Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Минералогическое районирование позднечетвертичных донных осадков Черного моря по ассоциациям глинистых минералов

ВАК РФ 04.00.10, Геология океанов и морей

Автореферат диссертации по теме "Минералогическое районирование позднечетвертичных донных осадков Черного моря по ассоциациям глинистых минералов"

ОДЕССКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. И.И.МЕЧНИКОВА

Ш правах рукошса

ЛЕБЕДЕВ Сергей Юрьевич

МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ПОЗДШТСЕТНЕРТИЧНЫХ ДОННЫХ ОСАДКОВ ЧЕРНОГО МОРЯ ПО АССОЩАЩЯМ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ

04,00.10 - геология океанов и морей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой отепени кандидата геолого-минералогических наук

Одесса - 1991

Работа выполнена в Институте геологически! наук АН УССР

Научный руководитель - доктор геодого-минералогических наук

ШТРШОШЖИЙ Л. С.

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор РУСЫСО Ю.А.

кандидат геолого-минералогических наук, доцент КРАВЧУК О.П.

Ведущая организация - ИГО "КРШГЕОЛОШЯ" Мингео СССР

Защита диссертации состоится * 16 " мая_____1991 г.

в 14 часов

на заседании специализированного совете, шифр К068.24.06' по геолого-ыинералогический наукам в Одесском гооуниверситете (270015, г.Одеоса-15, Шаыпаноиий пер., 2, геолого-географиче-окий факультет, ауд, Л НО).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке -Одеоового госуниверситета.

Автореферат разослан "____"____________1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Черкез В. А,

ОБЦАЯ ХАРАКТЬ'И1СГГШ РАБОТЫ

М1НЗьнооть_Еаботы. К числу важнейших задач современных геологических исследований Черного моря относятся изучение минерального состава и литогеохимических особенностей позднечетвертичнщс доннш осадков, закономерностей процесса осадконакопления, формирования и размещения полезши ископаема, что необходимо для обоснования направлений и планирования проведения геологической съемки и поисков в пределах моря. В связи с проблемами освоения минерально-сырьевого потенциала Черного моря и охраны морской среды от загрязнения важное место в этих исследованиях отболит г. я изучению минерально™ состава гляпиитои части донных осадков Черного моря, их геохимически наиболее активной части.

Несмотря на то, что решению перечисленных выше задач посвящены работы многих советских и зарубежных геологов, отдельные вопросы минералогии и геохимии глинистой составляющей позднечетвертичнщс донных осадков, выделения и картирования ассоциаций глинистых минералов, минералогического районирования территории Черного моря остаются изученными недостаточно полно. !1а решение этих вопросов, способствующее расширению научных основ прогнозирования и поисков полезных ископаемых были направлены наши исследования. В свете изложенного выше их следует считать актуальными.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с плановыми научными исследованиями отдела морского седиментогенеаа- И1Н АН УССР и являлась составной частью "Комплексной программы изучения Черного моря и его ресурсов".

Ш2Ь_работы; на основании комплексного изучения минерального состава глинистой части позднечетвертичных донных осадков выделить ассоциации глинистых минералов и провести минералогическое районирование территории Черного моря.

1. Комплексное изучение минерального состава глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря.

2. Выделение и классификация ассоцвдций глинистых минералов в позднечетвертичнщс донных ооадках Черного моря.

3. Изучение элементов-примесей в. глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря.

4. Минералогическое картирование и районирование площадей развития позднечетвертичнщс донных осадков Черного моря по ассоциациям глинистых минералов.

5. Выявление закономерностей распределения ассоциаций глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря.

?58™ческий_материал_и_метоаика_исслеао В основу дис-

сертации положены фактические материалы, собранные автором в период о 1985 по 1988 гг. Для исследований использованы 856 образцов по 139 станциям, равномерно размещенным в пределах акватории Черного моря. Образцы отобраны из керна скважин и трубок, пройденных во время рейсов исследовательских судов "Академик Вернадский" (1986 г.), "Михаил Ломоносов" (1976, 1985 гг.), "Фаддей Беллингсгаузен" (1979, 1981 гг.), "Геохимик". В двух рейсах автор принимал личное участие. Материалы по другим рейсам были любезно предоставлены В.И.Мельником, Ю.Н.Демедгаом, В.И.Огородни-ковым, Ю.К.Ивановым, Ю.И.Иноземцевым, Я.К.Луцивым.

Объектом исследований являлась глинистая составляющая позднечетвертичных донных осаднов новоэвксинского, древнечерномор-ского и новочерноморского горизонтов.

Методика исследований предусматривала выделение глинистой составляющей (фракция < 0,001 мм) и ее комплексное минералогическое и геохимическое изучение. 227 проб было подвергнуто комплексному рентгенографическому анализу с насыщением препаратов органическими наполнителяда, кислотной и щелочной обработками, нагреванием (проанализировано более 900 дифрактограмм). В процессе работы выполнено и использовано 98 электронно-микроскопических, 233 термографических, 23 люминесцентных, 157 полуколичественных спектральных анализов. По результатам рентгеновских анализов выполнено полуколичественное определение содержаний глинистых минералов. Эти данные были использованы для выделения ассоциаций глинистых минералов и их комплексов, минералогического картирования и районирования площадей развития позднечетвертичных донных осадков Черного моря. Полученные результаты минералогических и геохимических исследований глинистой составляющей в сочетании с литературными данными о тектонике Черного моря, рельефе его дна и гидродинамическом режиме морского бассейна " использованы для выявления закономерностей формирования и распределения ассоциаций глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря.

I. В донных осадках новоэвксинского, древнечерноморского и новочэрноморского горизонтов позднечетвертичной толщи Черного мо-

ря распространены гидрослюда, монтмориллонит, каолинит, хлорит, галяуазит, палыгорскит и омешаннослойные образования монтморил-лонит-гидрослвдистого, хлорит-гидрослюдистого, МОНТМОрИЛЛОНИТ-хлорит-гидрослкдастого состава при региональном развитии преобладающей кластогенной и локальном развитии еутигенной минеральных компонент.

2. В позднечетвертичных донных осадках Черного моря глинистые минералы находятся в смеси между собой, образуя 21 ассоциацию, которые после дополнительной классификации сгруппированы в 7 комплексов. По результатам классификации площадей развития лонных осадков отдельных горизонтов и впей тсзд;; позднечетвертичных осадков в цеяоу по содержанию комплексов ассоциаций глинистых минералов в пределах Черного моря четно выделяются минералогические зоны и площади (районы).

3. Пространственное распределение комплексов ассоциаций глинистых 'минералов в пределах отдельных горизонтов и всей толщи позднечетвертичных донных осадков Черного ыоря в целом подчинено региональной и локальной закономерностям; контролируется, главным образом, особенностями мегаморфоструктурц бассейна и глубинными разломами в пределах его акватории.

заключается в детальном погоризонт-ном исследовании комплексом современных методов минерального состава глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря, в выделении ассоциаций и комплексов, ассоциаций глинистых минералов, в минералогическом картировании и районировании площадей развития позднечетвертичных донных осадков Черного моря по ассоциациям глинистых минералов. Впервые установлены общая региональная и локальная закономерности распределения комплексов ассоциаций глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках в пределах абиссальной равнины и континентального склона Черного моря, северо-западной и Крымской части шельфа моря.

Выполненная в таком плане работа проведена для позднечетвертичных донных осадков Черного моря впервые, является новой.

Зшк1ич§ская_аназдмост£_работц. Показана возможность использования выделенных ассоциаций глинистых минералов, их комплексов для минералогического картирования позднечетвертичных донных осадков Черного моря, минералогического районирования его территории. Минералогическое картирование и районирование позднечетвертичных донных осадков (по комплексам ассоциа^й глинистых минералов) является нетрадиционным методом изучения особен-

6</&7

аостей геологического и геоморфологического строения дна Черного моря: выявления глубинных разломов, элементов рельефа дна Черного моря, локальных концентраций вулканического материала.

Установление роли глубинных разломов в распределении глинистого материала в позднечетвертичных донных осадках Черного моря и обнаружение локальных площадей развития монтмориллонита, сформировавшегося по вулканическому материалу, расширяет существующие представления о процессе седиментогенеза.

Полученные данные о геохимических особенностях ассоциаций глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря применимы для установления различия условий их формирования.

Результаты выполненных автором минералогических и геохимических исследований полезны для создания модели поздне четвертичного седиментогенеза в бассейне Черного моря.

Наши разработки могут быть использованы геологическими организациями при геологическом картировании и полезны для оценки экологической ситуации в Черноморском регионе. Результаты выполненной работы будут использованы при реализации программы по комплексному природопользованию в бассейне Черного моря.

Ащюба щя _рэб оты. Основные положения диссертационной работы доложены на республиканской конференции молодых ученых "Актуальные вопросы геологии УССР" (Алушта, 1985), на научной конферен -ции молодых ученых ИГШ АН УССР (Каев, 1985), на конференции молодых геологов УССР Теологические аспекты охраны окружающей среды и рационального природопользования (Киев, 1987), на конференции молодых ученых ИГИ.1 АН УССР (Киев, 1987), на конференциях • молодых ученых ИИТИ АН УССР (Львов, 1988, 1990), на заседании Проблемного совета по геологии и полезным ископаемым морей и океанов АН УССР (Киев, 1987), на совместном заседании отделов современного морского седиментогенеза и отдела осадочного рудообразо-вания И1Н АН УССР.

Публикации по теме диссертации. По теме диссертации опубликовано семь научных работ, пять принято к печати. В публикациях, выполненных в соавторстве, соискателем выполнены изучение глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря, минералогическое картирование и районирование площади моря по ассоциациям глинистых минералов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из Г2Б наименований. Общий объем работы 193 страниц, 38 рисунков и 17 ?аб-лиц.

Диссертационная работа выполнена в отделе современного морского седиментогенеза Института геологических наук АН УССР по^ руководотром доктора геолого-минералогических наук А.Ю.Штрошль-скаго, которому автор искренне благодарен. Автор глубоко признателен академику АН УССР Е.Ф.Шишкову и кандидату геоиого-минера-логических наук В.Н.Мельнику зп поддержку на разных стадиях подготовки рвботц, а также всем товарищам, проявившим интерес к дан-кому исследованию и оказавшим значительное содействие в сборе фактического материала и выполнении анализов.

С07ПЗ?Н!2Е ГАБСХи

____Черного

^оря и .литологии позднечетпертичних донных, осадков.

