CC BY
29
УДК [563.4/9+564]:551.763.3](470.44]
комплексное био- и магнитостратиграфическое изучение разрезов «озерки»
(верхний мел, саратовское правобережье). статья 1. Характеристика разрезов, результаты петромагнитных и магнито-минералогических исследований
Светлой памяти коллеги, палеонтолога и стратиграфа В. М. Харитонова
Е. М. Первушов, В. Б. сельцер, Е. А. Калякин, В. а. Фомин, и. П. рябов, е. и. ильинский, а. А. Гужикова, А. В. Бирюков, А. М. суринский
Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г Чернышевского E-mail: [email protected]
В правобережной части Саратовской области установлен разрез терригенных и карбонатных пород, залегающих под «губковым» горизонтом, возраст которого традиционно рассматривался как сантонский. Мергели, слагающие значительную часть разреза, отличаются максимальной мощностью, известной в западной части региона. Представлены полевое описание и схема сопоставления выделенных стратифицированных интервалов трех сопряженных объектов «Озерки», результаты петромагнитных и магнито-мине-ралогических исследований интервала карбонатных пород. Ключевые слова: верхний мел, сеноман, турон, коньяк, сан-тон, биостратиграфия, магнитостратиграфия, петромагнетизм, Саратовское Поволжье.
Integrated Bio and Magnetostratigraphic study of the «ozerki sections» (Upper Cretaceous, Right Bank of the Volga in the saratov Region). Paper 1. section Characteristics, Results of Petromagnetic and Magnetic-mineralogical Examinations
E. M. Pervushov, V. B. seltser, E. A. Kalyakin, V. A. Fomin, I. P. Ryabov, E. I. Ilinskiy, A. A. Guzhikova, A. V. Biryukov, A. M. surinskiy
In the right-bank part of the Saratov Region, a section of terrigenous and carbonate rocks has been determined to underlie the «sponge» horizon conventionally dated back to the Santonian. The maximum thickness of the marls, constituting a substantial portion of the section, occurs in the western part of the region. Field description is presented alongside with the correlation scheme of the recognized stratified intervals in the three joined Ozerki objects and the results of petromagnetic and magnetic-mineralogical examinations in the carbonate rock interval.
Key words: upper Cretaceous, Cenomanian, Turonian, Coniacian, Santonian, biostratigraphy, magnetostratigraphy, petromagnetism, Volga Region near Saratov.
DOI: 10.18500/1819-7663-2017-17-2-105-116
Предыстория изучения разрезов «Озерки». Карбонатный карьер, разрабатываемый дорожными службами с начала 70-х годов ХХ века, с
1974 года стал одним из местонахождений кремниевых губок. В последующем эти заброшенные разработки, протягивающиеся в широтном направлении до 300 м, при ширине до 100 м, определены как «Озерки-1». Расположены они на высоком левом борту ручья Грязнуха, западнее с. Озерки Лысогорского района. Карьер с севера ограничен глубоким оврагом, и северный борт карьера частично вскрывает овражно-балочный делювий. Условно выделяются три технологические ступени высотой до 1-1,3 м. Основание средней ступени приурочено к фосфоритовому «губково-му» горизонту, а подошва верхней, в западной части разработки, совпадает с сильно ожелезненной поверхностью опоковидных пятнистых мергелей. Высота стенок карьера в восточной части до 3 м, в западной - от 0,5 до 2,5 м, большей частью они задернованы и перекрыты вскрышными отвалами. Местонахождение туронской - сантонской макрофауны «Озерки-1» привлекательно значительной площадью выхода и насыщенностью фоссилиями мергелей, подстилающих «губковый» горизонт.
Разрез «Озерки-2» представляет собой отвесный обрыв в одном из правых отвержков ручья Грязнуха, ниже по течению от с. Озерки. Эту точку наблюдения (№ 339) посещали и кратко описывали Г. Г. Пославская и Н. С. Морозов 20 июля 1971 года. Материалы рассмотрения карбонатной, «подсантонской», толщи пород представлены в отчете 1972 года «Составление литолого-пале-огеографических карт позднего мела Саратовского Правобережья в связи с прогнозированием неметаллических полезных ископаемых». К этому отчету В. И. Барышникова по материалам изучения фораминифер составила литолого-стра-тиграфическую колонку разреза «Озерки» (в этой работе - «Озерки-2»). В колонке условно выделен интервал пород сеномана (мощностью до 2 м), так же условно - нижнего (3,5 м) и верхнего турона (при двухчленной структуре яруса, мощностью 8,8 м) и нижнего сантона, мощностью до 2 м.
