Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Литология и условия осадконакопления сенсман-турон-коньякских отложений Юго-Западного Крыма

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Литология и условия осадконакопления сенсман-турон-коньякских отложений Юго-Западного Крыма"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ К ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М. В.ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет п г. „ .-.Кафедра литологии и морской геологии

На правах рукописи УДК.552.122:552.14:551.763.3/477.75/

ДЖАЙАКРИШНАН СРИДХАРАН

литология и условия осадконакопления сенсман- турсн-коньяксклх отложений кго-западного крыма

Специальность 04.СО.21 - Литология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1993 год

Работа выполнена на кафедрах литологии и морской геологии к исторической и региональной геологии геологического . факультета Московского Государственного университета имени М.В.Ломоносова.

' Научные руководители: доктор геолого-минералогических

• наук,профессор, академик /АЕН РФ/ Б.Т.Фролов

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Л.Ф.Копаевич

СЮфициальные оппоненты: доктор геолого-кянералогических наук, профессор В.Г.Кузнецов, кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник Н.Ф.Чумакова

Еедущая организация: кафедра петрографии, Российский Университет Дружбы КародоБ.

Защита диссертации состоится 2Ц 1993 г.

в Ш часов на заседании специализированного совета Д.053.05.64 по геологии, поискам и разведке нефтяных и газозых месторождений, месторождений твердых горючих ископаемых и литологии при Московском Государственном университете км.М.В. Ломоносова по адресу: 119 899, ГСП, Москва, В-234, Ленинские горы, МГУ, Геологический факультет, ауд.

С диссертацией колко ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А", 6 этак.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

специализированного совета Н.В.Пронина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Верхнемеловые отложения Юго-Западного Крыма, как и смежных областей, являются ключом для понимания процессов и условий все еще не ясной карбонатной седиментации, особенно однотипной океанской, которая менее доступна для изучения. Поэтому каким бы малым ни был район изучения (в данной работе - междуречье Бельбека и Альмы).детальное изучение разреза и расшифровка способов и обстановок накопления и преобразования карбонатных осадков во многом проливает прямой свет на их генезис, на геологические этапы развития данного бассейна и историю океана в позднемеловом этапе, поскольку общими для них являются эвстатисеские колебания уровня океана, развитие биоса, геотектонический и климатический контроль и постседиментационное преобразование осадков и пород. Зто в полной мере относится к наиболее информативному отрезку верхнего мела сенсман-коньякскому, н\ протяжении которого район испытал смену мелководий наибольшим углублением и наступившее новое обмеление, по крайней мере некоторое, т.е. полный крупный цикл осадконакопления. Последовавший за ним сантон-маастрихтский во многом ему подобен и может быть глубоко понят в сравнении с сено-ман-коньякским. Общенаучная литологическая и стратиграфо-палеогра-фическая актуальность темы и работы подчеркивается еще хорошей предварительной изученностью верхнемеловых отложений, позволившей поставить данные специальные исследования и в какой-то мере завершить полное и комплексное его представление для геологов, соединив лито-, био- и цикл©стратиграфию с палеоэкологическим, литологи-ческим, генетическим анализами и отчасти с геохимическим изучением, хотя последнего еще недостаточно.

Цель работы. Основной целью работы было выяснение генезиса отложений - способов и условий их первичной седиментации и реседи-ментации, процессов постседиментационного преобразования, маскирующего первичные черты осадков, и восстановление эволюции бассейна на протяжении одного макроцикла.

Задачи исследования. Основными задачами исследования были: 1) детальное диалогическое изучение пород, включая определение главных биогенных и абиогенных компонентов и их изменения по циклитам и в целом по разрезу; 2) изучение строения отложений, прежде всего текстуры толщ разноранговой цикличности; 3) проведение генетического анализа с выделением литологических типов слоев (литотипов.

ЛТ или ЛТС), которые относились к определенным генетическим типам отложений (ГТО); 4) изучение подводного выветривания осадков и пород, в особенности биоэлювиирования, и перерывов седиментации; 5) определение палеогеографических параметров осадконакопления; 6) восстановление основных условий осадконакопления и преобразования осадков и пород и эволюции их на протяжении сеномана.

Научная новизна. Впервые систематично и комплексно изучен вещественный состав пород района: минеральный и компонентный состав, структура и текстура, нерастворимый остаток и группы биокомпонентов, проведены микропалеонтологические и изотопные исследования. Новым было выявление элементарной циклитовости - как типа периоди-товой, так и событийной, определение их генезиса. Впервые литоло-гическое изучение доведено до выделения литотипов слоев, которые были расшифрованы как определенные генетические типы отложений, т.е. новым стал и генетический анализ. Он подвел солидную базу под определение условий осадконакопления в позднемеловом бассейне: температуры, газового режима, гидродинамики и отчасти глубины бассейна. Выявленная разноранговая и разнотипная циклитовость детализирует эволюцию бассейна.

Практическое значение. Данные по вещественному составу песча-нистости, глинистости, биокомпоне'нтам, биотурбированности, пористости, трещиноватости, аутигенным минералам - основа определения пород как цементное и иное сырье, а мощные прослои монмормол-лонитовых глин как отбеливающее и адсорбционное сырье. Выявленное цикличное строение и перерывы - основа региональной стратиграфии и геокартирования. Практическое значение имели и имеют халцедоновые кремни, приуроченные к нижнему турону.

Фактический материал. В основу диссертации положен материал, собранный автором в течение трех полевых сезонов (1989 - 1991 гг.), обработанный и изученный в лабораториях геологического факультета и других организаций. Изучив весь разрез верхнего мела, автор сконцентрировал свое внимание на нижней сеноман-коньякской части, разрез которой был детально (по слоям) описан, зарисован, сфотографирован и изучен. Это послужило фактической базой обобщений и выводов. Литологический материал лег на хорошую и надежную биостратиграфию.

