В районах, где развиты породы сложного полимиктового состава, стандартные методы радиометрии, как правило, недостаточно информативны. Эффективное использование гамма-метода (ГК) зависит, в частности, от изученности природы регистрируемого гамма-излучения и познания закономерностей распределения радиоактивных элементов в осадочном разрезе. Сведения о природе радиоактивности пород глубоких горизонтов можно получить, применяя спектрометрический ГК (ГКС). Первые опытные работы в скважинах методом ГКС были выполнены в Восточном геофизическом тресте. Для успешного применения его были проведены исследования по разработке основ геологической интерпретации материалов скважинных спектрометрических измерений и определен круг задач, решаемых указанным методом в разрезах Иркутского амфитеатра. С этой целью изучено содержание радиоактивных элементов в породах венда, составлены сводные разрезы с детальной радиометрической характеристикой по Аянской, Ярактинской, Марковской, Поймыгинской, Карелинской и Криволукской площадям. По распределению радиоактивных элементов в разрезе было выполнено расчленение пород, а на его базе - корреляция отложений.

В данной статье предпринята попытка обосновать принципы корреляции базальной венд-кембрийской части разреза на южном склоне Непского свода, характеризующейся фациальной и литологической неоднородностью, по их радиоактивности как возможному показателю синхронности его отдельных частей.

Наиболее полно венд-кембрийские терригенные отложения в пределах юго-восточной части Непско-Ботуобинской антеклизы представлены на Марковской, Криволукской и Карелинской площадях, где они разделяются наряд горизонтов (безымянный, алевролито-аргиллитовая пачка, марковский, пачка переслаивания, парфеновский). При переходе от Марковской площади к Аянской и Ярактинской общая мощность этих отложений сокращается от 130 м до 30-10 м, корреляция их представляет большие трудности. Условно все терригенные породы венд-кембрия в пределах этих площадей относят к ярактинскому горизонту, предполагая, что к своду происходит сокращение мощностей и фациальные изменения, в результате которых надмарковские глины (пачка переслаивания) замещаются песчаниками. Эта схема корреляции сейчас общепринята [1], хотя некоторые исследователи ярактинские отложения рассматривают как аналоги марковских [2]. В отличие от двух существующих схем предложенная нами схема корреляции предполагает наличие на территории Приленского района разновозрастных терригенных пород венд-кембрия.

За основу корреляции нами взяты как различное содержание радиоактивных элементов в разновозрастных отложениях, так и характер связи их с вещественным составом пород.

Максимальная концентрация радиоактивных элементов отмечается в породах фундамента. В гранитах содержание урана достигает 17*10^-4 %, тория 125*10^-4 % и калия 8%, в метаморфизованных породах соответственно (1,5-3)*10^-4, (1 - 10)*10^-4, 4-6.

В венд-кембрийских отложениях наиболее высокие содержания радиоактивных элементов зафиксированы в породах безымянного горизонта. Причем наибольший разброс концентрации всех элементов характерен для песчаников, в которых уран составляет (0,7-7,6)*10^-4 %, торий (1-27) *10^-4 % и калий 1,5-8,5 % .

Большое количество радиоактивных элементов отмечается в породах переходной песчано-алевритовой пачки, залегающей в основании парфеновского горизонта, которая нечетко выделяется по каротажным диаграммам, но надежно устанавливается по керну. Уран в породах этой пачки составляет (3,5-6) *10^-4 %, торий (14-30) *10^-4 % и калий от 4 до 6 %.

Самое низкое содержание всех радиоактивных элементов в разрезе установлено в песчаниках марковского и парфеновского горизонтов, максимальная концентрация урана в них 2*10^-4%, тория 6*10^-4 % и калия 0,7%. Низкие концентрации указанных элементов, такие же, как и в песчаниках, характерны и для доломитов парфеновского горизонта, распространенных на всей территории Приленского района. В остальных породах разреза (песчаники, аргиллиты), как правило, содержится (2-5) *10^-4 % урана, (8-12) *10^-4 % тория и 2-4% калия.

На основании исследований керна построены кривые, отражающие распределение урана, тория и калия в пяти типах разреза от наиболее погруженных участков территории к приподнятым, дана радиометрическая характеристика всех типов пород от фундамента до кровли парфеновского горизонта ( рис. 1 , а).

В качестве показателя вещественного состава пород нами принято содержание в них А1₂О₃. По характеру связи между количеством радиоактивных элементов и окисью алюминия выделяются две группы пород. Одна из них, наиболее многочисленная, обнаруживает четкую зависимость между рассматриваемыми параметрами, другая - практически полное ее отсутствие (см. рис. 1 , б).

Наличие прямой зависимости между рассматриваемыми величинами (первая группа пород) свидетельствует о поступлении в бассейн седиментации пород, сильно разрушенных на водосборе. Поэтому содержание радиоактивных элементов определяется преимущественно количеством дисперсного материала и возрастает с увеличением А1₂О₃. Эти породы главным образом и слагают разрез венд-кембрийских отложений в пределах исследуемых площадей. Отсутствие такой корреляции указывает на ведущую роль минералогического состава пород, слабую степень выветривания, поступление радиоактивных элементов с обломочным материалом и преимущественно кислый состав разрушающихся пород. В разрезе они приближены к фундаменту, к низам безымянного и нижней пачке парфеновского горизонтов. По аналогии с базальными породами безымянного горизонта, представляющими начальный этап осадконакопления после длительного континентального перерыва, логично считать нижнюю песчано-аргиллитовую пачку парфеновского горизонта также базальной, отвечающей начальному этапу трансгрессии после перерыва в предпарфеновское время, и по ее подошве проводить границу между парфеновскими и подпарфеновскими образованиями.

Отложения нижней части парфеновского горизонта вместе с базальной пачкой безымянного, характеризующиеся повышенной радиоактивностью, а также песчаники парфеновского и марковского горизонтов с пониженной радиоактивностью рассматриваются нами как реперы при сопоставлении и корреляции разрезов.

При переходе от Марковской к Аянской площади (см. рис. 1 , а) в разрезе сохраняются оба пласта с повышенным содержанием радиоактивных элементов, выделенных в основании безымянного и парфеновского горизонтов, однако полностью исчезают реперные парфеновские песчаники с низкой радиоактивностью, и доломиты непосредственно залегают на песчано-алевритовой пачке в основании парфеновского горизонта. Заметно сокращается мощность венд-кембрийских пород за счет уменьшения мощности подпарфеновских отложений, главным образом пачек алеврито-аргиллитовой и переслаивания.

В скв. 11 Ярактинской полностью исчезают безымянный горизонт и вышележащая алеврито-аргиллитовая пачка, сохраняются марковский и 1,5 м аргиллитов пачки переслаивания, на которых непосредственно залегают парфеновские доломиты.

В скв. 41 Ярактинской парфеновские отложения состоят из трех пачек - нижней с высоким содержанием радиоактивных элементов, средней песчаной с низкой радиоактивностью и доломитов. Здесь практически отсутствуют подпарфеновские отложения, за исключением 8-метровой средней пачки марковского горизонта.

В скв. 26 Ярактинской на породах фундамента залегает марковский горизонт, ярактинские отложения отсутствуют, а парфеновский горизонт представлен нижней и верхней пачками.

Установленная закономерность распределения радиоактивности пород в разрезе позволяет сопоставить отдельные его части на значительной территории. В частности, это относится к нижней части парфеновского горизонта, которая отчетливо выделяется по содержанию радиоактивных элементов на всей территории Приленского района, что дает возможность обосновать границу между парфеновскими и подпарфеновскими отложениями. В последних надежно прослеживаются песчаники с низкой радиоактивностью. Из приведенного анализа следует важный вывод об отсутствии фациального замещения глин пачки переслаивания песчаниками при переходе от Марковской к Ярактинской площади, а подпарфеновские песчаники синхронны марковскому горизонту.

Содержание радиоактивных элементов в разрезе определяет и величину естественной радиоактивности пород, регистрируемую при ГК. Самые высокие значения ГК соответствуют породам фундамента, нижней части безымянного горизонта и песчано-алевритовой пачке в основании парфеновского. Низкими значениями ГК характеризуются кварцевые песчаники марковского и парфеновского горизонтов и карбонатные отложения. Остальные породы имеют промежуточные значения ГК.

Рассмотренная схема сопоставления разрезов в совокупности с данными промысловой геофизики (кривые КС и ГК) была положена нами в основу детальной корреляции венд-кембрийских отложений юго-восточного склона Непско-Ботуобинской антеклизы ( рис. 2 , рис.3 ).

При переходе от Марковской площади (скв. 28) к скв. 1 Северо-Марковской и скв. 52 Ярактинской (см. рис. 2 ) из разрезов двух последних исчезают породы безымянного горизонта и пачки переслаивания, а сохраняются два пласта песчаников с низкой радиоактивностью, отнесенные к марковскому и парфеновскому горизонтам и разделенные небольшой по мощности аргиллитовой пачкой, характеризующейся высокой радиоактивностью на кривых ГК.

В скв. 1 Северо-Марковской и 52 Ярактинской под марковскими песчаниками залегают глины алевролито-аргиллитовой пачки, которые исчезают в восточном направлении, и породы фундамента перекрывает марковский горизонт. В скв. 27 и 36 Ярактинских он отсутствует и на фундаменте залегает нижнепарфеновский терригенный комплекс. Как видно, марковский горизонт представлен двумя пластами песчаников с низкой радиоактивностью, разделенными песчано-аргиллитовой пачкой (скв. 20, 51 Ярактинские). В скв. 41 Ярактинской он представлен практически только средней пачкой, мощности же нижнего и верхнего песчаных пластов составляют около 1 м. В скв. 52 Ярактинской и скв. 1 Северо-Марковской отсутствуют верхний и средний песчаные пласты.

Парфеновский горизонт в пределах этого профиля имеет также сложное строение. От Марковской площади к Ярактинской (скв. 41) в разрезе сохраняются все три пачки, однако мощности их резко меняются. На восток от скв. 51 Ярактинской в парфеновском разрезе песчаники отсутствуют и доломиты подстилаются нижней песчано-аргиллитовой пачкой.

От Карелинской площади к Токминской (см. рис. 3 ) происходит сокращение мощности подпарфеновских отложений за счет выклинивания безымянного горизонта, пачек алевролито-аргиллитовой и переслаивания к центральной части Ярактинской площади до полного их исчезновения в разрезе Токминской. На этом профиле марковский горизонт также имеет трехчленное строение, все пласты хорошо прослеживаются по кривым ГК, мощности всех трех пачек варьируют незначительно.

В разрезе парфеновских отложений отсутствуют песчаники и не везде развит нижний песчано-алевритовый пласт с высокой радиоактивностью (скв. 13, 10, 8, 1 Карелинские).

На рис. 3 , б подпарфеновские отложения представлены марковским горизонтом, нижний песчаный пласт которого выклинивается к северу (скв. 24). На юго-востоке Ярактинской площади (скв. 11 и 8) сохраняется небольшой по мощности пласт аргиллитов пачки переслаивания, а в скв. 8 - и верхняя часть алевролито-аргиллитовой пачки. В скв. 15, 11, 8 парфеновский горизонт представлен только доломитовым пластом, а в скв. 55, 19, 50, 24 он подстилается нижним песчано-аргиллитовым комплексом. Песчаники в разрезах этого профиля отсутствуют.

Рассмотренный материал позволяет сделать вывод, что сложное строение терригенных пород венд-кембрийских пород в Приленском районе, трудности сопоставления и корреляции их, связанные с частым выклиниванием и выпадением отдельных частей разреза, обусловлены, с одной стороны, положением изученных площадей на склоне Непско-Ботуобинской антеклизы, образовавшейся еще в довендское время, с другой - наличием перерыва в осадконакоплении в предпарфеновское время.

Региональный подъем территории в предпарфеновское время привел к разрушению пород пачки переслаивания и марковского горизонта, за счет чего и сформировался терригенный парфеновский комплекс. Образование нижней парфеновской пачки связано, по-видимому, с разрушением аргиллитов пачки переслаивания и пород фундамента, распространенных северо-западнее Ярактинской площади. Образование парфеновских песчаников произошло, надо полагать, за счет разрушения марковских. Все сказанное подтверждается данными о содержании радиоактивных элементов в них и анализом мощностей парфеновских и подпарфеновских отложений. Терригенные породы парфеновского горизонта снивелировали неровности рельефа дна моря, и реперный пласт доломитов, надежно отбивающийся на кривых КС, залегает практически горизонтально. Таким образом, полученные результаты показали высокую перспективность гамма-спектрометрического метода, позволили в совокупности со стандартными методами каротажа расчленить и скоррелировать терригенные отложения. Предложенная схема корреляции предполагает наличие на территории Приленского района разновозрастных терригенных пород венда, что исключительно важно для установления закономерностей распределения коллектора и ловушек в базальных терригенных отложениях южного склона Непского свода.

1. Железнова А.А., Сидоренко А.С. Палеогеографические рекомендации при поисках литологических залежей нефти и газа на северо-востоке Иркутского амфитеатра. - Нефтегаз. геол. и геофиз., 1977, № 1, с. 32-38.
2. Продуктивные горизонты в кембрийских и рифейских отложениях Сибирской платформы /В.Н. Воробьев, С.А. Афанасьев, Т.Д. Кондратенко и др. - Труды СНИИГГиМСа. Новосибирск, 1978, вып. 234, с. 94-102.

Рис. 1. Корреляция сводных разрезов пород венд-кембрия по содержанию радиоактивных элементов (а) и графики сопоставления их количества с вещественным составом пород по А1₂О₃ (б).

1 - ангидриты; 2 - доломиты; 3 - то же, глинистые; 4 - песчаники; 5 - то же, битуминозные; 6- то же, глинистые; 7 - алевролиты; 8 - аргиллиты; 9 - породы фундамента; 10 - перерывы в осадконакоплении; 11- базальные слои парфеновского горизонта; 12 - терригенные породы венда; 13 - породы фундамента; 14 - базальные слои безымянного горизонта; 15 - то же, парфеновского горизонта

Рис. 2. Корреляция разрезов венда Марковской, Северо-Марковской и Ярактинской площадей.

1 - ангидриты; 2 - то же, глинистые; 3 - доломиты; 4 - то же, глинистые; 5 -песчаники; 6 - алевролиты; 7 - аргиллиты; 8 - граниты; 9 - сланцы; 10 - перерывы в осадконакоплении; кривые: 11- КС, 12 - ГК

Рис. 3. Корреляция разрезов венд-кембрия Карелинской, Аянской и Ярактинской площадей (а) и Ярактинской площади (б).

1- ангидриты; 2- то же, глинистые; 3 - доломиты; 4 - то же, глинистые; 5-песчаники; 6 - алевролиты; 7 - аргиллиты; 8-граниты; 9 - сланцы; 10 - перерывы в осадконакоплении; кривые: 11 - КС, 12 - ГК