Ранее при рассмотрении особенностей распространения и стратификации пород верхнего мела междуречья Латрыка и Идолги, левых притоков Медведицы, приведена литолого-стратиграфи-ческая колонка разреза «Озерки» [1, рис. 3, с. 126], без текстовой его характеристики. В этом случае с учетом данных бурения приведена мощность сеномана до 50 м, а мощность интервала карбонатных пород турона, ограниченных в подошве и
© Первушов Е. М, Сельцер В. Б., Калякин Е. А., Фомин В. А., Рябов И. П., Ильинский Е. И., Гужикова А. А., Бирюков А. В., Суринский А. М., 2017
кровле фосфоритовыми горизонтами, определена в 6 м. Указаны мергели сантона без детального расчленения и без указания значения мощности.
В статье [2] по сеноманскому - коньякскому интервалу пород в расположенных южнее районах Саратовского и Волгоградского правобережья указывается, что на участках распространения коньякских мергелей, которые представлены образованиями верхнего коньяка и залегают на карбонатах верхнего турона. Авторами данной публикации с участием В. М. Харитонова разрез «Озерки-2» изучается с 2004 года.
Разрез «Озерки-3» известен с 2004 года. Это «молодой», «антропогенный» по происхождению подковообразный широкий овраг с крутыми стенками, сформировавшийся в средней части правого притока ручья Грязнуха. Здесь на значительном протяжении вскрываются карбонатные породы, подстилающие и перекрывающие внутрифор-мационное несогласие в виде едва выраженного горизонта фосфоритовых включений.
В 2014-2016 годах произведено опробование всех трех разрезов на микрофаунистический анализ, с послойным выделением сопутствующих форм макрофауны. Особое внимание уделено изучению разреза «Озерки-2», как наиболее стратиграфически полного и представительного по мощности карбонатного «подсантонского» интервала пород, именно здесь проводились палео- и петромагнитные изыскания. В нижней части этого разреза из пород терригенно-карбонатного состава Е. В. Поповым отобраны послойные пробы, при анализе которых впервые получены материалы по губкам, моллюскам и акуловым рыбам.
Первоначально внимание было обращено на установление различий в строении «губкового»
горизонта в каждом из разрезов «Озерки» и на особенности состава беспозвоночных из подстилающих его мергелей. Дополнительные сборы фауны, тафономические и палеоэкологические наблюдения выполнены при изучении траншей («Озерки-4»), расположенных между разрезами «Озерки-2 и -3», в которых вскрыт «губковый» горизонт, подстилающие и перекрывающие мергели.
Описание разрезов и их структурного положения, анализ спонгиофауны и сопутствующих беспозвоночных выполнены Е. М. Первушовым. Сбор макрофауны и определение форм проводились В. М. Харитоновым, В. Б. Сельцером (цефалоподы, двустворчатые и брюхоногие моллюски), Е. А. Каля-киным (иглокожие), Е. И. Ильинским (брахиоподы), Е. В. Поповым и А. В. Бирюковым (селяхиофауна). И. П. Рябов провел послойное опробование разрезов, их отмывку и дал определение фораминифер. Коллекции макрофауны и фораминифер хранятся в фондах Регионального музея Землеведения и кафедры исторической геологии и палеонтологии Саратовского университета. Материалы для палео-и петромагнитных исследований собирались и отрабатывались сотрудниками лаборатории Петро-физики Саратовского университета В. А. Фоминым, А. А. Гужиковой и А. М. Суринским.
