Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Состав и источники формирования современных песков аквальной системы Ладожское озеро-река Нева-восточная часть Финского залива

ВАК РФ 04.00.21, Литология

Автореферат диссертации по теме "Состав и источники формирования современных песков аквальной системы Ладожское озеро-река Нева-восточная часть Финского залива"

Санкт-Петербургский Государственный университет

РГО од

2 Ь поя т.р.7.

На правах рукописи

Платонов Михаил Вячеславович

Состав и источники формирования современных песков аквальной системы Ладожское озеро - река Нева -восточная часть Финского залива

Специальность 04.00.21 - литология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена на кафедре литологии и морской геологии геологического факультета Санкт-Петербургского Государственного

университета

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор Шванов Валентин Николаевич

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук Окнова Нина Сергеевна (ВНИГРИ), канадццат геолого-минералогических наук Рыбалко Александр Евменьевич (ВСЕГЕИ)

Ведущая организация: ВНИИокеангеолотя (Санкт-Петербург)

Защита состоится ^ 8 коя^ьл 1997 г. в ^ час, в ауд._§2_ на заседании диссертационного совета К 063.57.44 по защите диссертаций на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук в Санкт-Петербургском Государственном университете.

Адрес: 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9,

геологический факультет. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУ.

Автореферат разослан "Л9* щ-гуд^иГ^ 1997 г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат геолого-минералогмческих наук

Л.Г. Виноградова

Актуальность исследований. Процессам современного седименто-генеза Ладожского озера и восточной части Финского залива посвящено немало публикаций, часто освещающих и вопросы техногенеза. Но все они рассматривают поведение осадочного вещества для каждой акватории отдельно. К тому же большее внимание уделено тонким осадкам, являющимся накопителями техногенных загрязнителей, но не способных быть показателями областей питания терригенным веществом. Работы, в которых речь идёт о песчаных отложениях, не акцентируют внимание на изучении их вещественного состава и тем более его распределении по площади.

. В данной работе основным объектом изучения являлись песчаные отложения, по латеральному изменению петрографического, минерального и структурного составов которых была сделана попытка оценить источники поступления и пути перемещения обломочного материала доя аквальной системы Ладожское озеро - река Нева - восточная часть Финского запива, а также рассмотреть её в ракурсе не только аквальной, но и единой геологической системы, связанной общими источниками сноса и транспортировкой минерального вещества из одной её части в другую.

Цель и задачи работы. Целью работы является выявление закономерностей формирования вещественного состава современных аквальных песков Ладожского озера, реки Невы и восточной части Финского залива, выделение терригенных минерально-петрографических провинций песчаных отложений, установление их связи с питающими провинциями и обозначение путей поступления и перемещения терригенного материала.

Для достижения поставленной цели производилось:

- выделение по литературным данным петрографо-стратиграфических комплексов древних пород геологического окружения Ладожского озера, реки Невы, восточной части Финского запива, включающего территории водосборных бассейнов этих акваторий, которые характеризуются сходным петрографическим и минеральным составами, а также районов распространения ассоциаций минералов тяжёлой фракции, свойственных ледниковым отложениям, развитым на указанной территории;

- изучение петрЬграфического состава аквальных песков в шлифах и методом окрашивания в рыхлых препаратах;

- установление инструментальным методом степени окатанности и сферичности песчаных зёрен;

- определение и количественный подсчёт процентного содержания минералов тяжёлой фракции;

- районирование песчаных отложений по их петрографическим, мине-

рапьным и морфометрическим особенностям.

Научная новизна работы. Несмотря на то, что донные отложени Ладожского озера и Финского залива являются хорошо изученными геологу ческими объектами, впервые были проведены литологические исспедовани осадков реки Невы, являющейся соединительным звеном этих столь разны акваторий.

Также впервые Ладога, Нева и Финский залив рассматриваются ка единая геологическая система, предметом изучения в которой являются сс временные песчаные отложения, доныне с такой подробностью не исследс вавшиеся.

Петрографическое описание шлифов рыхлых отложений проводилос по новой методике, разработанной на кафедре литологии и морской геолс гии СПбГУ при участии автора.

Практическая значимость работы. Выделение питающих провиь ций песчаных осадков по их вещественному составу полезно при геоэколоп/ ческих исследованиях, так как этим определяются области, с которых проис ходит вынос осадочного вещества, а вместе с ним и техногенных загрязни телей, а также пути его начального перемещения. Кроме того, при изучени загрязняющих веществ в осадках необходимо знать природный фон, его ве щественный состав, чтобы правильно оценить содержание техногенной сос тавляющей.

В работе показана возможность использования соотношения минере лов тяжёлой фракции при решении некоторых литодинамических вопросо для акваторий Ладожского озера и восточной части Финского залива.

Зная направления потоков терригеннога вещества, их связь с питак щими провинциями и условия осадконакопления можно прогнозировать по; вление определённых россыпных, строительных и других месторождени полезных ископаемых.