Полевые исследования и послойное описание разрезов проведены по водоразделу рр. Альма и Бодрак, по долине р. Бодрак, верховьям Чах-Махлы, Шара и Мендер, на склонах г. Сельбруха, в ов. Аксудере,

на г. Беикош и на окраинах г. Бахчисарай и по р. Бельбек. В поле-еых исследованиях помимо визуального описания производилось опробование соляной кислотой, зарисовки и фотографирование. Определялся нерастворимый остаток (и.о.).

Объем лабораторных исследований: изучено и описано 300 шлифов, проведено 45 определений и.о., химических анализов 30, рент-геноструктурных определений глинистых минералов 32, з сканирующем электронном микроскопе изучено 10 образцов и 150 снимков, методом инфракрасной спектроскопии исследован компонентный состаз пород 36 образцов, проведены изотопные определения 5 образцов. Использовзны фондовые и литературные материалы.

Полевые и лабораторные исследования в 1989 - 1930 гг. и на заключительном этапе работы проводились под руководством академика АЕН России профессора д.г.-м. н. В.Т. Фролова, в 1991 г. в полэ и до завершения работы в камеральных условиях руководила исследованиями доцент кафедры исторической и региональной геологии к.г.-м.н. Л.Ф. Копаевич, а также профессор д.г.-м.н. Д.П.Найдин. Всем им, а также д.г.-м.н. И.И.Плисниной, к.г.-м.н А.С.Алексееву, с.н.с. М.Н.Щербаковой, ассистенту В.Л.Косорукову и многим другим лицам, оказывавшим помадь и внимание, автор очень признателен и благодарен, особенно профессору С.И.Шумейко, профессору зав. кафедрой и морской геологии О.В.Япаскурту, академику Е.Е.Милановско-¡¡у

Защищаемые положения.

1. Сеноман-турон-коньякские отложения - единый макроциклит и макроцикл осадконакопления, отвечавший самостоятельному региональному этапу развития бассейна седиментации и более обширного региона, т.е. полноценная з историко-геологическом отношении местная, точнее, региональная, стратиграфическая единица-серия, которая представляет собой конкретную формационную единицу, требущу» лишь фсрмационксй расшифровки.

2. Сеноман-турон-кокьякская серия расчленяется на более мед-кие циклиты разных рангов, отвечающие фазам седиментации разной длительности, вплоть до мелких, элементарных, выделенных впервые. Основные группы: периодитовые, длительностью до 12000 лет и более, возможно имевшие космическую первопричину, и событийные (дон-нофлювиальные, турбидитные, темпеститовые и пеплопадные). Цикли-товость - общее и универсальное свойство изученных отложений; помимо периодитов шкрско развиваются седиментационно-элювиальные циклиты, чаде всего мезоциклитового ранга.

3. Внешне литологически однообразные и неслоистые известняковые отложения при детальном изучении расчленены на не менее 23 ли-тологических типов слоев.

4. Основными генетическими типами седиментационных накоплений являются тиховодные плактоногенные, в основном фораминиферо-кскко-литовие отложения, на втором месте - доннофлювиальные типы конту-ритов и более редкие - турСидиты типа "дистальных турбидитов", темпеститы и туфы. Почти все отложения в результате подводного выветривания стали на 80 - 90% биотурбитами, на 10 - 20Z - панцирями, а тагасе перлювием, гальмиролититами и изредка маломощными развалами.

Б.Сеномзн-турон-коньякские отложения (вероятно, на 70. - 80%) сложены известняками и мергелями ( не более 10 - 202). Другие пет-ротипы - глауконититы, песчаники, глины, кремни - составляют не более 1 - 2Z.

6. Почти все время накопления сеноман-турон-коньякских отложений глубина бассейна колебалась от 100 до 300 (и возможно более) метров. Наиболее глубоководен бассейн был в позднесенсманское время, нормально-соленым с нормальным газовым режимом и тепловодным (20 - 25*С), с удаленным от расчлененной суши и от большого терри-генного стока, расположенным в аридной или семиаридной зоне. Временами в западинах дна возникали условия с дефицитом кислорода или без него (биту.шнозные глины и мергели или темные известняки с сохранившейся мм слоистостью), а температура воды медленно (тысячелетиями) снижалась или поднималась не менее чем на 4* С. В области современной первой гряды Крыма или несколько южнее существовал плоский остров или подводная отмель.

7. Сеноман-турон-коньякские отложения являются окраинноплит-ной плакктокогенно-биотурбитовой известняковой формацией.

Апробация и реализация работы. Основные положения работы докладывались на кафедрах литологии и морской геологии и исторической и региональной геологии, на научной конференции молодых ученых в 1992 г. и отражены в трех статьях (в соавторстве), сданных для публикации в Вестник МГУ.

Объем работы. Диссертация объемом № О страниц машинописного текста состоит из введения, 5 глав и заключения. В работе содержится 27 иллюстраций и 37 таблиц. Список литературы - 154 работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Методика исследования.

Методика исследования была комплексной, которую можно назвать литолого-палеснтолого-геохимически-стратиграфической. Полевые исследования включали предварительный осмотр основных разрезов и затем их детальное описание и изучение. Первым принципом методики был геологический подход, т.е. исследование начиналось со стратиграфии, с выделения местных стратиграфических единиц крупного ранга (серий н свит), что является необходимым условием правильной ориентации в палеопространстве и правильного выделения основных единиц разреза геологического масштаба. Все геологические тела рассматривались как цкклиты разного ранга - от мегациклитов до элементарных циклитов (ЗлЦЛТ). Вторым принципом методики было структрно-литологическое изучение выделенных циклитов (ЦЛТ), т.е. выделение их элементов и циклитор низшего ранга. Третьим принципом стало применение литогенетического анализа, завершавшегося выделением литотипов слоев. В качестве четвертого принципа можно рассматривать общее изучение пород, т.е. всех их структурных и вещественных сторон.

