Бадулина Наталья Викторовна
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Сеноман-туронское бескислородное событие и его отражение в разрезах различных палеогеографических областей
Отложения с подобными описанными выше характеристиками найдены в различных регионах - от океанических плато и открытых участков океанических бассейнов до континентальных окраин и шельфовых морей.
Батиметрическая зональность разрезов ОАЕ-2. На основе анализа литературных данных по разрезам ОАЕ-2 в различных частях земного шара удалось установить, что они могут быть классифицированы на следующие группы:
1. шельфовая (мелководная), например разрезы Англии, Бельгии, Югославии, Испании, Нигерии, Египта и России. Она представлена: черными тонкослоистыми глинами (Гумберсайт, Англия, Сорг1-1,5%; Испания, Сорг до 33%; кероген смешанного I и II типов), зелеными пиритизированными глинами (г. Монс, Бельгия), черными битуминозными известняками с остатками скелетов рыб (Сербия), переслаиванием мадстоунов с черными, серыми и зелеными туфопесчаниками, алевритами и бентонитовыми глинами - <цветной бесплодный интервал> - долина реки Найба (Россия, Сахалин) (Schlanger et al., 1986; Schlanger et al., 1987; Jarvis, Carson et al., 1988; Dodsworth, 1996; Amedro, Robaszynski, 1999; Kassab, Obaidalla, 2001 и др.);
2. пелагических осадков шельфа, например разрезы Гануза (Испания), Марокко, Германии, Италии, Швейцарии, Северного Туниса, скважин в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах и Северном море, разрез Пуэбло (Колорадо) Чечни, ЮЗ Крыма. Эта группа охарактеризована: чередованием темных и светлых мергелей (Тарфайя, Марокко, Сорг30%; Вунсторф, Германия; ЮЗ Крым, Сорг до 7,08%, кероген II и III типов), переслаиванием мела и черных слоистых глин с пиритом (скважины Северного моря, Испания), черные сланцы, глинистые известняки с остатками рыб (Тунис, Сорг до 4,7%) и коричневые радиоляриевые пески - горизонт Бонарелли в разрезе Губбио (Италия, Сорг11-32%, смешанный кероген I, II, III типов) и в Швейцарских Альпах, тонкослоистые глинистые известняки с радиоляриями (скважины 549, 551 в Атлантическом океане, Сорг10%) (Найдин и др., 1981; Burnhil, Ramsay, 1981; Schlanger et al., 1986; Robaszynski et al., 1990, 1994; Premoli Silva et al., 1995; Тур, 1998; Lamolda, Shaozhi, 1999; Luciani, Cobianchi, 1999; Toshimotsu & Hirano, 2000; Strasser et al., 2001; Holbourn, Kuhnt, 2002; Yazykova et al., 2004; Бадулина, Копаевич, 2007; Копаевич, Бадулина, 2007 и др.);
3. глубоководных обстановок ниже глубины карбонатной компенсации, например разрезы Польши, Испании, Турции, Северного склон Аляски (Кордильеры, США), зона Южного склона Большого Кавказа. Она представлена: черными, зелеными радиоляриевыми сланцами (Польские Карпаты), черными сланцами (Испания, Сорг11%, кероген II типа; Дойран (Турция, Сорг42%, кероген II типа), Северный склон Аляски (Кордильеры)), битуминозными кремнистыми аргиллитами (<ананурский горизонт>, зона Южного склона Большого Кавказа, Сорг13,83%; СЗ Кавказ, Новороссийско-Лазаревская зона, Сорг 10,2%, кероген II и III типов) (Durr, 1967; Schlanger et al., 1986; Yurtsever et al., 2003; Баженова и др., 2006; Копаевич, Бадулина, 2007 и др.).
На основе анализа батиметрической зональности ОАЕ-2 можно сделать вывод о том, что кремнистые породы характеризуют исключительно глубоководные обстановки (ниже ГКК), которые не демонстрируют большого разнообразия литологического состава. Для шельфовой обстановки характерен целый спектр различных литологических типов карбонатных, кремнистых, терригенных и смешанных выше упомянутых типов пород. Для различных батиметрических зон шельфа не установлено их четкой взаимосвязи с определенными литологическими типами пород.
