К оглавлению

ВОЗРАСТ ДИАПИРОВЫХ СТРУКТУР ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ ПРИДНЕПРОВСКОГО ГРАБЕНА

В. Д. Коган, В. И. Андреева

В строении Приднепровского грабена большое значение имеют хемогенные толщи - девонская и нижнепермская. Взгляды исследователей на их роль в соляной тектонике региона со временем существенно менялись [1, 2, 5-16].

Выявление признаков, позволяющих отличать нижнепермские и девонские хемогенные образования, представляет большой интерес для разработки методики поисков и разведки месторождений нефти и газа.

Геологическое строение Алексеевского, Рябухинского и других поднятий (рис. 1) показывает, что в восточной части Приднепровского грабена существенную роль играют диапировые структуры, на которых девонская соль прорывает нижнепермскую хемогенную толщу. Возраст последней надежно установлен на основании обильных палеонтологических остатков, литологического сходства и последовательности залегания пород в разрезе. Однако мнения исследователей относительно возраста мощной толщи каменной соли разделились. Одни [1, 2, 5, 6, 15] допускают, что соль может быть девонской, другие [9, 10] весьма категорически высказываются за нижнепермский ее возраст.

Как показали проведенные исследования, каменная соль, слагающая штоки, по ряду признаков существенно отличается от нижнепермской. Некоторые из них показаны в таблице.

Приведенные признаки не исчерпывают всего комплекса различий нижнепермской и девонской соли, но уже их сочетание позволяет отличать одну соль от другой.

Темная окраска соли, слагающей штоки, связана с примазками и включениями черного, бурого и темно-коричневого битуминозного вещества, приуроченного к интерстициям и трещинам спайности. Иногда вблизи таких трещин наблюдается, ореол рассеивания - темная пелитоморфная присыпка шириной до 0,1-0,2 мм. Кроме того, внутри кристаллов соли встречаются мелкие темные включения. Возможно, что такая окраска вторична и связана с эпигенетическим проникновением битумов. Следовательно, этот признак не может рассматриваться как свидетель девонского возраста соли, а лишь указывает на ее нарушенное залегание. То же самое можно сказать о структуре и текстуре. Удлиненные, как бы шестоватые, кристаллы являются продуктом перекристаллизации под давлением и, по-видимому, справедливо рассматриваются как следы течения соли.

Очень типичны для соли штоков, иногда весьма обильные, включения ангидрита, доломита и других аутигенных минералов.

Ангидрит мелко- и среднезернистый, очень характерна короткотаблитчатая форма зерен и коленчатые двойники. Для нижнепермской соли характерны длинные, узкотаблитчатые и шестоватые зерна, а коленчатые двойники не известны. Кроме того, таблички ангидрита в соли штоков обычно рассеяны внутри зерен галита, а в пермской очень часто образуют агрегаты или приурочены к интерстициям. Доломит в соли штоков присутствует в виде хорошо ограненных мелких (0,1-0,25 мм) ромбоэдров, рассеянных или нарастающих на обломки пород вместе с кварцем. В нижнепермской соли карбонаты образуют пелитоморфную или микрозернистую присыпку. В соли штоков встречаются мелкие кристаллы кварца, их розетки, агрегаты; агрегаты кварцина, кристаллы пирита, а среди обломков известняка - новообразования анальцима. Ни один из этих минералов в нижнепермской соли не встречается.

Включения глины в нижнепермской соли приурочены к интерстициям, окрашены в красноватый цвет, содержат включения табличек ангидрита; структура самой глины иловая, плохо раскристаллизованная. Форма неправильная, рваная. Включения глины в соли штоков обычно прямолинейных очертаний, структура тонко-беспорядочно-чешуйчатая, прекрасно раскристаллизованная, так что хорошо различаются иголочки серицита, слагающего породу; текстуры разнообразны: однородные, параллельные, слоистые. По составу различаются чистые пелиты и алевропелиты. Последние иногда контактируют с обломками аплитов.

Обилие обломков инородных пород является одним из наиболее существенных отличий соли штоков от нижнепермской. Все породы по структуре, текстуре, а иногда и составу, отличаются от пород, известных в нормальном разрезе нижней перми. В ряде скважин в соли встречены обломки черных глинистых сланцев, афанитовых известняков, аркозовые и полевошпатовые песчаники, обломки алеврито-глинистых пород с прожилками аплита и фельзит-порфира. Особый интерес представляют находки вулканогенных пород на Крестищенской и Рябухинской площадях. Они представлены мелкозернистыми (реже среднезернистыми) альбитизированными уралитовыми диабазами. Весьма характерно интенсивное зеленокаменное изменение (пропилитизация). В скв. 3 (Рябухинской) подняты, кроме того, тонкозернистые порфировидные и афировые породы, соответствующие по химическому составу диабазам, и туфогенные образования, что свидетельствует о существовании в восточной части Приднепровского грабена покровных форм залегания вулканогенных образований.

