Dynamics of sedimentation within the southwestern slope of the East European platform in the silurian-early devonian

Abstract

Мета роботи – вивчення карбонатно-глинистого комплексу осадових порід силуру та нижнього девону (локхівський ярус) південно-західного схилу Східноєвропейської платформи, формування якого стало результатом єдиного циклу геодинамічних та седиментаційних подій у літологічному літописі південної континентальної окраїни Балтики. Методика передбачає кореляцію геофізичних досліджень свердловин, літологічне та геохімічне вивчення кернового матеріалу та петрографічний аналіз порід. Одержані результати використано для встановлення закономірностей зміни речовинного складу досліджених нашарувань у часі й просторі з метою з’ясування динаміки розвитку басейну континентальної окраїни південно-західного схилу Східноєвропейської платформи у силурі-ранньому девоні. Результати. Встановлено, що формування карбонатно-глинистої товщі являє собою єдиний седиментаційний цикл і стало результатом комплексу геодинамічних, седиментаційних та палеокліматичних подій, які відбувалися на південній континентальній окраїні Балтики. Для силурійського часу був характерний інтенсивний розвиток бентосних організмів та формування рифових побудов у проксимальній частині басейну і глинисто-карбонатних мулів, збагачених розсіяною органічною речовиною, в його дистальній частині. У ранньому девоні карбонатна біогенна седиментація продовжувалась у межах всього басейну. Максимальний вміст карбонатів (80–98 %) фіксує існування в седиментаційному літописі басейну рифових побудов. Нижчі значення вмісту карбонатів характерні для мергелів (40–55 %) та біодетритових вапняків (56–75 %), які становлять основну частину розрізу силуру. У розрізі локхівського ярусу девону рифові побудови відсутні, а вміст карбонату кальцію у породах змінюється від 45 до 83 %. Вміст СаСО3 в аргілітах та вапнистих аргілітах силуру – від 5 до 15 %. Наукова новизна. Застосований комплекс літологічних, геохімічних, геолого-геофізичних та палеогеографічних досліджень дав змогу вивчити динаміку розвитку дослідженого осадового басейну у силурі-ранньому девоні з оцінкою можливості участі цих нашарувань у генерації нафтових і газових вуглеводнів. Практична значущість. Одержані результати показують, що карбонатно-глинистий комплекс осадових порід силуру та нижнього девону (локхівський ярус) дослідженого регіону може розглядатися, як окрема нафтогазова система, що містить материнські породи, породи-колектори і можливі традиційні й нетрадиційні поклади нафти і газу.

Purpose. The objective of this study is the investigation of the Silurian-Lower Devonian (Lochkovian) carbonate-clay sedimentary complex of the southwestern slope of the East-European platform. Its formation was the result of a single cycle of geodynamic and sedimentary events in the lithological record of the southern continental margin of Baltica. Methodology. The study is based on well-logs correlation, lithological and geochemical investigations of core samples, and petrographic thin sections analysis. The obtained results were used to establish patterns of changes in the material composition of the studied strata in time and space in order to determine the basin development dynamics of the continental margin of the Eastern European platform southwestern slope in the Silurian-Early Devonian. Results. It is established that the formation of the carbonateclay sequence represents a single sedimentary cycle and was the result of a complex of geodynamic, depositional and paleoclimatic events that took place on the Baltica southern continental margin. The Silurian period was characterized by intensive development of benthic organisms and reef structure formation in the proximal part of the basin and clay-carbonate muds enriched with dispersed organic matter in its distal part. In the Early Devonian, carbonate biogenic sedimentation continued throughout the basin. The carbonate maximum content (80–98 %) proves the existence of the reef constructions in the basin sedimentary record. Lower values of carbonate content are characteristic of marls (40–55 %) and biodetritic limestones (56–75 %), which make up the main part of the Silurian sequence. There are no reef constructions in the section of the Lochkovian stage of Devonian, and the calcium carbonate content in the rocks varies from 45 to 83 %. The content of CaCO3 in mudstones and calcareous mudstones of the Silurian varies from 5 to 15 %. Originality. The applied complex of lithological, geochemical, geological-geophysical and paleogeographic investigations allowed studying the sedimentary basin dynamics in the Silurian-Early Devonian with the assessment of the possibility of participation of these strata in oil and gas hydrocarbons generation. Practical significance. The obtained results show that the carbonate-clay complex of sedimentary rocks of the Silurian and Lower Devonian (Lochkovian) of the studied region can be considered as a separate petroleum system, including source rocks, reservoir rocks and possible conventional and unconventional oil and gas accumulations.