На основании вышеизложенных данных получается следующая модель формирования битуминозных прослоев:
Обстановка седиментации во время формирования
подпачки VI-2 в ЮЗ Крыму
В это время существовал хорошо прогреваемый сравнительно глубоководный бассейн седиментации глубиной около 500 м с биогенным типом осадконакопления (рис. 5). Разрез г. Сельбухры, гг. Мендер, Белая и Аксу-Дере располагались приблизительно на одном батиметрическом уровне. Незначительная примесь глинистого и песчанистого материала указывает на существование не удаленного источника сноса.
Обстановка седиментации во время формирования подпачки VI-3
На протяжении сеноманского века происходит активное раскрытие Черноморской впадины, что сопровождается, в частности, на территории ЮЗ Крыма возникновением мелкобасштабных сбросовых структур. На г. Белой четко фиксируются складки подводного оползания.
В этот момент геологической истории происходит слабая регрессия, где уровень моря опустился приблизительно на 50 м (рис. 3). Возникли сбросовые структуры, имеющие вид ступеней, возможно затухающих к востоку.
Установлено общее уменьшение содержания карбоната кальция разрезов овр. Аксу-Дере, г. Сельбухра и г. Белой на границе подпачек VI-2 и VI-3, за счет возрастания доли слюды, глауконита, рудного минерала, кварца, что интерпретируется как кратковременная регрессия или интенсификация гидродинамических процессов.
Произошла существенная перестройка гидродинамики во время накопления осадков средней части подпачки VI-3: происходит уменьшение содержания карбоната кальция разрезов овр. Аксу-Дере и г. Белая (за счет увеличением содержания органического углерода и цветения динофлагелят) и г. Сельбухра (за счет цветения радиолярий). Эти седиментологические события свидетельствуют о существовании микроапвеллингов. Следующее за этим непосредственно перед границей сеномана и турона (конец формирования подпачки VI-3) повышение содержания органического углерода, уменьшение карбоната кальция и увеличение терригенной примеси, установленное в разрезах овр. Аксу-Дере, г. Сельбухра и г. Белой, возможно, связано с эпизодом гумидизации климата.
В более мелководном разрезе г. Сельбухры установлен II тип керогена (морской с привносом континентальной органики) и III тип (органика озерного, озерного, болотного генезиса), а в более удаленном от береговой линии и более глубоководном разрезе Аксу-Дере - только II тип (рис. 3).
В итоге, время формирования подпачки VI-3 характеризовалось серией палегеографических событий: сменой климата, трансгрессией - регрессией -трансгрессией, микроапвеллингом, с локальным доминированием радиолярий и продукцией биогенного кремнезема, всплеском биопродуктивности диноцист и водорослей с продукцией и захоронением органики, изменением объема и скорости, а также состава сносимой с суши терригенной компоненты (включая органику).
 |
| Рис. 5. Серия палеогеографических моделей для конца сеномана - начала турона для Бахчисарайского района ЮЗ Крыма. Условные обозначения: 1 - слабоглинистый известковый песчаник; 2 - песчанистый известняк; 3 - песчанистый слабоглинистый известняк; 4 - слабопесчанистый глинистый известняк, обогащенный органическим веществом; 5 - слабопесчанистый окремнелый "радиоляриевый" известняк; 6 - слабопесчанистый окремнелый известняк; 7 - сильно глинистый известняк; 8 - известняк; 9 - относительно мелководный шельф; 10 - относительно глубоководный шельф; 11 - дно бассейна; 12 - иноцерамы; 13 - аммониты; 14 - остатки рыб и рыбной чешуи; 15 - направление источника сноса |
Обстановка седиментации во время формирования пачки VII
В целом геометрия бассейна напоминала предыдущую стадию (рис. 3). Различия состояли в углублении бассейна особенно в его северной части (Мендер). Высокая продукция фораминиферами биогенного кальцита возможно сменяется микроапвеллингами с последующей продукцией биогенного кремнезема радиоляриями.
Формирование "черных прослоев" на СЗ Кавказе
На основе седиментологических и геохимических данных из рассматриваемых в работе разрезов только один (Андреевский перевал), формировался ниже ГКК на ложе трога (рис. 6). Остальные три накапливались на склоне глубоководного трога (Новороссийск - Грушовая, Широкая Щель, г.Туапсе - р. Пзезуапсе).
На склоне трога и его дне (разрезы Анапско-Агойской подзоны) установлен III тип керогена (органика озерного, гумусово-озерного, болотного генезиса), что свидетельствует в пользу активного сноса с континента. В разрезе Лазаревской подзоны обнаружен только II тип (морской с привносом континентальной органики). Это обстоятельство можно объяснить расширением трога в восточном направлении и, соответсвенно его удалением от береговой линии. Основным механизмом формирования осадков трога являлись мутьевые потоки. Транспортируемый потоками терригенный материал насыщался на шельфе биогенной обломочной фракцией и перемещался далее вниз по склону трога в более глубоководные области. В составе обломочной минеральной фракции содержатся кварц, пелит и акцессорные плагиоклаз и слюда. Наличие слюды указывает на близость источника сноса.
Времени формирования ананурской свиты также отвечает чередование трансгрессивно-регрессивных эпизодов. Об этом свидетельствует увеличение карбонатной составляющей в составе аргиллитов и появление известняков на склонах глубоководного трога, что, возможно, совпадает с изменением уровня глубины карбонатной компенсации.
Модели формирования "черных прослоев" в Юго-Западном Крыму
и на Северо-Западном Кавказе
На настоящий момент существует две принципиальные модели, объясняющие генезис богатых органикой прослоев во время терминального сеномана и начала турона. Согласно первой модели существуют бассейны с ограниченной вертикальной циркуляцией и дефицитом кислорода в глубоких частях водного столба, что в итоге вызывает аккумуляцию осадков в аноксидных условиях только в глубоководных частях бассейна. Модель доказывается высоким содержанием органического вещества (до 40%) в глубоководных участках Атлантики и океана Тетис (Kuhnt, 1992), "черные сланцы" абиссали содержат следы металлов, возникающих в полностью бескислородных обстановках (Кузьмичева, 2000). Вторая модель постулирует генезис прослоев резким всплеском биопродуктивности в поверхностных слоях воды, вызванном повышенным содержанием питательных веществ, приносимых апвеллингом. Она подтверждается максимальным содержанием органического вещества в отложениях внешней зоны шельфа - верхней части континентального склона, где в апвеллинговых зонах биопродуктивность наиболее высока, а также преимущественно морским планктоногенным генезисом органического вещества, которое аккумулируется внутри биогенных карбонатных осадков, включающих раковины планктонных фораминифер, кальцисфер, кокколитофорид, часто со значительной примесью фосфатных рыбных остатков (Кузьмичева, 2000).
Есть ряд моделей формирования "черных прослоев" в Юго-Западном Крыму.
Д.П. Найдиным и С.И. Кияшко в 1994 г. (Найдин, Кияшко, 1994) на примере разреза оврага Аксу-Дере постулировали, что на рубеже сеномана и турона не было единого эвксинного бассейна, что подтверждается прерывистостью горизонта "черных прослоев". Прерывистость вызвана особенностями рельефа дна и характером динамики водной среды. Основной агент модели - периодические флуктуации продуктивности пелагиали. При ее ускорении на дно поступало больше отмершей биомассы, а при замедлении - меньше, что приводило к чередованию на дне окислительных и восстановительных обстановок. Циклически изменявшаяся продуктивность подтверждается цикличным строением сеномана, обусловленным астрономо-климатическими циклами М. Миланковича (периодическими изменениями параметров земной орбиты: прецессии оси вращения, наклонения эклиптики к плоскости орбиты и эксцентриситетом орбиты). Под воздействием этих сил происходили климатические флуктуации, вызывая в итоге изменение температуры, солености, вариации в механизме вертикального перемешивания вод, что, в конце концов, отражалось на балансе питательных веществ и содержании кислорода. Последние два фактора определяли продуктивность и сохранность органического вещества на дне. Авторы считают, что ОАЕ-2 могло состоять из нескольких фаз, наиболее интенсивная из которых приходилась на конец сеномана. Эвстатический механизм авторами модели не привлекался.
