Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Срочные публикации в журналах ВАК и зарубежных журналах Скопус (SCOPUS)!




Разделы: Геология
Размещена 15.11.2016. Последняя правка: 14.11.2016.

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


Аннотация:
Приведена терригенно-минералогическая характеристика сеноманских отложений юго-востока Русской плиты на примере разрезов-стратотипов данной местности - "Меловатка-6" и "Красный Яр-1". Дана интерпретация гранулометрического анализа меловатских пород. На основании чего проведена корреляционная зависимость двух разрезов. Выделены терригенно-минералогические ассоциации на основании изучения минерального состава. Выявлены основные источники сноса, контролирующие состав терригенно-минералогических ассоциаций и их изменение.


Abstract:
Given the terrigenous-mineralogical characteristics of the Cenomanian deposits of the South-East of the Russian plate, for example, sections of stratotype the area - "Melovatka-6" and "Krasny Yar-1". Interpretation of particle size analysis melovatski rocks. On the basis of which carried out the correlation of the two sections. Dedicated terrigenous-mineralogical associations on the basis of studying of mineral composition. Identified the main sources of drift, controlling the composition of terrigenous-mineralogical associations and their change.


Ключевые слова:
сеномаские отложения; гранулометрический состав; терригенно-минералогические ассоциации.

Keywords:
Cenomanian sediments; particle size distribution; terrigenous-mineralogical associations.


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

Цели и задачи исследования:
1) дать минералого-гранулометрическую характеристику меловатских отложений;

2) выявить обстановки формирования меловатских отложений;

3) определить предполагаемые источники сноса терригенного материала в акваторию бассейна (питающую провинцию);

4) исследовать глауконит из песчаных пород меловатской свиты методами оптической и электронной микроскопии.

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.

Библиографический список:

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.




Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх