Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Особенности формирования комплекса глинистых минералов и их распределение в отложениях позднего плейстоцена-голоцена Востока Азии

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата географических наук, Ганзей, Лариса Анатольевна, Владивосток

/ / • ./ / / . / /

' - V / •

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ТИХООКЕАНСКИЙ ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ

на правах рукописи

ГАНЗЕЙ Лариса Анатольевна

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ И ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ОТЛОЖЕНИЯХ ПОЗДНЕГО ПЛЕЙСТОЦЕНА-ГОЛОЦЕНА ВОСТОКА АЗИИ

11.00.04 - геоморфология и эволюционная география

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель д.г.н. А.М.Короткий

ВЛАДИВОСТОК-1999

СОДЕРЖАНИЕ

стр

Введение.............................................................................. 4

Глава 1. Основные направления и методы изучения глинистых

минералов................................................................................................. 9

Глава 2. Основные природные факторы, влияющие на формирование комплекса глинистых минералов в разных районах восточной Азии..... 21

2.1. Командорские острова............................................................ 24

2.2. Остров Кунашир..................................................................... 28

2.3. Восточное и южное Приморье и северо-западный шельф Японского моря..................................................................... 31

2.4. Острова вьетнамского шельфа................................................ 36

Глава 3. Глинистые минералы в разных фациях разновозрастных четвертичных отложений Востока Азии.................................................. 48

3.1. Глинистые минералы в отложениях Приморья и шельфа северо-западной части Японского моря................................. 48

3.1.1. Глинистые минералы в аллювиальных отложениях Приморья.............................................................................. 48

3.1.2. Эоловые отложения............................................................. 60

3.1.3. Распределение глинистых минералов на шельфе северозападной части Японского моря......................................... 62

3.1.4. Плейстоцен-голоценовые отложения риасовых заливов и бухт Приморья...................................................................... 76

3.2. Глинистые минералы в отложениях островов вьетнамского шельфа и западного шельфа Южно-Китайского моря.......... 86

3.2.1. Глинистые минералы в отложениях островов вьетнамского шельфа............................................................................ 86

стр

3.2.2.Глинистые минералы донных отложений западного шельфа Южно-Китайского моря (Тонкинский и Сиамский заливы) ...................................................................98

3.3. Острова переходной зоны.........................................................105

3.3.1. Глинистые минералы в отложениях о. Беринга.....................106

3.3.2. Глинистые минералы в отложениях о. Кунашир...................115

Глава 4. Основные закономерности формирования комплекса глинистых минералов в разновозрастных отложениях различных климатических зон Востока Азии..........................................131

4.1.Особенности формирования комплекса глинистых минералов в современных отложениях.........................................................131

4.2. Особенности палеогеографической интерпретации комплекса глинистых минералов при изучении отложений позднего плейстоцена-голоцена................................................141

4.3. Формирование комплекса глинистых минералов в вулканически активных зонах восточной окраины Азии..................146

Выводы..........................................................................................................153

Литература......................................................................................................156

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Комплексный палеогеографический анализ ситуаций позднего плейстоцена-голоцена предполагает использование данных различных методов анализа природной среды. Литологический анализ четвертичных отложений обладает рядом особенностей, которые определяются как своеобразием палеогеографических обстановок плейстоцена-голоцена, так и свойствами отложений. В вещественном составе отложений запечатлены признаки, унаследованные от питающих провинций; признаки среды осадкообразования; ландшафтно-географические особенности. На основе литологических исследований возможны реконструкции процессов осадкообразования и условий влияющих на них. Изучение глинистых минералов является неотъемлемой частью изучения рыхлых отложений, оно способствует определению областей сноса, транзита и осадконакопления, их изменению в пространстве и во времени. Для понимания процессов накопления глинистых минералов в разрезах разновозрастных и разнофациальнь1х четвертичных отложений островов и континентальной окраины Азии важным является изучение состава современных континентальных отложений и прибрежно-морских осадков. Зная совокупность современных условий, при которых происходит образование, перемещение и накопление глинистых минералов, возможно более полное восстановление источников поступления глинистых минералов для конкретных географических объектов в различные эпохи плейстоцена-голоцена.

Цель работы - показать место и роль анализа глинистых минералов для характеристики палео- и современных состояний природной среды в областях влияния муссоного типа гумидного климата. Выявить особенности формирования комплекса глинистых минералов в разных генетических

типах отложений позднего плейстоцена-голоцена в отдельных районах Востока Азии.

Основные задачи исследований:

1. Провести анализ состава глинистых минералов в современных фациях и в различных климатах Востока Азии.

2. Оценить основные источники поступления и факторы, влияющие на распределение и накопление глинистых минералов в бассейнах осадконакопления.

3. Изучить состав глинистых минералов в разных обстановках осадконакопления плейстоцена - голоцена.

4. Установить связь состава глинистых минералов и палеогеографических условий их накопления.

Фактический материал и методы исследования. В качестве объектов исследования выбраны районы, расположенные в различных климатических зонах востока Азии. Состав и распределение глинистых минералов изучались в современном аллювии, элювии, эоловых отложениях, погребенных почвах, озерных и морских осадках, а также в отложениях плейстоцена-голоцена островов Беринга и Кунашир, Приморья, на шельфе северо-западной части Японского моря, на континентальных островах вьетнамского шельфа и в осадках крупных заливов Южно-Китайского моря.

В работе приведен анализ материала, собранного автором с 1980 года в процессе морских экспедиций на НИС, а также полевых экспедиций. Материал для анализа был также любезно предоставлен автору А.М.Коротким, Н.Г.Разжигаевой, А.С.Астаховым. В основу диагностики глинистых минералов положен рентгеноструктурный анализ, который проводился в ДВГИ на установках ДТОН различных модификаций. С целью определения глинистых минералов проанализировано более 600 проб.

Научная новизна работы. Проанализирован состав глинистых минералов на пути переноса современных осадков от областей сноса (коры выветривания) через транзитный комплекс (склоновые, аллювиальные, старичные) до областей седиментации (озерные, лагунные, морские) в разных географических зонах Востока Азии. Показана связь состава глинистых минералов с составом и степенью гипергенной переработки пород области сноса, его изменение при транзите и переотложении. Определено влияние реликтовых отложений на состав современных отложений, проявляющееся в унаследованности ассоциаций глинистых минералов.

Выявлена роль климатического фактора, проявляющегося через колебания уровня моря и смену источников питания, для отложений позднего плейстоцена-голоцена в этих районах. Определены особенности образования глинистых минералов в вулканически активных районах (о.Беринга, о.Кунашир), показана роль гидротермального влияния на формирование комплексов глинистых минералов.

Практическая значимость. Выявленные закономерности условий накопления комплекса глинистых минералов в разных генетических типах отложений при изменении палеоусловий окружающей среды могут быть использованы при интерпретации разрезов во время поисков и разведки нефте-газоносных месторождений. Для данных целей составлены палеогеографические карты Японского и Охотского морей на срез 20 тыс. л.н. Результаты работ были использованы также в обосновании проектов строительства портовых сооружений в южной части Приморского края.

Работа выполнялась в лаборатории палеогеографии ТИГ ДВО РАН по разделу «Климатические смены позднего кайнозоя и устойчивость природных систем в зоне перехода от материка к океану на юге Дальнего Востока» Государственной программы «Глобальные изменения природной

среды и климата». Часть работы выполнена в рамках проектов РФФИ №9305-14168 «Террасовые ряды островных территорий Дальнего Востока»; №95-05-15309 «Тефростратиграфия позднекайнозойских отложений юга Дальнего Востока и прилегающих островных дуг»; №96-06-80688 «Происхождение и эволюция озер вулканических островов северо-западной части Тихого океана в плейстоцене».

Основные защищаемые положения:

1. Основные закономерности формирования состава глинистых минералов в различных генетических типах современных отложений определяются типом горных пород и степенью их гипергенной переработки в областях сноса, а пространственное распределение глинистых минералов зависит от скорости транзита, а также от гидродинамических особенностей областей седиментации.

2. Состав и распределение глинистых минералов в отложениях плейстоцена-голоцена - есть отражение смены условий выветривания в областях сноса в результате изменения климата или смены источников питания в результате изменения климата и уровня моря.

3. В областях активного вулканизма в формировании комплекса глинистых минералов на первый план выходит химическое выветривание и гидротермальная переработка исходного материала.

Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований докладывались на всесоюзных школах по морской геологии (г.Москва, 1987), (г.Владивосток, 1988); Международном симпозиуме ШС)иА «Стратиграфия и корреляция отложений Азии и Тихоокеанского региона» (г.Находка, 1988); на 3 советско-китайском симпозиуме «Геология, геофизика, геохимия и минеральные ресурсы окраинных морей Тихого океана», (Владивосток, 1989); на международном симпозиуме «Четвертичная стратиграфия и события Евразии и Тихоокеанского региона»,

гчк.

(Якутск, 1990); на XIII международном конгрессе INQUA, г. Пекин, КНР, 1991; на 29 международном геологическом конгрессе, (Киото, Япония, 1992); на 14 международном седименталогическом конгрессе, (Ресифи, Бразилия, 1995); на 8 международном симпозиуме «Water-rock Interaction», (Владивосток, 1995); на научной конференции посвященной 150-летию образования Русского Географического Общества (Владивосток, 1997).

По теме диссертации опубликовано 54 работы, в том числе 2 монографии в соавторстве.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 174 страницах машинописного текста, иллюстрирована 11 таблицами и 29 рисунками. Список литературы содержит 194 наименований.