В 1996 г. Ю.О. Гаврилов и Л.Ф. Копаевич (Гаврилов, Копаевич, 1996) для разреза оврага Аксу-Дере обосновали модель связи образования "черных прослоев" с эвстатическими флуктуациями уровня океана. Модель включает три стадии (фазы). Первая фаза (до регрессии) отвечает высокому уровню стояния, вторая - регрессии и падению уровня океана. В результате регрессии прибрежные районы превращаются в заболоченную низину, где активно накапливается органическое вещество. Во время третьей фазы происходит трансгрессия и накопленное в прибрежной низменности органическое вещество попадает в воды бассейна, где частично сразу же захороняется, а частично - возвращается в биологический цикл, вызывая бурный всплеск биопродуктивности, что в итоге приводит к аноксии, накоплению и захоронению новых доз органического вещества и формированию "черных прослоев".
В 2000 г. Т.А. Кузьмичева предложила модель накопления прослоев на континентальной окраине, разбитой серией сбросов на ступени, внутри или на границе которых в условиях горизонтального растяжения могли возникать микрограбены или ассиметричные депрессии. Из-за их геометрии и ориентировки туда не попадали течения, что в итоге вызывало аноксию и формирование "черных прослоев" в депрессиях дна. Модель подтверждается конседиментационными складками гравитационного оползания терминального сеномана г. Белой и вертикальной трещиноватостью пород г. Сельбухры (Gale et al., 1999; Кузьмичева, 2000; Kopaevich, Kuzmicheva, 2002). Автором расположил разрезы по возрастанию глубины: гг. Кизил-Чигир и Мендер, далее г. Сельбухра, затем овр. Аксу-Дере и, наконец, г. Белая.
Р.Р. Габдуллин (Габдуллин, 2002) объяснил генезис прослоев в разрезе Аксу-Дере циклами разбавления, подтвержденными циклическими флуктуациями содержания кварцевых зерен в породе и циклами растворения, основанными на циклическом распределении: степени биотурбации пород, уровней присутствия и отсутствия фораминифер, концентрации органического углерода; присутствии шести горизонтов лимонитовых конкреций, отвечающих максимальным эпизодам аноксии.
Полученные данные показывают, что накопление черных прослоев в Юго-Западном Крыму, объясняется их накоплением в западинах рельефа верхней части континентального склона с нарушенной рециркуляцией придонных течений. В Новороссийском синклинории - турбидитной седиментацией подножия склона и дна глубоководного трога с донным активным вулканическим центром на дне трога (в случае разреза Андреевского перевала) и располагавшимся юго-восточнее мощным Понтийско-Закавказским вулкано-плутоническим поясом (рис. 7).
Из проведенных сопоставлений результатов геохимических исследований видно, что крымские и кавказские сеноман-туронские породы достаточно сильно отличаются по химическому составу (следовательно, и по условиям формирования) и друг от друга. Они не противоречат и подтверждают выше описанные палеогеографические построения. К числу процессов, способствовавших временами сероводородному заражению, можно, вероятно, добавить воздействие слоя кислородного минимума в промежуточных водах. Микроапвеллинги не имели ничего общего с мощнейшими системами современных апвеллингов Мирового океана. Получен новый и интересный результат: ощутимую роль в обогащении ряда интервалов разреза органическим веществом играло растворение карбонатов за счет выделения СО2 в иловую и придонную воду при диагенезе. Сероводородное заражение, иногда приводившее к заморам рыб, было обусловлено распадом органики в ходе седиментогенеза и раннего диагенеза и не носило стационарного характера. На Кавказе примерно эти же механизмы действовали в условиях более глубоководного бассейна и другого по составу петрофонда.
По результатам анализа отношения Mo/Mn установлено, что накопление богатого органикой прослоя происходило в условиях как сероводородного заражения, так и в оксических обстановках. Исходя из данных отношения Сорг/N установлено, что в разрезах Аксу-Дере и Сельбухра преобладает терригенное органическое вещество. Во всех пробах из Лазаревской подзоны преобладает терригенное, а в пробах из Анапско-Агойской подзоны - морское органическое вещество.
Формирование черных сланцев характерно не только для разрезов континента, а также по данным каротажных диаграмм фиксируется в скважинах Одесского шельфа.
В целом палеотектоническая обстановка в позднем сеномане ЮЗ Крыма и СЗ Кавказа определяла ход осадконакопления в изучаемых районах.
|