Таким образом, после всестороннего расчленения и анализа все более мелких тел мы проводили обобщения и синтез, которые приводили к генетическим интерпретациям, предварительно намечавшимся еще на предшествующих аналитических стадиях исследования, т.е. выполняли генетический, палеогеографический и историко-геологический синтез. Данная методика, ее принципы и последовательность операций базируются на разработанной понятийной базе и классификациях (Фролов В.Т., 1965, 1984 и др.).

Лабораторные исследования, а также комплексные и довольно всесторонние, вюиочачи гранулометрический, химический, минералогический, палеонтологический, изотопный, геохимический, электронно-микроскопический, рентгеноструктурный анализы, применение инфракрасной спектроскопии, определения С орг и др.

Глава 2. История изучения верхнемеловых отложений.

Верхнемеловые отложения Крыма изучаются более 150 лет, начиная с работ Ж.Ж.Гюо (1842), A.A. Штукенберга (1873) и кончая Н.И.Маелаковой (1958), Д.П.Найдиным (1958. 1984, 1992), А.С.Алексеевым (1989), Л.Ф.Копаевич (1990, 1992).

Изучение цикличности практически не имеет истории, так как

она не распознавалась до наших работ, или о ней лишь упоминали (Алексеев A.C., 1989).

Глава 3. Стратиграфия.

Отложения верхнего мела залегают трансгрессивно с небольшим перерывом на самых верхних горизонтах нижнего мела и покрываются также с небольшим перерывом низами палеоцена. Это почти чисто известняковая белая толща (до 500 м) исключительно широко распространена в Горном Крыму, где она формирует вторую гряду и входит главным элементом в состав верхнего этажа моноклинально залегающего субплатформенного комплекса. В юго-западной части Горного Крыма могут быть выделены все ярусы верхнего мела. В псзднемеловое время этот район входил в состав Европейской палеобиогеографической провинции, что позволяет без труда использовать традиционную ярусную и зональную шкалы. Биостратиграфическое расчленение отложений обосновано фауной белеминитов. аммонитов, иноцерамов, морских ежей и фораминифер. Здесь весь комплекс регионально-стратиграфических исследований в основном был завершен до наших исследований, и поэтому осталось лишь сделать уточнения и конкретизацию по более частным подразделениям. Автор в своих исследованиях опирался на новую и более современную работу Д.П.Найдина и A.C. Алексеева (1980, 1989) по расчленению сеноман-коньякских отложений.

3.1. Биостратиграфическое расчленение.

Сеноманский ярус (К^стп) - известняки и мергели (0 - 70 м) -расчленен на Y1 литологических пачек и на три подъяруса по комплексу аммонитов, планктонным фораминиферам и известковому наноп-ланктону. Подъярусы: нижний (пачки I. I!, III, IV-I, 30 - 45 м) в основании песчаный (базальный горизонт верхнего мела), фациально изменчивый; средний (пачка VI-2, V, 10 - 20 м), распространен значительно шире, наиболее тонкозернист и глубоководен; верхний (пачка VI, 10 - 20 м), условно отделяющийся от среднего - наиболее чисть? известняки, как и в нижнем туроне.

Туронский ярус (K^t, 30 - 50 м) - почти только фациально выдержанные известняки. Нижний подъярус (пачки VI-1, VII, VIH, IX. 25 - 40 и) плохо отличим от сеномана. Верхний подъярус (пачка X. 15 - 20 м) широко распространен, залегает часто трансгрессивно на разных горизонта'-:, включат домеловые.

Коньякский ярус (KjjCn, 0 - 30 м) развит органиченно, на северо-востоке срезан раннесантонским размывом. Нижний подъярус (пачка XI, О - 25 ы) согласно залегает на верхнем туроне и отделяется

исключительно по палеонтологическим данным. Верхний подъярус -пачка XII, 0 - 15 н.

3.2. Местное литостратиграфическое расчленение более полно выражает собственную геологическую историю района. Местные подразделения - это совокупности горных пород, слоев, толц, фаций, выделяемые по стратиграфическому положению в местных разрезах на основании комплекса признаков фациально-литологической структуры и вещественного состава. Если весь верхний мел Юго-Западного Крыма представляет одну большую серию, то ее можно расчленить на две подсерии или меньшие серии: сеноман-турон-коньякскую и сантон-кгм-пан-маастрихтскую, разделенные четко Еыраженным региональным перерывом. Нижнюю можно было бы назвать сельбухринской серией (по горе Сельбухра), верхнюю - бельбексксй. Сельбухринская серия - про- или мегалрорециклит - расчленяется по границе с признаками перерыва на нижнюю, секоманскую часть, на которую распространено название бе-логорской свиты (Плотникова Л.Ф., 1984) и верхнюю турон-коньякскую часть, которую можно было бы назвать аксудеринсксй свитой (по оврагу Аксудгре). Некоторыми авторами (Плотниковой Л.Ф., 1984) эта свита подразделяется на две самостоятельные свиты, мендерскую, отвечающему нижнему турсну, и прохладненскую, имеющую верхнету-ронский и ксньякский возраст. Выделение последних двух свит автору не представляется достаточно обоснованным, так как граница между ними нечеткая, не Еыратена ни сменой литологического состава, ни признаками значительного размыва или остановки седиментации.

Сельбухринская серия ( до 120 ы) - мергельно-известняковая четко элементарно-циклитозая толща, отвечающая крупному циклу седиментации - началу поздневерхнемеловой трансгрессии. Развитие трансгрессии происходило з два этапа. За первый этап накопилась белогорская свита ( до 70 м сеноман) - макроциклит с базальным песчаным горизонтом (2 - о м), с четкие элементарноциклитовым строением. Аксудеринская свита (до 50 м турон-коньяк) - макроциклит со слабо развитым базальным горизонтом с менее четко выраженным элементарноциклитовым строением. Предложенная естественно- историческая схема стратиграфии пока, из-за органиченности площади изучения, может рассматриваться лишь как местная, а не региональная.

Выделенные свиты отражают как местные этапы развития, связанные с тектоническими движениями бассейна седиментации, так и мировыми событиями.

