Савельева Ольга Леонидовна
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук
|
содержание |
Актуальность проблемы. Одно из важных направлений в науках о Земле - изучение влияния климата на осадконакопление, дающее ключ к пониманию причин климатических изменений в древние эпохи и в настоящее время. Особенно чутко реагируют на климатические и биотические изменения осадки открытых областей океана. Пелагические отложения входят в состав палеоокеанических комплексов, которые, наряду с островодужными комплексами, принимают участие в строении складчатого обрамления Тихого океана, в том числе Восточной Камчатки. В основу работы положено детальное литологическое и геохимическое изучение пелагических карбонатнокремнистых отложений мелового возраста на п-ове Камчатский Мыс, которые являются уникальным объектом, не имеющим аналогов на Камчатке. В частности, рассматривалась такая актуальная проблема, как цикличность климатических изменений и отражение ее в осадконакоплении. На основе полученных данных была предложена модель формирования ритмичного переслаивания яшм и известняков изученной породной ассоциации.
Не менее актуально изучение следов абиотических событий, нередко катастрофических, запечатленных в геологической летописи. В изученных карбонатно-кремнистых отложениях альб-сеноманского возраста присутствуют прослои, обогащенные органическим углеродом, соответствующие, по мнению автора, эпизодам дефицита кислорода в придонных водах, то есть океанским аноксическим событиям (ОАЕ - oceanic anoxic event; Schlanger and Jenkyns, 1976). Детальное описание указанных отложений, их геохимическое исследование различными методами позволило реконструировать условия седиментации и установить различные факторы, определяющие осадконакопление (колебания биопродуктивности различных групп планктона, окислительно-восстановительные условия на дне, влияние вулканизма).
Для получения наиболее полной характеристики осадкообразования в меловое время в Палеопацифике важно сравнение меловых отложений п-ова Камчатский Мыс с одновозрастными отложениями в Тихом океане, в которых также обнаружены следы аноксических событий. Такое сопоставление было произведено с использованием материалов глубоководного бурения (проекты DSDP и ODP).
Цели и задачи работы. Основной целью работы является выяснение строения, состава и условий формирования пелагических карбонатно-кремнистых отложений альб-сеноманского возраста на п-ове Камчатский Мыс (Восточная Камчатка), в том числе влияния аноксических событий и вулканизма на образование прослоев, обогащенных органическим углеродом.
Понадобилось решить следующие задачи:
выяснить детали строения пакетов карбонатно-кремнистого переслаивания: взаимоотношения с базальтами; характер ритмичности, причины ее возникновения и факторы, ее нарушающие; характер диагенетических и катагенетических преобразований; распределение в разрезе радиолярий; характер залегания органических прослоев;
выяснить характер распределения в разрезе петрогенных окислов, микроэлементов и редкоземельных элементов; определить химический и минералогический состав углистого вещества, его происхождение; проинтерпретировать изотопные характеристики известняков;
с учетом полученных новых материалов создать модели: формирования ритмичности карбонатно-кремнистых пакетов; накопления и сохранения в осадке прослоев, обогащенных органическим веществом.
Фактическая основа работы. В основу работы положены материалы полевых исследований автора на п-ове Камчатский Мыс в 2006-2007 гг. в составе Петрологического отряда Лаборатории подводного вулканизма ИВиС ДВО РАН. Камеральные работы и подготовка диссертации проводились в ИВиС ДВО РАН и в РГГРУ им. С. Орджоникидзе на кафедре региональной геологии и палеонтологии.
