Северная окраина Донбасса - это условно выделенный район (переходная зона) между складчатым Донбассом и южным крылом Воронежской антеклизы (Старобельско-Миллеровской моноклиналью). Карбон этого района залегает под мощными мезо-кайнозойскими отложениями и вскрыт буровыми скважинами. Субплатформенный разрез каменноугольных отложений северной окраины Донецкого бассейна имеет неповторимый облик, отличающий его от карбона соседних районов (центрального Донбасса и Воронежской антеклизы). Учитывая специфику этих отложений, В.Н.Тихий выделил особый тип разреза - "воронежский карбон" [1].

Основная цель проведенных нами исследований - определение возможного использования геохимических и палеонтологических критериев для стратиграфического расчленения и корреляции разрезов каменноугольных отложений при глубинном геологическом картировании. Исходными материалами послужили данные по 18 глубоким скважинам картировочного бурения в пределах северной окраины Дон6асса (так называемая Беловодская площадь, Луганская область). В разрезах скважин присутствуют породы нижнего отдела каменноугольной системы (полный разрез) и большая часть среднекаменноугольных отложений (до свиты С₂⁵ включительно). Из скважин отбирались пробы с интервалом 2 м отдельно по каждому типу пород и анализировались спектральным полуколичественным методом в лаборатории Луганской ГРЭ. Общее количество использованных проб 5690, химических элементов - 18. Для проб устанавливались также спектры фауны и водорослей. Полученные данные обрабатывались с использованием математических методов компьютерных технологий. Для сопоставления основных геохимических особенностей каменноугольных отложений Беловодской площади с отложениями центральной части Донбасса были задействованы 2624 геохимических проб, отобранных в Донецко-Макеевском районе (свиты С₂³ - С₂⁴).

Статистическая обработка результатов спектрального анализа разрезов каменноугольных отложений Беловодской площади позволила установить общий характер концентрирования химических элементов в различных литотипах, а также сравнить полученные данные с аналогичными сведениями по Донецко-Макеевскому району. Коэффициенты концентрации рассчитаны нормированием по кларкам К.Таркяна и К.Ведеполя [2].

Для Беловодской площади характерны халько-сидерофильные ассоциации химических элементов в породах (элементы, входящие в одну ассоциацию характеризуются синхронным повышением или снижением концентраций). В терригенных породах обычны ассоциации типа: Ca-Ni-Cu-Ga-Sn-(Zn); W-Bi-Pb-As-(Ag). Для известняков характерна ассоциация элементов : Ga-Sn-Bi-Pb-W. Для сравнения, в каменноугольных отложениях Донецко-Макеевского района, чаще присутствует халькофильная ассоциация типа: Sn-Ge-Zn-(Ag, Hg).

Разграничение разрезов скважин по геохимическим данным по методике "поиска границ" [3] с помощью программы WOGRAN производилось для наиболее глубоких скважин Беловодской площади. Полученные при разграничении интервалы разрезов с большой вероятностью могут представлять собой отдельные стратиграфические подразделения (ярусы, свиты, горизонты). Во избежание разграничения по чисто литологическим параметрам, обработка производилась раздельно по трем типам осадков: а) известнякам; б) песчаникам и алевролитам, обладающим сходным накоплением химических элементов; в) аргиллитам.

При разграничении разрезов скважин использованы также спектры фауны и водорослей, обработанные программой WOGRAN по той же методике, что и геохимическая информация.

1. Граница между турнейским и визейским ярусами устанавливается однозначно по всем методам (глубина 1120 м).
2. Граница между визейским и серпуховским ярусами также устанавливается с незначительным расхождением разными методами (глубина 990-1010м).
3. Геохимическая граница на глубине 710 м фиксирует кровлю карбонатной толщи. В пределах кровли встречены и последние кораллы заведомо башкирского возраста. Сама карбонатная толща (от глубины 710 м до глубины 760 м), четко ограниченная по геохимическим данным, входит в так называемый, стрельцовский горизонт. Характерной особенностью данного горизонта является наличие в его основании оолитовых известняков. Во время накопления осадков стрельцовского горизонта наблюдалось массовое исчезновение раннекаменноугольной фауны.
4. В пределах башкирского яруса зафиксированы по геохимическим данным границы отдельных свит: четко - подошва свиты С₂² на глубине 580 - 590 м; менее четко - подошва свиты С₂⁴ на глубине 310 - 340 м.
5. Выделяющаяся по геохимическим данным граница на глубине 920 м не имеет определенной стратиграфической привязки. Она отражает, очевидно, положение кровли нижнего подъяруса башкирского яруса.