Основные защищаемые положения. 1. Петрофондовое окружени аквальной системы определяет разнообразие петрографических, минераль ных и структурных типов современных песков. Вторым, менее значимым фг ктором, оказывающим влияние на формирование вещественного составе являются гидродинамические условия среды осадконакопления.

2. Вещественный состав песчаных отложений отражает состав древни пород, развитых в данном месте. Такая схема может нарушаться в связи выносом обломочного материала реками и его перемещением волновыми течениевыми процессами внутри самих бассейнов. Различные особенност и компоненты осадков несут информацию о соответствующих породах истс

-шов сноса.

3. Для обломочных отложений выделяются терригенные минерально-зтрографические провинции, связанные с определёнными породами облагай питания, среди которых в формировании состава песков принимают ^стие как породные комплексы Балтийского щита, так и осадочные толщи усской платформы (включая рифейские).

Фактический материал. В основу работы положены полевые мате-далы, отобранные в различные годы сотрудниками кафедры литологии и орской геологии СПбГУ. Автор принимал участие в работах по Финскому 1ливу, а также непосредственно им и Н.Г. Гончаровой летом 1994 года бы-д опробованы отложения реки Невы. Далее идёт перечисление экспедици-нных работ и их руководителей, полевые материалы которых были любез-э предоставлены автору:

- восточная часть Финского залива, конец 1970-х годов, 1992-1994 года, /ководители Н.В. Логвиненко, Л.К. Барков, С.С. Сулима, опробование дон-=1х осадков, работы в береговой зоне по изучению потока наносов;

- Ладожское озеро, 1987-1992 года, совместно с ВНИИ Экеангеология", руководители В.А. Щербаков, А.Г. Свешников, изучение энных осадков Ладожского озера.

Практически все аналитические исследования песчаных отложений ыли проведены непосредственно автором на кафедре литологии и морской юлогии СПбГУ. В их число входили; 80 гранулометрических анализов дон-э!х и береговых песков Финского залива и реки Невы, проделанных совмес-ю с С.С. Сулимой, петрографическое описание 113 шлифов, 108 опреде-эний минерального состава методом окрашивания рыхлых препаратов, 52 орфометрических анализа округленности и сферичности зёрен, 46 минера-огических определений и количественный подсчёт минералов тяжёлой |ракции песчаных отложений Финского залива и реки Невы. Кроме того, в аботе использовались 100 минералогических анализов тяжёлой фракции эсков Ладожского озера, предоставленных сотрудником кафедры лигтоло-1И и морской геологии СПбГУ С.М. Усенковым.

Апробация работы. Результаты и основные положения работы были зедставлены в форме доклада на международной конференции (акономерности эволюции Земной коры" (Санкт-Петербург, 1996).

Структура работы. Работа состоит из введения, 5 глав и заключены. Общий объём работы 168 страниц машинописного текста, включая 10 зблиц, 51 рисунок, 3 приложения. Список литературы составляет 86 нзиме-эваний.

Работа выполнена на кафедре литологии и морской геологии СПбГУ. Автор благодарен В.А. Щербакову, А.Г. Свешникову, Л.К. Баркову, С.М. Усе-нкову за предоставление полевых и аналитических материалов, С.С. Сулиме за руководство и помощь в полевых исследованиях, Т.А. Ситникову за помощь в компьютерной обработке аналитических данных, М.А. Тугаровой за ценные советы, Н.Г. Гончаровой за помощь в оформлении работы. Автор глубоко признателен В.Н. Шванову, под руководством которого была написана диссертация.

Глава 1. Геологическое обрамление аквальной системы Ладожское озеро - река Нева - восточная часть Финского залива и факторы, влияющие на перемещение и формирование песчаных осадков.

В главе даётся общая характеристика геологического окружения аквальной системы Ладожское озеро - река Нева - восточная часть Финского залива, являющегося субстратом, на котором развиваются современные процессы, и рассматриваются основные факторы, влияющие на поступление и перенос терригенного материала. К ним относятся современный подводный и надводный рельеф, гидрографическая сеть, широко развитая на территории, входящей в водосборные бассейны изучаемых акваторий, а также гидрологический и волновой режимы Ладожского озера и Финского залива.

1.1. Геологическая характеристика района. Территория, обрамляющая описываемую аквальную систему находится в пределах двух крупных структурно-геологических зон: Балтийского кристаллического щита и северозападной части Русской плиты, представляющей собой область погружения фундамента под осадочный чехол.

Балтийский кристаллический щит входит в пределы рассматриваемой территории, ограниченной водоразделами рек, впадающих в Ладожское озеро, Неву, Финский залив, своей самой южной окраиной. Это участки севера Карельского перешейка и северного Приладожья.

Территория, расположенная в пределах северо-западной части Русской плиты представляет собой область развития осадочных пород, начиная от верхнепротерозойских (рифейских) до карбоновых включительно, общей мощностью 2500 м (Геология СССР, 1971).

