Статья опубликована в №39 (ноябрь) 2016
Разделы: Геология
Размещена 15.11.2016. Последняя правка: 13.12.2016.
Просмотров - 2402

ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕНОМАНСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ ЮГО-ВОСТОКА РУССКОЙ ПЛИТЫ (КОРРЕЛЯЦИЯ РАЗРЕЗОВ-СТРАТОТИПОВ «МЕЛОВАТКА-6» И «КРАСНЫЙ ЯР-1»)

Соломон Максим Валерьевич

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского

студент

Научный руководитель: Гончаренко О.П., доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры петрологии и прикладной геологии СГУ

УДК 553.623.7(47–12)

Введение. Стратотипическая местность меловатской свиты приурочена к правому борту реки Медведица, крупного левого притока реки Дон, между селом Меловатка и г. Жирновск. Разрез «Меловатка – 6» представляет собой крупный обрыв, где благодаря высоте обрывистых стенок, около 50 – 60 м  можно проследить интервал пород верхнего альба, нижнего и среднего сеномана, среднего турона. Разрез «Меловатка – 5» дополняет характеристику пород нижней части меловатской свиты, ее нижней подсвиты. Разрез "Красный Яр-1" является в большей степени аналогом  Меловатки-6, однако имеются интервалы несоответствия и некоррелируемости, что следует, во-первых, из-за отсутствия детальности литологического изучения пород, во-вторых, из-за малоизученности данной территории в стратиграфическом отношении. В связи с этим, актуальность исследований определяется в первую очередь отсутствием минералого-гранулометрической характеристики стратотипов, а также дискуссионностью вопроса относительно источников питающей провинции.

Рисунок 1 – Местоположение разреза «Меловатка-6» и «Красный-Яр-1»

Цели исследования:
1) дать минералого-гранулометрическую характеристику меловатских отложений;
2) исследовать глауконит из песчаных пород меловатской свиты методами оптической и электронной микроскопии.

Задачи исследования:
1. на основании гранулометрического и минералогического анализов пород выявить обстановки формирования меловатских отложений;
2. определить предполагаемые источники сноса терригенного материала в акваторию бассейна (питающую провинцию). 

Методы и материалы. 1.Гранулометрический анализ алевро-песчаных пород ситовым способом с последующим определением статистических коэффициентов и построением генетических и динамогенетических диаграмм.

2. Минералогический анализ тяжелой и легкой фракций с применением микроскопа Axioskop 40, фирмы Zeiss в отраженном свете с выводом изображения на экран монитора при помощи камеры AxioCam MRc 5 с последующим определением габитусных форм и установления символов граней.

3. Иммерсионный анализ образцов, где обнаружено скопление сцепленных кварцевых частиц карбонатным цементом (фракция 0,315).

Описание и обсуждение результатов. Всего проанализировано 72 образца. Максимальное разнообразие тяжелой фракции приходится на 0,04;0,05;0,063, а легкой – на 0,315;0,40;0,50;0,63 фракции. Минералы легкой фракции представлены кварцем (95%), полевыми шпатами, аутигенным глауконитом и обломками кремнистых пород. Во фракциях >0.2 мм  зерна глауконита сцементированы кремнисто-глинистым веществом и образуют крепкие агрегаты. На электронно-микроскопических снимках видна типичная для глауконитов наноструктура с хаотично распределенными чешуйками смектит-иллита, размером 1–2 мкм. Глаукониты имеют высокое содержание железа, резко преобладающее над алюминием [2]. Минералы тяжелой фракции представлены рутилом, турмалином, цирконом, дистеном, а также ильменитом и хромитом. Их количественное соотношение позволяет выделить дистен-турмалин-рутиловую и ильменит-турмалин-рутиловую минеральные ассоциации.

Рассмотрим гранулометрические характеристики меловатских отложений в разрезе «Меловатка-6». Результаты гранулометрического анализа представлены на рисунке 2.

 

Рисунок 2 – Диаграмма изменения ГС в образцах разреза «Меловатка-6»

Из данных, полученных в ходе построения диаграммы распределения гранулометрического состава в образцах, можно проследить характерное изменение преобладающих фракций (рис. 2). Так, интервалы разреза, соответствующие слоям 1 – верхи 10го характеризуются преобладанием 0,063 фракции в объеме от 10% до 90%, тогда как фракция 0,05 имеет соподчиненное значение и составляет до 30%, то есть пески характеризуются мелко-тонкозернистостью. В интервалах, соответствующие слоям – низы 10го – 13 наблюдается преобладание 0,2 фракции в объеме от 15% до 75%, второстепенное значение здесь играет фракция 0,315 и составляет от 38% до 97%, следовательно, песчаные породы здесь мелко-среднезернистые. В слое 14 объем 0,2 фракции возрастает до 98%, тогда как роль 0,315 фракции сокращается. В горизонтах 15-18 наблюдается преобладание 0,1 и 0,125 фракций, в свою очередь пески характеризуются мелкозернистостью. В горизонтах 19-21 роль мелко-тонкозернистых фракций возрастает. Фракции 0,063, 0,1 и 0,125 присутствуют в равном объеме. Второстепенную роль здесь выполняют 0,2 и 0,315 фракции. Такая вариабельность преобладания фракций по разрезу объясняется тем, что резкая смена гранулометрического состава пород в интервалах разреза совпадает с предполагаемыми перерывами в осадконакоплении. В первом случае, верхняя часть слоя 12 и слой 11 (рис. 2), над ними уверенно выделена поверхность перерыва в осадконакоплении, прослеженная в серии разрезов стратотипической местности по палеонтологическим и петромагнитным данным [1]. Предполагается, что выше залегающая поверхность перерыва в осадконакоплении формировалась в самом начале среднемеловатского (среднесеноманского) времени. Изменение ГС при переходе от слоя 12 к 14 совпадает с фосфоритовым горизонтом. Интересен по своим фракционным характеристикам интервал, соответствующий 18-21 слоям. Здесь наблюдается присутствие тонко-мелкозернистых фракций в равном объеме на фоне общего присутствия всех фракций. Данное обстоятельство указывает на неоднородность среды седиментации и активную перестройку седиментационных процессов.

Таким образом, верхние части горизонтов с резким изменением гранулометрического состава формировались в условиях активной гидродинамики на ранних стадиях перестройки седиментационных процессов и приурочены к кровельной части.

Рассмотрим гранулометрические характеристики сеноманских отложений в разрезе «Красный Яр-1». Результаты гранулометрического анализа меловатских пород представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Диаграмма изменения ГС в образцах разреза «Красный Яр-1».

В слое 3 – верхняя часть 4-го наблюдается преобладание 0,063 фракции в объеме 3% до 80%, второстепенную роль здесь выполняет 0,1 и 0,2 фракции, следовательно, песчаные породы характеризуются мелко-тонкозернистым строением. В нижней части 4 – 5 слоях фракции 0,2, 0,25, 0,315 и 0,4 присутствуют в равном объеме, то есть пески мелко-среднезернистые. Такая вариабельность приурочена к переходу от 5 к 6-му слоям, причем в 5 слое наблюдается фосфоритовый горизонт. В свою очередь данное обстоятельство может косвенно указывать о наличии перерыва в осадконакоплении. В слое 6 – верхи 12-го наблюдается преобладание 0,2 фракции в объеме от 10% до 80%, также присутствует 0,25 фракция в объеме от 35% до 80%. Второстепенную роль здесь выполняет 0,315 фракция, следовательно, пески характеризуются средне-мелкозернистым строением. В середине 12-го – 13 слоях 0,2 фракция присутствует в объеме от 40% до 98%. Фракция 0,16 составляет от 20% до 60%, а 0,125 от 8% до 55%. В свою очередь, 0,25 фракция варьирует от 65% до 98%. Следовательно, пески характеризуются средне-мелкозернистым строением.

Полученные данные идентифицируют собой изменение гидродинамического режима среды осадконакопления. Менее однородные по своему гранулометрическому составу пробы со значительной долей крупной и средней фракций говорят об активной гидродинамической обстановке бассейна осадконакопления, и наоборот, увеличение объема мелкой и тонкой фракций в пробе с наличием преобладающей размерности говорит о хорошо проработанном осадке в условиях спокойной гидродинамики среды.

