Геологическая характеристика месторождения

Стратиграфия и литология соленосных и надсолевых отложений

Соленосные отложения Соликамской впадины приурочены к иренскому горизонту кунгурского яруса нижней перми. Надсолевые терригенно-карбонатные породы относятся к уфимскому ярусу верхнего отдела пермской системы; на рассматриваемой территории они перекрыты только кайнозойскими отложениями.

Пермская система

Нижний отдел

Кунгурский ярус

Филлиповский горизонт

Карнауховская свита (P₁kr)

Филипповский горизонт в осевой части Соликамской впадины представлен ангидритами в переслаивании с известняками и глинами (карнауховская свита). Средняя мощность около 100 м.

Иренский горизонт

Березниковская свита (P₁brz)

В пределах ВКМКС иренскому горизонту кунгурского яруса соответствует соленосная березниковская свита общей мощностью от 150 до 800 м, включающая калийную залежь Верхнекамского месторождения. Она подразделяется на 4 подсвиты.

Нижняя подсвита (P₁brz₁) или глинисто-ангидритовая толща (ГАТ) сложена мергелями, аргиллитами, доломитами, известняками, ангидритами, каменной солью, алевролитами и песчаниками. По всему разрезу отмечаются линзы и пласты каменной соли мощностью до 26 м. Мощность ГАТ достигает 380 м.

Следующие три подсвиты общей мощностью 380-750 м образуют соленосную формацию, сложенную в основном каменной солью с пластами сильвинитов и карналлитов в верхней части разреза. Присутствуют также прослои соленосных глин (галопелитов).

Каменная соль почти полностью слагает вторую и четвертую подсвиты березниковской свиты, а в разрезе третьей подсвиты присутствует в виде прослоев между пластами калийно-магниевых солей. Каменная соль на 90-99% сложена галитом нескольких структурно-генетических разновидностей (перистый темно-серый, перистый светло-серый, зернистый, шпатовый), распределенных послойно или в различных сочетаниях в пределах слоев. В качестве примесей постоянно присутствуют глинистые минералы и ангидрит, реже отмечаются доломит, кальцит, сильвин, гидроокислы железа и другие минералы. Цвет каменной соли обычно серый различных оттенков до белого, иногда желтовато-розовый и бурый.

Наиболее чистыми разновидностями являются шпатовый и зернистый галит, встречающиеся в прослоях мощностью 5-7 см. Содержание NaCl в них обычно превышает 99%.

Сильвиниты сложены в основном сильвином и галитом. Галит, как правило, преобладает. Они присутствуют по всему разрезу продуктивной толщи и представлены несколькими генетическими разновидностями, различающимися окраской, морфологией зерен, химическим составом, характером и количеством микровключений. Основными разновидностями являются красные и пестрые сильвиниты.

Красные сильвиниты имеют слоистую текстуру, выраженную чередованием слойков галита (1-7 см), сильвина (1-10 см) и галопелитов. Сильвин представлен зернами сургучно-красного, темно-красного и розового цвета, изометричными или вытянутыми, размером 0,5-1,5 мм. Галитовые прослои светло-серого и желтовато-серого цвета, иногда с вкрапленностью зерен синего цвета. Красные сильвиниты развиты в нижней части продуктивной толщи (сильвинитовая пачка).

Пестрые сильвиниты сложены зернами-блоками молочно-белого сильвина (1-20 мм), красным микрозернистым сильвином, бесцветным, розовато-серым и синим галитом, содержат незначительное количество глинистого материала и ангидрита. Отмечаются слоистые и массивные разновидности. Пестрые сильвиниты развиты исключительно в верхней части продуктивной толщи (сильвинит-карналлитовая пачка).

