Ю.Б.Баду

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ, СОСТОЯНИЯ И СВОЙСТВ КАЙНОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЗАПАДНО-СИБИРСКОЙ ПЛИТЫ

В пределах северной части Западно-Сибирской плиты расположены крупнейшие нефтегазовые месторождения – Харасавэйское и Ямбургское, в пределах которых в 1980-1984гг. были выполнены комплексные инженерно-геокриологические и криолитологические исследования.  Для экономичной и эффективной разработки этих площадей  тогда требовался  большой объем инженерно-геокриологической информации, позволяющей учитывать изменчивость геокриологических условий территории. Широкое развитие здесь мощных низкотемпературных толщ вечномерзлых пород обязывало проводить  комплексные  исследования процессов как естественного изменения состава, состояния и свойств горных пород, так и искусственного теплового и механического воздействия на породы  заколонного пространства с целью обеспечения эффективного и безаварийного режима работы эксплуатационных скважин.

Геологическое строение кайнозойских отложений

Наиболее полные разрезы кайнозойских отложений изучены нами на северо-западе Ямала у п.Харасавэй (260 м) и в северной части Тазовского 

п-ова (150 м). Ямальский разрез вскрывает (снизу вверх) нерасчлененную толщу палеоцен-маастрихтского возраста, перекрытую мощным базальным горизонтом и 150-метровой толщей четвертичных отложений - полуйской и казымской (Q_I-II ), салехардской ( Q_II ^2-4 ) и казанцевской свит ( Q_III¹ ) и каргинско-сартанского горизонта ( Q_III^3-4 ). В Ямбургском разрезе (Тазовский полуостров) толща палеогеновых отложений

( P₁  ) с размывом перекрыта пачкой четвертичных отложений казымской, салехардской и казанцевской свит мощностью 93,5 м.

Палеогеновые отложения

Палеогеновые отложения представлены в Ямальском разрезе (150-260 м) мощной   толщей темнокоричневых горизонтально- слоистых глин с прослоями супесей и косослоистых песков. В них содержатся включения обломков раковин моллюсков, растительных обугленных остатков, мелкой гальки сланцев и щебня черных аргиллитов. Видовой состав споропылъцевнх спектров маастрихт-палеоценовый, фораминиферы нечетвертичного облика, определена створка остракоды мелового возраста на глубине 237м.

В Ямбургском разрезе палеогеновые отложения (93,5-150 м) представлены аналогичными суглинисто-глинистыми породами, но зеленовато-серого цвета, а прослои песков встречаются значительно реже.

Четвертичные отложения

Нижнечетвертичные отложения казымской свиты залегают в Ямальском разрезе в интервале 110-150 м, а в Ямбургском - в интервале 65,4-93,5 м. Они представлены плотными темно-серыми суглинками и глинами с гравийно-галечниковым заполнителем. Заметно присутствие песчаных прослоев с волнистой текстурой, осложненной гофрированными складками. Характерная черта вскрытой части разрезов - мощный базальный горизонт косослоистых разнозернистых песков с гравием, галькой и окатышами глин. Видовой состав споропылъцевых спектров смешан, отмечены обломки и иглы губок, обрывки водорослей. Среди разнообразия фораминифер преобладают характерные виды обского комплекса.

Среднечетвертичные отложения салехардской свиты представлены  в Ямальском  разрезе (56,5-11Ом) однородными тяжелыми глинами  зеленовато-серого цвета с точеч­ными включениями тонкодисперсной органики, раковинами морских моллюсков, большим количеством фораминифер арктобореальных п арктических форм. Споропыльцевые спектры типично лесотундрового типа. Аналогичными по составу породами сложена толща салехардских отложений (29-65,4 м) в Ямбургском разрезе.

Позднечетвертичные отложения казанцевской свиты в Ямальском разрезе (20-56,5 м) представлены переслаиванием глин, супесей, суглинков и песков. Слоистость волнистая, местами отмечаются каплевидные деформации. Пески обогащены растительными остатками. Споропыльцевые спектры преимущественно лесного и лесотундрового типа. В Ямбургском разрезе толща казанцевских отложений завершает разрез и сложена преимущественно песчаными разностями пород с различной степенью пылеватости и заторфованности, а в самой верхней части разреза отмечены прослои супесей и суглинков.

Позднечетвертичные  отложения каргинско-сартанского горизонта на Ямале завершают разрез, слагая 20-метровую толщу суглинков  и супесей, обогащенных растительными остатками.

Гранулометрическнй состав кайнозойских отложений

Гранулометрический состав горных пород в изученных разрезах существенно неоднороден (табл. 1). Результаты исследований показывают, что среди четвертичных отложений максимальной дисперсностью отличаются глины и суглинки салехардской свиты, хотя в Ямбургском разрезе  для них характерно высокое содержание пылеватых частиц. Песчаные фракции здесь также представлены в довольно широком диапазоне. Менее дисперсны суглинисто-глинистые отложения казанцевской свиты, в них больше частиц песчаной фракции. Позднечетвертичные отложения каргинско-сартанского горизонта в нижней его части преимущественно песчаные, в верхнеи - глинистые. Состав глинистых пород палеогеновых отложении весьма сходен в обоих разрезах, если не учитывать более высокое содержание песчаных фракций в глинах Ямальского разреза.

Минеральный состав кайнозойских отложений

Состав глинистой фракции изученных пород полиминерален (табл. 2). Во всех исследованных образцах отмечены гидрослюды, монтмориллонит, каолинит и хлорит, количественные соотношения между которыми заметно меняются по разрезу. В образцах четвертичных отложений содержание основных минералов приблизительно одинаково при небольшом преобладании монтмориллонита и гидрослюд. В образцах палеогеновых отложений Ямальского разреза резко доминирует каолинит, а в тех же Ямбургского разреза  - гидрослюды. В качестве примесей почти во всех образцах от­мечены хлорит, гидроокислы железа, галлуазит, обломки диатомей, органическое вещество. Распределение органики по разрезу по­казано в табл. 3. Песчаная фракция состоит, в основном, из минералов осадочной  и  изверженной групп пород.  Среди минералов легкой фракции преобладают (89-97%) полевые шпаты и кварц. В основе тяжелой фракции - пироксены и роговая обманка, рудные минералы, в не­больших количествах неизменно встречаются мусковит, турмалин, сфен, эпидот, цоизит, гранат, лейкоксен. Характерно увеличение количества глауконита, рудных минералов, карбонатов, граната, пирита и лимонита вниз по разрезу.

Указанный состав глинистой фракции пород определяет сред­нюю коллоидную активность грунтов Ямбургского разреза в северной части Тазовского полуострова. При оттаивании и увлажнении они будут слабо набухать и уплотняться под нагрузкой. Это согласуется с малыми величинами показателя гидрофильности грунтов, т.е. подчеркивает слабую способность тонкодисперсной фракции связывать большие количества воды. Таким образом, при оттаивании и переувлажнении грунтов несущая способность их практически не изменится.

Таблица 1 Гранулометрический состав кайнозойских отложений

Таблица 2 Минеральный состав глинистой фракции кайнозойских отложений (по данным рентгено-структурного анализа)