Девонские отложения юго-западной окраины Русской платформы
А.В. ХИЖНЯКОВ
На юго-западе Русской платформы осадки девонской системы вместе с перекрывающими отложениями каменноугольного возраста выполняют Львовский палеозойский прогиб.
Большая часть разреза девонских пород рассматриваемой территории представлена значительно битуминозными морскими образованиями; с отложениями верхнего и среднего девона связаны нефтепроявления и газовые выделения.
Признаки нефти и газа в девонских породах Волыно-Подольского окончания Русской платформы приобретают большой интерес в связи с издавна известными нефтяными скоплениями в одновозрастных отложениях Келецко-Сандомирского кряжа (Польша) и промышленными притоками нефти, полученными недавно из верхнедевонских осадков в южной Белоруссии (Ельск).
Следует отметить также сходство геологического разреза среднепалеозойских образований рассматриваемой территории с разрезом девонских и каменноугольных пород нефтеносных районов Урало-Волжской провинции, а также общие черты истории развития указанных платформенных областей в среднем палеозое.
Сказанное выше определяет большое практическое значение всестороннего изучения отложений этого возраста (и в первую очередь девонских осадков) с целью выяснения перспектив нефтегазоносности недостаточно исследованных участков Русской платформы, одним из которых является ее юго-западная окраина.
Область распространения девонских отложений на юго-западе Русской платформы (рис. 1) ограничивается на севере крупным тектоническим нарушением, по которому они контактируют с нижнепалеозойскими осадками Западной Волыни; на востоке граница их прослеживается по линии послепалеозойских размывов, отмечающей восточный борт Львовского прогиба; на юго-западе девонские породы, срезаясь под углом мезокайнозойскими образованиями Предкарпатского прогиба вдоль тектонической границы последнего с краевой частью платформы, уходят на значительную глубину.
В западном направлении осадки девонского возраста, прослеживающиеся широкой полосой под чехлом верхнемеловых отложений, погружаются под нижнекаменноугольные породы.
Отложения девонской системы, развитые на юго-западном окончании Русской платформы в составе трех отделов, представлены неоднородными в литологическом и фациальном отношениях образованиями мощностью свыше 1200 м.
Нижний девон. Нижняя часть разреза девонских пород выражена преимущественно красноцветной песчано-глинистой толщей. Принадлежность ее к нижнему отделу девонской системы определяется присутствием остатков панцырных рыб и некоторых остракод, а также положением между фаунистически охарактеризованными осадками силура и среднего девона.
В составе этой толщи пород по ихтиофауне удается выделить жединский и кобленцский ярусы нижнего девона [7]. Более дробное деление этих отложений затруднительно вследствие однообразия литологического состава и неравномерного распределения по разрезу палеонтологических остатков.
В бассейне Днестра и его левых притоков красноцветная толща нижнедевонских образований, достигающая 400 м мощности, представлена песчаниками, алевролитами, аргиллитами и алевритистыми глинами, находящимися в самых разнообразных соотношениях друг с другом.
Нижняя - большая - часть разреза нижнедевонских отложений Приднестровья, соответствующая жединскому ярусу, характеризуется относительным преобладанием глинистых пород над алеврито-песчаными. В верхней части разреза, отвечающей кобленцскому ярусу, наоборот, наибольшее распространение имеют песчано-алевритовые породы.
Характерной особенностью нижнедевонских отложений является чрезвычайная невыдержанность по простиранию песчаников, алевролитов, аргиллитов и глин, сопровождающая весь разрез описываемых пород.
В прослоях песчаников, залегающих главным образом в нижней части разреза, часто наблюдается косая слоистость, характеризующая, по-видимому, свиты осадков, связанных близкими условиями образования.
Внешние текстурные признаки нижнедевонских отложений, встречающиеся на поверхностях раздела литологических разностей этих пород, выражены следами усыхания и знаками волновой ряби, а также оползневыми явлениями.