Необходимо отметить корреляционную взаимосвязь размерных фракций в разрезах «Меловатка-6» и «Красный Яр-1». Авторы отдают себе отчет в том, что сопоставление двух разрезов-стратотипов по ГС на основании преобладания в том или ином интервале размерных фракций носит весьма условный характер, но в тоже время наличие большой выборки не столь искажает результаты корреляции. Так, слой №№ 2,3 в «Меловатке-6» может коррелироваться с 3-м в «Красном Яре-1» по 0,063 и 0,2 фракциям соответственно, а №№ 4,5 и верхи 6-го слоев с верхами 4-го по 0,1 и 0,063 фракциям соответственно. Низы 10-го слоя и 11 слой в Меловатке-6 могут сопоставляться с серединой 4 слоя и 5 слоем в Красном Яре по 0,2, 0,25 и 0,315 фракциям соответственно. Слой 12 в Меловатке-6 может быть сопоставлен с 6-м – верхами 12-го слоев по 0,315 и 0,2 фракциям соответственно. Слой №№ 14, 15 в Меловатке-6 вероятно коррелируется с серединой 12-го слоя и 13-го в Красном Яре. Особый интерес вызывает интервал в «Меловатке-6» соответствующий слоям №№ середина 6-го – верхи 10-го. Здесь в роли преобладающей фракции выступает 0,063, а второстепенная фракция 0,05. Аналогов-интервалов в разрезе «Красный Яр-1» с таким фракционным составом не наблюдается. Вариант предполагаемой детальной корреляции представлен на рисунке 4. Необходимо отметить, что в разрезе «Красный-Яр-1» объем среднезернистых фракций выше (не принимая во внимание 3-й, верхи 4-го слоя), чем в разрезе «Меловатка-6». Наличие более крупных фракций в Красном Яре по сравнению с Меловаткинским участком может косвенно указывать на более активную гидродинамическую обстановку бассейна осадконакопления. Здесь на арену могли выступать обстановки, благоприятные для формирования дельтовых микрофаций, с высокими динамическими уровнями среды седиментации в условиях спокойного тектонического режима под действием волнений и приливных течений. В свою очередь, данное утверждение позволяет высказать предположение о близком расположении к суше территории «Красного Яра» по сравнению с Меловаткинским участком.

Рисунок 4 -  Вариант корреляционной схемы разрезов «Меловатка-6» и «Красный Яр-1».

Из анализа построенных генетических и динамогенетических гранулометрических диаграмм можно сделать нижеследующие выводы. На диаграмме Л.Б. Рухина (Md-So) основное сосредоточение фигуративных точек разреза «Меловатка-6» приходится на первую область, соответствующую речным отложениям (рис. 5 А), тогда как на диаграмме Дж. Фридмана (Md-Sk) фигуративные точки ложатся на область «В», которая соответствует прибрежно-морским отложениям (рис. 6 А). Аналогично распределение фигуративных точек разреза «Красный Яр-1» на выше упомянутых диаграммах (рис. 5 Б, 6 Б). Здесь, наблюдается высокое медианное значение по сравнению с Меловаткинским участком. В свою очередь, параметр медианы (второй квартили) идентифицирует собой активность – в случае резко положительных значений, либо пассивность – в случае малых значений, гидродинамики среды седиментации. Данное положение подтверждает ранее упомянутое утверждение о том, что территория Красного Яра находилась ближе к суше (зона приливных течений, волнений, спокойна тектоническая обстановка) по сравнению с Меловаткинским участком.

 Рисунок 5 – Распределение фигуративных точек в разрезе: А) «Меловатка-6», Б) «Красный Яр-1» на генетической гранулометрической диаграмме Л.Б. Рухина (Md-So).

 

Рисунок 6 – Распределение фигуративных точек в разрезе: А) «Меловатка-6», Б) «Красный Яр-1» на генетической гранулометрической диаграмме Дж. Фридмана.

На динамогенетической диаграмме Г.Ф. Рожкова основное сосредоточение фигуративных точек разреза «Меловатка-6» приходится на третью и четвертую области (рис. 7 А). Третья область соответствует слабой гидродинамической активности среды (слабые преимущественно речные течения (континентальные речные фации)). Четвертая область указывает на сильные речные или вдольбереговые течения (континентальные речные или прибрежно-морские фации). Распределение фигуративных точек в разрезе «Красный Яр-1», в отличии от Меловаткинского участка, на вышеупомянутой диаграмме приходиться только на третью область, которая соответствует речным фациям (рис. 7 Б). Данное обстоятельство является подтверждением вышеупомянутого предположения о том, что территория Красного Яра находилась ближе к суше по сравнению с Меловаткинским участком.

 

Рисунок 7 - Распределение фигуративных точек разреза: А) «Меловатка-6», Б) «Красный Яр-1» на динамогенетичекой гранулометрической диаграмме эксцесс-асимметрия по косвенному счету зерен Г.Ф. Рожкова.