Характерной чертой геологического строения описываемой территории является сплошной покров четвертичных отложений. На территории, обрамляющей Ладожское озеро, реку Неву и Финский запив, на поверхности развиты только верхнечетвертичные образования, относящиеся к различным

стадиям валдайского оледенения, и современные (Апухтин и др., 1967; Геология четвертичных..., 1967; Геоморфология и четвертичные..., 1969). По генезису - это ледниковые, флювио-гляциальные, озёрно-ледниковые, морские, озёрные и другие,отложения. На дне Финского залива в основном имеют распространение литориновые и постлиториновые морские осадки, а также на крупных подводных поднятиях - морены лужской стадии валдайского оледенения,, озёрно-ледниковые и озёрные отложения (Бутылин и др., 1989). В котловине Ладожского, озера на морене, а местами на породах довендского фундамента залегают позднеледниковые (поздний дриас) озёрно-ледниковые ленточные глины и выше - озёрные илы и алевритопесчаные и песчаные отложения пребореального - субатлантаческого времени (История Ладожского..., 1990).

1.2. Рельеф. На севере и северо-западе рассматриваемого региона, на территории Балтийского щита, протягивается полоса грядового и холмистого рельефа и прибрежных шхер Финского залива и Ладожского озера,.которым свойственна высокая степень обнажённости дочетвертичных пород. Для остальной территории хракгерен равнинный рельеф, невысокое гипсометрическое положение и значительная мощность четвертичного покрова, что является причиной плохой и крайне неравномерной обнажённости древних осадочных толщ. Большая часть обнажений расположена по берегам рек, прорезающих склоны Ордовикского и Карбонового уступов.

1.3. Гидрография. Описываемая территория характеризуется хорошо развитой гидрографической сетью, представленной многочисленными реками, озёрами, болотами, принадлежащими к бассейну Балтийского моря. Реки, в контексте данной работы, имеют большое значение, так как являются одними из важных поставщиков терригенного материала в систему Ладожского озера, реки Невы и восточной части Финского залива. Так реки, текущие по Русской платформе, дренируют палеозойские породы осадочного чехла, текущие по Балтийскому щиту - древние кристаллические породы. Кроме того, и те и другие прорезают и выносят материал ледниковых и водно-ледниковых четвертичных отложений, широко распространённых на данной территории.

Особое место среди рек рассматриваемой территории занимает Нева, вытекающая из бухты Петрокрепость Ладожского озера и впадающая в Невскую губу Финского залива.

1.4. Гидрологический и волновой режимы акваторий. Для написания этого раздела по Финскому заливу использовались работы Л.К. Баркова (1979, 1989, 1991, 1992), Л.К. Баркова и Н.В. Логвиненко (1974, 1981), Л.П.

Алексеева, И.В. Боголюбовой и др. (1989), "Гидрология устьевой области Невы" (1965), а также материалы отдела морской и региональной геологии ВСЕГЕИ (1996), по Ладожскому озеру - А.И. Тихомирова (1964), А.Н. Охлопковой (1966), Б.Л. Гусакова и Н.А. Петровой (1987), Ф.Ф. Воронцова (1966) и других.

Для Финского залива определяющими гидрологическими факторами являются стоковое течение реки Невы, направленное с востока на запад и ветровые волнения, сила которых определяется скоростью и направлением ветра, уровнем воды и морфологическими особенностями рельефа. Волнения продуцируют вдольбереговые течния у южного и северного побережий, направленные с запада на восток.

Гидрологические особенности Ладоги связаны с существованием в водах озера весной и осенью термического бара, создающего устойчивую систему плотностных течений. При этом циркуляция основного объёма водных масс весной и летом направлена против часовой стрелки, осенью - по часовой. Среди других видов течений наиболее значимы стоковые, возникающие от впадения в озеро рек и течения, вызванные ветровыми нагонами и сгона-ми.

Ладожскому озеру свойственны сильные ветровые волнения, связанные с преобладающими здесь юго-восточными, южными и юго-западными ветрами. Воздействие волнений и генерируемых ими течений наиболее ощутимо в мелководных бухтах южного берега Ладоги.

Описание особенностей гидродинамического и гидрологического режимов показало, что Ладога, Нева, Финский залив являются активной, динамичной системой. Энергия процессов, происходящих в толще воды и на её поверхности, способна мобилизовать терригенный материал дна, береговых образований, вынесенный реками и перемещать его на значительные расстояния.

Глава 2. Петрографо-стратиграфические комплексы региона и минеральные ассоциации четвертичных отложений.

2.1. Петрографо-стратиграфические комплексы дочетеертичных пород. Геологическое положение аквальной системы определяет большое разнообразие выходящих на дневную поверхность или находящихся под четвертичным покровом горных пород и продуктов их разрушения, которые поставляются в Ладогу, Неву и Финский залив. В целях выявления сходных по петрографическому и минеральному составам пород - источников сноса тер-

ригенного материала, проведено районирование по распространению петро-графо-стратиграфических комплексов геологического окружения аквальной системы, а также котловин Ладоги и восточной части Финского залива и построена соответствующая схема, представленная в работе.

Для построения схемы распространения петрографо-стратиграфических комплексов были использованы: петроплотностная карта геологических формаций восточной части Балтийского щита (Петроплотностная карта..., 1978), геологическая карта, прилагающаяся к тому 1 "Геологии СССР" (Геологическая карта..., 1971), а также работы сотрудников ВСЕГЕИ A.B. Амантова, М.А. Спиридонова (1989), A.B. Амантова , С.Н. Тихомирова (1989), A.B. Амантова, В.М. Филиппова (1989), проводивших геолого-геофизические исследования на акваториях Ладожского озера и Финского залива.

В работе приводятся данные по петрографическому и минеральному составам для каждого выделенного комплекса пород, собранные по многочисленным литературным источникам. В их число входят работы Д.А. Вели-кославинского (1953), Г.О. Глебовой-Кульбах, С.Б. Лобач-Жученко, H.H. Пи-наевой и др. (1963), Г.М. Саранчиной (1970), Г.М. Саранчиной, В.В. Лыгиной (1970, 1971) и других геологов. Также использовались сводные тома "Геологии СССР", составленные по Ленинградской, Псковской и Новгородской областям и Карельской АССР.

Породы геологического обрамления акваторий делятся, в первую очередь, на две крупных зоны, резко отличающихся по петрографическому составу. Это зона развития метаморфических и магматических пород кристаллического щита и зона распространения осадочного комплекса рифея - палеозоя. Первая приурочена к северной части рассматриваемого района. В неё входят Выборгский и Салминский ллутоны гранитов-рапакиви, занимающие огромные пространства на Карельском перешейке и в северовосточном Приладожье и имеющие продолжение в пределах бассейновых котловин; кристаллические образования предположительно архей-нижнепротерозойского возраста, распространённые на северном побережье Финского залива и в восточной части Карельского перешейка и представленные в основном интенсивно метаморфизованными биотитовыми и фанат-биотитовыми гнейсами с пропластками и линзами амфибол-биотитовых, силлиманит-кордиеритовых и гиперстеновых разновидностей; метаморфические породы ладожской серии северного и северо-западного Приладожья; плагиограниты, олигокпазовые граниты, диориты, габбро-диориты и мигматиты, представленью интрузивными образованиями нижнего и среднего про-

терозоя, которые распространены отдельными пятнами на Карельском перешейке, в северо-западном Припадожье, в том числе на островах, и ппап/га-граниты и гнейсо-граниты архея, занимающие большие площади к северу от Ладожского озера; основные и ультраосновные породы, к которым относятся интрузивные, трапповые и метаморфизованные тела протерозойского возраста, расположение на северном и северо-восточном побережьях Ладоги, в северной и центральной частях котловины Ладожского озера и некоторые другие комплексы кристаллических пород, не имеющие широкого распрост-раненя.

Зона распространения осадочного комплекса рифея, венда и палеозоя приурочена к центральной и южной частям рассматриваемой территории. Для неё характерны следующие породные комплексы: кварцито-песчаники, песчаники и слюдисто-глинистые сланцы петрозаводской и шокшинской свит верхнего протерозоя, расположенные к востоку от Ладожского озера; кварцевые песчаники, алевролиты и конгломераты верхнерифейского возраста, занимающие значительные площади в северной части котловины Ладоги и имеющие отдельные выходы под четвертичным покровом на западном побережье; полевошпато-кварцевые песчаники, алевриты и глины венда и нижнего кембрия, протягивающиеся широкой полосой через южный берег Финского залива, Приневскую низменность, Карельский и Онежско-Ладожский перешейки и котловины восточной части залива и Ладожского озера; высококварцевые песчаники среднего и верхнего кембрия, а также оболовые и гла-уконитовые нижнего ордовика, расположенные узкой полосой, прилегающей к Балтийско-Ладожскому глинту; карбонатные породы ордовика, расположенные на Ордовикском плато к югу от Баптийско-Ладожского глинта, а также различные терригенные и карбонатные породы девона.

2.2. Минеральный состав четвертичных отложений. Вещественный состав четвертичных отложений, широко распространённых на территории, окружающей Ладожское озеро, реку Неву и восточную часть Финского залива и в самих бассейновых котловинах, отражает состав подстилающих их доче-твертичных пород. Это положение было впервые обосновано Е.В. Рухиной (1960,1973).

По немногочисленным и уже обобщённым данным по минеральному составу верхнечетвертичных отложений Северо-Запада, в основном морен, приводящимся в работах Е.В. Рухиной (1960, 1973), М.А. Спиридонова (1989), М.М. Шукевича (1948), "Геология четвертичных..." (1967), "Геоморфология и четвертичные..." (1969), "Ладожское озеро..." (1978) составлена схема распространения ассоциаций ведущих минералов тяжёлой

фракции для территории, обрамляющей Ладожское озеро, реку Неву, Фино алй залив.