Скв.31. Глубина - свыше 1700 м. Основные выводы:

1. Устанавливаются однозначно: граница между турнейским и визейским ярусами (глубина 1600 м); граница между серпуховским и башкирским ярусами (глубина 1090 м).
2. Четко по геохимическим и фаунистическим данным фиксируется стрельцовский горизонт карбонатных осадков в основании башкирского яруса (глубина 975 - 1090 м).
3. Довольно определенно (преимущественно по геохимическим особенностям известняков) устанавливаются пределы подъярусов в нижнем отделе каменноугольной системы: а) на глубине 1280 м - граница подъярусов серпуховского яруса С₁s(a+b) и C₁s(c+d); б) на глубине 1450 м - граница подъярусов визейского яруса C₁v(e+f) (средневизейский подъярус) и C₁v(g) (новобельский горизонт); в) на глубине 1610 м разграничиваются по геохимическим особенностям карбонатных пород отложения турнейского яруса на два подъяруса - C₁t( c ) и C₁t( d ) (шуриновский горизонт).
4. В пределах башкирского яруса в основном по геохимическим особенностям песчаников и алевролитов устанавливаются пределы различных свит: на глубине 560 м - граница свит С₂³ - С₂⁴; на глубине 400 м - граница свит С₂⁴ - С₂⁵; на глубине 210 м по геохимическим особенностям известняков зафиксирована кровля свиты С₂⁵.

Попарное сравнение эталонных совокупностей проб по соседствующим геохимическим интервалам осуществлялось программой PACPOZN.

1. В целом, различные породы каменноугольных отложения Беловодской площади не характеризуются четко выраженными индивидуальными особенностями.
2. Резко доминирует халько-сидерофильная группа химических элементов: кобальт, никель, медь, гелий, олово, цинк. Содержания всех указанных элементов повышены в песчаниках и алевролитах в три и более раза по сравнению с кларковыми.
3. Разграничения по геохимическим особенностям осадков и спектрам фауны и водорослей в основном совпадают (скв.31, см. рис.2).
4. Разграничения разрезов скважин, полученных математическими методами, в основном соответствуют принятым вариантам стратиграфического расчленения, в том числе и биостратиграфическими методами. Однако геохимических разграничений несколько больше и не все они поддаются однозначной геологической интерпретации. В ряде случаев геохимические границы по отношению к соответствующим стратиграфическим разграничениям несколько смещены. Обычно смещение геохимических границ наблюдается вверх по разрезу на 20-30 м. Данное явление можно объяснить тем, что органика, по которой производится стратиграфическое расчленение, более чутко и быстро реагирует на изменение палеогеографических условий, а формирование геохимических особенностей ландшафтов и бассейнов осадконакопления занимает более длительное время.
5. Попытка подбора геохимических эталонов для распознавания отдельных стратиграфических подразделений показывает, что в принципе такое сопоставление возможно после совершенствования методики подбора и чистки эталонов.

1. Тихий В.Н. Стратиграфия и фации карбона северо-восточных окраин Днепровско-Донецкой впадины // Большой Донбасс. - М.-Л.: Горнолиздат, 1941. - с. 130-164.
2. Краткий справочник по геохимии / Г.В.Войткевич, А.Е.Мирошников, А.С.Поваренных и др. - М.: Недра, 1977. - 184 с.
3. Родионов Д.А. Статистические методы разграничения геологических объектов по комплексу признаков. М.: Недра, 1968. - 158 с.