В главе по литературным данным рассмотрены основные черти рельефа доа и геологического строения Черного моря; антологические особенности позднечетвертичных дошшх осадков новоэвисиненого, древнечерноморского и нрвочерноморского горизонтов, а такие построена карта-схема поступления в бассейн Черного моря во взвеси рек терригенного материала, содержащихся в нем ассоциаций глинистых минералов.

Новоэвксинские глубоководные отложения характеризуются пересдаиванием пелитовых и алеврито-пелитовых терригенных илов, среди которых встречаются алевритовые, пеочано-алевритовце и песчаные прослои, являющиеся турбидитами. На шельфе новоэвксинские донные осадки представлены преимущественно алевритовыми илаыи, песчано-глинистыми ракушечниками, мелкозернистыми песками.

Древнечерноморские глубоководные отложения представлены са-пропелеподобными, богатыми органикой терригенными пелитовыми идами. В верхней части континентального склона и на шельфе древне-черноморские осадки характеризуются развитием глинистых и алевритовых илов и ракушечников,"зараженных"сапропелевым веществом.

Иовочерноморсние глубоководные осадки представлены иокколи-товцми илами, характеризующимися переслаиванием глинистого и карбонатного материала, органического вещества. На шельфе новочерноморские отложения характеризуются развитием мидиевых и фазео-линовых адеврито-пелятовцх илов и песков.

Глава_2ь__Шй£Ш51!ЗЦ8_£2£231__Е2!Ш5££9Й-3§£13__2_§££2Ш§Ш1

_ЗЁЕи°1 о .моря.

В составе глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря доминируют гидрослюда, монтмориллонит, каолинит,

хлорит, также распространены смешанноелойные образования монтмо-риллонит-гидроолюдистого, хлорит-гидрослцдистого и монтморилло -нит-хлорит-гидрослюдистого состава, спорадически встречаются гал-луазит, палыгорскит. Гяишютые минералы и смешаннослойные образования, как правило, встречаются в смеси между собой. Наряду с господствующим развитием обломочных глинистых минералов, поступивших в бассейн седиментации с окружающей суш, в позднечетвертич-ных осадках Черного моря локально развиты глинистые минералы, об-, разевавшиеся в результате гальмиролитического изменения вулкано -генного материала.

Гидрослюда является доминирующим глинистым минералом в позд-нечетвертичных донных осадках Черного моря. Она, по данным электронно-микроскопических исследований, представлена дисперсными плотными и полупрозрачными частицами и чешуйками. При этом наиболее мелкие частицы гидрослюды, как правило, имеют неправильную, изометричную пластинчатую форму и характеризуются небольшой толщиной. Более крупные частицы часто сохраняют ясно выраженные грани. Как правило, частицы гидрослюды характеризуются четкими очертаниями. Лишь округлые, изометричные частицы деградированной гидрослюды не имеют четких очертаний, края Их слабо размыты, имеют местами хлопьевидный характер.

Рентгеновский дифракционный спектр гидрослюды из позднечет-вертичных донных осадков Черного моря характеризуется интенсивным базальным рефлексом (001) с межллоскостным расстоянием а (001)= = 9,9-10,1 8 и серией базальных рефлексов более высоких порядков. <1(002) = 4,96-5,05 ¿(003) = 3,29-3,33 X; а(004) = 2,492,51 X и др., не изменяющихся при насыщении проб- глицерином или этиленгликолем. При нагревании до 600 °С кристаллическая решетка гидрослюды не разрушается. Изменение дифракционной картины гидро-слвды при этом выражается лишь в некотором увеличении интенсивности базальных отражений. Судя по величине отражения а(060) = в 1,472-1,510 гидрослюда относится к дионтаэдрическому- -типу. • ■• Характерные для дифрактограмм рассматриваемой гидрослкщы широкие базальные рефлексы со смещешем максимумов в сторону меньших брэгговских углов обуславливаются несовершенством кристаллической структуры минерала, выражающейся в несовершенстве наложения базисных плоских сеток, свидетельствуют о высокой дисперсности минерала.

Кривые дифференциального термического анализа гидрослвды характеризуются наличием трех эндотермических эффектов с максимума-

МИ при II0-I5Q °С, 500-550 °С, 720-830 °С и экзотермических при 890-910 °С.

Монтмориллонит в поэднечетвертичних дошшх осадках Черного моря пользуется широким, но, как правило, не господствующим раа-витием. Преобладающие содержания монтмориллонита обнаружено на площадях развития позднечетвертичних донных осадков, приурочешшх к зонам глубинных разломов. В исследованных автором электронно-шнроскопических препаратах минералы группы монтмориллонита представлены мелкими хлопьевидным! (до 0,6 мкм в поперечнике) частицами с весьма нечеткими размытыми очертаниями.

На рентгенограммах глинистой сссхашшщей позднечетвертичних досадков Черного моря монтмориллонит устанавливается по наличию базального рефлекса (001) о межплоскостным расстоянием от 12,6 до 15,5 А и другим характерным для него отражениям. В результате насыщения пробы глицерином или этиленгликолем базальное мьж-плоскостное расстояние d(00I) монтмориллонита изменяется до 17,7 и 17,1 А. Для дифрактограмм гликошрованного минерала характерно наличие целочисленной серии базальнцх рефлексов. Прокаливание на протяжении двух часов при 600 °С приводит к сокращению базального межплоскостного расстояния d(00l) монтмориллонита до 9,810,1 X. Характерное дяя дифрактограыш рассматриваемого монтмориллонита межплоскостное расстояние ¿(060) = 1,480-1,500 А свидетельствует о диоитаэдричности минерала. Характерные для рент- • геновского дифракционного спектра изучаемого монтмориллонита широкие рефлексы со смещением максимума в сторону малых брэг-гов-ских углов свидетельствует в пользу представления о несовершенстве кристаллической структуры минерала.

