Типы рек — источников тонкой алюмосиликокластики для отложений юры и нижнего мела Западно-Сибирского мегабассейна

Литогеохимические особенности тонкозернистых терригенных пород (аргиллитов, глинистых сланцев, мелкозернистых алевролитов) позволяют, как известно, с определенной долей успеха реконструировать основные параметры формирования осадочных последовательностей различного возраста (палеогеодинамика, палеоклимат, палеогеография, окислительно-восстановительные условия и др.) [8, 10, 11 и др.]. Эти данные дают возможность также судить о составе палеоводосборов и ряде других характеристик процессов осадконакопления. В последние годы на основе сведений о микроэлементном составе взвешенного материала / донных осадков устьевых зон современных рек разных типов/категорий [9] с использованием парных диаграмм (La/Yb)N–εNd(0), (La/Yb)N–Eu/Eu*, (La/Yb)N–(Eu/Sm)N и (La/Yb)N–Th¹ [5] появилась возможность реконструировать и типы рек, поставлявших тонкую терригенную алюмосиликокластическую взвесь в области осадконакопления в геологическом прошлом.

Возможность использования перечисленных выше парных диаграмм для решения ряда актуальных вопросов показана на примере современных рек российской Арктики [5], а также отложений рифея Южного Урала [3] и некоторых других регионов. В настоящей публикации на примере юрско-нижнемеловых отложений Шаимского нефтегазоносного района (НГР) и Широтного Приобья (район Северо-Покачевского месторождения) (рис. 1) сделана попытка применить указанный подход к исследованию мезозойских отложений Западной Сибири, палеогеографические обстановки формирования которых реконструированы к настоящему времени классическими методами с весьма большой детальностью, а данные по современной геохимии в опубликованных работах практически отсутствуют.

Методы и подходы

В соответствии с представлениями [9] все современные реки могут быть отнесены к нескольким типам/категориям: 1) «крупные реки» (World’s major rivers, Амазонка, Конго, Миссисипи, Янцзы, Волга, Меконг, Дон, Сев. Двина и др.), т.е. реки с площадью сложно построенного водосборного бассейна более 100 000 км²; 2) реки, дренирующие водосборы, сложенные в основном осадочными образованиями (rivers draining «mixed/sedimentary» formations, Сена, Шеннон, Блэкуотер и др.), площадь водосборного бассейна их составляет менее 100 000 км2; 3) реки, питающиеся продуктами размыва «магматических/метаморфических» террейнов (rivers draining «igneous/ metamorphic» terranes, реки Фенноскандии, Гайаны, Армориканского массива и др.); 4) реки, дренирующие современные и древние вулканические провинции (rivers draining «volcanic» rocks, п-ов Камчатка, Новая Зеландия, о-в Реюньон, Северная Ирландия и др.).

Выполненный нами [5] анализ данных по распределению редкоземельных элементов (РЗЭ) в донных осадках устьевых зон рек указанных выше типов/категорий показал, что сходство и различие РЗЭ- и Th-систематики их донных осадков и взвеси хорошо выражено на таких диаграммах, как (La/Yb)N–Eu/Eu*, (La/Yb)N–Th и др. На них поля крупных рек (тип/категория 1) и рек, дренирующих осадочные образования, (тип/категория 2) характеризуются существенным перекрытием, а поля рек, получающих взвешенный материал за счет размыва водосборов, сложенных магматическими и метаморфическими образованиями (тип 3) или вулканическими породами (категория 4), перекрытия не имеют вовсе.

Палеогеография Западно-Сибирского мегабассейна в юре — начале мела и источники сноса кластики

Известно, что ранняя юра (плинсбах — начало аалена, время формирования отложений шеркалинской свиты) на рассматриваемой нами территории — это время накопления как морских, так и континентальных отложений (здесь и далее при характеристике палеогеографических обстановок мы в основном оперируем данными, приведенными в монографии [1 и ссылки в этой работе]). Последние представляли как дельтовые, так и озерно-аллювиальные, временами заболачивавшиеся, обстановки. На значительной части Западной Сибири в это время преобладали денудационно-аккумулятивные и денудационные равнины, а также плато и нагорья [2 и др.]. Обломочный материал в бассейн привносился главным образом реками. Считается, что речная сеть, сформированная в ранней юре, существовала и в среднеюрское время. В средней юре (байос и бат, время накопления отложений тюменской свиты) палеогеографические и тектонические обстановки аалена в основном сохраняются [1, 6 и др.].