При сравнении изученных вулканогенных пород с аналогичными украинскими можно сделать следующие выводы.

1. Более низкое содержание окиси титана, калия и фосфора достаточно четко отличает их от вулканогенных пород Черниговской опорной скважины и пород кератофиро-спилитовой формации южной окраины Донбасса, возраст которых определяется как верхнедевонский.

2. Минеральный состав и структура рассматриваемых диабазов отличают их отпород андезито-дацитовой формации, секущих среднекаменноугольные отложения на южной окраине Донбасса. В химическом отношении последние характеризуются резко выраженным более высоким содержанием окиси титана, железа, калия, при более низком содержании кремнезема и глинозема.

3. По петрохимическим особенностям вулканогенные породы Крестищенской и Рябухинской площадей аналогичны диабазам других солянокупольных структур Приднепровского грабена и относятся к породам трапповой формации, возраст которой определяется Д.Г. Вернадской как верхний рифей-нижний кембрий [3, 4]. Контакт диабазов с солью резкий, без каких-либо признаков активного взаимодействия пород.

Одним из важных признаков диапирового характера соляных структур Алексеевской, Рябухинской и других является широкое развитие над солью кепрока. В последнее время кепрок пересечен на Красно-Павловской и Ефремовской структурах с хорошим отбором керна, что позволило установить в его строении типичную зональность. На Красно-Павловском штоке на глубине 570 м под верхнепермскими красноцветами залегают: 1) ложный кепрок - продукт обесцвечивания; верхнепермских красноцветов (570-577 м), 2) карбонатный кепрок (577-598 м); 3) ангидрито-карбонатный кепрок (598-604 м); 4) ангидрит (604-616 м); 5) каменная соль (ниже 616 м), из которой скважина не вышла на глубине 1198 м. Кепрок Ефремовского штока, расположенного северо-западнее Алексеевского, имеет подобное же строение, но отличается большей мощностью (200 м). Кроме того, работами Харьковской комплексной геологоразведочной экспедиции (ХКГРЭ) здесь установлено осернение. Содержание самородной серы обычно невелико, но в отдельных интервалах достигает 10%. Как известно, самородная сера - один из типичных минералов кепрока соляных куполов побережья Мексиканского залива и Эмбы. Кроме серы, в породах кепрока образуются кварц и кварцин, ангидрит, доломит, анальцим, пирит и другие минералы. В кепроке часто встречаются обломки тех же пород, что и в соли. Поэтому утверждение В.Я. Клименко [11] о более молодом, чем соль, возрасте пород, слагающих кепрок, не применимо к штокам, расположенным в юго-восточной части Приднепровского грабена; за исключением маломощной верхней зоны, кепрок является здесь истинным, а не ложным.

Приведенные материалы позволяют сделать вывод о диапировом характере мощных толщ каменной соли, вскрытой на Алексесвском, Рябухииском, Ефремовском, Крестищенском, Красно-Павловском и других поднятиях (см. рис. 1). О возрасте соли, слагающей эти штоки, можно косвенно судить по обломкам известняков, глинистых и изверженных пород девонского облика. Комплексы спор, обнаруженные на Алексеевской структуре - в скв. 4 (в интервале 2033-2039 м, определение К.И. Иносовой), а также в скв. 3 и 15 (соответственно в интервалах 2130-2134 и 2621,7-2522,5 м, определения Б. Г. Подобы), свидетельствуют о девонском возрасте штоков.

Форма строения Алексеевского и Рябухинского штоков (Ранее считалось, что Рябухинское поднятие не прорвано солью, и на тектонических схемах оно показывалось как структура Шебелинского типа [7 и др.].) показана на рис. 2. Кроме хорошо известного нависания соли, устанавливается ряд других признаков. Прежде всего, следует отметить уменьшение мощностей нижнепермских осадков по направлению к Алексеевскому штоку, причем мощности в северном, опущенном блоке, значительно больше, чем в южном. В непосредственной близости от штока (скв. 9 и 10) нижнеангидритовый горизонт сложен весьма характерными породами.