Обработка монтыориллонитоодеркащей глинистой части позднечетвертичних донных- ооадков Черного моря однонормалыщм раствором К® (Уивер, 1962) позволяет выделить две разновидности монтмориллонита: а) первад, изменяющая межплоскостное расстояние d(OOI) о 14-15 до 10 А, и б) вторая, у которой обработка КОН вызывадт сокращение межплоскостного расстояния d(00I) до 11-12 А. Мой&ориялонит, сокращающий межпдоскостное расстояние с 14-15 до 10 А, по-видимому, формировался по мусковиту и унаследовал значительную часть его высокого мекслоевого заряда. Шне-' рал, у которого мекплоскостное расстояние ¿(001) изменяется от 14-15 % до XI—12 X, образовался по неолюдаотоыу материалу - вул-

3- ЫШ

каничееному пепду и неслвдистым минералам, обладающим низким меж-олоовим зарядом. Для кривых дифференциального термического анализа минералы группы монтмориллонита характерны эндотермические эффекты с максимумами около 140-170 °С, 520-570 °С, 710-750 °С и 650-910 °С. Монтмориллонит из позднечетвертичных донных осадков Черного моря, как это характерно для монтмориллонита из морских отложений (Уивер, 1962), обычно содержит 10-30 % 10 8-слоев гид-ррслвды.

Каолинит в позднечетвертичных донных осадках Черного моря широко распространен в осадках шельфа и континентального склона. Локальные его концентрации обнаружены в пределах зон глубинных разломов. По данным электронно-микроскопических исследований каолинит представлен тонкодисперсными непрозрачными частицами неправильной формы (0,2-0,7 мкм в поперечнике) обычно с резкими очертаниями. Частицы каолинита, как правило, не имеют отчетливой кристаллографической огранки.

Для рентгеновского дифракционного спектра рассматриваемого каолинита характерна сериябазальных рефлексов d£00I) = 7,17,2 d(002) = 3,55-3,59 А, d(003) = 2,36-2,40 А, d(004) = = 1,776-1,790 X и другие характерные для него линии. Однако, ни в одном случае на дифравтограммах не наблюдается разрешение триплетов рефлексов 020, 110, III и 131, 131, 131, которые характерны для каолинита о упорядоченной структурой. В большинстве случаев, когда в пробах содержание каолинита невелико, на рентгенограммах наблюдается только слабый диффузный базальный рефлекс первого порядка. Для термографических кривых каолинита из позднечетвертичных донных осадков Черного моря характерны эндотермические эффекты с максимумами при 500-570 °С, а также экзотермические пики при 920-960 °С.

Хлорит в позднечетвертичных донных осадках Черного моря распространен широко, практически повсеместно, локальные его концентрации отмечены в осадках .глубоководной впадины в пределах глубинных разломов. На электронно-микроскопических снимках хлорит представлен плотными таблитчатыми . частицами с резкими границами. Присутствие минерала однозначно диагностируется по наличию на диф~ рактограммах серии базальных отражений d(OOI) = 14,1

о о

d(002) = 7,0 А, u{003) = 3,5 А, положение которых не меняется при насыщении проб глицерином и этиленгликолем. При прокаливании в течете двух часов положение рефлекса (001) остается, как правило, стабильным. В результате обработки материала проб ть-плыи раствором соляной кислоты хлорит растворяется - характерные для него рефлексы на дифрантограммах ge фиксируются. Межплоскостное расстояние d(060) = 1,534-1,53С А свидетельствует о триоктаздри-ческом типе исследуемого минерала. Для кривых нагревания хлоритов из позднечетвертичных донных осадков Черного моря характерно следующее сочетание термических эффектов: эндотермических - при 530565 °С, 700-750 °С и 800-840 °С и экзотермические пр.. 740-730 °С „ Я7П-910 °с.

Смешанносло&ые_о^азоваша в позднечетвертичных донных осадках Черного моря встречаются повсеместно и в отдельных случаях преобладают над остальными слоистыми минералами. Наиболее часто в составе денных осадков представлены монтмориллонит-гидрослвдистые смешаннослойныь образования, для которых характерно наличие рефлекса 22-24 Ü на дифрантограммах воздушно-сухих препаратов, смещающегося в область малых углов до 27 1 при насыщении этиленгликолем или глицерином и сокращающегося до 10-11 X при прокаливании при 600 °С.

Смешанноедойные хлорит-гидрослвдистые и монтмориллонит-хло -рит-гидрослюдистые образования спорадически встречаются в донных осадках, развитых вдоль подножья континентального склона моря.Для указанных смешаннослойных образований характерна тенденция к упорядочению в переслаивании пакетов, в результате чего на дифрантограммах наблвдаются рефлексы в области 24 X и в области 37-38 % , ноторые при насыщении глицерином (этиленгликолем)' и при прокаливании до 600 °С не омещаются в первом случае, а во втором увеличиваются до 41 Ä и сокращаются до 34 X соответственно.