По вопросу об условиях образования нижнедевонских отложений Приднестровья было высказано немало предположений. Большинство польских исследователей считало возможным отнести эти породы к продуктам эоловой деятельности, частично переработанным водой.
Интерес представляют соображения Г.Н. Бровкова, высказанные недавно по вопросу о происхождении нижнедевонских отложений Приднестровья [2], которые он рассматривает как аллювиально-дельтовые образования и выделяет в их составе несколько фаций.
С нашей точки зрения образование нижнедевонских отложений в водной среде не вызывает сомнений. Однако распространять столь широко мнение о аллювиально-дельтовом происхождении на эти породы нет оснований.
Нельзя переоценивать палеогеографическое значение косой слоистости, так как и в реке, и в озере, и в условиях мелководного морского бассейна могут возникать практически тождественные ее формы. Кстати сказать, в нижнедевонских отложениях преобладающего развития косой слоистости прируслового и дельтового типа не наблюдается.
Содержание хлора в нижнедевонских отложениях Приднестровья, составляющее сотые доли процента, указывает на незначительную засолоненность этих пород.
Такое содержание хлор-иона может характеризовать соленость изолированных бассейнов, у которых водообмен с открытым океаном утрачен и которые в значительной степени опреснены впадающими в них реками.
По нашему мнению, накопление нижнедевонских пород Приднестровья происходило в основном в озерных водоемах и в меньшей степени на аллювиальных равнинах. Текстурные особенности изучаемых отложений, содержащаяся в них фауна, петрографо-минералогическая и геохимическая характеристика вещественного состава пород - все это вполне подтверждает высказанные соображения о их генезисе.
На значительной территории, расположенной к северу от Днестра, в литологическом составе и фациальной характеристике нижнедевонских пород существенных изменений не отмечается. Так, в разрезе Олесской опорной скважины, где их мощность сокращается до 330 м, вскрывается все та же толща преимущественно красноцветных песчано-глинистых образований.
Лишь в районе с. Пелчи, вблизи северной границы распространения нижнедевонских осадков, последние представлены переслаиванием пестроцветных песчаников, алевролитов и аргиллитов с прослоями загипсованных доломитов (реже мергелей) и гипсов. Здесь в разрезах скважин их мощность достигает 148 м (рис. 2).
Выявленные границы послепалеозойских размывов дают примерные очертания бассейна осадконакопления нижнедевонской эпохи. Последний характеризуется преимущественным развитием отложений, выраженных в континентальной фации озерного и аллювиально-дельтового происхождения. Лагунные осадки в его пределах пользуются незначительным распространением лишь в северо-восточной части.
Основной питающей провинцией в нижнедевонскую эпоху осадконакопления следует считать область, расположенную к юго-западу от рассматриваемой территории. Об этом свидетельствуют общее увеличение песчанистости пород и огрубение терригенного материала в направлении с северо-востока на юго-запад при сравнительном постоянстве типоморфных признаков кластического кварца.
Источником сноса терригенного материала, по нашему мнению, могли служить разрушавшиеся горные сооружения, созданные каледонским орогенезом в области современных Восточных Карпат и Келецко-Сандомирского кряжа.
Накопление мощных красноцветных озерно-континентальных осадков свидетельствует о своеобразных условиях развития Волыно-Подольской окраины Русской платформы в нижнем девоне [4].
Средний девон. Среднедевонские отложения характеризуются пестрым литологическим составом, изменяющимся как по вертикальному разрезу, так и по площади.
В нижней - меньшей - части разреза их, предположительно соответствующей эйфельскому ярусу, доломиты преобладают над другими породами. Лишь в участках, приближенных к древней береговой линии, последние уступают место терригенным образованиям.
В Приднестровье пачка сильно битуминозных и песчанистых доломитов мощностью до 23 м в верхней части содержит прослойки глин, мергелей и реже песчаников. В них встречены кораллы Aulopora serpens (Schi.), Alveolites suborbicularis (Lam), Stromatopora; водоросли Cyathophyllum Goldf; брахиоподы Atvypa reticularis Linne и мелкие гастроподы Loxonema Phill. [5].
В разрезе Олесской опорной скважины эйфельскому ярусу, по-видимому, отвечает пачка чередующихся загипсованных доломитов и глин с прослоями песчаников и реже мергелей. Эта пачка пород, в нижних слоях постепенно переходящая в подстилающие образования нижнего девона, лишена палеонтологических остатков и имеет мощность около 60 м.
К северу от Олеско (ст. Несвич) вскрытые скважинами осадки предположительно эйфельского возраста вновь представлены преимущественно доломитами с прослоями глинистых сланцев и реже мергелей примерно той же мощности.
Существенно иной разрез этих пород установлен скважинами в Пелче. Здесь выше пестроцветных образований нижнего девона залегают песчаники, чередующиеся с алевролитами, над которыми располагается пачка загипсованных доломитов и мергелей, перекрываемая вновь комплексом песчано- глинистых осадков. Мощность описываемых отложений не превышает 40 м.
Тем же весьма неоднородным литологическим составом характеризуются породы этого возраста, вскрытые бурением в Кременце [6].
Верхняя - большая - часть разреза среднедевонских осадков, отвечающая живетскому ярусу, характеризуется присутствием наряду с доломитами и более глубоководных осадков - известняков и известковистых аргиллитов. В участках, находившихся в непосредственной близости от береговой линии, в живетский век по-прежнему формировались осадки пестрого состава со значительным количеством терригенных образований.
В Приднестровье отложения живетского яруса, по-видимому, отсутствуют.
В разрезе Олесской опорной скважины они представлены известняками, глинистыми сланцами, доломитами, реже песчаниками и глинами общей мощностью около 100 м. В них обнаружена фауна: Atrypa sp., близкая к Atrypa desquamata Sow., Estheria membranacea Pacht., Lingula cf. cornea Sow., Asterolepis cf. ornata Eichw.
В более северных районах осадки этого возраста выражены преимущественно известняками и доломитами с прослоями мергелей и глинистых сланцев. Их мощность на ст. Несвич достигает 126 м [6].
В естественных обнажениях и разрезах скважин Пелчинского района отложения живетского яруса представлены в нижней части пачкой битуминозных известняков и мергелей, содержащих пропластки глин, над которой располагаются песчаники с прослоями аргиллитов. Мощность осадков этого возраста, по-видимому, не превышает 60 м. Встреченная в них фауна - Schizophoria ex gr. striatula Schl., Atrypa ex gr. reticularis Linn., A. ex. gr. desquamata Sow., Chonetes aff., globosa Gur., Ilmenia cf. urei Fleming, Lingula cf. Iigea Hall., Estheria sp., Liorynchus sp. свидетельствует о принадлежности вмещающих пород к мосоловским и старооскольским слоям живетского яруса[3].
Севернее Пелчи, в бассейне среднего течения р. Стырь, недавно бурением были установлены среднедевонские породы, несогласно залегающие на отложениях силура. Комплекс этих осадков мощностью 156 м выражен аргиллитами и алевролитами с подчиненными прослоями песчаников, доломитизированных известняков, мергелей и гипсов. Обнаруженная в них фауна брахиопод - Chonetes ex gr. sarcinulata Schl., Atrypa ex gr. zonata Schnur., A. ex gr. crassa Ljasch., A. ex gr. ventricosa Кel., Spirifer (Emanuella) ex gr. aviceps Kays., Cyrtospirifer ex rg. apenturatus Schl., Schizophoria ex gr. striatula Schl., Eoreticularia ex gr. pseudopachyrincha Tschern - дает основание сопоставить включающие породы с мосоловскими слоями живетского яруса.
Своеобразный характер среднедевонских отложений на юго-западе Русской платформы указывает на формирование их в условиях мелкого неустойчивого моря с ненормальной соленостью и тенденцией к частому разобщению на отдельные замкнутые лагуны.
В южной части территории распространения среднедевонских отложений последние представлены пачкой морских мелководных осадков эйфельского яруса мощностью до 30 м.
В северном направлении происходит наращивание разреза отложений среднедевонского возраста за счет появления осадков живетского яруса. В районе Олеско они имеют пестрый литологический состав, отражающий чередование морских мелководных и лагунных условий осадконакопления, и достигают мощности 160 м.
К северу и северо-западу от Олеско разрез среднедевонских пород характеризуется более глубоководными осадками и максимальной мощностью.
Наконец, в северо-восточной части территории распространения отложений этого возраста развиты преимущественно лагунные образования. Мощность и стратиграфическая полнота разреза их убывают в восточном направлении. В среднем течении р. Стырь присутствуют лишь осадки живетского яруса.
Закономерности изменения литологического состава и мощностей описываемых пород в пределах рассматриваемой территории с учетом палеогеографической обстановки их накопления отражены на рис. 3.
Границы бассейна осадконакопления среднедевонской эпохи на востоке очерчиваются линией послепалеозойских размывов. Область наибольшего прогибания этого бассейна характеризуется развитием преимущественно морских мелководных отложений. На остальной территории, где осадки среднего девона отличаются сокращенной мощностью, они выражены лагунными и на отдельных участках прибрежными образованиями.
Основным источником сноса обломочного материала в среднедевонскую эпоху, по-видимому, служила все та же область питания, расположенная на юго-западе. Кроме того, кластический материал во время формирования среднедевонских осадков пополнялся за счет разрушения нижнедевонских пород, выведенных на дневную поверхность в более восточных районах.
Верхний девон. В литологическом составе и фациальной характеристике верхнедевонских осадков Волыно-Подольской окраины Русской платформы также отмечаются изменения как по вертикальному разрезу, так и по площади.
Нижняя - большая - часть разреза описываемых отложений, относимая к франскому ярусу, отличается неоднородным составом и большим содержанием терригенных образований по сравнению с перекрывающими породами фаменского яруса.
В разрезе Олесской опорной скважины граница между породами среднего и верхнего девона условно проводится по подошве пачки известняков, залегающих в основании осадков франского яруса. Выше следует переслаивание доломитов, глин и битуминозных известняков. Еще выше располагается пачка доломитов с редкими прослоями аргиллитов и песчаников. Верхняя часть франского яруса выражена чередованием известняков с битуминозными доломитами. Общая мощность описываемых отложений составляет 345 м.
Фауна в этих осадках распределена крайне неравномерно, что создает трудности в расчленении их на отдельные горизонты. В нижней части толщи, соответствующей франскому ярусу, найдены брахиоподы Atrypa cf. velikaja Na1., Cyrtospirifer ex gr. verneulli Mureh., Anatrypa sp. ex gr., Anatrypa micans и остракады Mennerella cf. ostrovensis Egorov, Eukloedenella cf. simplex Glebovskajа, свидетельствующие о принадлежности отложений к щигровским и семилукским слоям. Верхняя часть этой толщи слабо охарактеризована фауной; помимо фораминифер, относящихся к семейству Lagenidae, здесь обнаружены Pugnax ер. и Theodossia sp., позволяющие предполагать наличие петинско-воронежских и евлановских слоев.
Западнее Олеско - в Милятине - мощность осадков, относимых к франскому ярусу, оценивается в 473 м. Они выражены здесь известняками с прослоями глинистых сланцев, глин и доломитов, содержащих фауну фораминифер. В северо-восточных районах они характеризуются также преимущественно карбонатным составом, но значительно меньшей мощностью.
Верхняя - меньшая - часть разреза верхнедевонских пород, отвечающая фаменскому ярусу, сложена относительно однородным комплексом осадков.
В Олеско она выражена довольно однообразной толщей известняков мощностью до 170 м с прослоями доломитов в нижней части. Встреченный в этой толще комплекс брахиопод - Spirifer (Cyrtospirifer) ex gr. archiaci Murch., S. (Cyrtospirifer) ex gr. murchisonianus Кon., Chonetipustula ex gr. lachrymosa Conr., Ch. ex gr. membranacea (Phil1.), Productus (Plicatifera) ex gr. praelongus Sow., Productella ex gr. herminal Frech., Camarotoechia ex gr. livonica Buch., C. ex gr. omalinsi Goss. [1] и остракод дает достаточно оснований для отнесения этих пород к задонско-елецким и, вероятно, данково-лебедянским слоям.
К западу от Олеско фаунистически охарактеризованные осадки фаменского яруса представлены также толщей известняков с редкими прослоями доломитов и глинистых сланцев вскрытой мощностью до 220 м.
В северо-восточных районах отложения этого возраста имеют менее однородный состав. Они выражены здесь доломитизированными известняками и доломитами с прослоями аргиллитов и алевролитов; вскрытая мощность их 94 м. В известняках содержится многочисленная фауна брахиопод, устанавливающая принадлежность вмещающих пород к фаменскому ярусу. Присутствие в нижней части разреза таких форм, как Septalaria ex gr. Markоvskу, S. ex. gr. bipartita Markovs k у и особенно Theodossia sp., говорит о наличии в самых нижних слоях отложений франского яруса.
Повсеместная интенсивная доломитизация пород франского яруса и сравнительно небольшое количество палеонтологических остатков, неравномерно распределенных по разрезу, свидетельствуют о не совсем нормальных морских условиях осадконакопления, часто приближавшихся к лагунным.
Обильная и разнообразная фауна в осадках фаменского яруса указывает на условия мелководного открытого морского бассейна. Частичная доломитизация пород и местами массовые скопления остракод являются, по-видимому, следствием временного перехода от условий нормального морского бассейна к лагуне.
Итак, в пределах юго-западной окраины Русской платформы верхнедевонское море оставило мощную толщу преимущественно карбонатных осадков.
В центральной части территории их распространения, с востока на запад, вместе с увеличением мощности происходит и изменение литологического состава отложений. К востоку и северу от Олеско близость береговой линии сказалась в повышенной доломитизации пород и примеси терригенных образований. К северо-западу от указанного пункта развиты почти исключительно карбонатные отложения, достигающие западнее Милятина мощности свыше 700 м.
Пространственное изменение состава и мощностей описываемых пород с учетом палеогеографической обстановки их накопления отражено на рис. 4.
Выявленные границы послепалеозойских размывов дают примерные очертания бассейна осадконакопления верхнедевонской эпохи. Область наибольшего прогибания этого бассейна характеризуется развитием осадков, формировавшихся в условиях открытого моря. На остальной территории, где отложения верхнего девона отличаются сокращенной мощностью, они представлены мелководными морскими и лагунными образованиями.
Общие закономерности изменения литологического состава верхнедевонских пород и результаты минералогических исследований песчано-алевритовых разностей их свидетельствуют о приносе обломочного материала с востока.
Такова в кратких чертах литолого-фациальная характеристика девонских отложений юго-западной окраины Русской платформы, сближающая их с одновозрастными осадками восточных ее районов.
Сходство условий осадконакопления сравниваемых областей в среднем и верхнем девоне говорит в пользу общности процессов битумообразования и регионального нефтегазонакопления в различных частях Русской платформы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Айзенверг Д.Е. О фаменских отложениях Волыно-Подольской плиты. ДАН СССР, нов. сер., т. LXIII, № 4, 1948.
2. Бровков Г.М. Фацii нижнього девону Приднстров’я. Наук. зап. Чершвецькогн Держ. Ушв., т. XVI, сер. геол. наук, вып. 1„ 1955.