Здесь в изобилии встречаются песчаные известняки, песчаники и гравелиты, состоящие из обломков глинистых пород и известняков девонского облика, много свежих зерен калишпатов и плагиоклазов, обломки спилитов, аплитов и диабазов. Подобные породы встречены в аналогичных условиях и на Павловском поднятии.

Мощность верхнепермских отложений непосредственно над штоком резко сокращается, а триаса остается примерно без изменений. Мощность нижней юры над штоком заметно больше, чем на крыльях.. В Алексеевской скв. 7, расположенной в апикальной части поднятия, вскрыта верхняя Пермь под третичными отложениями.

Приведенный материал позволяет утверждать, что на Алексеевской поднятии, по-видимому, так же, как и на Рябухинском и других, девонская соль внедрялась по крупному разлому одновременно с накоплением нижнепермской хемогенной толщи. Воздымание структуры продолжалось и в период накопления верхнепермских осадков. Кроме изменения мощностей, об этом также говорят обломки пород таких как в девонской соли, в верхней перми Красно-Павловской структуры. В триасе шток находился в покое. В нижней юре произошла инверсия, которая постепенно затухала, в результате чего центральная часть поднятия опускалась более интенсивно, чем прилегающие участки. Новое интенсивное воздымание структуры произошло в предтретичное время, когда в наиболее приподнятой части была размыта вся толща мезозойских отложений. Однако в описываемой части Приднепровского грабена после нижней перми (в крайнем случае, верхней перми) внедрения соли больше не происходили, о чем свидетельствует отсутствие прорывов солью мезозойских отложений.

О масштабе разломов, по которым внедрялась девонская соль, можно судить по ряду признаков. Алексеевский шток имеет щелевидную форму и протягивается примерно на 20 км. Судя по находкам в соли кристаллических сланцев (Красно-Павловская скв. 550, глубина 1030-1035 м - сланец хлорит-кварцево-полевошпатовый) можно предположить, что девонская соль при своем движении вверх захватывала породы кристаллического фундамента. Истинная мощность подсолевого девона и более древних отложений, лежащих на фундаменте, не известны, но по аналогии с соседними районами предполагается, что она превышает 1000 м. Следовательно, мощность нарушений в девоне также превышает 1000 м. О времени начала внедрения девонской соли в лежащие выше отложения нет данных, но, во всяком случае, оно произошло в допермское время.

Последующие тектонические движения происходили по уже имевшимся древним швам, поэтому, несмотря на некоторое несовпадение мезозойского и палеозойского структурных планов, обнаружение сводов погребенных палеозойских поднятий в мезозойских синклиналях маловероятно.

Поскольку в рассматриваемом районе месторождения газа связаны с непрерванными структурами, выявление таких структур и их разведка должны стать первоочередной задачей. Для образования месторождений в диапировых структурах условия значительно хуже. Мелкие или в лучшем случае средние месторождения могут быть открыты здесь только в «подкозырьковой» части или, в случае наклонного положения штока, в его «лежачем боку».

В процессе поисковых и разведочных работ необходимо уделять больше внимания вещественному составу хемогенных толщ, что позволит сократить объемы дорогостоящего бурения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аверьев В.А. Особенности образования солянокупольных структур в юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины. Материалы по геологии газоносных районов СССР. Труды ВНИИГаз, вып. 14 (22). Гостоптехиздат, 1962.

2. Агишев А.П., Воробьев Б.С, Лапкин И. Ю., Панькив A.M., Стерлин Б.П., Тхоржевский С.А. Материалы по геологии и газоносности нижнепермских отложений юга Русской платформы. Изд. ХГУ, Харьков, 1961.

3. Вернадская Л.Г. Вулканические породы Днепровско-Донецкой впадины. Изд. АН УССР, 1961.

4. Вернадская Л.Г. Палеозойские вулканические формации Украины. Труды I Всесоюзного вулканологического совещания. Изд. АН СССР, 1962.

5. Билык А.А. Некоторые вопросы соляной тектоники Днепровско-Донецкой впадины. Материалы по геологии газоносных районов СССР. Труды ВНИИгаз, вып. 14 (22). Гостоптехиздат, 1962.

6. Брайловский Г.С. Распространение нижнепермской соленосной толщи и роль ее в формировании структур Алексеевско-Шебелинского района. Геология нефти и газа, 1961, № 12.