Глава 4. Литология.

4.1. Общая литологическая характеристика.

Господствуют известняки: силикатные породы - песчаники, глины и кремни - составляют 2-3%. Доля кальцита более 80 - 90Z. глинистых минералов - 10 - 15Z, кварца 2 - 3%. халцедона IX. Менее 12 составляют вместе глауконит, шамозит, опал, полевые шпаты, сульфиды железа, органическое вещество. Генетически минералы и вообще компоненты относятся к биогенным, эдафогенным, вулконогенным и ау-тигенно-хемогенным группам.

4.1.1. Аутигенкые минералы.

Кальцит - биогенный и хемогенный. Биоморфний низкомагнезиальный кальцит: нанопланктонные водоросли (40 - 507.) - кокколиты и близкие к ним формы; фораминиферы (15 - 20Z, высокомагнезиальный кальцит - примесь); водораслевые (менее 5%); моллюски - пелеципо-ды, гастроподы и цефаллоподы (их кальцит микритовый, алоарагонито-вый). Высокомагнезиальный кальцит: иглокожие (1 - 27.), мшанки, брахиоподы и остракоды.

Хемогенный кальцит (5 - 10Х) вероятнее всего диакатагенити-ческий, как трансформационно-апоарагонитовый, так и первично синтезированный низкомагнезиальный (заполнения камер, биопустот и миграционных пор). Другие карбонатные минералы - доломят, сидерит - встречаются единичными зернами. Они диакататеистические.

Халцедон и опал (вместе около 1%) первично биогенные (диатомовые, радиолярии и губковые),' обычно трансформированные в абиогенный опал и чаще всего в тонкофибровый конкриционный халцедон. Последний замещает раковины иноцерамов и иглокожих и образует жилки.

Сульфиды железа (пирит, менее 0.1Z) широко распространены по всему разрезу в виде глобулярного Фромбоидального пирита.

Фосфатные минералы (менее 0.17.) - коллофан и коллоидально-фибровый полукриста1лический минерал - встречаются в виде фосфатизированних копролитов, кокколитов, биокластов и заполняют камеры. Незначительная роль фосфатов в разрезе связана с глубоководным осадкообразованием.

4.1.2. Глинистые минералы (ГМ, 10 - 157.) - терригенные, эда-фогенные и аутигенные (по убыванию): смектиты, смешанослойные, ил-литы, глаукониты, хлориты, шамозиты. Преобладание смектитоз указывает на аридный климат суши и щелочную среду воды и осадков. Большая часть ГМ примешана к известковому веществу пород, реже, в маломощных (2 - 100 мм) прослоях, они преобладают или, еще реже.

слагают их нацело: это апотуфовые (алопепловые) сыектиты (в калах) . Распределение ГМ цикличное, прямо коррелирующееся с н.о. Только глаукониты и единичные зерна вамозита имеют другой закон распределения: они обогащают песчаные базальные горизонты (до 401 от породы), будучи эдафогенными, переотлсаеннкми из своих же осадков. При этом они как разубоживаются, так и концентрируются (пер-лювиальный процесс). Значительное содержание переотлоденных глауконитов в песчаниках указывает на дефицит терригенного материала и. следовательно, на скудость сноса с суси. Инситный галы/иролити-ческий глауконит заполняет камеры формаыинифер и других фоссилий. трещинки и ходы в элювиальных панцирях и поверхность последних.

4.1.3. Чешуя рыб. Из некарбонатных биогенных компонентов относительно часто встречается чешуя рыб, содержание которой в черных оргаио- минеральных слоях поднимается до 1 - 22. Длина чешуи достигает 1 - 2 мы. Часто чешуя мелкодетритовая, образует кучные скопления-копролиты. Чешуя коричневая, оранжевая, лентовидная на срезе, изотропная или слабоанизотропная, по краю иногда зубчатая.

4.1.4. Обломочные терригенные компоненты представлены кварцем, полевыми шпатами - калиевыми (КПШ) и плагиоклазами - слюдами, кремнями, кварцитами и единичными зернами зффузивов.

Кварц резко доминирует, особенно в основании свиты. По разрезу его распрделеиие циклично, и оно совпадает то с элементарной, то с более крупной цикличностью. КПШ и плагиоклазы, в разной степени и..„ененные, составляют в некоторых прослоях до 5 - 72 от общего их количества в нерастворенном остатке. Свежесть и идиоморфность некоторых плагиоклазов позволяет считать их туфогенными.

Слюды, в основном, мусковиты, содержатся в заметном количестве (до 52 от н.о.) только в темных прослоях глин и мергелей, их содержание меняется циклично, вместе с количеством н.о.

Редкие литоклассы представлены кварцитами, кремнями и обломками основных и кислых зффузивов.

4.1.5. Химический состав. Изучение химического состава производилось валовыми и специальными анализами. Выделялся и изучался нерастворимый остаток (н.о.) силикатным и спектральным анализом. Из солянокислых вытяжек определялись все компоненты.

Содержание растворимой в 52 НС1 части изменяется от 30 до 982. подавляющая часть пород - известняки, как чистые, так и слабопримесные. Чистота известняков возрастает вверх по разрезу. Содержание СаСОд циклично изменяется от 25 до 50 - 532 в нижней, сено-манской толще, возрастает до 73 - 762 в темных и 80 - 982 в свет-

лых прослоях в верхней части разреза. Соответственно уменьшается количество н.о. от 75 до 2 Z. Полуторные окислы в ochoehom связаны с глинистой частью н.о. Содержание Мп контролируется органическим веществом и варьирует от 0.03% в светлых известняках до 0.142 в битуминозных разностях.

Содержание SiC^HaxoflHTCH в прямой зависимости от содержания КЕарца, глинистой примеси и полевых шпатов. Оно максимально (43.95 и 43.12%), а в микритовых известняках минимально (9.1%). Содержание щелочей незначительно (менее 1%) и контролируется глинистой примесью; лишь в базальном горизонте, богатом глауконитом, их более 1%.