П§ЗйЕ2Ё2И22 (аттапульгит) в изучаемых донных осадках встречается очень редко и в незначительных количествах. Его присутствие зафиксировано, главным образом, на электронно-микроскопических снимках, где он предотавлен в виде частиц, имеющих форму планок и ■ волокон. На дифрантограммах глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря палыгорскит диагностирован по наличию .характерного для него рефлекса с межплоскостным расстоянием 10,4 X, не меняющего своего положения при насыщении этиленгликолем и нагревании при температуре 600 °С. На кривых дифференциального тер-

У

шческого анализа глинистой части донных осадков Черного моря к палыгорскиту относятся двойные эндотермические эффекты с максимумами при 120-138 °С, эндоэффекты о максимумами при 300, 520-540 и 670-730 °С, а также слабые экзотермические эффекты при 900-910 °С.

115525321 встречается спорадически в незначительных количествах и представлен частицами характерной трубчатой формы. На кривых дифференциального термического анализа материала проб, обогащенных галлуазитом, наряду о эндотермическими эффектами о максимумами при 555-600 °С и экзотермическими о максимумами при 940980 °С, характерными также и для каолинита, обязательно присутствует глубокий и резкий эндотермический эффект с максимумом при 150-170 °С.

Преобладающая часть глинистых минералов, развитых в позднечетвертичных донных осадках Черного моря, является иластогенными образованиями, обломочным глинистым материалом, поступившим в бассейн седиментации с окружающей море сущи. Для монтмориллонита установлены две генетические разновидности. Наряду о регионально развитым кластогенным монтмориллонитом в донных осадках локально распространен монтмориллонит, образовавшийся за счет вулканогенного материала. Предполагается образование в результате гальмиро-лиза приуроченного к глубинным разломам вулканического материала также каолинита и хлорита.

В позднечетвертичных донных осадках Черного моря глинистые минералы, находящиеся, как правило, в смеси между собой, образуют 21 минеральную ассоциацию, которые после дополнительной классификации огруппированы в семь комплексов.

Содержание глинистых минералов в глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря было определено по результатам комплексных рентгенографических исследований 227 образцов, отобранных из керна 139 станций. По данным подуколичественных определений содержаний глинистых минералов выделены их ассоциации . Картирование выделенных ассоциаций глинистых минералов дает очень пеструю, практически не поддающуюся расшифровке, картину. С целью генерализации информации и повышения,результативности минералогического картирования и районирования сделана попытка классификации ассоциаций глинистых минералов с выделением комплексов по преобладающему в ассоциации глинистому минералу. Выделены гпдро-слвдистый, монтмориллонитовый, каоликитовый и хлоритовый комплексы. В составе позднечетвертичных донных осадков Черного моря по общему количеству определений преобладают отложения о ассоциация-

ми глинистых минералов гидрослвдистого комплекса - 75 %, донные осадки с монтмориллонитовым комплексом ассоциаций глинистых минералов составляют 15 %, с каолинитовым - 6 %, хлоритовым - 4 %. В связи с тем, что донные отложения с первоначально выделенным гид-рос лвдистым комплексом ассоциаций глинистых минералов занимают преобладающую часть площади развития позднечетвертичных донных осадков Черного моря, было проведено более дробное его разделение. В конечном итоге было выделено семь комплексов ассоциаций глинистых минералов: каолинит-гидрослвэдистый, хлорит-гидрослвдистый, монтмориллонит-гидрослюдистый, собственно гидрослюдистый, монтмо-риллонитовнй. глпритопнй и няолинитовнй.

Набор комплексов ассоциаций глинистых минералов в донных осадках новоэвксинского, древнечерноморского и новочерноморского горизонтов один и тот же. Количественные содержания отдельных комплексов в донных осадках различных горизонтов отличаются незначительно. Сохранение набора комплексов ассоциаций глинистых минералов в различных горизонтах, их количественного соотношения и пространственного размещения свидетельствует об унаследованно-сти региональных и локальных факторов образования и накопления глинистых минералов в разновозрастных позднечетвертичных донных осадках Черного моря.

£л§§§_3«_Злементыгпримеси_в_гтщстой_^ 3™^23Уй_ос§®ов_Черного_моря.

К настоящему времени проведено значительное количество гео-химичеоких исследований донных образований Черного моря, однако изученность геохимии глинистой составляющей донных осадков пока недостаточна. Геохимические исследования позднечетвертичных донных осадков Черного моря проводились с учетом выделенных в составе их глинистой части семи комплексов ассоциаций глинистых минералов.

Глинистая составляющая позднечетвертичных донных осадков Черного моря характеризуется околокпарковыми и нижекларковыш содержаниями большинства элементов-примесей. Лишь Мо (Кк. = 1,1-5,2) и БсСКл = 1,4-4,0) в ассоциациях глинистых минералов всех семи комплексов наблюдаются в количествах, превышающих их средние содержания в осадочных породах. В ассоциациях глинистых минералов отдельных комплексов спорадически накапливаются также Си,Со, ги, гп .V 5*1,5).