Структурное положение разрезов «Озерки.». Точки наблюдения Озерки приурочены к средней части субширотного Елшанско-Серги-евского вала, протягивающегося по всей ширине Волго-Медведицкого междуречья (рис. 1, а). Южное крутое крыло этой линейной структуры ограничивает обширную Карамышскую впадину, а на севере она сопряжена с Аткарской впадиной, южной частью Саратовских дислокаций (Тати-щевский вал) и северо-западным окончанием
Рис. 1. Схема расположения разрезов «Озерки»: а - местоположение урочища «Озерки» на территории Поволжья (отмечено звездочкой). б - положение объектов «Озерки-1», «Озерки-2» и «Озерки-3» в бассейне ручья Грязнуха (показаны фигурой «пентагон»)
Степновского вала. К оси Елшанско-Сергиевского вала приурочена цепочка брахиантиклиналей [3]. Разрез «Озерки-1» расположен ближе к своду одной из этих структур и в настоящее время приурочен к наиболее высоким отметкам рельефа. В структурном плане разрезы «Озерки-2» и «Озер-ки-3» находятся в седловине между сопряженными локальными положительными структурами и в современном рельефе представлены в распадках ручья Грязнуха (рис. 1, б). Различные интервалы вскрытия пород в естественных и искусственных разрезах не позволяют оценить изменение мощности карбонатных пород под «губковым» горизонтом в соответствии с современным структурным планом. Особенности строения и состава «губкового» горизонта, а также изменения в литологическом составе вышележащих пород интерпретируются как проявление унаследованного развития структурных элементов во время формирования губковых поселений.
Авторы статьи предполагают вариант палео-структурной реконструкции данного участка тер-
ритории, при котором на начало раннесантонской седиментации Елшанско-Сергиевская структурная ступень (флексура) лишь осложняла северное окончание субмеридионального «Иловлинского» (Нижневолжского) прогиба. Этот прогиб существовал на протяжении турона - коньяка между двумя приподнятыми зонами: Доно-Медведиц-кой на западе и Доно-Иловлинской на востоке (рис. 2), его северная центриклиналь прилегает к склонам Татищевского вала. «Иловлинский» прогиб развивался наложено на юго-восточное раскрытое окончание Рязано-Саратовского прогиба, выполненного терригенными породами верхнего сеномана [4]. «Иловлинский» прогиб в южной части Саратовского правобережья выражен благодаря распространению карбонатных пород турона - коньяка, к тому же отличающихся максимальными значениями мощности.
Описание разрезов приводится сверху вниз (рис. 3).
«Озерки-1». Описание начинается с западного края карбонатного карьера по промоине в
Условные обозначения:
' Песок ■ . .1 кварцевый
а
_б
г
г
2
г
Мергель
Мергель песчанистый
Песок известковистыи
тга
Фосфориты и их агрегаты: а — насыщенные б— песчанистые
«Губковые» горизонты
Единичные скелеты губок
а — железистый песчаник б — железистые колодцы
«шиш
Песок ожелезненный и пронизанный ходами
Рис. 2. Схематический палеогеологический разрез, приведенный к началу формирования нижней поверхности «губкового» горизонта (Саратовское правобережье, Волго-Хоперское междуречье). Цифрами в кружочках обозначены структурные элементы Воронежской анте-клизы: 1 - Хоперская моноклиналь и Рязано-Саратовского прогиба, 2 - Аткарская впадина, 3 - Ртищевско-Баландинский вал, 4 - «Иловлинский» прогиб, 5 - северо-западное окончание
Степновского вала
основании верхней ступени, и далее по северной его стенке (рис. 1, б). Верхние интервалы разреза несут облик карбонатной «полосатой серии», при существенном проявлении кремнистой составляющей в отдельных прослоях, которая не заметна в разрезе «Озерки-3». Содержание кремнезема в отдельных прослоях возрастает к кровле.