Результаты эмиссионного спектрального анализа наглядно показывают распределение малых элементов по разрезу. Их содержание меняется циклично в зависимости от литотипов. Оно выше в серых, менее чистых известняках, .обогащенных глинистым и органическим веществом. Максимально содержание малых элементов в черных известняках, обогащенных в наибольшей степени и органическим веществом.

4.1.6. Гранулометрический состаз. По гранулометрическим анализам известняков устанавливается широкий спектр из разностных типов при преобладании микритовых, сложенных кальцитовыми зернами размером меньше 0.01 мм, из которых более половины менее'0.005 мм. Отдельные пласты в базальной части сложены биокластовыми песчаными известняками - калькаренитами с размером зерен 0.1-2 мм, являющимися флмвиальными отложениями, темпеститами или подводным перлю-вием.

До 20 - 40Z мощности макроциклита сложено известняками алевритовой и тонкопесчаной обмолочной структуры: в них зерен размером 0.1 - 0.005 мм - биокластов, терригекных минералов и комочков мик-ритового известняка - литокластов и копролитов - близко к 50Х. Плохая и средняя сортировка при этом указывает на низкую энергию среды осадконакопления при некоторой расчлененности рельефа дна: на склонах генерировались коллювиальныэ и несильные турбидитные потоки. Вверх по разрезу размер зерен циклично уменьшается, и к кровле сеномана в нижней половине элементарного циклита происходит исчезновение песчаной фракции, а в верхней резко снимается содержание алевритовой и глинистой фракций. В турон-коньякской свите песчаная фракция представлена в основном биокластачи и раковинами планктонных форм. Динамика среды, в которой формировались такие несортированные осадки, была контрастной - сочетавшей тиховодность (отложения наноплачктонной части породы) и эпизодическое возмуще-

ние высоких энергий (привнос крупных фрагментов раковин и их дробление) - волновое взмучивание или прорыв донных течений. Биотурби-рование ухудшачо сортировку в наибольшей степени.

4.2. Литологические типы. Литологический тип определяется как "типичная порода или слой, а также пачка слоев (однородный многое л ой) , характеризующаяся устойчивым комплексом литологических признаков, свидетельствующих о сходном способе .... образования" (Фролов В.Т., 1S84).

В изучаемом разрезе выделено 24 ЛТ. подлежащих отнесению к тому или иному генетическому типу отложений (ГТО).

Песчаники П1 - зеленовато-серые, мелко-среднезернистые, сильно известковые, переходящие в известняки полибиолитодетритовые. СсстаЕ обломочной части: на 20 - 60% кварцеиликатный (андезиты, андезито-баззльты, кварц, плагиоклазы, кварциты, кремни, глаукониты) и на 20 - 40Z известковый (оиокласты и литокласты). Цемент по-ровый, кальцитоЕый, полистадийнкй. Происхождение породы - подводный перлювий.

Песчаники П2 - зелено-серые и серо-зеленые, глаукотовые. средне- плохосортироЕанные, по составу сходные с П1, но менее полибио-детритоЕые, более крепкие к кровле, где они становятся элювиальными панцирями. По происхождению - подводный перлювий и панцири.

Песчаники ПЗ и пески уплотненные, переходящие в песчанистые ;вестняки, зеленовато-серые, средне-мелко-тонкозернистые, кварц-глаукснитовые, с идноморфными плагиоклазами, переслаивающиеся с П2, с которыми образуют двухэлементные циклиты, и залегающие в основании этих циклитов, среднесортирозанные, часто косослоистые. Генетически это отложения течений и волнений (часто мелководных), в значительной степени переработанные илоедами и .химическим подводным выветриванием.

Известняки И1 - серые и зеленовато-серые полибиодетритовые, разнозернистой песчаной структры с обильной (20 - 50Z) силикатной примесью (кзарц, палиоглаз, глауконит с обломками микритовых и би-окластовнх известняков с неясной линзовидной слоистостью, сред-несортированные, относящиеся к механическому элювию - подводному перлхгаию.

Известняки И2 - серые с зеленоватым оттенком, мелко-тонкозернистые полибиокластовые, тонкослоистые, мелкскосослоистые, бйотур-бированные с обильным глинисто-кокколитовым микритом, плохо и не сортированные. Распространены широко по всему разрезу, вероятно доннофлювиааные, отчасти местные турбидитовые отложения.

Известняки ИЗ ("мергели") серые и темно-серые ыикритовые (ыад-и вакстоуновые) с тонкопесчаной биокарбонатной и силикатной примесью (10 - 152), неяснотонкослоистые, прослоями интенсивно био-турбированные, с крупными обломками раковин, отпечатками аммонитов, костями и чешуей рыб. Генетический тип - турбидитовые отложения, сочетающиеся с отложениями донных течений.

Известняки И4 темно-серые, тонкоплитчатые, тонко- и микросло-кстые с тонкими прослоями тонкопесчаноалевритовых пород, местами "порфироввдными" за счет крупных окременедых обломокв раковин нно-церамов, пиритизированы (до 52). с крупными ходами илоедов. Генезис - турбидитный и контуритный, но условия более застойные по сравнению с КЗ.

Известняки И5 темно-серые, тонко-микрослоистые, слабо градационные , алевритовые, пиритизированные, с глинистыми седикластами (до 0.5 мм), по происхождению дистадьно-турбидитовые и/или нефело-идные, но возможно и доннофлювиальные.

Известняки И6 - серые, тонкопесчано-микритовые, с реликтами градационной текстуры, сильно биотурбированы, с высоким содержанием полибиодетрита (30 - 702), прослойками интенсивно пиритовые (на 5 - 102), слабо глинистые. Генетический тип - биотурбит, развившийся по механогенно-планктоногенным осадкам.

Известняки И7 темно-серые, с зеленоватым оттенком, пелитоморф-ные или алевритово-микритовые, сильноглинистые (30 - 402). Генотип

- дистальныэ турбидиты и доннофлювиальные отложения.

