Лыгина Екатерина Александровна

Введение.

Актуальность исследований. История изучения датских и нижне-среднеэоценовых отложений Крыма насчитывает более 200 лет. До сих пор большинство исследователей занималось стратиграфией этих отложений, вопрос палеогеографии района в названные интервалы времени затрагивался косвенно. В связи с этим необходим пересмотр уже накопленных данных с точки зрения комплекса современных методик детального исследования отложений, таких как микрофациальный и генетический анализы, изучение перерывов и секвентный анализ. На их базе возможны выделение хроностратиграфических уровней непосредственно в разрезах и их детальная корреляция не только в обнажениях различных структурно-фациальных зон, но и на закрытых погруженных территориях. В свою очередь на основе детальных литологических, седиментологических и палеоэкологических исследований возможно создание моделей осадконакопления изученных стратиграфических интервалов.

Карбонатные породы зачастую служат коллекторами углеводородов. Датские и нижне-среднеэоценовые отложения Крыма, представленные преимущественно мелководными карбонатными толщами, образуют так называемые карбонатные платформы, изучение которых является особенно актуальным в связи с возросшим интересом к нефтегазовому потенциалу мезо-кайнозойского чехла акватории Черного моря. Детальные исследования отложений потенциально продуктивных толщ (в том числе палеоцен-эоценовых) в окружающих акваторию регионах помогут выявить наиболее перспективные участки пластов и на погруженных участках.

Цели и основные задачи работы. Цель работы - установление строения и состава, а также реконструкция условий формирования датских и нижне-средне-эоценовых отложений Предгорного Крыма. Для этого решались следующие задачи:
1. комплексное опробование и изучение опорных разрезов датских и нижне-среднеэоценовых отложений вдоль полосы их обнажений в Предгорном Крыму;
2. детальная корреляция разрезов на основании как собственных исследований, так и обширного литературного материала по стратиграфии датских и нижне-среднеэоценовых отложений Предгорного Крыма;
3. литогенетическая типизация отложений и выявление фациальных зон в пределах изучаемой территории;
4. анализ перерывов и последовательностей литогенотипов в разрезах и по латерали и разработка на этой основе секвентно-стратиграфической модели, определяемой относительными колебаниями уровня моря;
5. восстановление условий формирования и создание моделей осадконакопления изученных стратиграфических интервалов.

Научная новизна. Впервые, используя современные достижения седиментологии, микрофациальный и генетический анализы, детально изучены опорные разрезы датских и нижне-среднеэоценовых отложений Предгорного Крыма. В результате проведенных исследований впервые предложены модели формирования карбонатных платформ разного типа в указанные интервалы времени и дано обоснование выделения в их пределах фациальных зон. Установлено, что на их формирование помимо эвстатических колебаний уровня моря оказывали влияние и тектонические события. Для указанных отложений впервые разработана секвентно-стратиграфическая модель. Предложена кривая колебаний уровня моря для всей территории Крыма.

Практическая значимость. Карбонатные породы изученных интервалов обладают хорошими коллекторскими свойствами, которые могут сохраняться для погруженных территорий. Детальный литогенетический и фациальный анализ отложений в обнаженных участках Крыма поможет проследить подобные фации в погруженных территориях Степного Крыма и акватории Черноморского бассейна. Результаты исследований, в частности секвентного анализа, могут быть использованы для детализации стратиграфических схем.

Защищаемые положения:

1. Установленная вертикальная и латеральная смена литогенетических типов датских и нижне-среднеэоценовых отложений Предгорного Крыма позволила выделить пять фациальных зон: полуизолированные морские отмели, шельфовая лагуна со свободным водообменом, отмели волновой зоны, склон карбонатной платформы и подножие склона.

2. На основании литогенетического и фациального анализов изученных отложений предложена типизация палеогеновых карбонатных платформ Крыма. В датское время формируется карбонатная платформа типа рамп, которая наследует позднемеловой палеорельеф, в эоцене образуется изолированная карбонатная платформа.

3. Впервые разработана секвентно-стратиграфическая модель для датских и нижне-среднеэоценовых отложений Предгорного Крыма. Выделены хроностратиграфические поверхности, к числу которых принадлежат секвентные границы, трансгрессивные поверхности и поверхности максимального затопления, а также разделяемые ими системы трактов. В датских отложениях отчетливо выделяется одна секвенция, накопление нуммулитовых известняков отвечает окончанию трансгрессивного тракта и тракту высокого стояния в пределах нижне-среднеэоценовой секвенции.

4. Изменение мощностей, вертикальная смена литогенетических типов и наличие подводно-оползневых отложений в верхнедатской толще Белогорского района Предгорного Крыма указывают на проявление восходящих тектонических движений в западных участках указанной области. Эти движения завершились перед накоплением эоценовых отложений.