Карналлиты (карналлитовые породы) состоят в основном из карналлита и галита. Они залегают в верхней части соленосной формации, где находятся в переслаивании с каменной солью и латеральных соотношениях с пестрыми сильвинитами. В небольших количествах в карналлитах присутствуют сильвин и несоляные минералы (ангидрит, карбонаты, глинистые минералы). Слоистость породы выражена относительно слабо. Цвет карналлитов преимущественно красный различных оттенков, до оранжевого и желтовато-бурого. Структура карналлитов разнозернистая с размерами зерен 1-20 мм.

Галопелиты присутствуют во всех подразделениях соленосной формации в виде тонких прослоев, реже слоев мощностью до первых метров. Они представляют собой пелитоморфную породу серого цвета, сложенную силикатами (хлорит, глинистые минералы, калиевый полевой шпат), карбонатами (кальцит, доломит, магнезит), ангидритом и галитом в переменных соотношениях. В виде примесей присутствуют также органическое вещество (1,5-2%), сульфиды железа, терригенные зерна кварца. Гранулометрический состав галопелитов характеризуется преобладанием фракций мельче 0,01 мм. Все разновидности содержат поровые рассолы с хлоридами магния, кальция, калия и натрия.

Соленосные отложения продуктивной толщи имеют ритмичное строение. Ритмично-слоистая текстура пород обусловлена проявлением годового цикла осадконакопления, в котором выделяются пять прослоев (снизу вверх): глинисто-ангидритовый; прослой крупно-среднезернистого перистого галита; сильвинитовый; прослой тонко- и мелкозернистого галита; один ряд кристаллов галита.

Вторая подсвита (P₁brz₂) или подстилающая каменная соль (ПдКС) имеет мощность от 50 до 515 м (во внутренних частях Соликамской впадины). В пределах Быгельско-Троицкого участка она вскрыта всеми разведочными скважинами на глубинах от 224,3 м до 408,15 м. Средняя глубина залегания кровли ПдКС - 324,6 м.

Подстилающая каменная соль подразделяется на три пачки - нижнюю, среднюю и верхнюю.

Нижняя пачка (мергельно-соляная, или переходная) мощностью 50-75 м представлена чередующимися слоями каменной соли и галопелитов. Количество несоляных слоев колеблется от 1 до 5, их общая мощность составляет от 0,5 до 43 м.

Средняя (мощная соляная) пачка ПдКС мощностью до 360 м сложена относительно однородной каменной солью с маломощными (от 0,05 до 0,5 м) прослоями галопелитов. В кровле пачки выделяется слой галопелитов средней мощностью около 2 м, который служит надежным стратиграфическим репером («маркирующая глина» - МГ). В пределах участка мощность МГ меняется от 0,5 до 3,7 м.

Верхняя пачка (собственно подстилающая соль), завершающая разрез ПдКС, сложена почти исключительно каменной солью с четкой выдержанной слоистостью. Средняя мощность пачки составляет 25,7 м. Средние содержания компонентов составляют (%): KCl – 0,20; NaCl – 95,21; MgCl₂ – 0,18; CaSO₄ – 2,57; Н.О. – 1,54. Отдельные интервалы разреза пачки удовлетворяют требованиям ГОСТ к пищевой поваренной соли.

Третья подсвита березниковской свиты (P₁brz₃) или продуктивная толща объединяет интервалы разреза, содержащие залежи сильвинитовых и карналлитовых руд.

Сильвинитовая пачка («зона» СлЗ), занимающая нижнюю часть продуктивной толщи, представлена четырьмя основными пластами сильвинитов (КрIII, КрII, КрI, А), разделенными прослоями каменной соли. Мощность пачки меняется в пределах 5-21 м, составляя в среднем 15,9 м, что несколько ниже среднего значения по ВКМКС (19,1 м).

Основными типами пород СлЗ являются каменная соль и красные сильвиниты, количественные соотношения и характер переслаивания которых определяют строение разреза пачки. Сильвиниты имеют красную окраску различных оттенков, иногда содержат зерна прозрачного и молочно-белого сильвина.