Автор глубоко признателен научному руководителю д.г.н., профессору

A.М.Короткому за помощь, поддержку и критические замечания в ходе подготовки работы. Автор благодарит за помощь в сборе, обработке и обсуждении материалов и ценные советы сотрудников лаборатории палеогеографии Н.Г.Разжигаеву, Т.А.Гребенникову, В.С.Пушкаря,

B.Б.Базарову, Е.Д.Иванову, Л.М.Мохову. Особую благодарность автор выражает В.Б.Курносову, И.В.Холодкевичу, О.В.Чудаеву, Н.В.Ряполовой, А.В.Можеровскому - обучивших автора работе на рентгеновских дифрактометрах и оказавших ценные консультации в диагностике глинистых минералов.

ГЛАВА 1

ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ И МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ

В составе и свойствах четвертичных отложений заложена богатая палеогеографическая информация. Разветвленная система литологических методов дает возможность получить разнообразные сведения об условиях осадкообразования, в том числе об источниках и направлении сноса терригенного материала, о режиме и динамике среды, фациальных обстановках, о климатической обусловленности осадконакопления, о направленности тектонических движений и рельефообразования.

Литологический анализ четвертичных отложений обладает рядом особенностей, которые определяются как своеобразием палеогеографических обстановок плейстоцена-голоцена, так и свойствами отложений. В вещественном составе отложений запечатлены признаки, унаследованные от питающих провинций; признаки среды осадкообразования; ландшафтно-географические особенности. На основе литологических исследований возможны реконструкции процессов осадкообразования и условий влияющих на них: климат, динамика рельефа, тектонический режим территории и др.

Важной предпосылкой литолого-палеогеографического анализа является разработанное В.П.Батуриным (Батурин, 1947) учение о терригенно-минералогических провинциях осадочных пород, позволяющее определить пространственные закономерности изменения состава и его связь с питающими провинциями. Изучение вещественного состава отложений должно учитывать изменение состава отложений как в пространстве, так и во времени. Основные положения развития природных комплексов во времени разработаны К.К.Марковым (Марков, 1960).

Для раскрытия генетических особенностей состава отложений и выявления факторов и обстановок литогенеза важно исследовать ряды коррелятных отложений (Применение..., 1987). Схемы сопоставления могут быть по фациальным особенностям или коррелятных отложений по схеме: водораздел - склон - долина речного бассейна - бассейн аккумуляции. При таком подходе возможно получение сведений по унаследованности состава отложений, разграничение первичных и наложенных признаков при накоплении отдельных толщ, выявление источников поступления и путей следования потоков вещества.

Изучение глинистых минералов является неотемлемой частью изучения рыхлых отложений, оно способствует определению областей сноса, транзита и осадконакопления, их изменению в пространстве и во времени. Несмотря на важность и перспективность исследований глинистой составляющей осадков и отложений различного генезиса, глинистые минералы изучены слабее других составных частей современных и четвертичных отложений, что, прежде всего, связано с методическими трудностями изучения тонкодисперсных минералов и необходимостью применения трудоемких операций фракционирования, подготовкой этих фракций к диагностике и использование сложных современных физических методов, прежде всего рентгеновской дифрактометрии.

Глинам уделялось внимание только как полезным ископаемым, в двадцатые годы проводились систематические поиски и разведка месторождений глин, изучение же состава и свойств глин проводилось с точки зрения их промышленного использования. Было обращено внимание на необходимость проведения литологических исследований глин и была только обозначена проблема изучения глин как геологических образований, характеризующихся определенными фациальными особенностями, закономерностями распределения, изменением состава в пространстве и во

времени. Широкое развитие петрографо-минералогическое изучение глин получило со середины тридцатых годов, в это же время начали разрабатываться новые методы изучения тонкодисперсного вещества -термического и рентгеновского. Применение к изучению тонко дисперсного материала комплекса физических и химических методов подтвердило представление о том, что главная масса глин сложена немногими минералами, названными глинистыми и что они имеют кристаллическое строение. П.А.Земятченский (1935) выдвинул и развил понятие о глинах как о физических смесях различных минералов, в разной степени измельченных и в различных количественных соотношениях. Сдвиг в изучении фациальных особенностей и вещественного состава глин произошел в середине сороковых годов. Расширились исследования минерального состава глин, т.к. выяснилось, что глинистые минералы хорошо отражают условия образования глин и вмещающих их толщ (Методическое..., 1957). Для советской школы в 50-60 годы были характерны два направления в исследованиях глинистых минералов: сравнительно-литологическое, включающее региональное изучение глинистых минералов в современных и древних водоемах различных климатических зон (Ратеев,1964) и кристаллохимически-генетическое, включающее подробное изучение динамики кристаллохимических преобразований глинистых минералов в различных локальных геологических обетановках (Викулова, Звягин, 1965; Коссовскаятд др., 1964).

Использование глинистых минералов в качестве индикаторов климатов прошлого считается особенно ценным, т.к глины принадлежат к числу наиболее распространенных пород осадочной оболочки. В корах выветривания происходит образование и накопление глинистых минералов под влиянием различных факторов, среди которых ведущая роль принадлежит климату (Синицын, 1980). Но при этом необходимо учитывать

существенное влияние на глинообразование таких факторов, как петрографический состав исходных пород, рельеф, условия дренажа, растительно