По соотношению содержаний бора и галлия (4-16) в глинистой

части позднечетвертичные донные осадки Черного моря рассматриваются нами, в соответствии с представлениями Е.П.Акульшиной (1971), А.К.Седых (1988), как морские (Д/йа > 6) и прибрежно-морские ■ (В/оа = 3,0-6,0) отложения. При этом новоэвксинские осадки в восточной части моря накапливались преимущественно в солоноватовод-ных условиях (В/йа = 4,0-4,2), хотя отдельные значения (В^а = = 5,3; 6,7; 12,0) позволяют предполагать накопление части прослоев илов в переходных и типично морских условиях. Значения В/ва для пелитобой составляющей новоэвксинских илов из западной и крымской части моря (6,2-15,8) дают основание считать, что они накапливались в морских условиях. Древнечерноморские отложения в восточной части моря формировались, по-видимому, в условиях переходных от прибрежно-морских к морским (В/°а = 5,0-6,7), лишь от-• дельные прослои накапливались в переходных к пресноводным (В/ба = = 4,0) и в морских условиях (В/са = 8,3). Древнечерноморские отложения в западной и крымской частях моря отложились, вероятно, в морских условиях (В/ба = 6,3-15,7). Лишь для одного прослоя можно предполагать накопление исходного осадка в переходной к пресноводной среде (В/ва = 4,2). Новочерноыорские донные осадки сформировались в прибрежно-морских условиях (В/Са = 3,3-6,3). Отдельные прослои новочерноморских илов могли отлагаться в морских условиях (В/Оа = 10).

Соотношения содержаний ванадия и хрома ( >1), кобальта и никеля (^I) указывают на формирование позднечетвертичных донных осадков Черного моря в восстановительных условиях.

С целью проверки высказанного нами предположения о формировании локализованных в пределах зон глубинных разломов ассоциаций глинистых минералов в результате гальмиролиза вулканогенного материала для них был определен ряд отношений редких щелочей ( Ы, кь ,Сэ ) и- соотношение щелочноземельных элементов (ва ,бг ), Для глинистой составляющей локализованных в пределах зон глубинных разломов позднечетвертичных донных осадков с ассоциациями глинистых минералов цонтмориллонитового комплекса характерен рубидай-литий-цезиевый ряд отношений содержаний редких щелочных металлов, что типично для вулканогенных образований. Это подтверждает наше представление о том, что монтмориллонит из донных осадков с ассоциациями глинистых минералов монтмориллонитового комплекса образовался путем гальмиролитического преобразования вулканического материала. Установленное для ассоциаций глинистых минералов этого комплекса преобладание бария над стронщем является характерным

для осадочно-вулканогенных толщ. Определенные для глинистой составляющей локализованных в зонах глубщшых разломов позднечетвер-тичных донных осадков с монтмориллонит-гидрослвдистым н хлорит-гидрослюдистым комплексами ассоциаций глинистых минералов рубидий-литий-цезиевый ряд отношений содержаний редких щелочных металлов, характерный для вулканогенных образований, позволяет обосновать предстэвлеш!е о формировании этих комплексов ассоциаций в результате подводного выветривания вулканогенного материала.

Йава_4._Минера логическое .районирование__позднечетвертичнщ

аоннж_осазков_Черного_моря_по_ассощащш_гга

Позднечетвертичные донные осадки, расклассифицированные по ассоциациям глинистых минералов выделенных комплексов, четко районируются в пределах территории Черного ¡¿икбрешишческое районирование площадей развития донных осадков выполнено раздельно для иовоэвксинского, древне черноморского и новочерноморского горизонтов. В пределах указанных гориаонтов ввделены: Прибрежно- • черноморская иаолинит-гидрослюдиотая, Цзнтралыючерноморская хлорит-гидрослюдистая и Одесско-Крымско-Ясунская (Трансчерноморская) монтмориллонитовая зоны, а также ряд площадей локального развитая позднечетвертичных донных осадков, глинистые составляющие которых представлены ассоциациями глинистых минералов хлоритового, каоли-нитового и монтмориллоштового комплексов.

Прибрежночерноморская каолшшт-гидрослюдистая зона приурочена к шельфовой и, преимущественно, к верхней части континентального склона Черного моря. Центральночерноморская хлорит-гидрослюдистая зона расположена мористее первой в пределах абиссальной равнины и на подножье континентального склона, вытянута в субширотном направлешш. Одесско-Крымсно-Ясунская (трансчерноморская) монтмориллонитовая зона линейно протягивается по диагонали Черно-, го моря с северо-запада на юго-восток.

Площади локального распространения позднечетвертичных донных осадков о ассоциациями глинистых минералов хлоритового комплекса установлены в южной части Черного моря севернее мыса Чам в новс-эвксинских, древнечерноморских и новочерноморских отложениях. Площади локального распространения позднечетвертичных отложений с ассоциациями глинистых минералов м о нтаори ллони т ово г откомп л е к сса установлены в Керченском, Новороссийском, Прибосфорском и Болгарском участках моря в новоэвксинских даночериоморских отложештях.

Территориальная приуроченность вышеуказанных зон и площадей

в пределах новоавксинского, древнечерноморского и новочерноморского горизонтов примерно одинакова, хотя их границы, как правило, не совпадают.

Г215§_§«_^И9и2МЁ£Ц2сти ^аспространенид^лищстых_минералов 5_5°3511ечетвертитеух^шшта_оса2ках_Чер^

Пространственное распределение комплексов ассоциаций глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря подчинено региональной и локальной закономерностям.