В позднем бате — раннем келловее происходит крупная морская трансгрессия. Келловей, оксфорд и кимеридж — это время накопления прибрежно- и мелководно-морских, а также относительно глубоководных осадков абалакской свиты и ее аналогов. Территория Шаимского НГР представляла в названную эпоху архипелаг различных по размеру островов и подводных возвышенностей, окруженных подводными депрессиями [1 и ссылки там]. Считается, что основными источниками сноса для эпиконтинентального морского бассейна конца средней юры выступали Алтае-Саянская область, Енисейский кряж, запад Сибирской платформы, северные районы Казахстана, возможно Пай-Хой, а также Полярный и Приполярный Урал. Второстепенными же источниками были, скорее всего, Таймыр, северо-западная часть Сибирской платформы и Средний Урал.

Главным источником тонкого обломочного материала в конце юры являлась пенепленизированная Сибирская суша. Урал заметного влияния на формирование отложений баженовской свиты и ее аналогов, по всей видимости, не оказывал. Снос с юга (район современного Казахстана) был также незначителен.

В начале мела (берриас) Урал продолжал быть низкой сушей, что не способствовало поступлению в бассейн заметного количества кластики. В валанжинском веке источниками обломочного материала являлись Северо-Енисейский кряж, Колывань-Томская дуга, растет снос с Таймыра и севера Сибирской платформы. В готериве основными источниками кластики были Восточные Саяны, север Сибирской платформы и Таймыр. Предполагается, что в это время «оживляется» снос обломочного материала с Урала. В барреме продолжался снос с севера Сибирской платформы, Туруханского выступа и Енисейского кряжа, нарастает снос материала с Урала.

Объекты исследования

В разрезе Шаимского нефтегазоносного района, расположенного на западе Западно-Сибирского осадочного мегабассейна, тонкозернистые обломочные/глинистые породы слагают преимущественно верхний отдел юры (мулымьинская и абалакская свиты) и радомскую пачку. Последняя разделяет нижнеюрскую шеркалинскую и среднеюрскую тюменскую свиты [4 и др.]. В разрезах шеркалинской и тюменской свит аргиллиты чередуются с песчаниками и алевролитами.

Для анализа особенностей распределения в породах юры Шаимского НГР лантаноидов и Th (по данным ИСП МС метода, ИГГ УрО РАН, г. Екатеринбург) нами использовано более 50 образцов аргиллитов и мелкозернистых глинистых алевролитов шеркалинской, тюменской и абалакской свит, отобранных из керна скважин Тальниковая 10320, Ловинская 10628 и Западно-Тугровская 23 Ю.Н. Федоровым и В.П. Алексеевым. Основные литогеохимические характеристики пород указанной выборки рассмотрены ранее в публикации [4].

Широтное Приобье (район Северо-Покачевского месторождения, 110 км к северо-западу от г. Нижневартовск). Для данного объекта нами [7] ранее были рассмотрены литогеохимические особенности терригенных пород юры — нижнего мела, вскрытых на Юккунском, Северо-Покачевском и Нивагальском участках скважинами НГ210, СП215, СП221 и СП224. Полученные при этом данные о распределении в глинистых породах шеркалинской, тюменской и баженовской свит, радомской пачки и нижнемеловых отложениях (всего ~50 образцов, отобранных В.П. Алексеевым и проанализированных методом ИСП МС в ИГГ УрО РАН) лантаноидов и Th также использованы при построении диаграмм (La/Yb)N–Eu/Eu* и (La/ Yb)N–Th, дающих возможность сделать выводы относительно типов/категорий рек, поставлявших тонкозернистый обломочный материал в области осадконакопления.

Результаты исследований

На классификационной диаграмме (Na₂O + K₂O)/Al₂O₃–(Fe₂O₃* + MgO)/SiO₂ (диаграмма НКМ–ФМ, [8]) точки составов глинистых пород тюменской и шеркалинской свит Шаимского НГР локализованы в основном в областях I (глинистые породы, в которых доминирует каолинит), II (породы с преобладанием смектита и подчиненным количеством каолинита и гидрослюды) и V (глинистые породы, состоящие из хлорита, смектита и гидрослюды), тогда как аргиллиты абалакской свиты расположены в области V (рис. 2а). Такой состав тонкозернистых обломочных пород не противоречит представлениям о накоплении их в континентальных и отчасти морских обстановках. На этой же диаграмме точки состава тонкозернистых обломочных/глинистых пород юры и нижнего мела окрестностей Северо-Покачевского месторождения в основном сосредоточены в областях V (хлорит — смектит — гидрослюдистые глины) и VI (гидрослюдистые глины со значительной примесью дисперсных полевых шпатов) (рис. 2б). Какиелибо существенные вариации состава глинистых пород по разным интервалам сводного разреза при этом не наблюдаются; в целом же состав глинистых пород данного района позволяет думать о большей, по сравнению с Шаимским НГР, роли в накоплении осадков прибрежно- и мелководно-морских обстановок.

Индивидуальные точки состава тонкозернистых обломочных пород шеркалинской и тюменской свит, а также переходной между тюменской и абалакской свитами пачки Шаимского НГР на диаграмме (La/Yb)N–Eu/Eu* сосредоточены в основном в зоне перекрытия областей донных осадков современных рек категорий 1 и 2 (рис. 3а). Точки глинистых пород абалакской свиты в основном присутствуют в области современных донных осадков рек типа/категории 4. Описанные особенности достаточно наглядно проявлены на данном графике и для средних точек глинистых пород всех перечисленных свит (рис. 3б). Распределение индивидуальных и средних точек состава тонкозернистых пород юры Шаимского НГР на графике (La/Yb)_N–Th (рис. 4а, б) подтверждает этот вывод.

На диаграмме (La/Yb)_N–Eu/Eu* (рис. 5а) практически все индивидуальные точки тонкозернистых обломочных пород юры и нижнего мела окрестностей Северо-Покачевского месторождения локализованы в области составов донных осадков современных рек типа/категории 4, или располагаются несколько выше нее, так как часть образцов характеризуется значениями Eu/Eu* > 1,1. Средние точки глинистых пород, участвующих в сложении пластов ЮВ₅, ЮВ₂, ЮВ₂⁰ и баженовской свиты, также характеризуются относительно невысокими величинами (La/Yb)_N, тогда как средние значения Eu/Eu* в них варьируют от 0,85 до 1,25 (рис. 5б).

Индивидуальные точки глинистых пород юры и нижнего мела района Северо-Покачевского месторождения на диаграмме (La/Yb)_N–Th (рис. 6а) расположены как в области 4, так в областях 1 и 2; довольно существенная часть их присутствует также в зоне перекрытия всех трех названных областей. Средняя точка аргиллитов баженовской свиты локализована в области 4, тогда как средние точки тонкозернистых обломочных пород из пластов ЮВ₅, ЮВ₂, ЮВ₂⁰ расположены в зоне перекрытия областей 1, 2 и 4 (рис. 6б).

Выводы

Таким образом, на основе полученных результатов можно предполагать, что при формировании отложений Шаимского НГР в ранней и средней юре размыв затрагивал либо преимущественно осадочные образования, либо весьма пестрые по составу слагавших их пород палеоводосборы (типы рек 1 или 1+2), тогда как в поздней юре областью сноса выступала некая вулканическая провинция, сложенная преимущественно магматическими/вулканическими породами основного состава [4] (тип рек 4). С учетом близости Шаимского НГР к Уралу можно думать, что именно последний и был источником такого материала. Такой вывод позволяет считать, что снос обломочного материала с Урала в Приуральскую часть Западно-Сибирского бассейна «оживляется» заметно ранее готерива. Напротив, для всего юрско-нижнемелового разреза окрестностей Северо-Покачевского месторождения источником тонкой алюмосиликокластики выступала, в отличие от Шаимского НГР, вулканическая провинция (тип рек, привносивших тонкую кластику, — 4). С учетом приведенных выше данных для Приуральской области этой провинцией был, скорее всего, не Урал, а, как это следует из ранее выполненных палеогеографических реконструкций, Алтае-Саянская область или Северный Казахстан. Представленные в данной работе подход и результаты — эскиз того, что можно сделать при планомерных геохимических исследованиях различных районов Западно-Сибирского мегабассейна, но для этого нужны, конечно, совершенно другие силы и средства.