Необходимо отметить, что безразмерные параметры асимметрия и эксцесс являются важными гранулометрическими показателями. Показатель асимметрии отражает энергетические уровни бассейна седиментации. В нашем случае – резко положительных значений асимметрии (в разрезе «Меловатка-6»), в бассейне осадконакопления преобладали высокие энергетические уровни и активная гидродинамика. Показателем динамической обработки обломочных частиц является эксцесс. При нестабильно живых силах или массовом поступлении обломочного материала значения эксцесса отрицательные, что соответствует нашему случаю в разрезе «Меловатка-6». Безразмерные параметры - асимметрия и эксцесс в разрезе «Красный Яр-1» близки по своим значениям с Меловаткинскими, однако значения ассиметрии несколько ниже, что указывает на менее гидродинамически активную среду осадконакопления. Параметр эксцесса здесь меньше, что также может соответствовать низкой динамической обработке.

Заключение. В результате проведения гранулометрического анализа пород меловатской свиты, а также обработки и интерпретации данных ГС были получены нижеследующие выводы.

1. В структурном отношении в разрезах преобладают мелко-среднезернистые пески, нередко содержащие алевритовые и пелитовые компоненты, которые выделяются в отдельных горизонтах разрезов.

2. Верхние части горизонтов с резким изменением гранулометрического состава формировались в условиях активной гидродинамики на ранних стадиях перестройки седиментационных процессов и приурочены к кровельной части.

3. Рассчитанные генетические гранулометрические коэффициенты и построенные динамогенетические диаграммы указывают на формирование отложений в прибрежно-морской зоне (верхней сублиторали). Аппроксимация динамогенетических, генетических диаграмм и кривых натурального ряда модальности предпологает о наличии обстановок, благоприятных для формирования дельтовых микрофаций, с высокими динамическими уровнями среды седиментации в условиях спокойного тектонического режима под действием волнений и приливных течений.

4. Сложный морфологический набор акцессорных минералов в составе тяжелой фракции свидетельствует о разных источниках поступления терригенного материала, которыми могли быть как магматические, так и осадочные породы. Форма цирконов и рутила в данном случае согласуется с их морфологическими признаками из пород Воронежского кристаллического массива [4], а факт присутствия окатанных зерен минералов предполагает в качестве источника осадочный комплекс более древних подстилающих пород.

5. Выявленная корреляционная зависимость между Меловаткинской территорией и участком Красного Яра, как упоминалось выше, имеет вариативный характер. Но, учитывая схожесть дифференциальных кривых натурального ряда модальности, (последние, в свою очередь, являются идентификатором условий гидродинамики среды) и аналогичное распределение фигуративных точек на генетических и динамогенетических диаграммах можно с уверенностью говорить о близости территории Красного Яра к суше (зоне приливно-отливных течений) по сравнению с Меловаткинским участком. Оценка рафинированных гранулометрических коэффициентов свидетельствует, в целом, об активной гидродинамической обстановке, но с наличием «сквозных» затиший, совпадающих, как правило, с выделенными несогласиями в разрезах-стратотипах.

6. Разрезы Меловатка-6 и Красный Яр-1 уверенно сопоставлены между собой на уровне гранулометрической схожести. Вариант детальной корреляции нуждается в дальнейшей проверке, поскольку для правильности решения необходим анализ сопредельных разрезов данной местности.

1. Гончаренко О. П., Соломон М. В., Первушов Е. М., Шелепов Д. А. Типоморфизм кластогенного кварца из разрезов «Меловатка-5» и «Меловатка-6» (сеноман юго-востока русской плиты) // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2016. Т. 16, вып. 2
2. Афанасьева Н. И., Зорина С. О., Губайдуллина А. М., Наумкина Н. И., Сучкова Г. Г. Кристаллохимия и генезис глауконита из разреза «Меловатка» (сеноман, юго-восток Русской плиты) // Литосфера. 2013. № 2. С. 65–75.
3. Гроссгейм В.А., Бескровная О.В. Методы палеогеографических реконструкций (при поисках залежей нефти и газа). Ленинград : Недра, 1984. С. 123–134
4. Савко А. Д. Геология и строение Воронежской антеклизы – Воронеж : Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 1995.

Рецензии:

13.12.2016, 0:01 Трегубов Олег Дмитриевич
Рецензия: Представленный материал представляет собой законченное исследование в области стратиграфии, палеогеографии и фациального анализа. Автор последовательно характеризует проблему, ставит задачи, описывает методику исследований и обсуждает полученные результаты. В заключение сделано 6 выводов, которые отвечают поставленным задачам. Статья иллюстрирована графикой, выполненной на хорошем профессиональном уровне. В тоже время работу характеризует небрежность в изложении материала. Например. Цель не отделена от задач исследования. "Во-первых" предполагает, во-вторых, которого нет в тексте введения. Несмотря на сделанное замечание, статья рекомендуется к опубликованию в pdf-номере журнала.

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий