К оглавлению

Палеогеография каменноугольных отложений Днепровско-Донецкой впадины, северных и северо-западных окраин Донбасса

З.Т. ГОНТА

За последние годы на территории Восточной Украины были открыты и введены в промышленную разработку газонефтяные месторождения Радченковское и Сагайдакское в Полтавской области и крупное газовое месторождение Шебелинка в Харьковской области. Кроме того, в этих же областях были открыты Кибинцевское и Бригадировское нефтяные месторождения, а в Сумской области - Качановское, Зачепиловское газонефтяное месторождение и газовые месторождения - Солохское, Спеваковское, Бельское, Чернухинское, на Днепропетровщине - Михайловское.

Разведочные работы показали, что на перечисленных месторождениях газоносными являются девонские отложения (Зачепиловка), каменноугольные (Зачепиловка, Михайловка, Чернухи, Шебелинка), пермские (Шебелинка, Спеваковка), триасовые (Радченково, Сагайдак, Шебелинка, Бельск) и юрские (Солоха), а нефтеносными - девонские (Зачепиловка), каменноугольные (Радченково, Сагайдак, Зачепиловка, Кубинцы) и триасовые (Качановка, Бригадировка).

В Шебелинском газовом месторождении основные продуктивные горизонты приурочены к нижнепермским отложениям, однако пластовые давления (190-235 ат)., превышающие в 1,4-1,55 раза гидростатические, необычные для пенепленизированных областей, дают основание предполагать, что здесь существует связь вскрытых газоносных пластов с более глубокими горизонтами, обладающими соответственно более высокими пластовыми давлениями. И действительно, дальнейшие разведочные работы привели к открытию на Шебелинке залежи природного газа, приуроченной к каменноугольным отложениям.

Геологопоисковыми работами в Днепровско-Донецкой впадине, на северных и северо-западных окраинах Донбасса за последние годы установлено широкое распространение нефтепроявлений, приуроченных к каменноугольным отложениям. По данным Украинского геологического управления на всей полосе от Павлограда Днепропетровской области до Борисполя Киевской области на протяжении 400 км структурно-поисковые скважины встречали в этих отложениях песчаники, насыщенные окисленной нефтью.

Учитывая большую перспективность каменноугольных отложений Днепровско-Донецкой впадины, а также северных и северо-западных окраин Донбасса для поисков нефти и газа, мы считаем необходимым остановиться на некоторых вопросах палеогеографии отложений этой системы.

Прежде всего необходимо отметить, что отложения каменноугольного возраста распространены здесь весьма неравномерно.

В начале каменноугольного периода (турнейский век) на территории Донецкого бассейна начинается новая, более обширная, чем девонская, трансгрессия моря, которая распространилась и в Днепровско-Донецкую впадину (рис. 1).

Отложения турнейского яруса в Донбассе представлены известняками, которые ближе к Украинскому кристаллическому массиву (УКМ) сменяются терригенными образованиями. На северо-запад от Донбасса, в районе Новомосковск-Петриковка, в известняках появляются прослои доломита, а затем известняки замещаются терригенными песчано-глинистыми образованиями. Западнее отложения турнейского возраста отсутствуют [1].

Турнейские отложения в Донбассе залегают на девонских породах, а ближе к Украинскому кристаллическому массиву непосредственно на кристаллическом фундаменте (район Новомосковск-Петриковка). По данным В.Н. Тихого [9, 2] к северу от Донецкого бассейна турнейские осадки распространены в пределах южного склона Воронежского массива, где они залегают в большинстве мест на кристаллических породах. Очевидно, в турнейском веке происходило более интенсивное прогибание участков, лишенных девонских осадков.

В Кантемировке турнейские отложения представлены известняками, в Россоши - доломитизированными известняками, а в Новом Осколе, кроме известняков, присутствуют прослои глин и песчаников, обогащенные органическим веществом. Мощность турнейских отложений колеблется в пределах от 6-7 до 36 м.

Выходы отложений турнейского возраста в Днепровско-Донецкой впадине известны в районе Михайловки (нижнее течение р. Орель); представлены они переслаиванием серых и темно-серых песчаников с глинистыми сланцами того же цвета, а также небольшими прослойками известняков. Отложения носят прибрежно-морской карбонатный характер. В западной части Днепровско-Донецкой впадины, в районе г. Ромны, турнейские отложения представлены серыми кварцевыми песчаниками, сургучно-красными глинами с голубыми пятнами и редкими прослоями карбонатных пород. Далее на запад, в районе г. Чернигов [6], отложения турнейского возраста неизвестны; на север от г. Ромны, в районе Путивля, непосредственно на кристаллическом фундаменте залегают визейские отложения.

В южной части Белоруссии (район Ельска и Словечно) по данным В.К. Голубцова [3, 4] к турнейскому ярусу предположительно относят галечники, пестроцветные пески и глины, а в верхах этой довольно мощной пачки пород (250-300 м) наблюдаются редкие прослои известняков.

Таким образом, в турнейском веке море, по-видимому, покрывало значительную часть Днепровско-Донецкой впадины; однако отсутствие осадков турнейского возраста в районе Чернигова и Путивля говорит о существовавшей в то время суше, которая отделяла море Днепровско-Донецкой впадины от моря южной части Белоруссии. Областью суши, вероятно, были Украинский и Воронежский массивы, где ныне эти отложения отсутствуют. Это следует и из того, что чисто морские карбонатные фации Донецкого бассейна при приближении к Украинскому и Воронежскому массивам сменяются терригенными прибрежно-морскими. Такой же характер носят отложения западной части Днепровско-Донецкой впадины (район г. Ромны), где также наблюдаются и континентальные осадки. Поэтому на палеогеографической карте выделена зона, переходная между сушей и морем.

Анализ мощностей отложений турнейского возраста по данным С.Е. Черпака [10] говорит о том, что мощность осадков на юге Донецкого бассейна и в южной части Днепровско-Донецкой впадины является приблизительно одинаковой и в среднем составляет 200 м.

Следующий этап осадконакопления - визейский - характеризуется еще большим распространением на территории Днепровско-Донецкой впадины, причем визейские осадки залегают с эрозионным несогласием на турне (рис. 2). Морской режим в визейском веке характеризуется большим непостоянством. На протяжении этого века отмечаются три трансгрессии моря: ранневизейская, средневизейская и поздневизейская. Об этом свидетельствуют следы выветривания и размывы на северо-западных окраинах Донбасса, а в Днепровско-Донецкой впадине несогласный контакт между различными горизонтами визейского яруса. Максимум трансгрессии моря падает на зону C₁^Vf, осадки которой известны во многих местах Днепровско-Донецкой впадины и северо-западных окраин Донбасса.

В Донбассе на протяжении визейского века продолжает существовать морской режим, который с верхов визе и до перми отличается геосинклинальным характером. Здесь наблюдались пульсирующие колебания с преобладанием погружения, приведшего к накоплению огромной 10-км толщи, состоящей из переслаивания морских и континентальных отложений: известняков, песчаников, глинистых сланцев, алевролитов и углей [1].

К северо-западу от Донбасса, в районе Петропавловка-Павлоград-Новомосковск, визейские отложения в нижней, своей части так же, как и в Донбассе, представлены морскими карбонатными породами, в основном известняками с богатой фауной. В верхней части характер этих отложений меняется, породы представлены песчано-глинистыми отложениями с частыми прослоями угля рабочей мощности (угленосная свита C₁^V g). Самая верхняя часть визейского яруса (Так называемый намюрский ярус в последнее время не выделяется самостоятельно; нижненамюрские отложения на основании сходной фауны относят к визе, а верхненамюрские к башкирскому ярусу.) представлена глинисто-песчанистыми образованиями с редкими прослоями известняка в районе Павлограда. Западнее Новомосковска такой закономерной смены морских карбонатных отложений угленосными не наблюдается и вся толща визейских отложений носит в основном терригенный характер. Представлена она песчано-глинистыми образованиями с прослоями известняка и угля.

В районе Царичанки и Шульговки визейские отложения залегают непосредственно на кристаллическом фундаменте. Обращает на себя внимание тот факт, что в этом районе в визейских отложениях незначительные прослойки известняков наряду с включениями углистого вещества бывают пропитаны нефтью. Мощность визейских отложений заметно падает с юго-востока на северо-запад по борту впадины от 850 м в районе Петропавловки до 30-45 м в районе Царичанки.

К северу от Донецкого бассейна, в районе южного склона Воронежского массива, визейские отложения известны в ряде пунктов и представлены накоплением глинистых сланцев, известняков и углей. Таков характер визейских осадков в Кантемировке. Они же распространяются на северо-запад и известны в Валуйчике и Новом Осколе, а значительно северо-западнее Кантемировки, в районе Обояни, визейские отложения залегают на кристаллическом фундаменте и представлены песчано-глинистыми породами с прослоями известняков и углей.

