CC BY
21
Н.О. Тітова
Відділення морської геології та осадового рудоутворення НАН України, Київ
ГЛИНИСТО-СИДЕРИТОВІ КОНКРЕЦІЇ З ТВЕРДИХ ВИКИДІВ ГРЯЗЬОВИХ ВУЛКАНІВ КЕРЧЕНСЬКОГО ПІВОСТРОВА
За результатами досліджень конкреції віднесені до розрізу нижнього, середнього та верхнього майкопу.
Ключові слова: Керченський півострів, глинисто-сидеритові конкреції, грязьові вулкани, майкопська серія
Постановка проблеми
У твердих викидах грязьових вулканів Керченського півострова встановлено різноманітні за складом, віком та генезисом уламки порід. Їх детальне дослідження дає змогу отримати інформацію про глибину залягання кореневої системи та процеси, які відбуваються в каналах вулканів. Цікавими в цьому плані є глинисто-си-деритові конкреції, які є досить поширеними серед уламкової складової грязьових вулканів. Дослідження їх геологічної позиції, морфології, складу буде сприяти вирішенню проблеми стратифікації грязьовулканічних комплексів та їх генезису.
Аналіз попередніх досліджень
Науковим дослідженням глинисто-сидеритових конкрецій присвячено дуже малу кількість робіт. У 1959—1960 рр. конкреції з корінних відслонень Феодосіївської затоки та північного сходу Керченського півострова розглядалися в роботах Є.Ф. Шнюко-вим та Я.Є. Пащенко [1, 3]. В роботі Є.Ф. Шнюкова підкреслюється, що більшість карбонатних конкрецій з майкопської товщі мають магнезіально-кальцієво-залізистий склад, а нижньо-майкопські конкреції за вмістом мангану корелюються з олігоценовими манганорудними відкладами Придніпровського басейну. Вміст мангану в них коливається від 0,05 до 3,48 % для май-копських і від 0,18 до 3,64 % для крейдових і юрських відкладів.
© Н.О. ТІТОВА, 2014
Я.Є. Пащенко робить висновки про регіональне поширення конкрецій у всьому розрізі майкопської товщі Керченського півострова. Дослідження Є.І. Соколова і А.Л. Рябіниної показали, що сидерити, які містять у вигляді домішок карбонати магнію й кальцію, порівняно з сидеритами, позбавленими цих компонентів, мають більш лужну реакцію. За їх даними, існує пряма пропорційна залежність між вмістом магнію і лужністю середовища мінералоутворення. Чим більше магнію у складі сидериту, тим більш лужна його реакція.
В 1971 році Є.Ф. Шнюковим було досліджено сидеритові конкреції з Джау-Те-пенського та Насирського грязьових вулканів і зроблено припущення про їх пізньомайкопський вік [2].
Район робіт, методика, об'єм та об'єкти дослідження
Для детальних досліджень було обрано діючі грязьові вулкани: Булганацький (сопки Центральне озеро, Андрусова, Вернадського, Ольденбурзь-кого), Малотарханський (сопки Трубецького, Шилова), Великотарханський, Джарджавський, Солдатсько-Слобідський та Джау-Тепенський.
Джау-Тепенський вулкан розташований у межах Південно-Західної рівнини, а всі інші — в межах Позапарпацької області. Ці ділянки Керченського півострова мають різну геолого-тектонічну будову: Південно-Західна рівнина є східним пе-реклінальним зануренням Гірського Криму, а Позапарпацька область відноситься до південного борту Індоло-Кубанського прогину
Для досліджень із сучасних відкладів грязьових вулканів було зібрано понад 30 зразків глинисто-сидеритових конкрецій. Всі вони описувались макроскопічно та вивчалися в шліфах. Для 26 проб сидеритових конкрецій було виконано хімічні аналізи (рентгеноспектральний та силікатний). Дослідження проводилися в лабораторії геологічного факультети КНУ (аналітики І.І. Аширова, В.В. Загородний).