В ходе работы автором описано около 150 прозрачных шлифов и аншлифов осадочных пород. Основой для исследования геохимических особенностей пород послужила коллекция из более 100 образцов. Аналитические исследования выполнены в различных лабораториях:
стабильные изотопы δ13С и δ18О в валовых пробах известняков - в лаборатории ГИН РАН - 17 проб (аналитик Б.Г. Покровский);
петрогенные окислы и редкие элементы методом рентгенофлуоресцентного анализа (XRF) - в аналитическом центре ИВиС ДВО РАН - 75 проб (аналитик Е.В. Карташева);
микроэлементы (в том числе РЗЭ) методом ISP-MS - в лаборатории ИМГРЭ - 12 проб (аналитик Д.З. Журавлев) и Аналитическом центре ВСЕГЕИ - 3 пробы;
определение ряда микроэлементов (в том числе Ir) методом нейтронно-активационного анализа - в Лаборатории химико-аналитических исследований ГИН РАН - 7 проб (аналитик А.В. Горбунов);
химико-спектральное определение концентраций благородных металлов в золе углистых прослоев - в лаборатории ОАО <Камчатгеология> (Pt и другие элементы платиновой группы - 18 проб, Au - 9 проб);
микрофаунистические исследования (выделение объемных форм радиолярий из кремнистых пород) для детализации возраста пород в разрезах - микропалеонтологом ГИН РАН Т.Н. Палечек;
элементный анализ керогена углистых пород выполнен в Испытательном центре ФГУП <Институт горючих ископаемых> - 7 проб (аналитик И.В. Авгушевич) и в ИНГГ СО РАН - 3 пробы;
микрозондовый анализ углистых пород в аншлифах проведен на электронном микроанализаторе , оборудованном энерго-дисперсионным спектрометром в ИВиС ДВО РАН - 20 анализов (аналитик С.В. Москалева).
Общее число выполненных различными методами анализов 170.
Научная новизна и практическое значение работы:
Детально изучены разрезы пелагических отложений альб-сеноманского возраста на Восточной Камчатке, получены новые данные о геохимическом составе пород.
Впервые предложен механизм образования ритмичности в меловых карбонатно-кремнистых отложениях Восточной Камчатки в зависимости от колебаний палеоклимата.
Впервые в составе смагинской ассоциации изучены породы, содержащие морское сапропелевое органическое вещество, обосновано влияние вулканизма на их формирование.
Впервые показана связь аноксических событий с накоплением органического вещества в меловых отложениях Восточной Камчатки и проведено сравнение прослоев, обогащенных органическим углеродом, со следами ОАЕ в Тихом океане.
Впервые в осадочных породах мелового возраста на п-ове Камчатский Мыс выявлены геохимические аномалии Au, Pt, Ir.
Впервые для меловых осадочных отложений Восточной Камчатки проведены изотопные исследования, что дает возможность их корреляции с отложениями других регионов.
Полученные результаты могут быть использованы при палеоклиматических исследованиях и реконструкциях для мелового периода, а также при решении вопросов региональной стратиграфии.
Защищаемые положения:
Ритмичность карбонатно-кремнистых отложений смагинской ассоциации п-ова Камчатский Мыс возникла вследствие колебаний биопродуктивности поверхностных вод океана, связанных с орбитально обусловленными колебаниями климата.
Увеличение биопродуктивности фитопланктона и аноксические/эв ксинные условия способствовали накоплению в сапропелевых углях и сапропелевых горючих сланцах смагинской ассоциации фосфора, бария, РЗЭ, ряда рудных элементов и благородных металлов (Cu, Ni, Zn, Mo, V, U, As, Au, Pt).
Накопление обогащенных органическим углеродом прослоев среди яшм и известняков смагинской ассоциации связано с проявлениями вулканизма, вызвавшими вспышки биопродуктивности фитопланктона.
Следы аноксических событий в отложениях альба - сеномана Восточной Камчатки сходны со следами ОАЕ в Северо-Западной Пацифике.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях: в ИВиС ДВО РАН на ежегодной конференции, посвященной дню вулканолога (Петропавловск-Камчатский, 2006, 2007, 2008 гг.); на VII, VIII и IX Международных конференциях <Новые идеи в науках о Земле> (Москва, РГГРУ, 2005, 2007, 2009 гг.); на межрегиональной научно-практической конференции <Вузовская наука - региону>, региональные исследования: результаты, проблемы, перспективы (Петропавловск-Камчатский, 2005 г); на Четвертом Всероссийском Совещании <Меловая система России и ближнего зарубежья: проблемы стратиграфии и палеогеографии> (г. Новосибирск, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, и одна находится в печати. Из них 4 опубликованы в журналах, рекомендованных ВАКом.