Известняки И8 - светло-серые, пелитоморфные песчанистые ыело-подобные, нацело биотурбированные, сферово-фораминиферово-наноп-ланктонкые. Генотип - биотурбит и планктоногенные отложения, условия - тиховодные.

ИзЕестняки К9 - светло-серые, неслоистые, пелитоморфные и с алевритовой структурой, сферово-фораминиферово-нанопланктонные (50

- 702), отличающиеся от И8 по преобладанию сфер над фораминифера-ми. Генотип - биотурбит и планктоногенные отложения, аэрированные У дна.

Известняки И10 - светло-серые, мелоподобные, неслоистые, биотурбированные, сферово-фораминиферо-нанопланктонкые (60 - 802), слабо глинистые, отличающиеся от И9 преобладанием мельчайших планктонных фсраминифер. Генотип - биотурбит и планктоногенные отложения с включением турбидитных прослоек. Условия тиховодные у дна.

Известняки И11 - светло-серые, мелоподобные, ыикритовые типа

мадстоуна, переходящие иногда в вакстоуны. Генотип - биотурбит по планктоногенным и доннофлювиальным отложениям.

Известняки И12 - светло-серые и розовые, обломочные моноли-токластоЕые. конглобрекчиевые и граведресвяные (часто кластированы известняки типов Иб и ИИ), неслоистые. Заполнителя нередко больше 50£. и он интенсивно биотурбирован. Генотипы - физический элювий, доннофлювиальныые или темпеститовые отложения.

Известняки И13 - мергели, переходящие в известковые глины, темно-серые, с зеленоватым оттенком, с ориентированным расположением компонентов (слюда, чешуя рыб), микритовые (70 - 90Х), с би-окластами и мелкими фораминиферами, с пиритом. Генезис - планктон-но-механогенный. осадки придонных течений.

Известняки И14 - светло-серые, белые, розовые, крепкие, фарфо-ровиднке, неслоистые, пелитоморфные, с трещинамаи, заполненными глауконитом, с крупными обломками раковин иноцерамов, часто со стилолитами, залегающие в кровле циклитов. Генотип - хемоэлюний, подводный панцирь.

Известняки И15 -мергели темно-серые, тонко и микрослоистые, алевритовые, с фораминиферами и биодетритом, слюдой, глауконитом, т.е. плохо отмученные. Генотип - терригенно-эдафогенно-планктоно-генный, дисталъно-турбидитовый либо доннофлювиальный.

Известняки И1б - мергели темно-зеленые и черные, песчано-алев-ритовые, с реликтовой градационной слоистостью, биотурбированы, с пиритом. Генотип - нефе.чоидно-планктоногенный, дисталъно-турбидитовый и биотурбитовый.

Известняки И17 - мергели, переходящие в глины, черные иик-рослоистые, с лкнзовидной слоистостью, часто микроградационные, не биотурбированные, структурно-мусорные, песчано-алевритовые, пири-тизировачные. Генезис - "дистальные турбидиты" и подводный элювий, условия - западинные участки дна с сероводородным заражением.

Известняки И18 - аналогичны И17, но с крупными ходами илоедов, с явно инородным заполнителем (типа И2 и ИЗ).

Глина И - зеленая и желто-зеленая, тонко- и среднеотмученная, неяснослоистая, сильно известковая, смектитовая, возникшая при переотложении продуктов глинизации туфов кислого состава. Генезис неясен - либо доннофлювиальный, либо дистальный турбидит.

Глина Г2 - зеленая неизвестковая смектитовая, со свежими плагиоклазами и биотитом, с реликтами витрокластической структуры. Генотип - хемозлювий - гальмиролитит по пепловым туфам кислого состава.

Кремень Кр1 - темно-серый, иногда белесый, ефанитовый. халцедоновый, с известковыми участками, с реликтами ходоз илоедов. Генезис - диагенетический, из рассеянного биогенного кремнезема.

4.3. Диклитовое строение отложений.

Под циклитом (ЕЛ) автор понимает парагенез слоев (в редких случаях один слой),' связанных друг с другом более тесно по сравнению со смежными одноранговыми циклитами (Фролов В.Т., 1965, 1984, 1990; Фролов, Сридхаран, 1993) и сформированный циклом седиментации - законченным кругом явлений того или иного ранга. Циклиты по своей природе разнорачговые. Сеноман-турон-коньякские отложения можно считать макроциклитом (МаЦЛ). Он, в свою очередь, слагается субмакроциклитамн (СбМаДЛ) - сеноманским и турон-кокьякскиы. СбМаЦЛ слагаются мезоциклитами (МеЦЛ), а те - элементарными циклитами (ЗлЦЛ).

4.3.1. Элементарные циклиты. Наиболее мелкие циклиты, сложенные монопородными слоями, обычно называют элементарными. ЭлЦЛ разнообразны и разноуровненны.

Первый тип ЭлЦЛ (10 - 30 см) состоит из двух элементов - более светлых и более темных мергелевидных известняков. Светлые элементы ЦЛ нацело биотурбированы, а в темных, тоже биотурбированных, заметны реликты первичной седиментационной текстуры, они более глинисты и крупнозернисты, содержат отличные от светлых концентрации химических элементов. Хотя по аналогии с флишевыми ЦЛ-ми, темный известняк естественнее считать нижним элементом ЭлЦЛ, резкость его границ одинакова. По литологическим признакам, свойственным этим циклитам, их следует считать периодитами, формирующимся в результате медленного изменения седиментации, остающейся в целом непрерывной. Длительность сеноман-турон-коньякского периода - 10 - 20 тыс, лет. Причина возникновения периоднта - изменения климата, возможно связанные с орбитальными прецессионными циклами, колебаниями наклона эклиптики или изменениями эксцентриситета земной орбиты. Проверка климатического контроля, проведенная автором, по изотопны).! соотношениям С и 0 подтвердила эти предположения. Разница палеотемператур воды при накоплении светлых и темных элементов ЭлЦЛ составила до 8 - 9 С, при формировании темных элементов в более холодной воде и, возможно, в более влажном климате.