Результати досліджень та їх аналіз
У твердих викидах грязьових вулканів Керченського півострова встановлено такі породи: пісковики, алевроліти, вапняки, аргіліти, мергелі, залізні руди, глинисто-карбонатні конкреції (глинисті сидерити), уламки кальциту, а також специфічні породи з текстурою cone in cone.
Серед грубоуламкового матеріалу глинисто-сидеритові конкреції складають понад 6 % від загальної маси. Вони представлені фрагментами, рідше цілими екземплярами закругленої та округло-сплюснутої форм. Розмір конкрецій в перетині складає від 2 до 20 см. Зверху вони вкриті окисною коричневою шкарлупчас-тою кіркою, що помітно виділяє їх серед іншого уламкового матеріалу. Злам уламків нерівний (рис. 1). Структура конкрецій в більшості пелітова, алевропе-літова. Текстура слабо смугаста, зональна. Більшість конкрецій тою чи іншою мірою лімонітизовані.
Мікроскопічно вони складені пелітоморфною сумішшю сидериту та глинистої речовини, в якій розсіяні включення кварцу, глауконіту, піриту алевритової та рідше псамітової розмірності. Конкреції часто розсічені тонкими волосоподібними тріщинками, виповненими тонкозернистим кальцитом і глинистими мінералами (рис. 2).
Рис. 1. Глинисто-сидеритові конкреції: а — Малотарханський вулкан (сопка Трубецького), б — грязьовий вулкан Джау-Тепе
вий вулкан Джау-Тепе, ніколі +, зб. 40 МяС03 СаС03
Рис. 3. Хімічний склад глинисто-сидериитових конкрецій грязьових вулканів Керченського півострова: 1 — Булганацький грязьовий вулкан; 2 — Великий Тархан; 3 — Джа-Джава; 4 — Джау-Тепе; 5 — Солдатсько-Слобідський
За результатами рентгеноспектрального аналізу в сидеритових конкреціях виявлено 13 мікроелементів: №, Си, /п, Ga, Rb, Sr, X /г, №, As, Br, Pb, Th (табл. 1). Для кожного з них був розрахований кларк концентрації по відношенню до глинистих відкладів майкопської серії.
Встановлено, що в конкреціях більшість цих елементів мають тенденцію до накопичення. Кларк концентрації таких елементів як №, /г становить від 2—5, а А від 7 до 20. Найбільші значення А характерні для конкрецій з сопок Андрусо-ва, сопки Шилова Малотарханського вулкану та вулкану Джау-Тепе. Низькі значення А характерні для конкрецій для Джарджавського та Великотарханського вулканів. У конкреціях всіх вулканів спостерігається високий вміст ТЬ, що становить від 12 до 20 кларків. Практично незмінними по відношенню до вміщуючих порід залишаються концентрації Sr та У Для деяких компонентів (/п, Ga, Rb,
Вг та РЬ) спостерігається значне їх зменшення.