В целом по пачке главными минералами являются галит (74%) и сильвин (22%), второстепенными – ангидрит (2,1%) и минералы нерастворимого остатка (1,5%).

Сильвинит-карналлитовая пачка («зона» СКЗ) сложена 9 пластами калийно-магниевых солей, индексированных снизу вверх буквами от Б до К. Они разделены прослоями каменной соли, местами содержащими тонкие слойки и вкрапленность хлоридов калия и магния. Мощность пачки меняется в пределах 25,9-74,6 м, составляя в среднем около 44,7 м, что несколько ниже среднего значения по ВКМКС (55 м).

В целом по пачке основными минералами являются галит (68%), карналлит (13%) и сильвин (14%), второстепенными – ангидрит (2%) и минералы нерастворимого остатка (3%).

Общей тенденцией является постепенное увеличение доли карналлита и снижение доли сильвина. Латеральное замещение карналлитовой породы пестрым сильвинитом происходит постепенно, в направлении от нижней части к кровле.

Верхняя подсвита березниковской свиты (P₁brz₄) или покровная каменная соль (ПКС) присутствует на преобладающей площади Верхнекамского месторождения. Непосредственно в пределах Быгельско-Троицкого участка ПКС отсутствует только в разрезе скважины 1026 вследствие тектонического нарушения.

Нормальная мощность покровной каменной соли изменяется в пределах 15-25 м. В пределах Быгельско-Троицкого участка по пересечениям скважин она составляет в среднем 18,3 м, меняясь в пределах 9,4-27,0 м. Отмечается закономерное снижение мощности ПКС на северо-востоке и юго-востоке участка. Химический состав отложений ПКС весьма близок к составу ПдКС. Средние содержания компонентов составляют (%): KCl – 0,10; NaCl – 94,2; MgCl₂ – 0,24; CaSO₄ – 2488; Н.О. – 1;94. От межпластовой каменной соли ПКС отличается более высоким содержанием галита и пониженным содержанием нерастворимого остатка.

Верхний отдел

Уфимский ярус

Соликамский горизонт (Р₂slk)

Нижняя часть соликамского горизонта состоит из соляно-мергельной толщи. Нижняя часть соляно-мергельной толщи, от подошвы до первого от поверхности прослоя каменной соли входит в состав водозащитной толщи Верхнекамского месторождения, а кровля прослоя соли считается кровлей водозащитной толщи. Мощность соляно-мергельного участка, в среднем 109,6 м. Верхняя часть соликамского горизонта - терригенно-карбонатная. Сложена известняками, доломитами, песчаниками. Мощность в среднем по участку 109,6 м.

Шешминский горизонт (Р₂šš)

Отложениями шешминского горизонта заканчивается разрез пермских отложений в соликамской впадине. Мощность горизонта подвержена сильным колебаниям. На поднятиях пестроцветы отсутствуют, а в прогибах достигают значительной мощности около 110,8 м.

Все эти отложения покрыты чехлом рыхлых осадков четвертичного возраста, мощность которых составляет в основном 1-15 м. По происхождению они относятся к озерным, ледниковым, флювиогляциальным, аллювиально-делювиальным разностям. Их мощность может достигать от 65 до 80 м.

Кайнозойская эратема.

В пределах ВКМКС известны континентальные отложения палеогена и неогена, залегающие в локальных впадинах различного происхождения. На западе участка выявлены отложения неогена, связанные с переуглубленным руслом реки Камы.

Четвертичные отложения развиты почти на всей территории и представлены глинами, суглинками, супесями, песками и галечниками различных генетических типов (аллювиальные, элювиально-делювиальные, озерно-болотные, флювиогляциальные, эоловые). Мощность отложений составляет 0,2-30,1 м, в среднем 9.5 м. На западе участка в долине р. Камы она увеличивается до 15-20 м, но максимальных значений (25-30 м) достигает в отдельных изолированных впадинах (скважины 492, 499, 503).