Второй тип ЭлЦЛ (5 - 40 см) с более четко обозначенной подошвой: в нижнем, зернистом, элементе часто залегают раковины и обломки раковин иноцерамов, придающие породе конгломератовидность (1114, 12, 1-4, Иб). Различают 2 ЛТ в качестве нижнего элемента

этого ЗлЦЛ: пс-счано-силикатный СИ1 - 4) и почти чисто известковый, но нередко с большим содержанием здафогенных компонентов (Й12 и др.). ЗлЦЛ этого типа отчетливо событийны, и причины их формирования - турбидитные и темпеститовые. Верхний элемент - пелитоморфныи.

Особый, третий, тип ЗлЦЛ - малые седименташонно-элювиальные циклиты.

4.3.2. Мезоциклиты (МеЦЛ). К ним относятся пачки разреза, состоящие из дьух и большего числа ЗлЦЛ одного или разного типа и имеющие признаки законченных фаз седиментации (отличия низа и верха). По способу формирования делятся на 4 группы.

Седиментационные МеЦЛ-1 формируются при непрерывной тиховодной седиментации без видимых перерывов. Они в основном слагаются элементарными ЦЛ первого типа - периодитачи. Незначительные периодические или эпизодические изменения условий осадконакопления у дна (например, дефицит кислорода) приводят к образованию прослоев, обогащенных сульфидами железа. При этом такой обогащенный пиритом ЛТ, прерывающий устоявшийся ход седиментации, начинает новый ЦЛ, т.е. является базальным элементом. Этими же слоями определяется и мощность данного МеЦЛ-1 - от 0.5 до 3 м.

Седиментационно-элювиальные МеЦЛ-2 образуются при чередовании периодов непрерывной седиментации с перерывами в осадконакопления, при которых дно бассейна злювиируется химически более сильно, чем био-огически. Карбонатные осадки твердеют, превращаются в панцирь. Часто он окрашивается глауконитом в зеленоватые тона. Эти циклиты можно считать МеЦЛ-1. Более глубокое элювиирование (до 10-20 см), приводящее к образованию физических развалов, можно считать МеПЛ-2. Когда время перерывов превышает время осадконакопления, МеЦЛ образуют супргМеЦЛ-ты и макроциклиты (МаЦЛ), мощностью 1-10 и.

Событийно-седиментационные МеШ1-3 связаны постепенными переходами с предыдущими МеЦЛ, особенно с седиментационными (МеЦЛ-1). Они выделяются как кванты седиментации по таким резко выделяющимся типам, как отложения мутевых течений или штормов. МеЦЛ-3 можно подразделить отдельно на ыутевые и штормовые, мощностью от 1 до 10 - 20 м с залеганием в основании МеЦЛ событийного ЛТ (турбидит или темпестит).

Туфово-седиментационные циклиты - МеЦЛ-4, выделяющиеся нерегулярными пеплопадами, генетически не связанными с процессами седиментации и выраженными неизвестковыми смектитовыма глинами и кристаллоидастичесюши туффитами. Толщина МеЦЛ-4 - 1 - 30 и.

4.3.3. Макро- и мегациклиты. Макроциклиты (МаЦЛ) или региональные циклы осадконакопления, состоят из МеЦЛ и отвечают длительным, самостоятельным этапах геологического развития региона или бассейна седиментации, в крайнем случае - их обособленных структурных вон. Это единицы регионально-стратиграфического, фор-мационного ранга.

В качестве МаЦЛ можно различать сеноманскую и турон-коньякскую свиты (мощностью соответственно до 70 и до 50 м). В свою очередь, их можно объединить в сеноман-коньякский супермакроциклит (СМаЦЛ), которому противостоит сантон-маастрихтский СМаЦЛ. Общими признаками будут: резкие границы в основании, совпадающие с перерывами в седиментации; слои в кровле наиболее сильно элювиированы; тлеют в основании базальные горизонты, по крайней мере, из сконденсированного глауконита или из терригенных грубозернистых внебассейновых пород. Сеноманский и турон-коньякский МеЦЛ являются проциклитами, сантон-маастрихтский - прорециклит. Все событийные ЦЛ - 'процикли-ты, седиментационно-элювиальные - прорециклиты. а периодиты в этом отношении неопределены.

Мегациклитом (МегЦЛ) вероятно можно считать всю верхнемеловую толщу известняков (свыше 500 м).

Глава 5. Условия осадконакопления.

5.1. Общие условия осадконакопления. Сеноман-турон-коньякские отложения накапливались в водной среде, о чем говорит весь комплекс палеонтологических и литологических признаков. Соленость воды была нормально морской, обеспечивавшей пышное развитие стекогалин-ного морского биоса. Температура, несмотря на периодические колебания, была высокой (до 20 - 25°С) и вероятно не опускалась ниже 15 С. Это уверенное заключение основывается как на теплолюбивом в целом комплексе фауны и флоры, так и на литологических и геохимических признаках, в частности, на соотношении изотопов С и 0. Светлые известняки ЗлЦЛ накапливались при 22 - 23°С, а темные -при 14 - 15*С. Газовый режим был нормальным: вся толща воды и верхняя часть осадков находились в кислородной зоне с богатым бентосом и инфауной илоедов. Временами однако развивались условия дефицита кислорода. Господствовали нормальные щелочные условия, со-" постазимые с современными в морях и океанах (рН около 8) и отвечающие карбонатным осадкам и смектитовым глинистым вутигенным минералам. Активная гидродинамика препятствовала появлению застойных обстановок на протяжении почти всего этапа. Воды перемешивались волнением и течениями, снабжавшими их кислородом, С0„и другими би-

онеобходимыми питательными веществами до самого дна, хотя тач преобладали тиховодные условия, разрешавшие осаждаться нанопланктон-ному и глинистому материалу. Но он часто переоткладывался течениями малых скоростей (они формировали отложения' типа контуритов), а такте размывался более редкими и сильными течениями, когда во время перерывов седиментации образовывались известковые панцири, глаукониты (аутигенные и переотложенные, сконденсированные) и смекти-ты по пепловым туфам. Можно предположить основное широтное направление течений. Более эпизодические слабые турбицидные течения откладывали 'алеЕро-пелитовые тонкие слои турбидитов из местного материала, похожие на дистальные фации обычных турбидитов и поэтому условно названные нами "дистальными".

