Безкисневий седиментогенез нашарувань едіакарію та силуру південно-західного схилу Східно-Європейської платформи

Abstract

Мета цієї роботи – дослідити умови седиментації збагачених органічною речовиною відкладів едіакарію та силуру південно-західного схилу Східноєвропейської платформи. Зокрема, врахувати фактори, що сприяють ефективній фосилізації органічної речовини в морських осадах та відіграють ключову роль в утворенні чорносланцевих товщ, які є основоположним елементом сланцевих нафтогазових систем. Методика. Методика ґрунтується на літологічних дослідженнях, які стали основою для встановлення речовинного складу порід, поширення досліджених товщ та їхніх потужностей, діапазону залягання в розрізі, та реконструкції палеосередовища досліджених вікових інтервалів. Результати. Проведені дослідження платформових відкладів едіакарію (калюські верстви) та силуру дали змогу встановити, що калюські верстви поширенні суцільним пасмом уздовж південно- західного силу Східноєвропейської платформи і досягають Українського щита. Їх потужності становлять 90 м і більше в межах Волино-Подільської плити та Молдовської плити, а в Переддобрудзькому про- гині – 150 м і більше. Для нашарувань силуру встановлено, що відклади, збагачені органічною речовиною (аргіліти та мергелі), поширені в найзануренішій ділянці платформи, де потужності відкладів силуру сягають 700 м і більше. Проведено реконструкцію палеосередовища в едіакарії та силурі, з’ясовано фактори, що зумовили безкисневий седиментогенез у ці часові проміжки геологічної історії. Встановлено, що морський басейн у калюський час охоплював значну територію кратону Балтика, де зона кисневого мінімуму у водній колоні починалася з глибини щонайбільше 100 м. Реконструкція палеосередовища для силурійського часу вказує на те, що басейн мав батіометричну зональність. До глибини приблизно 100 м нагромаджувалися сульфатні, глинисто-карбонатні та карбонатні (риф) осади, а збагачені органічною речовиною – нагромаджувались на глибинах більше ніж 100 м, у зоні кисневого мінімуму. Наукова новизна. Для відкладів едіакарію встановлено їх поширення, потужності та нафтоматеринський потенціал. Для відкладів силуру з’ясовано ділянки поширення найперспективніших порід та встановлено, що нагромадження збагачених органічною речовиною осадів контролювалось зоною кисневого мінімуму. Практична значущість. Результати досліджень дали змогу встановити нафтоматеринський потенціал для відкладів едіакарію та виділити ділянки поширення най- перспективніших порід силуру, збагачених органічною речовиною (аргіліти, мергелі), які складають потенційний ресурс для розвідки та видобутку сланцевого газу.

Purpose. The objective of this study was to investigate the depositional environments of organic-rich Ediacaran and Silurian strata on the south-western slope of the East-European platform. In particular, the factors facilitating the efficient fossilization of organic matter in marine sediments and which play the key role in black shales formation, are the basic elements of petroleum systems being considered. Methodology. Methodology is based on lithological investigations, which allowed establishing the material composition of rocks, the spatial extent of the successions under study and their thicknesses, and the range of occurrence in the sequence and reconstruction of palaeoenvironment in the studied age intervals. Results. Investigations of the organic-rich platform deposits of Ediacaran (Kalus beds) and Silurian have been performed. It was established that Kalus beds occur as a continuous band along the south-western slope of the East-European platform reaching the Ukrainian Shield. Their thickness is 90 meters and more within the Volyno-Podillya plate and Moldova plate, while in Dobrogea Foredeep it is 150 meters and more. For Silurian strata it was established that organic-rich deposits (argillites, marls) occur within the most subsided part of the platform, where the thicknesses of Silurian reach 700m and more. On the basis of lithological investigations the reconstruction of the paleo-environments in Ediacaran and Silurian, which caused the anoxic sedimentogenesis within these ranges of the geological history. It was established that the marine basin in Kalus times that covered the large territory of the craton Baltica, where the oxygen-minimum zone in the water column started at depths of maximum 100 meters. The reconstruction of the paleo-environment in Silurian shows that the basin had paleo-bathymetric zoning. Till depth was about 100m of deposited sulfate, clay-carbonate, and carbonate (reef) sediments, while the organicrich ones were deposited at depths of over 100 m within the oxygen-minimum zone. Originality. For Ediacaran deposits their occurrence, thicknesses, and petroleum-generating potential have been established. For Silurian the areas of the most prospective rocks’ occurrence have been elucidated. It was established that deposition of the organic-rich rocks has been controlled by the oxygen-minimum zone. Practical significance. Results of investigations allowed establishing the petroleum-generating potential for Ediacaran deposits and distinguishing the areas of occurrence of the most prospective organic-rich Silurian rocks (mudstones, marls), which represent a potential resource for shale gas exploration and production.

Цель. Цель данной работы – исследовать условия седиментации обогащенных органическим веществом отложений эдиакара и силура юго-западного склона Восточно-Европейской платформы. В частности, учесть факторы, которые способствуют эффективной фосилизации органического вещества в морских осадках и играют ключевую роль в образовании чорносланцевых толщ, которые являются основополагающим элементом сланцевых нефтегазовых систем. Методика. Методика базируется на литологических исследованиях, которые стали основой для установления вещественного состава пород, распространения исследованных толщ и их мощностей, диапазона залегания в разрезе и реконструкции палеообстановок исследованных возрастных интервалов. Результаты. Проведенные исследования платформенных отложений эдиакария (калюсские слои) и силура, которые обогащены рассеянным органическим веществом, позволили установить, что калюсские слои распространены сплошной полосой вдоль юго-западного склона Восточно-Европейской платформы и достигают Украинского щита. Их мощности составляют 90 м и более в пределах Волыно-Подольской плиты и Молдавской платформы, а в Преддобруджском прогибе – 150 м и более. Для наслоений силура установлено, что отложения, обогащенные органическим веществом (аргиллиты и мергели), распространены в погруженном участке платформы, где мощности отложений силура достигают 700 м и более. Проведена реконструкция палеообстановки в эдиакаре и силуре, выяснены факторы, которые обусловили бескислородный седиментогенез в эти временные промежутки геологической истории. Установлено, что морской бассейн в калюсское время охватывал значительную территорию кратона Балтика, где зона кислородного минимума в водной колонне начиналась с глубин не больше 100 м. Реконструкция палеообстановки для силурийского времени указывает на то, что бассейн имел батиометрическую зональность. До глубины примерно 100 м накапливались сульфатные, глинисто-карбонатные и карбонатные (риф) осадки, а осадки, обогащенные органическим веществом, накапливались на глубинах более 100 м, в зоне кислородного минимума. Научная новизна. Для отложений эдиакария установлено их распространение, мощности и нефтематеринский потенциал. Для отложений силура выяснены участки распространения самых перспективных пород и установлено, что накопление обогащенных органическим веществом осадков контролировалось зоной кислородного минимума. Практическая значущость. Результаты исследований позволили установить нефтематеринский потенциал для отложений эдиакария и выделить участки распространения перспективных пород силура, обогащенных органическим веществом (аргил- литы, мергели), которые составляют потенциальный ресурс для разведки и добычи сланцевого газа.