ФОРМИРОВАНИЕ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ ВИЗЕЙСКО-РАННЕМОСКОВСКОГО ВОЗРАСТА НА ЖАРКАМЫССКОМ СВОДЕ ВОСТОЧНОГО БОРТА ПРИКАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ

Глава 4. Условия формирования и преобразования отложений раннего и среднего карбона в пределах Жаркамысского свода

Состав терригенных пород турнейского и визейского возраста, свидетельствует о том, что они накапливались в разнообразных обстановках, от предгорий и прибрежной равнины в восточных районах Жаркамысского свода до краевых участков шельфа и подводных конусов выноса, формировавшихся западнее, в пределах крутого подводного склона. Так в разрезе нижнего визе Жанажольской зоны выделяются несколько пачек аргиллитов, алевролитов и песчаников, содержащих прослои грубозернистых песчаников и гравелитов с пропластками углистого материала. На плоскостях напластования видны знаки ряби. Эти отложения, вероятно, накапливались в пролювиальных конусах выноса и дельтах рек, приносивших обломочный материал из горной страны, воздымавшейся на востоке.

Иной облик имеют одновозрастные отложения, пройденные скважинами в районе пл. Лактыбай в западной части свода. Это пачки массивных граувакковых песчаников, в которых отсутствуют текстуры, характерные для зоны действия волн, зато присутствуют элементы градационной слоистости. Как правило, они лежат с размывом на подстилающих отложениях. Обломочный материал, вероятно, поставляли зерновые и мутьевые потоки, зарождавшиеся в краевой части короткого шельфа. Данные отложения можно интерпретировать как турбидиты, аккумуляция которых происходила на континентальном склоне в подводных конусах выноса.

Изменения в тектоническом режиме соседних областей, происшедшие в поздневизейское время, отразились в составе осадков. Постепенно они становятся более глинистыми и карбонатными. В разрезе выделяются несколько крупных циклитов. В их основании залегают грубообломочные породы, постепенно сменяющиеся мелко- и тонкозернистыми, а в кровле глины зачастую перекрываются микрозернистыми известняками. Встречаются обломочные разности известняков, образованные переотложен-ной фауной и обломками карбонатных пород. Известняки, как правило, содержат примесь терригенного материала. Меняется и состав материала, которым сцементированы терригенные, кластические породы. Так, если в нижневизейских граувакках преобладает цемент хлоритово-глинистого состава с тонкозернистым алевритовым матриксом, то для песчаников поздневизейского возраста характерен кальцитовый цемент.

Верхневизейские песчаники имеют в основном петрокласто-кварцевый состав. Они лучше отсортированы в сравнении с аналогичными породами из разреза нижнего визе. Появление мезомиктовых разностей песчаников, вероятно, связано с перемывом волнами и  вдольбереговыми течениями ранее отложенных песчаных осадков Они образуют массивные горизонты с резко выраженными контактами в кровле и подошве и в них не наблюдается градационная слоистость. Для мелкозернистых алевритистых песчаников и алевро-песчаников характерна слоеватость, связанная с обогащением углефицированным растительным детритом и слюдой. Возможно, осадки аккумулировались в подводных протоках и бороздинах авандельты, в результате перемыва и частичного разрушения прирусловых валов. На это указывает присутствие комочков глины размером 10-20 мм, которые захоронены вместе с песком.

В разрезе скважин, пробуренных на пл. Лактыбай (скв.27, 34 и 37), описаны гравийные и галечные аргиллиты, содержащие не соприкасающиеся между собой гравийные обломки в глинистом матриксе, а также аргиллиты с включениями песчаного и гравийного материала. В породах наблюдаются следы оползания первичного, слабо литифицированного осадка. Эти признаки, а также присутствие фаций зерновых потоков указывают на то, что седиментация в обширном районе, охватывающем пл. Лактыбай, Жанатан и Северный Тускум, происходила в пределах подводного склона.

Конгломераты и гравелиты, пройденные скважинами в Торткольской зоне, сложены обломками кремней и вулканических пород среднего и основного состава, реже аргиллитов и глинистых сланцев, а также зернами кварца. Песчаники серые, однородные, массивные, полимиктовые, от мелко- до крупно- и  грубозернистых, гравелистые, известковистые и неизвестковистые. По составу песчаники являются типичными граувакками. Цемент в них глинистый и глинисто-известковый.