Сопоставляя визейские отложения южного крыла Подмосковного бассейна с воронежским карбоном, Р. М. Пистрак [8] делает предположение, что в это время Воронежское поднятие было затоплено морем.

В юго-западной и западной частях Днепровско-Донецкой впадины визейские отложения известны в районе Михайловки, Сагайдака, Миргорода (Радченково), Колайдинцев, Исачек. Представлены они в нижней части песчаноглинистыми породами с углистыми сланцами и растительными остатками; в средней и верхней частях довольно значительную роль играют известняки. Исключением является район Колайдинцев, где преобладают терригенные породы. На юг от Колайдинцев, в районе Псковец, визейские отложения скважинами не были обнаружены. Здесь непосредственно на кристаллическом фундаменте залегают отложения башкирского яруса. Однако все же значительные мощности (300-700 м) визейских отложений в указанных выше районах дали основание отодвинуть границу моря и суши на палеогеографической карте несколько на юго-запад. Характер отложений в районе Колайдинцев также позволяет выделить переходную зону между сушей и морем.

С визейскими отложениями в Днепровско-Донецкой впадине связана промышленная нефтеносность Радченковского, Зачепиловского и Кибинцезского месторождений. В этих отложениях получен газ в Зачепиловке, газ и конденсат-в Чернухах, кроме того нефтепроявления известны в Михайловке и других местах. В наиболее погруженной части Днепровско-Донецкой впадины, в центральном грабене, каменноугольные отложения вскрыты скважинами только на Солохском поднятии. Здесь самыми древними вскрытыми отложениями являются отложения визейского возраста, представленные чередованием темно-серых глинистых сланцев с прослоями песчаников и, вероятно, известняков. Вскрытая мощность этой толщи составляет 220 м, однако она далеко не полная, так как вскрытые отложения относятся к самому верху визейского яруса (нижний намюр - бешевский комплекс).

Далее на северо-запад визейские отложения известны в районе Ромен, Смелого, Путивля, Чернигова и на юге Белоруссии в районе Ельска и Словечно. Представлены они карбонатно-глинистыми породами с прослоями песчаников. В районе Чернигова и Путивля нижневизейские отложения отсутствуют. В Путивле верхневизейские осадки покрывают докембрийские породы.

К верхневизейским отложениям относят также выходы известняков у с. Глинок по р. Цыбульник на Украинском кристаллическом массиве [5].

Таким образом, визейская трансгрессия распространялась гораздо дальше турнейской: море покрывало Донецкий бассейн, всю Днепровско-Донецкую впадину, южную часть Белоруссии и через Припятский прогиб соединилось с Львовским морем; связь с Подмосковным бассейном осуществлялась через Воронежский массив, который тоже был покрыт морем. Находки морских визейских отложений известны также и на северо-восточном борту Украинского кристаллического массива, остальная же часть его по-прежнему оставалась сушей.

Рассматривая мощности нижнекаменноугольных отложений в Днепровско-Донецкой впадине и Донбассе, С.Е. Черпак [10] приходит к выводу, что увеличение последних идет не скачкообразно, а постепенно и что Донецкий бассейн и Днепровско-Донецкая впадина являются единым геотектоническим регионом, не разделенным тектоническим барьером.

Среднекаменноугольная эпоха начинается новой башкирской трансгрессией (рис. 3). Отложения башкирского возраста вскрыты севернее Павлограда-Петропавловки, в районе с. Близнецы и с. Лозовая, а также в районе Петровского и Краснооскольского куполов. Представлены они в районе с. Близнецы-с. Лозовая и в Петровском [6] куполе терригенными песчано-глинистыми образованиями с прослоями известняков и углей рабочей мощности. Такой же характер носят отложения башкирского яруса западнее Новомосковска - в Петриковке и Царичанке. В районе Краснооскольского купола и ст. Кременной преобладают карбонатные породы.

Во всех указанных пунктах между нижне- и среднекаменноугольнымиотложениями отмечается небольшое угловое несогласие и перерыв - различные горизонты башкирского яруса (Е; F₁; F₂; G) залегают на размытой поверхности визе. Приведенные данные позволяют выделять в этих районах раннебашкирскую трансгрессию, которая начинается со свиты C₁⁵. Но эта трансгрессия была кратковременной, береговая линия ее характеризуется большой неустойчивостью.

На южном склоне Воронежского массива отложения башкирского яруса почти неизвестны, что связано с поднятием Воронежского массива. Башкирские отложения обнаружены в районе Белолуцка, где они представлены карбонатно-глинистыми образованиями, перекрывающимися мезозойскими осадками.