Для четвертичных образований северной и центральной частей Ка-эельского перешейка характерна ассоциация гранато-рудно-амфиболовая с зиотитом, северного побережья Финского залива и Приневской низменности фанато-рудно-амфиболовая с эпидотом, южного берега Финского залива -эпидот-рудно-амфиболовая, южной части Приневской низменности - амфи-золово-рудная с эпидотом, в районе г. Пикапёво - ассоциация рудных мине-эапов, северо-восточного побережья Ладожского озера севернее г. Питкяра-нты - гранато-амфиболовая со ставролитом, южнее г. Питкяранты и на о. Ва-1аам - пироксено-амфиболовая с магнетитом и ильменитом, района низо-зьев рек Видилицы и Олонки - эпидот-амфиболовая с фанатом, восточнее 1адожского озера - эпидот-амфиболовая с ильменитом и магнетитом, цент-зальной части Онежско-Ладожского перешейка - эпидотовая ассоциация.

Глава 3. Петрография и структурный состав современных песча-яых отложений аквапьной системы Ладожское озеро - река Нева - Финский запив.

3.1. Методика исследований. В работе применялись следующие виды анализов вещественного состава песчаных отложений: фанулометрический, морфометрический - определение коэффициентов округленности Ваделла и гферичности Рилея, минералогический - установление состава и количественный подсчёт минералов тяжёлой фракции. Все исследования проводи-пись по стандартным методикам, описанным Л.Б. Рухиным(1947,1953), В.Н. [Ивановым (1969), Н.В. Логвиненко (1984).

Новая методика, разработанная на кафедре литологии и морской гео-погии СПбГУ при участии автора (В.Н. Шванов, Л.И. Раевская, М.В. Платонов 1996; С.М. Усенков, В.Н. Шванов, 1994), применялась для петрофафическо-го изучения в шлифах современных песчаных отложений в комплексе с окрашиванием рыхлых препаратов.

3.2. Донные отложения и распространение песчаных осадков в Ладожском озере, реке Неве и восточной части Финского залива. В данном разделе приводятся карта-схема фациапьных обстановок восточной части Финского залива, составленная А.Е. Рыбалко и М.А. Спиридоновым (ВСЕГЕИ, 1996), схема распространения фанулометрических типов осадков Ладожского озера (С.М. Усенков, 1993) и описание отложений реки Невы, исследованных автором.

Донные осадки Ладожского озера, реки Невы, Финского залива представлены исключительно терригенными разностями широкого гранулометрического спектра: от валунов до пелитового материала. Исключение составляет р. Нева, не имеющая алевро-пелитовых отложений. Собственно пески занимают большие площади в южной части Ладоги, широко представлены в отложениях Невы и имеют незначительное распространение в восточной части Финского залива. Их образование связано с волновыми и течениевыми процессами послеледникового и современного времени. Кроме того, материал песчаной размерности может входить в качестве одного из компонентов в другие типы отложений, что существенно увеличивает зоны его распространения.

3.3. Морфометрическая характеристика поверхностных песчаных отложений. Морфометрия песков Ладоги, Невы, Финского залива изучалась в размерной фракции 0,25-0,315 мм с использованием коэффициентов округленности Ваделла и сферичности Рилея. В целом для песков аквальной системы характерны высокие значения коэффициента округленности Ваделла (0\л/), которые колеблются в пределах от 0,35 до 0,60 и имеют закономерное распределение по площади акваторий. Коэффициент сферичности (Фг) более стабилен и практически не изменяется в пределах акваторий, значения его составляют 0,74-0,83.

Для интерпретации морфометрических особенностей песков по площади акваторий были использованы медианные значения <2\м, процентное содержание окатанных зёрен (С)уу>0,5) и кривые распределения <3\« в каждой пробе песков.

По морфометрическим параметрам для отложений восточной части Финского залива выделяется два района - к западу от восточной оконечности острова Котлин и Невская губа - река Нева. Для первого характерны низкие значения 0\м - 0,36-0,48 и соответственно небольшие содержания окатанных зёрен (6,7-33,3 %), а также одновершинность кривых распределения 0\л/. Для второго свойственны высокие значения См - 0,52-0,69, содержания окатанных зёрен от 51,4 до 80,0 % и двухвершинность кривых, говорящая о двух источниках питания терригенным материалом, один из которых характерен и для первого района, второй является принципиально другим и, по всей видимости, генетически связанным с осадочными породами палеозойского чехла.

Для песков Ладожского озера выделяются три района. Первый район расположен вдоль западного побережья и в северной части. Здесь установлены сравнительно низкие значения (Зл - 0,38-0,48, содержания окатанных

зёрен -11,4-34,3 % и одновершинные кривые распределения Ол». Зона распространения второго района ограничивается мелководьем южной части. Пески имеют в этом районе самые низкие значения <3\м - 0,33-0,44, содержания окатанных зёрен от 4,4 до 28,6 % и смешанные типы кривых распределения (Эуу: имеются как одновершинные так и двухвершинные кривые. Песчаные отложения третьего района, развитые в губах южной части Ладоги и вдоль юго-восточного побережья, обладают самыми высокими значениями 0\л/ -0,45-0,54, содержанием хорошо окатанных зёрен от 25,7 до 65,9 % и двухвершинными кривыми распределения <3\л/. Всё это свидетельствует в пользу того, что для северной Ладоги и её западного побережья характерен один источник питания терригенным веществом - разнообразные генетические типы ледниковых отложений, развитые на Карельском перешейке и в южной Карелии, залегающие на магматических и метаморфических породах Балтийского щита, а также сами коренные породы. В южной и юго-восточной части на формирование вещественного состава песков оказали влияние, помимо вышеупомянутых, осадочные комплексы палеозойского чехла и(или) породы рифея и венда, широко развитые на побережьях и подстилающие котловину Ладожского озера. Формирование поля песков с самыми низкими значениями Очу, по всей видимости, происходило и происходит за счёт местного размыва моренных отложений последних оледенений.

3.4. Петрографический состав поверхностных песчаных отложений. Изучение петрографического состава песков и расчёта соотношения осадко-образующих компонентов (в целях избежания влияния минералогической дифференциации по гранулометрическим фракциям) была выбрана размерная фракция 0,2-0,3 мм как наиболее достоверно отражающая соотношение кварцевых и полевошпатовых зёрен и обломков пород и более крупная (0,5-1,0 мм), содержащая значительное количество обломков пород - показатель непосредственного источника питания.

Для современных песчаных отложений Ладожского озера, реки Невы, восточной части Финского залива на основе петрографического исследования выделены терригенно-петрографические провинции (ТПП), характеризующиеся сходным составом рыхлых осадков, аналогичные терригенно-минералогическим провинциям (ТМП), понятие о которых было введено В.П.Батуриным (1937).

Для их выделения использовался состав как мелкосреднепесчаной, так и крупнопесчаной фракций песков. Кроме того, оценивалось содержание не только главных осадкообразующих компонентов, но и аутигенных и второстепенных минералов, видимых в шлифе, а также отношение калиевых поле-

вых шпатов к плагиоклазам и структурных особенностей, в том числе мор-фометрических параметров, описанных ранее. Каждая ТПП связана с определёнными породными комплексами петрофонда. В таблице приводятся средние содержания основных „осадкообразующих компонентов, характерные для выделенных ТПП. <

Таблица. Петрографический состав песков (в %) ТПП восточной части Финского залива, р.Невы, Ладожского озера; м/з - размерная фракция 0,2-0,3 мм, кр/з - 0,5-1,0 мм.

0 б л о м к и пород

Калиевые Осадоч-

Размерная полевые Плагио- Общее со- Грани- Квар- ные

фракция Кварц шпаты клазы держание тоиды циты породы КИзр/Р!

Финский залив.

ТПП. оасположенная западнее о.Котлин.

м/з 65,7 22,3 6,5 4,2 2,8 1,2 0,2 4.2

кр/з 56,9 26,2 16,8 13,5 1.8 0,8

ТП П Невской губы, южного побережья Финского залива. р.Невы.

и западного побе эежья Ладожского озера от б.Петрокоепость до р.Бч /рной.

м/з 72,2 15,5 9,1 3.0 1,9 0,6 0,4 1,8

кр/з 62,7 , 23,4 13,9 9,6 2,9 1,4

Ладожское озеро.

ТПП южной части (располагается в виде узкой полосы на больших глубинах).

м/з 82,3 7,9 I 5,1 4,6 2,7 1,8 0,1 1,8

кр/з 80,5 7,5 12,0 6,5 4,8 0,8

ТПП южной прибрежной части,

м/з 69,8 13,4 I 2,9 13,9 8,9 3,7 1,3 6,3

кр/з 59,7 9,9 30,5 14,5 5,6 7,8

ТПП апикальной части Волховской губы

кр/з 37,6 2,4 I 12,2 47,9' 0,2

ТПП восточного побережья.

м/з 82,4 5,9 1,2 10,4 6,7 1,2 0,0 5,2

ТПП северо-восточнго побережья.

м/з 77,9 13,0 I 8,2 0,9 0,9 0,0 0,0 1,7

кр/з 65,6 17,9 16,5 11,5 3.9 1,1

ТПП северо-западного побережья.

м/з 78,0 8,9 I 9,3 3,7 1,9 0,2 0,0 1,0

кр/з 66,2 23,8 10,1 8,5 1,6 0,0

* железистые и фосфатно-железистые оолиты и сфероиды

На основании различий в петрографическом и структурном составах гтанавливаются породы источников сноса терригенного материала.

Глава 4. Состав минералов тяжёлой фракции современных пес-)ны.х отложений аквальной системы Ладожское озеро - река Нева -инский залив.