В Жаркамысской зоне (пл. Восточный Акжар и Терешковская) была вскрыта мощная толща нерасчлененных нижневизейских отложений, сложенная переслаиванием терригенных глинистых и кластических пород, которую можно выделить в качестве песчано-глинистой субграувакковой формации. В низах разреза встречаются редкие прослои карбонатных и кремнистых отложений. Доминируют обломочные породы, среди которых встречаются самые разные по крупности образования, от алевролитов до гравелитов и мелкогравийных конгломератов. Наибольшим распространением пользуются песчаники средне-, мелкозернистые, прослоенные алевролитами. В кровле разреза возрастает роль известняков, тонко- и толстослоистых, битуминозных, включающих остатки кремнистых и кальцитовых радиолярий. Текстуры пород - горизонтальные, тонко- и толстослоистые, волнистые с эрозионными желобками, реже косослоистые. Для разреза характерно хаотическое чередование тонких и грубых осадков. Анализ состава, структурных и текстурных особенностей описанных выше отложений позволяют предположить, что они были отложены в подводных каньонах палеосклона в период действия зерновых и, возможно, турбидитных (мутьевых) потоков. Об этом свидетельствует налегание гравелитов, песчаников и других терригенных разностей на размытую поверхность ранее накопленных осадков, что типично для отложений этих потоков.

Конец визейского века был ознаменован ослаблением тектонических движений в соседних континентальных областях., что привело к замещению терригенных осадков карбонатными. В Жанажольской и Торткольской зонах последние лежат на выровненной поверхности терригенных отложений. Карбонатные породы, которые сформировались в михайловско-веневское время, практически лишены терригенной примеси и несут следы осаждения в мелководно-морских обстановках. Только в районе пл. Алибекмола аккумуляция карбонатных осадков изредка прерывалась терригенной седиментацией.

Разрез карбонатных пород поздневизейского возраста сложен водорослевыми биогермными, биокластовыми, биоморфно-детритовыми и микробиально-детритовыми известняками. Для этого времени характерно широкое распространение багряных водорослей (Praedonezella), а также кодиевых и мутовчатых сифоней (Calcifolium, Koninckopora). В верхах разреза присутствуют оолитовые известняки, содержащие агрегаты Microcodium (скв.5, пл.Жанатан). Они маркируют приподнятые участки карбонатного шельфа, где осадки подвергались воздействию волн и разрывных течений, а временами выступали выше уровня морских вод и выщелачивались. Об этом свидетельствует присутствие калькретов и бичроков (скв. 6, пл.Башенколь). В породах окского надгоризонта фиксируются следы доломитизации.

В западных районах Жаркамысского свода мелководные карбонаты уступают место темно-серым, до черных, биокластовым известнякам, сложенным не отсортированными форменными остатками. Это слоистые, окремненные, пиритизированные породы, содержащие сильно измененное ОВ и пропластки глин. Судя по всему, описываемые осадки накапливались в более глубоководных в сравнении с Жанажольской и Торткольской зонами условиях, вероятно, во внешней части карбонатного шельфа. В кровле разреза визейских отложений здесь появляются известняки темно-серые до черных, слоистые, детритовые, микрозернистые с примесью глинистого материала - глубоководные аналоги известняков Жанажольской зоны.

Максимально низкий уровень стояния морских вод фиксируется на рубеже визейского и серпуховского веков. Побережье серпуховского моря изобиловало отмелями, заливами и изолированными лагунами с ограниченной циркуляцией воды, где накапливались карбонатные осадки со сферо-узорчатой, микросгустковой и строматолитовой структурами. В породах тарусского горизонта присутствуют стяжения сине-зеленых водорослей, а также остатки сифониевых водорослей: кальцифолиумов, палеоберезел, шартимофикусов и конинкопор. В западном секторе, где, видимо, располагалась внешняя часть шельфа (пл. Кожасай и Жанатан) и подводный склон (пл. Башенколь), формировались карбонатные постройки. Самым крупным был Башенкольский массив, сложенный биостромами, которые разделены пластами биоморфно-детритовых известняков. Их толщина достигает 115 м, тогда как высота всего массива, кровля которого фиксируется на глубине 4188 м, составляет 583 м. В основании постройки распространены микритовые известняки водорослево-мшанкового состава, основным породообразующим компонентом которых являются скелетные элементы мшанок.