Слой 1. Переслаивание мергелей опоковид-ных и мергелей глинистых. В верхней части разре-
за мергель светло-серый с зеленовато-синеватым оттенком, монотонно окрашенный, сильно глинистый и алевритистый, неясно слоистый. Порода с обилием равномерно рассеянных мелких чешуй слюды. Многочисленны разрозненные нижние и верхние створки устриц, обычно небольших размеров - до 2-3 см, реже до 5 см. Здесь же отдельные створки мелких гетеродонтных двустворчатых моллюсков с радиальной ребристостью,
«Озерки-2»
«Озерки-3»
Мергель кремнистый
Карбонатная составляющая
Алевритовая составляющая
Глауконит
Фосфоритовые желваки
Скелеты губок
Зубы акул
Ходы роющих организмов Граница турона - коньяка по данным макрофауны
Рис. 3. Схема стратиграфического расчленения и сопоставления интервалов пород по разрезам «Озерки-1», «Озерки-2» и «Озерки-3». Цифрами на рисунке обозначены номера слоев
фрагменты призматического слоя и отпечатки крупных иноцерамусов кардиссоидного типа, встречены ростры белемнита Ас^посатах sp. Поверхность подошвы относительно неровная, явная и четкая благодаря окрашиванию окислами железа в красно-коричневый и даже черный цвет. Нижележащие мергели более плотные и крепкие - образуют уступ в стенке карьера и являются основанием верхней технологической ступени. Видимая мощность прослоя до 0,2-0,3 м.
Ниже залегает мергель опоковидный светло-серый, неравномерно пятнистый из-за об-лаковидного прокремнения синего цвета разных оттенков. Поверхность кровли интенсивно окрашена окислами железа. Порода тяжелая, плотная и звонкая, образует выдержанный прослой, разбитый вертикальными параллельными трещинами субмеридионального простирания. Поверхность трещин окрашена окислами железа в желтый и красно-коричневый цвет. Мергель оскольчатый, с полураковистым изломом. В породе многочисленны разрозненные створки устриц и иноцерамусов кардиссоидного типа, редко встречаются скелеты тонкостенных губок в автохтонном захоронении. Переход к нижележащему слою постепенный, визуально он выделяется по более светлому оттенку и мелкой щебенчатой отдельности подстилающих мергелей. Мощность прослоя 0,3-0,4 м.
Еще ниже пластуется мергель (глина карбонатная) светло-серый, алевристистый и слюдистый. Мощность прослоя 0,15-0,25 м. Под ним залегает мергель светло-серый плотный, образующий уступ в стенке и в профиле карьера. Для средней части слоя характерна неравномерная пятнистая и точечная светло-синяя и темно-серая пигментация, обусловленная распределением кремнистого цемента. Пятнистый облик породы связан и с окрашиванием окислами железа по вертикальным трещинам и по скелетам тонкостенных губок. Поверхность породы землистая. В слое много губок в автохтонном и субавтохтонном захоронении (Coeloptychium sp.), отдельных створок устриц, найдены ростры белемнитов Actinocamax sp. и относительно крупные отпечатки и тонкие раковины кардиссоидных иноцерамусов. Ближе к подошве порода приобретает субплитчатую отдельность. Переход к нижележащему слою постепенный. Мощность прослоя до 0,4 - 0,5 м. В основании слоя выделен интервал мергеля светло-серого алеври-тистого, с рассеянными мелкими чешуями слюды, тонкоплитчатого и рыхлого. Мощность прослоя 0,25 м. Общая мощность слоя 1,5-1,8 м.
Слой 2. Мергель светло-серый с желтоватым оттенком, с редкими тонкими светло-синими пятнами прокремнения и трещинами, окрашенными в желтый цвет разной степени интенсивности. Порода плотная, выделяется по выдержанному пластообразному залеганию. В нижней трети слоя мергель песчанистый, неравномерно плойчатый и рыхлый, с точечной и полосчатой желтой пигментацией. Ближе к подошве возрастает содержание
алевритовой, а затем и псаммитовой составляющих, мелких фосфоритов черного цвета. В этом же направлении увеличивается содержание глауконита псаммитовой размерности, равномерно рассеянного или сконцентрированного как по ходам илоедов, так и в виде линз. Найдены иноцерамусы Sphenoceramuspachti (Arkh.). Мощность 0,9 м.
Слой 3. Фосфоритовый горизонт, очень плотное, концентрированное скопление фосфоритовых включений и песчаного материала. Псаммитовая составляющая придает породе неравномерно зеленоватую окраску, обусловленную значительным содержанием глауконита. Горизонт слагают редкие крупные хорошо окатанные гальки со следами биоэрозии, а чаще - мелкие фрагменты скелетов губок, сильно фрагментированные и хорошо окатанные, многие со следами биоэрозии и покрытые фосфатным цементом. Преимущественный размер обломков, мелкая щебенка и средняя - мелкая дресва характеризуют аллохтонный по происхождению комплекс, где почти нет автохтонных компонентов, за исключением единичных ростров белемнитов. Наиболее объемные включения в этом образовании, помимо крупных галек, - это агрегаты фосфоритов и крупные скелеты губок, превращенные в полуокатанные мелкие валуны и гальку (Camerospogiidae, Becksiidae). В верхней части фосфоритового горизонта прослеживаются редкие примеры субавтохтонного захоронения губок (Coeloptychiidae, Camerospongiidae). Здесь найден крупный позвонок акулы и фрагменты копролитов. Встречены ростры белемнитов Actinocamax verus verus Miller, A. verus fragilis Arkh. Мощность фосфоритового горизонта до 0,1-0,15 м. Контакт с нижележащим слоем четкий, с поверхностью «твердого дна» по нижележащим мергелям. Мощность 0,15-2 м.
Слой 4. Мергель белый, светло-серый, монотонно окрашенный и неясно слоистый. В интервале до 0,2 м ниже кровли распространены преимущественно крупные (до 2-3 см), вертикальные и протяженные, а также тонкие и мелкие ходы илоедов, заполненные терригенно-карбонатным материалом вышележащей породы, выделяющиеся за счет обильного содержания глауконитовых зерен и мелких фосфоритов. Для породы характерна крупная блоковая отдельность. В верхней части преобладают вертикальные трещины, по которым порода окрашена в красно-желтый цвет. Установлена фауна аммоноидей Sciponoceras bohemicum bohemicum (Fritsch), Hyphanthoceras (Hyphanthoceras) reussianum (d'Orb.) Scaphites geinitzii dOrb., Lewesiceras mantelli Wright & Wright, белемнитов Goniocamax intermedius (Arkh.), иноцерамусов Inoceramus lusatiae And., In. costellatus Woods, In. seitzi And., In. cf. galatziae sensu And.,Mytiloides striatoconcentricus (Gümb.), Cremnoceramus waltersdorfensis waltersdorfensis (And.), брахиопод Concinnithyris sp., морских ежей Micraster sp. и Phymosoma sp., а также створки устриц, отпечатки раковин скафопод и гастропод. Найдены скелеты одиночных кораллов, таблички
усоногих раков и разрозненные чешуйки рыб. Видимая мощность 1,7 - 1,8 м.
«Озерки-2». Высокий, до 22 м, отвесный обрыв правого борта короткого оврага (рис. 3-5), разрезающего правый берег ручья Грязнуха на участке между селами Озерки и Куриловка (Лы-согорский и Татищевский районы Саратовской области (см. рис. 1, б)).
Слой 1. Мергель серый и светло-серый, монотонно окрашенный, плотный. Ближе к видимой кровле порода слабо кремнистая, оскольчатая и с зеленоватым оттенком. В средней части слоя едва проявлен прослой рыхлого глинистого мергеля, мощностью 0,2-0,3 м. В нижнем интервале слоя много отпечатков и тонких раковин двустворчатых моллюсков, в основном иноцера-мусов Sphenoceramus pachti (Arkh.). Серо-синее пятнистое прокремнение приурочено к скелетам тонкостенных губок (Plocoscyphia, ZiHelispondia, Leptophragmidae). Видимая мощность 2-2,2 м.