Исследования тяжёлых минералов проводились в размерной фракции 1-0,25 мм. Такой выбор был обусловлен тем, что меньшие по размеру фра-(ии в изучаемых песках Финского залива и особенно Невы распространены ограниченных количествах и их весовое содержание не превышает в сред-гм 1-2 %, зачастую и вовсе отсутствуя. Для минералогической харакгерис-чки более мелких песков Ладожского озера в качестве основной использо-алась фракция 0,05-0,1 мм.

В изучаемой аквальной системе распространены следующие мине-апьные ассоциации: 1. Финский залив - амфиболовая (пески, залегающие э глубинах 12-26 м на меридиане о.Сескар), биотитовая (Лужская губа), мфиболово-рудная (апикальная часть Лужской губы), амфиболо-рудно-)анатовая (северное побережье от м. Стирсудден до г. Сестрорецка, малые 1убины), фанато-амфиболово-рудная (южное побережье от м. Шепелев до Ломоносова и близ о. Котлин, малые глубины), руднснранат-амфиболовая Невская губа); 2. Река Нева - гранатовая, рудная (притоки левого берега); 3. адожское озеро - амфибол-эпидотовая (северо-западная часть, глубины коло 50 м), рудно-амфиболовая (расположена у западного берега южнее редыдущей, глубины 12-24 м), гранат-биотитовая (напротив устья р. Бурой), амфиболовая с эпидотом (южная часть и восточное побережье, глуби-ы от 16 до 60-60 м), амфиболовая с рудными минералами (южное побере-:ье и Волховская губа, глубины 10-20 м), гранатовая ассоциация (западное обережье и б. Петрокрепость, глубины 2-10 м).

Все минералы тяжёлой фракции песков Ладожского озера, р.Невы, минского залива, за исключением, видимо, сидерита, являются аллотиген-ыми,и поэтому их ассоциации отражают состав пород источников сноса, ¡ообще, выделение терригенно-минералогических провинций (ТМП) по ведущим ассоциациям тяжёлых минералов общепринято и используется для становления источников сноса терригенного материала, в частности и для ^временных аквапьных осадков. Но, вследствие различной плотности ми-1ералов тяжёлой фракции, варьирующей в широких пределах (2,85-5,5 /см3), они в разной степени подвержены гидродинамическому всзд ^ствл-)

или, другими словами, обладают сильно различающейся гидродинамической устойчивостью. Именно поэтому в динамически активных средах происходит трансформация тяжёлой фракции.

Таким образом, по мнению М.Г. Бергера (1973, 1986), состав ТМП зависит не только от состава пород петрофонда, но и от динамических условий осадконакопления, в значительной степени трансформирующих тяжёлую фракцию. В работе на основании факторного анализа, сопоставлении минерального состава береговых четвертичных образований и аквальных песков и значимых корреляционных связей между глубиной залегания песчаных осадков, выходом тяжёлой фракции и фациапьно-динамическим козфициен-том, предложенным М.Г. Бергером (1986), доказывается, что всё вышеизложенное справедливо и для песков Ладожского озера, реки Невы и Финского залива. Вследствие этого в работе делается вывод о том, что нельзя напрямую без соответствующих корректив использовать минеральные ассоциации, выделенные по ведущим минералам для установления областей питания терригенным материалом.

Для выделения собственно ТМП, связанных с породами петрофонда, в работе используются качественное сопоставление видового состава мине-ралов-акцессориев тяжёлой фракции и некоторых её главных компонентов для разных районов распространения песчаных огложений, петрофондовые коэффициенты (эпидот/турмапин - Е/Т, роговая обманка/актинолит - НЬ/Ас, фанаты/чёрные рудные минералы - G/Рд и амфиболы/эпидот - А/Е), предложенные М.Г. Бергером (1986), и минералы-индикаторы, указывающие на определённые питающие породы.

Таким образом, выделяются ТМП, связанные с особенностями пород источников сноса: 1. ТМП Финского залива, расположенная западнее траверса м.Стирсудден-м.Шепелёв, для неё характерно присутствие в песчаных осадках гастингсита и кумминггонита и значения коэффициентов Е/Т, НЬ/Ас и G/Рд - 0-3, 0-25 и <1 соответственно; 2. ТМП, включающая в себя акваторию залива восточнее вышеупомянутого траверса, Невскую губу и Неву, соотношение ЕЯ здесь составляет 2-10, НЬ/Ас - 25-150, G/Рд -1-40; 3. ТМП северо-западной части Ладожского озера, G/Pa=0,4, А/Е=0,8-1,5; 4. ТМП западного побережья Ладоги, G/Pfl=0,7-1,3, А/Е=0,8-1,5; 5. ТМП б. Петрокрепость, G/Pfl=1,1-2,8, А/Е=1,0; 6. ТМП юго-восточной части, G/Pfl=0,1- 0,8 и А/Е=1,8-8,0, для выделяемой здесь подпровинции Волховской и Свирской губ свойственны относительно высокие содержания апатита.