Донные осадки с каолщщт-гидрослюдистыми и хлорит-гвдросльдистыми комплексами ассоциаций глинистых минералов приурочены к отдельным элементам рельефа дна моря (шельф, континентальный склон и глубоководная впадина), а осадки с монтмориллонитовыми, хлоритовыми, каолщштовши и собственно гидрослюдастыми комплен-. сами ассоциаций глинистых минералов локализуются в зонах глубинных разломов и в узлах их пересечения.

Распространение в пределах Черного моря донных осадков с ассоциациями глинистых минералов каолинит-гидрослюдистого и хлорит-гидрослюдистого комплексов характеризуется концентрической зональностью. Зональное развитие донных осадков с ассоциациями гли-нистих минералов наолинит-гидрослюдистого и хлорит-гидрослвдисто-го комплексов, выражающееся в пространственной приуроченности первых к шельфу и к верхней части континентального склона, а вторых - к подножью континентального склона и дну глубоководной впадины, является общей, региональной закономерностью пространственного распределения глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря. Региональная зональность распределения в позднечетвертичных донных осадках Черного моря каолцнит-гидро-одвдистых и хлорит-гидроолвдистых комплексов ассоциаций глинистых минералов обусловлена поступлением терригенного глинистого материала с окружающей море суши и осадочной дифференциацией его в пределах шельфа, континентального склона и глубоководной впадины.

Локальной закономерностью пространственного распределения глинистых минералов в позднечетвертичных донных осадках Черного моря является приуроченность линейно вытянутых и изометрических площадей развития донных осадков с ассоциациями глинистых минералов ыонтморнллонитового, каолинитового, хлоритового и других комплексов к зонам глубинных разломов. Так, выделенная нами протяженная Одесско-Крымско-Ясунская монтмориллонитовая зона приурочена к Оаесско-Синопскому глубинному разлому. При этом по результатам рентгенографических и геохимических исследований для монтмориллонита и ассоциаций монтмориллонитового комплекса обосновано

их образование за счет вулканогенного материала, накапливавшегося в пределах зоны глубинного разлома.

Площади развития новоэвксинских, древнечерноморских и новочерноморских пелитовых илов с ассоциациями глинистых минералов каолинитового кошлекса, установленные северо-восточнее пролива Босфор, севернее мыса Керемпе, северо-восточнее мыса Инджебурун, севернее мыса Ясун, пространственно приурочены к Босфорскому, Си-нопскому и другим глубинным разломам. Можно предположить, что каолинит и в целом ассоциации глинистых минералов каолинитового комплекса могли образоваться, как это установлено Т.Судо (1959), путем гальшролиза вулканического материала. Формирование новоав-ксинских, древнечерноморских и новочерноморских пелитовых илов с ассоциациями глинистых минералов хлоритового комплекса, локализованных на участках, трассирующих зоны субмеридиальных глубинных разломов в районах мысов Инджебурун, Ясун и Фенер, может быть обусловлено как сносом глинистых минералов с прилегающей суши, тан и' подводным выветриванием вулканогенного материала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенные нами комплексные минералогические исследования позволили дать детальную минералогическую характеристику глинистой составляющей позднечетвертичных донных осадков Черного моря. С применением современных методов минералогических исследований в составе глинистой части позднечетвертичных донных осадков Черного моря диагностированы, находящиеся в большинстве случаев в смеси между собой, гидроелвда, монтмориллонит, каолинит, хлорит, палыгорскит, галлуазит, смешаннослойше образования монтморилло-нит-гвдросладистого, хлорит-гидрослкщистого, монтмориллонит-хлорит-гидрослюдистого состава..

2. Преобладающая часть глинистых минералов, развитых в составе позднечетвертичных донных осадков Черного моря, является кластогенными образованиями, поступившими в бассейн седиментации с окружающей суши. Для монтмориллонита установлены генетические разновидности. Наряду с пользующимся региональным развитием тер-ригенным образованием "по мусковиту? в донных осадках встречается монтмориллонит, образовавшийся за счет вулканогенного материала.

3. В позднечетвертичных донных осадках выделена 21 ассоциация глинистых минералов, которые после дополнительной классификации сгруппированы в 7 комплексов: хлорит-гидрослвдистый, каоли-нит-гидрослвдистый, монтмориллонит-гидроелвдистый, собственно гидрослюдистый, монтмориллонитовый, каолинитовый и хлоритовый.

4. Глинистая составляющая позднечетвертичных донных осадков Черного моря характеризуется оволокларковым и. нижекларковым содержаниями большинства элементов примесей. Лишь Мо (Кк = 1,1-5,2) и (Кк = 1,4-4,0) в ассоциациях глинистых минералов всех семи комплексов наблюдаются в количествах, превышающих их средние содержания в осадочных породах. В ассоциациях глинистых минералов отдельных комплексов спорадически накапливаются (Кк^1,5) также Си ,со , Их , гп , V .

5. По соотношению содержаний бора и галлия (4-16) в глинистой части все исследовавшиеся позднечетвертичные донные осадки Черного моря рассматриваются нами как морские и переходные к при-брежно-морским отложения.

6. Соотношения содержаний ванадия и хрома (>1), кобальта и •никеля (<1) указывают на формирование позднечетвертичных донных осадков Черного моря в восстановительных условиях.