Благодарности. Автор приносит свою благодарность научному руководителю д.г.-м.н. профессору В.М. Цейслеру (РГГРУ) за консультации и помощь в процессе подготовки данной работы. Я искренне признательна Т.Н. Палечек за консультации по многим вопросам, а также фотографирование и определение возраста радиолярий, практическую помощь в препарировании образцов. Автор благодарит Д.П. Савельева (ИВиС ДВО РАН) за помощь на всех этапах работы. Спасибо О.В. Кувикас и Н.В. Цуканову за поддержку во время совместных полевых работ. Большую помощь в работе оказали консультации по ряду вопросов В.Т. Фролова (МГУ), О.А. Корчагина (ГИН РАН), Н.Ю. Брагина (ГИН РАН), В.С. Вишневской (ГИН РАН), Ю.М. Малиновского (РУДН), А.В. Ландера (МИТП РАН), Г.П. Авдейко (ИВиС ДВО РАН), Е.А. Щербининой (ГИН РАН), Н.К. Фортунатовой (РГГРУ), Л.М. Прокофьевой (ВИЭМС), В.Л. Злобина (ГИН РАН). Автор приносит благодарность Ю.О. Гаврилову (ГИН РАН), Б.Г. Покровскому (ГИН РАН), С.М. Ляпунову (ГИН РАН), Д.З. Журавлеву (ИМГРЭ), Е.В. Карташевой (ИВиС ДВО РАН), Н.В. Прониной (МГУ) за помощь в организации аналитических исследований и получении данных.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения, изложенных на 179 листах печатного текста, содержит 22 рисунка и 10 таблиц. Библиография включает 192 названия.
Первая глава посвящена описанию положения исследуемой породной ассоциации в структурах Восточной Камчатки и геологического строения района работ. Здесь же дается детальная характеристика карбонатно-кремнистых пакетов по маршрутным пересечениям и описание разрезов. Приводятся данные изучения пород под микроскопом, на их основании делаются выводы об условиях накопления и характере диагенеза осадков. Изложены результаты геохимических исследований кремнистых и карбонатных пород.
Во второй главе рассматривается ритмичность пакетов карбонатно-кремнистого переслаивания. Анализируются проявления ритмичности в различных пачках одного из разрезов. По опубликованным материалам дается обзор моделей возникновения ритмичности гемипелагических и пелагических отложений мелового возраста. Особое внимание уделяется моделям влияния орбитальных параметров Земли на климат, биопродуктивность планктона и осадконакопление. Проводится сравнение ритмичности в отложениях смагинской ассоциации и в отложениях сеноманского возраста центральной Италии, а также в океанских отложениях мелового возраста, вскрытых скважинами глубоководного бурения.
Третья глава посвящена описанию состава и строения пород, обогащенных органическим углеродом, залегающих среди яшм и известняков смагинской ассоциации. Рассматривается элементный состав керогена и минералогический состав углистых пород, делаются выводы о морском происхождении органического вещества в них. Изложены результаты геохимических исследований этих пород и их интерпретация. Делаются выводы об окислительно-восстановительных условиях на дне, о контрастном обогащении некоторых прослоев гиалокластическим материалом.
В четвертой главе дается обзор обстановок развития океанских аноксических событий, показывается их широкое распространение в меловом периоде и рассматриваются причины их возникновения.
Пятая глава посвящена результатам радиоляриевого анализа и исследований соотношений стабильных изотопов углерода и кислорода в карбонатных прослоях. Приводятся выводы о возрасте отложений и предполагаемой корреляции углистых прослоев с уровнями глобальных ОАЕ.
В шестой главе реконструируется обстановка формирования смагинской ассоциации, приводится модель накопления кремнистых, карбонатных и сапропелевых илов. По опубликованным материалам обобщаются данные о следах ОАЕ, полученные при глубоководном бурении в Тихом океане. Приведены подробные описания интервалов, содержащих слои, обогащенные Сорг., вскрытые наиболее изученными скважинами. Сравниваются особенности осадконакопления смагинской ассоциации и отложений мелового возраста на подводных возвышенностях Тихого океана.
Заключение содержит основные выводы проведенного исследования.
|