В районе Петропавловки, Павлограда и Новомосковска башкирские отложения размыты и на различных горизонтах визейского яруса залегают породы триасового и палеогенового возрастов. К западу от указанных пунктов, в районе Ново-Георгиевска, были вскрыты башкирские отложения, залегающие непосредственно на кристаллическом фундаменте. В Днепровско-Донецкой впадине Отложения башкирского яруса вскрыты в районах Солохи, Сагайдака, Миргорода (Радченково), Ромодана, Псковцев, Колайдинцев, Исачек, Ромен, Смелого, Путивля, Чернигова и на юге Белоруссии (Ельск, Мозырь, Словечно). Представлены они в основном в нижней части карбонатными породами, в средней аргиллитами с растительными остатками и в некоторых случаях даже с прослойками угля, а в верхней терригенными песчанистыми образованиями.

Во всех указанных пунктах среднекаменноугольные отложения залегают несогласно на нижнекаменноугольных; во многих местах отмечается отсутствие свиты С₁ (низов башкирского яруса). Исключение составляет солохский разрез, в котором свита С₁⁵ присутствует и несогласия с нижнекаменноугольными отложениями не наблюдается.

В башкирское время море занимало обширную территорию, захватывая Донбасс, Днепровско-Донецкую впадину, южную часть Белоруссии, и, возможно, отдельными заливами заходило на территорию Украинского Кристаллического массива. Воронежский массив и часть Украинского кристаллического массива оставались сушей. По-видимому, башкирское море по сравнению с визейским сократилось на севере (Воронежский массив); характер визейских и башкирских отложений говорит о том, что в башкирский век береговая линия располагалась ближе к центральной части Днепровско-Донецкой впадины, чем в визейский. Следовательно, можно предполагать, что и трансгрессия визейского моря была самой обширной из всех трансгрессий каменноугольного периода.

В московское время произошло дальнейшее сокращение моря на территории Днепровско-Донецкой впадины (рис. 4).

Контакт башкирских и московских отложений характеризуется перерывом и эрозионным несогласием; местами на контакте наблюдается галечник. Отложения московского возраста известны в районе с. Близнецы и с. Лозовая, где они представлены песчано-глинистыми отложениями с прослоями угля. Такой же характер носят московские отложения в районе Губинихи, северо-западнее Новомосковска. В районе с. Петровское, ст. Кременной и г. Купянск [6] отложения московского возраста характеризуются большей карбонатностью; прослои известняков играют здесь значительную роль.

В Днепровско-Донецкой впадине московские отложения известны в Солохе, Сагайдаке, Исковцах, Колайданцах, Ромнах, Смелом, Чернигове. Представлены они в основном серыми песчано-глинистыми породами с редкими тонкими прослойками известняков. В верхах московского яруса в западной части Днепровско-Донецкой впадины появляются пестроцветные отложения песчано-глинистого характера, что свидетельствует об обмелении и регрессии среднекаменноугольного моря. На юге Белоруссии развита песчано-глинистая пестроцветная толща, возраст которой по В.К. Голубцову [3, 4] определяется как средний карбон - триас (?).

Мощности отложений московского яруса уменьшаются от Донбасса в сторону Днепровско-Донецкой впадины и на север в сторону Воронежского массива (Петровское 1398 м, Купянск 411 м).

Московское море значительно уменьшается в своих размерах по сравнению с башкирским. Его контуры приближаются к центральной части впадины, наиболее значительно сокращаясь на западе, северо-западе и севере.

Еще более резкая регрессия моря в Днепровско-Донецкой впадине происходит в верхнекаменноугольное время (рис. 5).

Отложения верхнекаменноугольного возраста известны в районе Корульки, Б. Камышевахи, Петровского, Красного Оскола, Кременной, Купянска. Представлены они терригенными песчано- глинистыми породами с редкими прослоями известняков. В этих отложениях встречаются растительные остатки и углистые прослои, однако они играют незначительную роль в разрезе. На территории Днепровско-Донецкой впадины верхнекаменноугольные отложения распространяются только в центральной части впадины. Они достоверно известны в районе г. Ромны. где П.Л. Шульгой была определена фауна верхнекаменноугольного возраста. Отложения верхнего карбона выделяются также в Исковцах и Колайдинцах. Во всех указанных пунктах эти отложения представлены пестро-цветными образованиями - алевролитами, песчаниками и аргиллитами с редкими тонкими прослойками известняков. Эта толща содержит обуглившиеся растительные остатки. Все изложенное выше свидетельствует о резком изменении условий осадкообразования на территории Днепровско-Донецкой впадины и Донбасса.