В породах протвинского горизонта значение багряных водорослей снижаются. Они уступают сине-зеленым и зеленым водорослям, представленным кодиевыми и мутовчатыми сифонеями, строматолитами, гирванелами и др. В краевых участках поднятий накапливался грубообломочный карбонатный детрит: остатки брахиопод, криноидей, мшанок и других организмов. В верхней части разреза появляются известковые песчаники сложенные окатанными водорослевыми стяжениями, раковинками фораминифер, пелоидами, ооидами и кортоидами. Вдоль северного и западного края Жанажольской зоны и в Торткольской зоне развивались карбонатные постройки. Речь идет о плоских органогенных сооружениях высотой от первых до первых десятков метров, которые были приурочены к выступам морского дна в сводах локальных поднятий. Каркасообразующими организмами были водоросли: зеленые (шартимофикусы, кальцифолиум, конинкопора), сине-зеленые (гирванела) и багряные (унгдарела, праедонецела), реже мшанки. Повсеместно в породах встречаются обломки стеблей морских лилий, раковины брахиопод и пелоиды.

К западу от края шельфа - зоны распространения рифоподобных построек - накапливался карбонатный зернистый материал. Им сложены клиноформы, в свою очередь сменяющиеся бассейновыми фациями. В составе клиноформных образований преобладают обломки водорослевых стяжений и несортированные фаунистические остатки. Размерность обломков меняется с глубиной от грубозернистой у подножья биогермных построек до мелкозернистых, обогащенных микритовым материалом в дистальных частях шлейфа. Далее на запад они сменяются глубоководными образованиями - известняками, черными, микро- и тонкокристаллическими, слоистыми, битуминозными, содержащими раковинки радиолярий и спикулы губок. Описываемые отложения могут быть определены как глубоководные аналоги карбонатных пород, накапливавшихся в восточных районах Жаркамысского свода. Аккумуляция данных образований продолжалась длительное время и сопровождалась неоднократным размывом, что объясняет выпадение отдельных стратиграфических горизонтов из разреза ряда скважин. О глубоководном генезисе данных пород свидетельствует их обогащение остатками кремнестроящих организмов: раковинками радиолярий и спикулами губок.  

Формирование карбонатного комплекса среднего карбона (башкирский век) началось в условиях постепенной регрессии моря. В Жанажольском и Торткольском секторах продолжали накапливаться мелководные осадки, в которых постепенно возрастала доля образований, характерных для лагун и приливно-отливных отмелей. Впрочем, судя по тому, что при бурении скв. П-6 на пл.Башенколь была обнаружена донецеловая биогерма высотой 80 м, водорослевые постройки продолжали развиваться в краевой части палеошельфа.

В скважине Г-2 пл.Жагабулак присутствуют строматолитовые известняки с характерной корковой и микросгустковой структурами. Они содержат стяжения водорослей, природу которых не удалось определить, а также детрит морских лилий и раковинки фораминифер, что характерно для верхней части "карбонатных холмов", формировавшихся в обстановках "зарифовой" лагуны или в прибрежной части шельфа. На Алибекмолинском поднятии башкирские известняки имеют преимущественно водорослевую природу и сложены  донецеловыми и унгдарелово-березеловыми стяжениями. Биокластовые разности встречаются довольно редко.

Регрессия моря, проявившаяся во второй половине башкирского века, сопровождалась размывом отложений, усилившемся в конце башкирского века и в наибольшей степени затронувшим южную часть Жаркамысского свода. Так, в скв.2 и 3 пл.Тохутколь башкирские отложения полностью отсутствуют. Они появляются к северу от этого поднятия. При этом их мощность постепенно увеличивается до 250-290 м.

В условиях регрессии моря рост карбонатных построек в башкирское время значительно замедлился, что сказалось на объеме обломочного материала, поступавшего на подводный склон. Лишь в самом конце этого века из-за интенсивного размыва отложений карбонатной платформы здесь стали накапливаться мощные наносы, сложенные разнообразным карбонатным детритом, которые можно отнести к предрифовой фации.

Для континентального склона, располагавшегося на крайнем западе Жаркамысского выступа, характерны отложения, которые формировались в анаэробных условиях, господствовавших в придонном водном слое при дефиците терригенного и карбонатного материала. Это тонкослойчатые битуминозные образования глинисто-кремнисто-карбонатного состава. Присутствуют также аргиллиты, обогащенные ОВ. Описываемые отложения, формировавшиеся на подводном палеосклоне, характерны для нижней части нерасчлененной толщи, возраст которой определяется как поздневизейско-ассельский.

