No. 6. P. 485—512.Лепехина В.Г. Палеоксилологическая характеристика верхнепалеозойских угленосных отложений Кузнецкого бассейна // Биостратиграфический сборник. 1969. Вып. 4. С. 126—153.Lepekhina V.G. Paleooxylologic characteristics of the Upper Paleozoic coal-bearing deposits of the Kuznetsk basin // Biostratigraphic collection. 1969. Iss. 4. P. 126—153.Логвиненко Н.В., Орлова Л.В. Образование и изменение осадочных пород на континенте и в океане. Л.: Недра, 1987. 237 с.Logvinenko N.V., Orlova L.V. Formation and change of sedimentary rocks on the continent and in the ocean. Leningrad: Nedra, 1987. 237 p.Моисеев А.С. О Бешуйском каменноугольном месторождении в Крыму. Материалы по общей и приклад. геологии. 1929. Вып. 100. С. 1—38.Moiseev A.S. About the Beshui coal deposit in the Crimea // Materials on the general Geology. 1929. Iiss. 100. P. 1—38.Муратов М.В. Краткий очерк геологического строения Крымского полуострова. М.: Госгеолтехиздат, 1960. 208 с.Muratov M.V. A brief outline of the geological structure of the Crimean Peninsula. Moscow: Gosgeoltehizdat, 1960. 208 p.Паллас П.С. Наблюдения, сделанные во время путешествия по южным наместничествам Русского государства / Пер. с нем.; Отв. ред. Б.В. Левшин; Сост. Н.К. Ткачева. М.: Наука, 1999. 246 с.Pallas P.S. Observations Made during Travels along Southern Vicariates of the Russian State in 1793– 1794) / Levshin B.V. and Tkachev N.K., Eds. In Scientific Heritage. Moscow: Nauka, 1999, vol. 27.Пчелинцев В.Ф. Киммериды Крыма. Л.: Наука, 1966. 127 с.Pchelintsev V.F. Cimmerids of Crimea. Leningrad: Nauka, 1966. 127 p.Стукалова И.Е., Садчикова Т.А., Чепалыга А.Л., Наугольных С.В., Латышева И. В. Угли (гагаты) в отложениях плейстоценовых Черноморских террас Юго-Восточного Крыма // Литология и полезные ископаемые. 2021. № 6. С. 553—564.Stukalova I.E., Sadchikova T.A., Chepalyga A.L., Naugolnykh S.V., Latysheva I.V. Coals (gagats) in the sediments of the Pleistocene Black Sea terraces of the South-Eastern Crimea // Lithology and mineral resources. 2021. No. 6. P. 553—564.Тесленко Ю.В. Байосская флора Горного Крыма / В кн.: Палеонтологические и биостратиграфические исследования на территории Украины / отв. ред. Вялов О.С. Киев: Наук. думка, 1991. С. 93—96.Teslenko Yu.V. Bayosskaya flora of the Mountain Crimea / Paleontological and biostratigraphic studies on the territory of Ukraine / Ed. Vyalov O.S. Kiev: Nauk. Dumka Publ., 1991. P. 93—96.Тесленко Ю.В. О слое с хейролепидиевыми в вещество подвергается тепловому воздействию, становится оптически непрозрачным. ааленских угленосных отложениях Горного Крыма / В кн.: Проблеми стратиграфii фанерозою України / Вiдп. ред. П.Ф. Гожик. Киев: Наук. думка, 2004. С. 84—85.Teslenko Yu.V. On the layer with cheirolepidia in the Aalen coal deposits of the Mountain Crimea / In book.: Problems of stratigraphy of the Phanerozoic of Ukraine / Ed. P.F. Gozhik. Kyiv: Nauk. Dumka, 2004. P. 84—85.Тесленко Ю.В., Астахова Т.В., Горак С.В., Краева Е.Я., Пермяков В.В., Плотникова Л.Ф., Дегельнюк П.Д., Воронова М.А., Яновская Г.Г. О создании новых региональных стратиграфических схем юга Украины / В кн.: Новые данные по стратиграфии и фауне фанерозоя Украины. Сб. научных трудов. Киев: Наук. думка, 1982. С. 146—150.Teslenko Yu.V., Astakhova T.V., Gorak S.V., Kraeva E.Ya., Permyakov V.V., Plotnikova L.F., Degelnyuk P.D., Voronova M.A., Yanovskaya G.G. On the creation of new regional stratigraphic schemes of the south of Ukraine / In: New data on the stratigraphy and fauna of the Phanerozoic of Ukraine. Collection of scientific papers. Kiev: Sciences. Dumka, 1982. P. 146—150.Тесленко Ю.В., Яновская Г.Г. Среднеюрская флора Горного Крыма. Киев: Наукова думка, 1990. 160 с.Teslenko Yu.V., Yanovskaya G.G. Middle Jurassic Flora in the Crimean Mountains. Kiev: Naukova Dumka, 1990.Тимофеев. П.П., Боголюбова Л.И. Геохимия органического вещества голоценовых отложений в областях приморского торфонакопления (Колхида, Южная Прибалтика, Западная Куба, Флорида) // Труды ГИН, вып. 520. М.: Наука, 1999. 220 с.Timofeev P.P., Bogolyubova, L.I. Sedimentogenesis and Early Lithogenesis of Holocene Deposits in the Maritime Peat Deposition Zones: Kolkhida, Southern Baltic Region, Western Cuba, and Florida. Moscow: Nauka, 1998.Фролов В.Т. Литология. Кн. 1: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1992. 336 с.Frolov V.T. Lithology. Book. 1: Textbook. Moscow: MGU Publ., 1992. 336 p.Шнюков Е.Ф., Кутний В.А., Рыбак Е.Н. Камень ночи. Изд. 2-е, допол. Киев: ОМГОР НАНУ, 2009. 64 с.Shnyukov E.F., Kutniy V.A., Rybak E.N. Stone of the night. Ed. 2nd, additional. Kiev: OMGOR NASU, 2009. 64 p.Штах Э., Маковски М.-Т., Тейхмюллер М., Тейлор Г., Чандра Д., Тейхмюллер Р. Петрология углей. М.: Мир, 1978. 554 с.Stach E., Mackowsky M.-Th., Teichmüller M., Taylor G.H., Chandra D., Teichmüller R. Coal Petrology. Moscow: Mir Publ., 1978.Brea M. Una nueva especie del genero Araucarioxylon Kraus 1870, emend. Maheshwari 1972 del Triasico de Agua de la Zorra, Uspallata, Mendoza, Argentina // Ameghiniana (Rev. Asoc. Paleontol. Argent.). 1997. Vol. 34. No. 4. P. 485—496.Brea M. Una nueva especie del genero Araucarioxylon Kraus 1870, emend. Maheshwari 1972 del Triasico de Agua de la Zorra, Uspallata, Mendoza, Argentina // Ameghiniana (Rev. Asoc. Paleontol. Argent.). 1997. Vol. 34. No. 4. P. 485—496.Savidge R.A. Wood anatomy of Late Triassic trees in Petrified Forest National Park, Arizona, USA, in relation to Araucarioxylon arizonicum Knowlton, 1889 // Bulletin of Geosciences. 2007. Vol. 82 (1). P. 301— 328.Savidge R.A. Wood anatomy of Late Triassic trees in Petrified Forest National Park, Arizona, USA, in relation to Araucarioxylon arizonicum Knowlton, 1889, Bull. Geosci., 2007. Vol. 82, no. 4. P. 301—328.Stewart W.N., Rothwell G.W. Paleobotany and the evolution of plants. Second edition. Cambridge: Cambridge University press. 1993. 521 p.Stewart W.N., Rothwell G.W. Paleobotany and the evolution of plants. Second edition. Cambridge: Cambridge University press. 1993. 521 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.