Таблиця 1. Пересічний вміст мікроелементів в глинисто-сидеритових конкреціях з грязьових вулканів Керченського півострова (г/т)
Назва *Fe, % N1 Си гп Ga Rb 8г У гг № Ая Вг РЬ ТИ
Андрусова 25 111 <20 35 13 11 199 35 64 <20 17 <5 <5 <20
Вернадського 30 112 <20 37 12 12 208 29 81 <20 11 <5 <5 24
Джарджава 30 131 <20 40 12 13 86 27 44 <20 8 <5 <5 23
Ольденбурзького 25 112 <20 33 11 13 419 29 75 <20 10 <5 <5 26
Солдатсько-
Слобідський 30 128 <20 79 13 16 240 16 52 <20 13 <5 <5 20
Трубецького 35 150 <20 40 14 12 151 29 60 <20 15 <5 <5 24
Центральне озеро 30 134 <20 30 14 10 269 33 64 <20 13 <5 <5 25
Шилова 35 153 <20 40 13 13 256 38 42 <20 26 <5 <5 28
Великий Тархан 26 <100 <20 39 12 23 230 19 44 <20 8 <5 <5 21
Джау-Тепе <100 26 84 <3 125 14 38 6 25 <3 <3 <15
Таблиця 2. Пересічний вміст основних хімічних елементів глинисто-сидеритових конкрецій грязьових вулканів Керченського півострова (%)
Назва 8Ю2 ТЮ2 АІ2О3 ^203 МпО М80 СаО
Андрусова 8,61 0,20 3,33 41,72 0,55 4,81 4,49
Вернадського 10,47 0,22 2,95 44,50 0,65 3,98 2,03
Джарджава 10,22 0,21 3,90 41,16 0,98 4,18 2,78
Ольденбурзького 8,77 0,19 3,08 38,48 1,26 3,67 8,77
Солдатсько-Слобідський 11,87 0,25 4,03 46,32 1,17 2,72 3,10
Трубецького 10,91 0,23 3,79 46,42 0,69 2,70 2,06
Центральне озеро 7,41 0,18 2,63 47,35 0,81 3,01 4,48
Шилова 9,43 0,23 3,58 48,38 0,88 2,30 2,93
Великий Тархан 11,23 0,18 3,98 37,91 0,37 3,45 3,75
Джау-Тепе 3,62 0,12 1,29 52,42 2,08 0,92 2,42
Назва №20 К20 Р2О5 8 СІ Н2О РРР
Андрусова 1,38 0,40 2,13 0,35 0,04 1,29 30,29
Вернадського 1,16 0,37 0,36 0,23 0,06 1,59 31,03
Джарджава 1,20 0,33 1,41 0,26 0,03 1,17 31,77
Ольденбурзького 1,83 0,44 5,10 0,30 0,05 1,04 26,61
Солдатсько-Слобідський 1,60 0,38 1,69 0,23 0,27 2,29 23,68
Трубецького 1,16 0,39 1,02 0,71 0,05 1,48 27,98
Центральне озеро 1,53 0,34 2,18 0,31 0,15 1,61 27,61
Шилова 1,27 0,39 1,26 0,77 0,07 2,11 26,00
Великий Тархан 1,42 0,40 1,98 0,26 0,16 1,64 32,86
Джау-Тепе 1,35 0,23 0,12 0,04 0,03 1,74 33,23
Дані хімічного аналізу показали, що переважаючою складовою всіх глинисто-сидеритовиих конкрецій є карбонати заліза, кальцію, марганцю, магнію. Їх вміст складає від 57 до 86 %. Найбільший вміст цих компонентів відмічається в конкреціях Джау-Тепенського вулкану (табл.2).
За співвідношенням основних компонентів досліджені глинисто-сидеритові конкреції грязьових вулканів можна поділити на 3 типи: кальцій-магній-залізисті; магній-кальцій-залізисті; кальцій-манган-залізисті.
Таблиця 3. Вміст мангану в глинисто-сидеритових конкреціях у грязьових вулканах Керченського півострова (в %)
Назва Мах Міп Пересіч- ний Назва Мах Міп Пересіч- ний
Андрусова 0,74 0,21 0,55 Трубецького 0,79 0,51 0,69
Вернадського 0,93 0,49 0,65 Центральне озеро 1,35 0,53 0,81
Джарджава 2,01 0,36 0,98 Шилова 1,23 0,38 0,88
Ольденбурзького 1,81 0,37 1,26 Великий Тархан 0,37
Солдатсько-Слобідський 1,37 0,99 1,17 Джау-Тепе 2,08
Перший тип характерний для конкрецій з Булганацького (сопка Андрусова, Вернадського), Малотарханського (сопка Трубецького), Джарджавсього вулканів. Другий тип — Булганацький (сопка Ольденбурзького та Центральне озеро), Солдатсько-Слобідський та Великотарханський вулкани. До третього типу належать конкреції Джау-Тепенського вулкану.
Це означає, що матричні породи конкрецій різних вулканів мають різний склад, а можливо й вік.
Загальна розрахована формула сидеритових конкрецій з досліджених вулканів має вигляд:
Р'е0,59-0,77Мп0,01-0,03М&,03-0,15Са0,05-0,10СО3.
За даними перерахунків хімічного складу конкрецій на карбонатну складову було побудовано також трикутну діаграму (Рис. 3). Отримані на ній поля складу основних компонентів: FeCO3 + МпС03, MgCO3, СаС03 в цілому збігаються з розрахунками [3], зробленими аналогічним методом для глинисто-сидеритових конкрецій нормального розрізу майкопської серії Керченського півострова. Основним маркуючим компонентом тут виступає манган. Він збільшується у нижньомайкопській товщі і в цілому корелюється з відкладами верхнього олігоцену півдня України. В конкреціях з грязьових вулканів вміст мангану коливається від 0,21 до 2,08 % (табл. 3). Максимальні значення його характерні для Джау-Тепенського грязьового вулкану. В конкреціях з підвищеним вмістом мангану спостерігається збільшення миш'яку та міді й незначне зменшення торію. Всі інші мікроелементи помітної кореляції з вмістом мангану не проявляють.
Це надає підстави для віднесення досліджених конкрецій до розрізу нижнього, середнього та верхнього майкопу. До нижнього майкопу віднесені конкреції з вулкану Джау-Тепе, до середнього майкопу — конкреції з Булганацького (сопки Андрусова, Ольденбурського), Великотарханського та Джарджавського вулканів. До верхнього майкопу віднесені конкреції з Булганацького (сопки Вернадського, Центральне озеро), Малотарханського (сопки Трубецького та Шилова), Солдатсько-Слобідського вулканів.
Висновки
1. Глинисто-сидеритові конкреції серед грубоуламкового матеріалу, що викидається грязьовими вулканами Керченського півострова, становлять близько 6 % від їх загальної маси.
2. Хімічний склад глинисто-сидеритових конкрецій є змінним, але контролюється чотирма основними елементами: кальцієм, залізом, магнієм, манганом.
За цими компонентами виділено три типи конкрецій: кальцій-магнієво сидери-товий, магній-кальцієво сидеритовий та кальцій-манган-сидеритовий.
3. В сидеритових конкреціях виявлено 13 мікроелементів: Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, As, Br, Pb, Th. Більшість із них виявляють тенденцію до накопичення з породами майкопської серії. Значні концентрації характерні для Ni, Zr, As, Th.
4. Зроблено спробу визначення відносного віку конкрецій за хімічним складом. До раннього майкопу віднесені конкреції з вулкану Джау-Тепе. Всі інші конкреції — до середнього і пізнього майкопу.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Пащенко Я.Е. Тектонический режим Индольской впадины в майкопское время и его влияние на характер пород и распределение фаций // Тр. ин-та мин. рес., К., 1959, вып. 1. — С. 3—10.
2. Шнюков Е.Ф., Соболевский Ю.В., Гнатенко Г.И. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области. Атлас. — Киев: Наук.думка, 1986. — 151с.
3. Шнюков Є.Ф. Про хімічний склад майкопських сидеритових конкрецій Криму // Шнюков Є.Ф. В кн.: Матеріали з мінералогії України, 2. Вид-во АН УРСР, К., 1961. — С. 69—77.
Стаття поступила 07.03.2014
Н.О. Титова
ГЛИНИСТО-СИДЕРИТОВЫЕ КОНКРЕЦИИ ИЗ ТВЕРДЫХ ВЫБРОСОВ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ КЕРЧЕНСКОГО ПОЛУОСТРОВА
По результатам исследований конкреции отнесены к разрезу нижнего, среднего и верхнего майкопа.
Ключевые слова: Керченский полуостров, глинисто-сидеритовые конкреции, грязевые вулканы, майкопская серия.
N.O. Titova
CLAYEY-SIDERITE CONCRETIONS FROM SOLID MUD VOLCANOES DEBRIS OF THE KERCH PENINSULA
According to the research concretions are attributed to the Lower, Middle and Upper Maikop.
Key words. Kerch Peninsula, clay and siderite concretions, mud volcanoes, Maikop series.