Формирование раннемосковских отложений происходило на фоне трансгрессии моря, которая сопровождалась постепенным углублением бассейна седиментации и привела к сокращению площади, занимавшейся мелководными карбонатными осадками. Их состав также значительно изменился. Распространение получили биогермные водорослевые известняки, донецеловые и березелидовые, наряду с биоморфными, детритовыми и пелоидно-биокластовыми разностями. В Жанажольской зоне, сложились условия, благоприятные для роста биогерм, которые располагались на выступах морского дна. Шельфовые органогенные постройки были выявлены в восточной части поднятия Южный Мортук, на северном своде пл. Жанажол, на структурах Жагабулак и Алибекмола. Мощность верейско-каширских отложений в Жанажольской зоне составляет 200-350 м.

В Торткольской зоне верейские и каширские отложения представлены серыми водорослево-фораминиферовыми, пелоидно-биокластовыми, микрозернистыми и детритовыми известняками со следами биотурбации осадка илоедами. Мощность раннемосковских отложений в Торткольской зоне колеблется от 100 до 150 м, значительно сокращаясь в восточном направлении.

Начавшаяся в середине подольского времени регрессия моря развивалась и в мячиковское время, которое было отмечено распространением карбонатных песков, оолитовые известняки и других разностей (пл. Жанажол и Урихтау). Широкое развитие получили и водорослевые биостромы (пл. Алибекмола и Вост.Жанажол). Мощность отложений московского яруса Жанажольской зоны превышает 1000 м.

4.2. Вторичные преобразования в осадках

Пустотное пространство пород-коллекторов в составе терригенного комплекса нижнего карбона формировалось главным образом, на стадии аккумуляции осадков, на которой определился их гранулометрический и минеральный состав, степень сортировки и соотношение первично осажденного глинистого и известкового цементирующего материала. Однако процессы, протекавшие в диа- и катагенезе, нередко приводили к изменению его структуры. Так, образование регенерационных каемок на зернах кварца и полевых шпатов приводило к уменьшению объема порового пространства. В то же время это способствовало упрочению каркаса породы и, соответственно, сохранению ее в качестве коллектора. Не меньшее влияние на емкостные свойства пород оказывало изменение состава и типа цемента. В песчаниках, являющихся основным терригенным коллектором в породах нижнего карбона, содержание первичного глинистого или карбонатного цемента не превышает 2-8%. Он фиксируется в виде тонких пленок на обломочных зернах и частично выполняет межзерновое пространство. В песчаниках из продуктивных горизонтов наряду с неизмененным глинистым цементом встречается хлоритовый и кварцевый цемент, а также кварцитоподобные конформно-регенерационные структуры, которые обычно возникают на поздних стадиях катагенеза и в метагенезе. Очевидно, что погружение пород в недра сопровождалось их уплотнением, цементацией и аутигенным минералообразованием. Нередко в них присутствуют следы выщелачивания подземными водами.                      

Постседиментационные процессы в карбонатных породах проявились еще сильнее. Первичные поры, по которым двигались поровые флюиды,  выщелачивавшие осадок, во многих случаях практически не сохранились. При этом, однако, развивалась вторичная, унаследованная пористость, объем которой зачастую превышал первоначальный. Выщелачивание протекало неоднократно и с различной степенью интенсивности. При субаэральной экспозиции образовывались поры, и каверны с микрозернистым изометричным кальцитом по краям полостей. В биоморфных, пелоидно-биокластовых, биоморфно-детритовых и оолитовых известняках выщелачивание носило избирательный характер. Им были затронуты участки на контактах с межформенными и внутриформенными первичными порами. Выщелачивание микрозернистых, детритовых и других плотных разностей известняков происходило вдоль трещин. При этом формировались щелевидные каверны.

Сокращение объема пустотного пространства связано с процессами вторичного минералообразования. Его заполнению способствовали окремнение, доломитизация и перекристаллизация. Следы последней можно видеть во всех литотипах карбонатных пород. В различной степени она  затронула как цемент, так и органогенные остатки. Ею могут быть охвачены как небольшие участки в виде пятен и прожилок, так и вся порода. Еще более важную роль сыграли процессы доломитизации. Доломитизация, вызванная растворением карбонатного материала слабо минерализованными растворами, способствовала формированию вторичной пористости в известняках. Окремнение карбонатных пород привело к образованию микровкраплений кварца, агрегатов кремня и пятен халцедона.