В результате проведённых исследований можно заключить, что в современных аквальных песках присутствует набор минералов,

свойственный кристаллическим образованиям Балтийского щита. Оценить поступление терригенного вещества из палеозойского осадочного чехла без изучения каких-то более детальных особенностей тяжёлых минералов очень трудно и возможно только за счёт косвенных признаков и характерных минералов-индикаторов, каким является, например, апатит для оболовых песчаников нижнего ордовика.

Глава 5. Минерально-петрографические провинции и потоки песчаного материала в аквальной системе Ладожское озеро - река Нева -восточная часть Финского залива.

Глава посвящена обобщению материалов, изложенных в предыдущих главах и раскрытию особенностей формирования вещественного состава современных аквапьных песков. Проводится выделение общих терригенных минерально-петрографических провинций (ТМПП), связанных с определёнными породами источников сноса, показывается роль изучения состава песков при определении путей перемещения осадочного материала и излагается практическая значимость работы.

Петрографический, минеральный и структурный составы современных песков Ладожского озера, реки Невы и восточной части Финского залива несут информацию о различных породах источников сноса.

Современные пески также как и четвертичные образования отражают в большой степени состав пород петрофонда. Причём изменения в составе песков соответствуют в целом смене петрографо-стратиграфических комплексов, распространённых в данном месте или расположенных как правило немного к северу - северо-западу от областей седиментации вследствии ледниковой деятельности.

На основании проведённых исследований выделены девять единых терригенных минерально-петрографических провинций (ТМПП), охарактеризованных всем комплексом терригенных минералов и поэтому показывающих все типы пород, поставляющих терригенный материал в аквапьную систему Ладожское озеро - река Нева - восточная часть Финского залива. Большинство ТМПП является сложными провинциями в терминологии В.П. Батурина (1937), имеющими два или несколько источников питания. В работе питающими провинциями считаются древние кристаллические и осадочные комплексы. Рыхлые четвертичные образования, покрывающие практически сплошным чехлом описываемую территорию, являются вторичными накопителями вещества коренных пород. ■

Для каждой ТМПП установлены конкретные породы, поставляющие обломочный материал, в число которых входят как разнообразные кристаллические комплексы Балтийского щита (граниты-рапакиви, гранито-гнейсы, плагио- и олигокпазовые граниты, породы основного состава и др.), так и осадочные толщи рифея, венда, кембрия и ордовика.

Поступление осадочного вещества в аквапьную систему происходит прежде всего за счёт абразии берегов и подводного берегового склона, сложенного как правило рыхлыми четвертичными отложениями. Другим, не менее важным источником являются впадающие в Финский залив, реку Неву и Ладожское озеро реки. В самих водных бассейнах происходит движение и перераспределение терригенного материала. Основными агентами переноса здесь являются волно-течениевые процессы. Всё это находит отражение в распределении различных характеристик вещественного состава по площади акваторий.

Заключение.

В ходе проделанной работы были получены следующие результаты.

1. Определён структурный, петрографический и минеральный составы современных аквальных песков Ладожского озера, реки Невы и восточной части Финского залива, как единой не только аквальной, но и геологической системы. При этом донные отложения реки Невы были исследованы впервые. • ^

2. Составлена схема распространения петрографо-стратиграфических комплексов древних пород территории, входящей в водосборные бассейны описываемых водных объектов.

3. Установлено, что состав рыхлых отложений Ладожского озера, реки Невы и восточной части Финского залива зависит от типов выделенных петрографо-стратиграфических комплексов геологического обрамления, распространённых в данном месте. Кроме того, минеральные ассоциации тяжёлой фракции являются индикаторами динамических условий осадконакопле-ния.

4. Для песчаных отложений аквальной системы выделены терригенные минерально-петрографические провинции, имеющие связь с определёнными питающими провинциями пород источников сноса и обозначены пути поступления терригенного материала в аквальную систему.

Список опубликованных работ автора по теме диссертации.

1. Отложения реки Невы. Вестник Санкт-Петерб. ун-та. Сер. 7: геология, география. Вып. 2 (№ 14), 1996. С. 112-120.

2. Рациональная схема изучения петрографического состава рыхлых песков. Вестник Санкт-Петерб. ун-та. Сер. 7: геология, география. Вып. 3 (№21), 1996. С. 20-25. Соавторы: В.Н. Шванов, Л.И. Раевская.

3. Вещественный состав и источники поступления песчаного материала в системе Ладожское озеро - река Нева - Финский залив. Тез. докл. "Закономерности эволюции Земной Коры", т. 1. СПб, НИИЗК, 1996. С. 83.

4. Петрографический состав поверхностных песчаных отложений и терригенно-петрографические провинции восточной части Финского залива. Сб. ст.: Литология и палеогеография. Вып. 5. СПб, изд. СПбГУ. Соавторы: В.Н. Шванов, С.М. Усенков, С.С. Сулима. (В печати.)

Подписано к печати 12.09.97 . Заказ 202 Тираж 100 Объем 1 п.л. ЦОП СПГУ. 199034, Санкт-Петербург, наб.Макарова,6.