7. Воробьев Б.С. Геологическая структура Большого Донецкого прогибав области распространения нижнепермских отложений и классификация его структурных элементов. Материалы по геологии и газоносности нижнепермских отложений юга Русской платформы. Изд. ХГУ, Харьков, 1961.

8. Гавриш В.К. О геотектоническом развитии юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины в нижнепермскую эпоху. Геология нефти и газа, 1962, № 10.

9. Гордиевич В.А., Санаров И.В. Нижнепермские отложения и газонефтеносность юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины. Материалы по геологии и газоносности нижнепермских отложений юга Русской платформы. Изд. ХГУ, Харьков, 1961.

10. Гордиевич В.А., Санаров И.В. О геологическом строении юго-восточной части Днепровско-Донецкой впадины. Геология нефти и газа,1962, № 1.

11. Клименко В.Я. Закономерности образования и размещения соляных структур в Днепровско-Донецкой впадине. Советская геология, № 6, 1959.

12. Куциба А.М. Деякi новi данiдо будови iсачкивського соляного купола. Геол. журн. АН УРСР, IV, вып. I, 1937.

13. Назаренко Д.П. Находки морского девона в северо-западной окраине Донбасса. ДАН СССР, XXIII, № 4, 1939.

14. Питковская И.Н. К вопросу о происхождении брекчий Петровского купола. Геол. журн. АН УССР, VII, вып.8, 1940.

15. Чирвинская М.В. О границах распространения, условиях залегания и газонефтеносности хемогенных образований нижней перми Днепровско-Донецкой впадины. Материалы по геологии и газоносности нижнепермских отложений юга Русской платформы. Изд. ХГУ, Харьков,1961.

16. Шатский Н.С. К вопросу о происхождении роменских гипсов и пород Исачковского холма на Украине. БМОИП, отд. геол., IX, 1931.

Трест Харъковнефтегазразведка

Таблица

Признаки	Нижнепермская, из нормального разреза	Девонская из штоков
Цвет	Бесцветная, белая, желтоватая, красноватая	Белая, серая до темно-серой с коричневатым оттенком
Структура	Крупнозернистая, зерна изометричные	Более грубозернистая, чем в нижней перми, очень часто удлиненные зерна
Внутреннее строение зерна	Первичная зональная структура, более или менее четкая	Зональность не отмечается
Текстура	Часто слоистая - годичные слойки ангидрита с четким нижним контактом и постепенным верхним	Однородная или шестоватая. Слоистость отсутствует
Характер аутигенных включений	Пелитоморфная присыпка и редкие зерна карбонатов. Кристаллы ангидрита длинные, шестоватые, иногда радиально-лучистые агрегаты	Ромбоэдры доломита, коротко-таблитчатые зерна ангидрита, кристаллы и розетки кварца, агрегаты кварцина, зерна анальцима, пирита
Переходы	Связана постепенными переходами с глинами, ангидритами, карбонатами	Постепенные переходы в другие породы не наблюдались
Обломки инородных пород	Отсутствуют	Обычны

Рис. 1. Схема расположения структур.

1 - Валковская, 2 - Старопокровская, 3 - Коломакская, 4 - Ново-Водолажская, 5 - Рябухинская, 6 -Шебелинская, 7 -Крестищенская,8 - Староверовская, 9 - Медведовская, 10 -Прасковейская, 11 - Западно-Ефремовская, 12 - Ефремовская, 13 - Алексеевская, 14 - Лозовеньковская, 15 - Верхне-Лановская, 16 - Сосновская, 17 -Павловская, 18 -Мироновская, 19 - Беляевская, 20 - Октябрьская, 21 - Кобзевская, 22 - Сахновщанский выступ, 23 - Красно-Павловская, 24 - Ново-Мечебиловская; а - структуры, на которых диапиры установлены бурением; б - предполагаемые диапировые структуры; в - северная граница грабена.

Рис. 2. Поперечный разрез через Алексеевский (а) и Рябухинский (б) штоки.

Р₁ gr - картамышская свита (медистых песчаников) нижней перми, P₁ -нерасчлененные отложения верхней части нижнепермской хемогенной толщи. I -нижний ангидритовый горизонт, II -нижний солевой горизонт, III - средний ангидритовый горизонт, IV - верхний солевой горизонт, V- подбрянцевская пачка, VI-подбрянцевский пласт соли, VII - брянцевская пачка, VIII - брянцевский пласт соли, IX- надбрянцевская пачка. 1 -шток, 2-нижнепермские пласты соли.