Фактический материал. В основу работы положены полевые исследования автора в Предгорном Крыму в 2003-2005, 2007-2008 г.г. Послойно описаны 6 разрезов датских и 10 разрезов нижне-среднеэоценовых отложений в пределах Предгорного Крыма. Изучено более 215 шлифов датских и около 100 шлифов нижне-среднеэоценовых пород. Описаны шлифы с эпоксидной пропиткой для определения процента пористости - 18 шлифов из датских и 17 шлифов из нижне-среднеэоценовых отложений. Методом рентгенофазового анализа изучен минеральный состав глинистой фракции нерастворимого остатка из 36 проб датских и 24 проб нижне-среднеэоценовых отложений. Было проведено 28 испытаний химического состава образцов датских и 29 испытаний химического состава образцов нижне-среднеэоценовых отложений, определены фильтрационно-емкостные свойства 16 образцов датских и 36 образцов нижне-среднеэоценовых пород. Проведены замеры магнитной восприимчивости (720 замеров) и естественной радиоактивности (747 замеров) в шести разрезах нижне-среднеэоценовых отложений. Помимо результатов авторских исследований в работе обобщены опубликованные ранее данные по стратиграфии, литологии, палеоэкологии и тектонике Крыма в изучаемые интервалы.

Апробация работы. Основные результаты работы представлены на 4-ом Международном конгрессе "Environmental Micropaleontology, Microbiology and Meiobenthology" (Испарта, Турция, 2004); III Всероссийской Научной школе молодых ученых палеонтологов (Москва, 2006); III Сибирской Международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2006); XL Тектоническом совещании (Москва, 2007); 6-ом Международном симпозиуме по геологии Восточного Средиземноморья (Амман, Иордания, 2007); Международных конференциях "Ломоносов" (Москва, 2007, 2008); VIII Международной конференции "Новые идеи в науках о Земле" (Москва, 2007); Молодежной конференции "Трофимуковские чтения-2007" (Новосибирск, 2007); Палеострат-2008 (Москва, 2008); 9-й Международной конференции аспирантов и молодых ученых (Завойя, Польша, 2008); I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (Санкт-Петербург, 2009); 27-й конференции Международной ассоциации седиментологов (Альгеро, Италия. 2009); 8-м Международном симпозиуме по Меловой системе (Плимут, Великобритания, 2009); I Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Геология в развивающемся мире" (Пермь, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи в российских реферируемых журналах, рекомендованных ВАК, и 16 тезисов докладов в российских и зарубежных изданиях.

Структура и объем работы. Работа состоит из Введения, 7 глав, Заключения и списка литературы, содержит 8 таблиц, 171 рисунок. Объем диссертации составляет 232 страницы. Список литературы состоит из 191 названия (из них 156 на русском и 35 на иностранном языках).

Благодарности. Работа выполнена на кафедре региональной геологии и истории Земли МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством кандидата геолого-минералогических наук доцента Людмилы Фёдоровны Копаевич, которой автор выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность.

Автор благодарит В.Л. Косорукова (МГУ) за помощь в проведении рентгено-фазового анализа, а также ценные советы при анализе полученных результатов, Е.Ю. Барабошкина (МГУ) - за возможность петрофизического опробования разрезов, проведения аналитических исследований и ценные советы и консультации, А.С. Никульшина за предоставление результатов химических анализов и неоценимую поддержку, Р.Р. Габдуллина (МГУ) за помощь в опубликовании результатов исследований, М.В. Коротаева (МГУ) за помощь в подготовке демонстрационной графики. Автор бесконечно признателен В.В. Крупской, Е.В. Соболевой, Д.И. Панову, Т.Ю. Тверитиновой, В.С. Милееву, А.Б. Веймарну, Арк. В. Тевелеву, А.В. Тевелеву, Т.О. Федорову, П.А. Фокину, П.Л. Тихомирову, С.Н. Болотову, Б.Я. Журавлеву, Е.М. Тесаковой (МГУ) за обсуждения и конструктивную критику работы, которые помогли ее улучшить. Особую благодарность автор выражает заведующему кафедрой региональной геологии и истории Земли профессору А.М. Никишину, без чьей идейной поддержки полевые работы были бы невозможны.

На разных этапах работ автор пользовался консультациями Е.Ю. Закревской (Геологический музей имени В.И. Вернадского), А.С. Алексеева, Б.А. Никулина (МГУ), за что выражает им глубокую признательность.

Автор благодарит своих друзей и коллег Н.В. Правикову, Е.В. Яковишину, А.В. Рудакову, Е.С. Горбенко (МГУ) за постоянную поддержку, помощь и оптимизм.

За финансовую поддержку автор признателен компании Conoco Phillips, РФФИ (гранты 05-05-64623, 05-05-65157, 08-05-00283); проекту "Научные школы" НШ-326.2003.5, НШ-5280.2006.5, НШ-841.2008.5.

С особой теплотой автор хочет поблагодарить свою семью и в особенности моего мужа И.В. Лыгина, чье понимание, терпение и ценные советы помогли довести работу до конца.