7. Для глинистой составляющей локализованных в пределах зон глубинных разломов позднечетвертичных донных осадков о ассоциациями глинистых минералов монтмориллонитового, монтмориллонит-гидрослюдистого и хлорит-гидрослюдистого комплексов впервые установлен рубидий-литий-цезиевый ряд отношений содержаний редких щелочных металлов, что характерно для вулканогенных образований. Это свидетельствует в пользу представления об образовании локализующихся в зонах глубинных разломов монтмориллонита и других глинистых минералов за счет вулканогенного материала.

8. Раздельно для новоэвксинского, древнечерноморского и новочерноморского горизонтов по выделенным семи комплексам ассоциаций глинистых минералов выполнено минералогическое картирование и районирование площадей развития позднечетвертичных донных осадков Черного моря. В пределах площадей развития донных осадков отдельных горизонтов вццелены Прибрежночерноморская каолинит-гидрослюдистая, Црнтральночериоморская хлорит-гидрослюдистая и Оцесско-Крымско-Ясунская (Трансчерноморская) монтмориллоштовая зоны, а также ряд локальных площадей развития позднечетвертичных донных осадков, глинистая составляющая которых представлена ассоциациями глинистых минералов монтмориллонитового, каолинитового, хлоритового и других комплексов.

9. Региональной закономерностью площадного развития позднечетвертичных донных осадков о ассоциациями глинистых минералов каолинит-гидрослвдистого и хлорит-гидрослюдистого комплексов является их концентрически-зональное распространение, выражающееся

в пространственной приуроченности первых к зоне шельфа и к континентальному склону, и вторых - к подножью континентального склона и' дну глубоководной впадины Черного моря. Локальной закономерностью, проявляющейся на фоне региональной, является развитие площадей донных осадков с ассоциациями глинистых минералов монтмори-ллонитового, каолинитового, хлоритового и других комплексов в пределах зон глубинных разломов.

10. Региональная закономерность распределения з позднечет-вертичных донных осадках Черного моря каолинит-гидрослвдистых и хлорит-гидрослюдистых ассоциаций глинистых минералов обусловлена поступлением обломочного глинистого материала о окружающей суши и его осадочной Дифференциацией в пределах шельфа, континентального склона и глубоководной впадины.

11. Локальная закономерность распределения донных осадков с ассоциациями глинистых минералов монтмориллонитового комплекса обусловлена локализацией в пределах зон глубинных разломов вулканогенного материала и гальмиролитического изменения его.

12. Локальная закономерность распространения позднечетвер-тичных донных осадков с ассоциациями глинистых минералов каолинитового, хлоритового и собственно гидрослюдистого комплексов, приуроченных к зонам глубинных разломов или узлам их пересечешш, предположительно также объясняется па к он лежек и гальмиролизом

на дне моря вулканогенного материала.

Все изложенное выше свидетельствует о том, что изучение закономерностей распределения ассоциаций глинистых минералов в позднечетвертичиых донных осадках Черного моря, минералогическое районирование площадей развития этих осадков (по ассоциациям глинистых минералов) в пределах территорий, занимаемых новоэвксин-ским, древнечерноморским и новочерноморским бассейнами седиментации, является нетрадиционным методом выявления отдельных элементов геологического строения дна Черного моря (его разломной тектоники) , элементов рельефа дна моря, а также особенностей распределения вулканогенного материала.

Результаты картировать донных осадков с ассоциациями глинистых минералов выделенных семи комплексов позволили реставрировать в пределах новоэвксинского, древнечерноморского и новочерноморского бассейнов седиментации положение элементов рельефа дна моря, зон активных глубинных разломов, а также места наводнения ' вулканогенного материала.

Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях автора:

1. Минералогическое районирование шельфа Черного моря (УССР) 1] Материалы научной конференции молодых ученых Института геохимии и физики минералов АН УССР. - Киев, 20-21 февраля 1985. -Деп. в ВИНИТИ 3.01.87. А 200-В87. - С. 48-59.

2. Геолого-яитологические исследования в восточной глубоководной части Черного моря // Геол. журн. - 1986. - Т. 48, ){ 4. -С. 108-112 (в соавт.).

3. Минеральный состав пелитовой составляющей цозднечетвер-тичных пелагических пелитовых осадков южной части Черного моря П Препринт Ш АН УССР, 88-24. - 1988. - 56 с. (в соавт.).

4. К вопросу об особенностях минералогии пелитовой состав-'ляыдей позднечетвертичных дошщх осадков южной части Черного моря // Геол. журн. - 1988. - № 5. - С. 92-95 (в соавт.).

5. Позднечетвертичная эволюция накопления глинистых минералов в бассейне Черного моря И Материалы 5-й конференции молодых ученых Института геологии и геохимии горючих ископаемых. -Львов, 15-21 мая 1988 г. - Деп. в ВИНИТИ, 1989. - № 1209-В89. -Ч. 3. - С. 3-1Х (в соавт.).

6. К вопросу об ассоциациях глинистых' минералов и их распространении в четвертичных осадках шельфа Черного моря (УССР) // Геологические аспекты охраны окружающей среды и рационального природопользования. - Киев, 1990. - Деп. в ВИНИТИ 25.01.1990. & 510-В90. - С. 92-95.

■ 7. Таврическая формация Горного Крыма - источник гидрослвд донных' осадков шельфа Юкного Крыма // Там же. - С. 55-59.