Позднемеловой бассейн в целом и сеноман-конъякский в частности были обширными и открытыми. Господствующие по структуре пелитовые осадки накапливались ниже базиса еолн и в течение длительных периодов не взмучивались даже силы, .ми штормами, что отвечает глубинам 100 - 300 м. Фауна илоедов и высокие значения отношения планктонных ассоциаций фораминифер к донным (П/Б) указывают на глубины до 500 м.

5.2. Источники вещества осадков. Сеномач-коньякские отложения полигекетичны по компонентам, хотя биогенные резко доминируют, особенно фито-и зоопланктонные: коккалитофориды и другие группы известкового нанопланктона, фораминиферы, кальцисферулиды, диато-меи, радиолярии и другие. Таксономическм также разнообразен и обилен бентос, хотя он практически не выразится в особых типах образований, за исключением биоэлювиальных. Из подчиненных ватны аутигенные (глауконит, смектиты, кальцит, пирит, фосфата, халцедон и др.), здафогенные (глауконит, известковые седикласты и копролиты, биоскелетные, глинистые, песчачо-алевритовые и др.), терригенные и вулканогенные компоненты.

5.3. Способы формирования. Генетические типы отложений. Сено-ман-коньякские отложения формировались двумя основными способами, выразившимися в двух крупных генотипах (ГТО) - биопланктоногенных отложениях (ЕГО) и подводно-элювиальных образованиях (ПЭО): бю-турбитах и панцирях, отчасти и в гальмиролититах (глауконититы и килы апопепловые) и перлювии. Механогенные отложения - доннофлюви-альные, "дистально-турбидитные", штормовые и коллювиальные - подчиненные, а вулканические - редкие. Также не сильно проявилось постседиментационное диа- и катагенетическое породообразование, за исключением халцедоновых кремневых конкреций нижнего турона.

5.4. Формационная принадлежность. Изученная толща имеет двойственную природу: по парагенезам первичных, седиментационных ГТО она относится к субплатформенной (метаплатформенной) плзнкто-ногенной формации, а по полкой биоэлювиальной переработанное™ она является одновременно и подводноэлювиальной, конкретнее - биотур-битовой формацией. К та, и другая сторона сближает ее с меловой формацией Русской платформы и меловыми отложениями океанов.

5.5. Эволюция осадконакопления. На протяжении сеномана, турона и коньяка общей длительностью в 21 млн. лет (Найдин и др., 1981) осадконакоплениэ заметно эволюционировало от мелководного до глубоководного и снова в конце к накоплению на меньших глубинах, в чем отразились как глобальные, так и региональные и местные изменения условий седиментации и существования биоса. Изменения происходили циклично: то медленно (элювий, донные течения, периоди-ты), то быстро, импульсивно (турбидиты, темпеститы, туфы). Основными и постоянными были периодические флуктуации климата - циклы в 10-20 тыс. лет, состоящие из фаз похолоданий (и некоторой гуми-дизации) и потеплений (усиление аридизации). В целом же климат был аридным, а суша - далекой и плоской: эти три фактора исключали большой снос терригенного силикатного материала, как и растительного детрита. Наибольшую глубину бассейн имел в середине сеномача, что отвечает мировому эвстатическому поднятию уровня океана. Ранний турон отмечен усилением развития организмов с кремниевым скелетом, что выразилось в халцедоновых конкрециях. Закончился этап длительным перерывом (конец коньяка и ранний сантон).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые в сеноман-турон-коньккских отложениях междуречья Качи и Бодрака Юго-Западного Крыма систематично и комплексно изучены вещество пород, минеральный, компонентный и химический ссстаз и другие стороны, их структура и текстура, геохимические особенности, проведены микропалеонтологические и изотопные исследования. Выявлена элементарная и более крупная циклитовость, как типа пери-одитовой, так и событийной природы, и определен их генезис. Впервые литологическое изучение доведено до выделения литотипов слоев, которые затем были расшифрованы как генетические типы отложений. Впервые проведенный генетический анализ сеноман-турон-коньякских отложений позволил на более солидной базе подойти к определению условий осадконакопления в поздкемеловом бассейне. Так определены температура воды, газовый режим, гидродинамика и глубина бассейна.

Все это на фоне изученной разноранговой и разнотипной циклитовости дало возможность проследить и уточнить местные стратиграфиские подразделения.

Список опубликованной литературы по теме диссертации

1. Фролов В.Т.. Джайакришкан С. Циклиты верхнемеловых известняков Горного Крыма и их возможная природа. Вестник МГУ, Геология (в печати).

2. Джайакришнан С., Плюснина И. И., Копаевич Л.Ф. Вещественный состав пород и цикличность осадконакопления сеномансккх отложений района междуречья Качи и Бодрака, Юго-Западный Крым. Вестник МГУ, Геология (в печати).

3. Джайакришнан С. Интегрированное литолого-палеонтологическое изучение цикличности сеномана Юго-Западного Крыма. Бюллетень МОИП. Отд. Геологический (в печати).

4. Jayakrishnan S., Kopaevlch L.F. Orbitally induced cycles in the cenomanian sediments of South-Western Crimea, Soviet Union. Abstracts 29-th International Geological Congress Kyoto, Japan 1992, Vol - 2/3, 11.2.1. P.I. 326

Зак.599

ВНИИИМТ

Тир. 100