По мнению Е.О. Новик [2, 7], климат Европейской части СССР в верхнекаменноугольное время постепенно становится более засушливым. В Донецком бассейне прибрежно-болотистый режим, благоприятный для угленакопления, сменяется пустынным режимом побережья усыхающего морского бассейна, который особенно ярко проявился в последующее - пермское - время. Регрессирующее верхнекаменноугольное море остается только в центральной части Днепровско-Донецкой впадины (до г. Ромны), значительно сокращаясь не только на севере и западе, но и на юго-западе.

Рассмотрение составленных карт дает основание сделать следующие выводы.

1. Днепровско-Донецкая впадина и Донбасс в каменноугольный период были тесно связаны и не разделялись тектоническим барьером. Об этом свидетельствуют постепенное сокращение мощностей от Донбасса к Днепровско-Донецкой впадине, большое количество трансгрессий и регрессий моря, которые особенно ярко проявились в Донбассе (пульсирующие колебания). Непостоянство морской береговой линии подчеркивается выделенной на палеогеографических картах переходной зоной между сушей й морем (см. рис. 1-5).

2. В турнейском веке существовали благоприятные условия для битумообразования.

3. С верхневизейского времени в Донбассе существуют условия, благоприятные для угленакопления, а на окраинах Донбасса и в Днепровско-Донецкой впадине создаются условия, благоприятные для газонефтенакопления.

4. Отложения среднего и верхнего карбона Днепровско-Донецкой впадины содержат мощные прослои песчаников, обладающих хорошими коллекторскими свойствами, которые могут служить резервуарами для мигрировавшей нефти и газа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айзенверг Д.Е. К стратиграфии и палеогеографии верхнего карбона Донецкого бассейна. Изв. АН СССР, сер. геол., № 6, 1952.

2. Сборник статей «Большой Донбасс». Госгеолиздат, 1941.

3. Голубцов В.К. О нижнекаменноугольных отложениях района Ельска (Припятское Полесье). ДАН СССР, т. XCVII, № 1, 1954.

4. Голубцов В.К. О нижнекаменноугольных отложениях района Словечно. Изв. АН БССР, № 2, 1954.

5. Зелiнська В.О. Про знахщку камъяновупльных в1дклад1в у вщслоненш в басейш р. Тясмин, АН УРСР, Геолопчний журнал, т. XV, вип. 2, 1955.

6. Каптаренко О.К., Лапчик Ф.Е. и др. Литолого-стратиграфическое расчленение мезозойских и палеозойских отложений, вскрытых скважинами: Черниговской, Петровско-Купольной и Купянской. Книги I, II, III. ИГН АН УССР. 1955.

7. Новик Е.О. Етапи розвитку камъяновупльнЫ флори швдня Европейско1 частики СРСР. АН УРСР, Геолопчний журнал, т. XIII.

8. Пистрак Р.М. Фации девонских и каменноугольных отложений Русской платформы и связь их со структурой. Тр. ИГН АН СССР, вып. III, сер. геол., № 39, 1950.

9. Тихий В.Н. Палеогеография воронежского карбона. Советская геология, № 4, 1941.

10. Черпак С.Е. Геологические результаты геолого-разведочных работ на нефть и газ в Днепровско-Донецкой впадине и на окраинах Донбасса за пятилетие (1951-1955 гг.) и задачи на следующее пятилетие. Доклад на научно-производственном совещании по проблеме нефтегазоносности Украинской ССР 27/V-3/VI 1956 г. (материалы находятся в печати), г. Киев.

Укргеофизразведка

Рис. 1. Турнейский век(С₁¹).

1 - море; 2 - суша; 3 - зона установленной береговой линии; 4 - зона предполагаемой береговой линии; 5 - граница УКМ.

Рис. 2. Визейский век (C₁²).

1 - море; 2 - суша; 3 - зона установленной береговой линии; 4 - зона предполагаемой береговой линии; 5 - граница УКМ.

Рис. 3. Башкирский век (С₂¹).

1 - море; 2 - суша; 3 - зона установленной береговой линии; 4 - зона предполагаемой береговой линии; 5 - граница УКМ.

Рис. 4. Московский век (С₂²).

1-море; 2 -суша; 3 - зона установленной береговой линии; 4 - зона предполагаемой береговой линии; 5 - граница У КМ,

Рис. 5. Верхний карбон (С₃).

1 - море; 2 -суша; 3 - зона установленной береговой линии; 4 - зона предполагаемой береговой линии; 5 - граница УКМ.