3. Дикенштейн Г.X. Девонские отложения Западной Украины, ДАН СССР, hob. сер., т. ХС, № 5, 1953.
4. Хижняков А.В. История геологического развития юго-западной окраины Русской платформы в палеозое. Тр. Акад. нефт. промышленности вып. 2, 1955.
5. Samsonowicz J. О девонских доломитах в Завадовке и Коржевой на Золотой Липе в Подолии. Научи, докл. Польск. гос. геол. инст., тетр. 24, 1929.
6. Samsonowicz J. Несколько замечаний о девоне и третичных отложениях в районе Луцка на Волыни. Научи, засед. Польск. гос. геол. инст., № 35, 1933.
7. Zych. W. Олд-Ред Подолии. Тр. Польск. гос. геол. инст., т. И, ч. I, 1927.
УкрВНИГНИ
Рис. 1. Схематическая геологическая карта подмезозойской поверхности юго-западной окраины Русской платформы.
Отложения карбона: 1 -башкирский ярус (средний отдел); 2 -намюрский ярус; 3 - визейский ярус (серпуховскии и окский подъярусы); 4 - визейский (яснополянский подъярус) и турнеиский ярусы.
Отложения девона; 5 -верхний отдел; 6-средний отдел; 7 - нижний отдел
Нижнепалеозойские отложения: 8 -платформенного чехла (включая и рифейские образования); 9-древней (каледонской?) складчатой области; 10 - линии нарушений.
Рис. 2. Литолого-фациальная карта юго-западной окраины Русской платформы. Девонская система, нижний отдел (жединский и кобленцский ярусы).
1 - песчаники; 2- алевролиты; 3- алевритистые глины; 4- аргиллиты.
Переслаивание: 5 - песчаников с алевролитами; 6 - песчаников, алевролитов, доломитов, глин и гипсов; 7 – области сноса и отсутствия осадконакопления; 8 - Украинский щит; 9 - границы послепалеозойских размывов; 10 – границы распространения литологических комплексов; 11-линии равных мощностей; 12 - линии тектонических нарушений.
Направления сноса обломочного материала: 13 - главные; 14 - второстепенные.
Местоположение и мощность разрезов: 15 - полных; 16 - неполных.
Рис. 3. Литолого-фациальная карта юго-западной окраины Русской платформы. Девонская система, средний отдел (эйфельский и живетский ярусы).
1 - доломиты; 2 - доломиты с прослоями аргиллитов; 2 - доломиты с прослоями известняков.
Переслаивание: 4 -доломитов, аргиллитов и мергелей; 5-доломитов, аргиллитов и песчаников; 6 - доломитов, алевролитов, песчаников, мергелей и гипсов; 7 - области сноса и отсутствия осадконакопления; 8 - Украинский щит; 9 - границы послепалеозойских размывов; 10 - границы распространения литологических комплексов;11 - линии равных мощностей; 12 - линии тектонических нарушений.
Направления сноса обломочного материала: 13 - главные; 14 - второстепенные.
Местоположение и мощность разрезов: 15 - полных; 16 - неполных.
Рис. 4. Литолого-фациальная карта юго-западной окраины Русской платформы. Девонская система, верхний отдел (франский и фаменский ярусы).
1 - известняки; 2 - известняки доломитизированные; 3 - доломиты.
Переслаивание: 4 -известняков и доломитов; 5-доломитов, аргиллитов и глин; 6 - доломитов, аргиллитов, глин и песчаников; 7 - области сноса и отсутствия осадконакопления; 8 - Украинский щит; 9 - границы послепалеозойских размывов; 10 - границы распространения литологических комплексов; 11 - линии равных мощностей; 12 - линии тектонических нарушений.
Направления сноса обломочного материала: 13 - главные; 14 - второстепенные.
Местоположение и мощность разрезов: 15 - полных; 16 - неполных.