Слой 2. «Губковый» горизонт. Мергель серый и серо-желтый, близ кровли интенсивно окрашен желтым цветом. Порода неравномерно пятнистая из-за многочисленных включений фосфоритов разных генераций: редко они черного цвета - хорошо окатанные и мелкие; чаще включения коричневые -мелкогалечниковой и дресвяной размерности. Черные фосфориты обычны у подошвы слоя и редки в средней его части. Более крупные размеры включений (3-5 см и до 10 см) характерны для многочисленных фрагментов скелетов кремниевых губок. Скелеты спонгий визуально доминируют в составе ориктоценоза, они все фосфатизированы и часто окатаны, фрагментированы, полости скелета забиты фосфатной массой, порой со следами биоэрозии: Contubernium ochevi Perv., Microblastium, Napaeana, Lepidospongia, Sporadoscinia, Sororistirps radiatum (Mantell), Etheridgea, Becksia, Tremabolites megastome (Roemer), T. polymorphum Sinz., Plocoscyphia, Coeloptychium, Petrosivafosum, Zittelispongia, Guettardiscyphia roemeri (Pomel), G. trilobata (Roemer), G. multilobata Sinz., Balantionella, Botryosellia, Sporadopyle и Demospongia. Здесь найдены ростры белемнитов Actinocamax verus verus Miller и A. verus fragilis Arkh., порой с пленкой фосфатиза-ции, зубы скатов Ptychodus rugosus (Dixon, 1850). Биогенный терригенный материал представляет собой шлам дресвяной и мелкой щебенчатой размерности, различно ориентирован в породе, без признаков дифференциации по размерности. Лишь на отдельных участках слоя листообразные фрагменты губок ориентированы субгоризонтально и субпараллельно относительно друг друга. Среди крупных фосфатных включений, помимо переотложенных ядер ходов и субавтохтонных фосфат-но-карбонатных стяжений, преобладают скелеты крупных губок и их фрагменты в виде половинок (Etheridgea, Becksia) и секторов (Coeloptychium). В верхней половине слоя отмечено повышенное содержание псаммитового кварцево-глауконитового мелкозернистого материала. Для нижней части
горизонта характерно доминирование карбонатной составляющей, вероятно, за счет переотложения подстилавших осадков. Подошва выровненная, небольшие углубления заметны на участках скоплений терригенных включений. Здесь порода окрашена в красно-желтый цвет, что выделяет ее на фоне перекрывающих светло-серых мергелей. Под подошвой развиты желто-коричневые полости ходов илоядных организмов диаметром до 1 см, вертикально и диагонально ориентированные, выполненные перекрывающей породой с обилием зерен глауконита и мелких фосфоритов. Мощность 0,2-0,25 м.
Слой 3. Мергель серый и серо-зеленоватый, при высыхании светло-серый, монотонно окрашенный. Много мелких чешуй слюды. Неясно слоистый. Порода сильно трещиновата, при выветривании до степени мелкой щебенки и дресвы. Поверхность кровли четкая и неровная.
Ближе к кровле мергель с зеленоватым оттенком и фарфоровидный, в нем отмечены тонкие субплоские створки крупных иноцерамусов, скопления которых иногда образуют видимость уровней концентрации. Здесь найден ростр белемнита Praeactinocamax surensis Naid. Ниже встречены раковины и отпечатки гетероморфных аммонитов Hyphanthoceras (Hyphanthoceras) reussianum (d'Orb.), устриц, Chlamys sp. и гастропод.
В средней части слоя установлены аммониты Hyphanthoceras (Hyphanthoceras) reussianum (d'Orb.), Sciponoceras bohemicum bohemicum (Fritsch), Lewesiceras sp., белемниты Goniocamax intermedius (Arkh.), Praeactinocamax coronatus (Mach.), двустворчатые моллюски Inoceramus lusatiae And.,Mytiloides sp. Здесь чаще распространены ядра гастропод. В нижнем интервале мергелей найдены раковины брахиопод Concinnithyris obesa (Sow.), C. albensis (Leym.) и Gyrosoria cf. lata (Etheridge) и единичные ростры белемнитов G. intermedius (Arkh.). В интервале 1-1,5 м от подошвы слоя порода песчанистая, алевритистая и глинистая. Тонкие псаммитовые зерна кварца и глауконита здесь равномерно рассеяны. Мощность 5 м.
Слой 4. Мергель серый и светло-серый. Неравномерное окрашивание обусловлено тонкими линзовидными концентрациями зеленых зерен глауконита и красно-желтыми включениями окислов железа. Последние приурочены и к неравномерно распределенным сегментам раковин иноцерамусов, толщиной до 1-1,5 см и длиной более 0,1 м. Порода плотная, образует пластообразный выступ на выветрелом участке стенки обрыва. Мергель песчанистый и неясно слоистый. Псаммитовая составляющая кварцево-глауконитовая, мелко-, тонкозернистая, рассеяна равномерно и распределена в виде тонких линз. Переход к вышележащему слою постепенный, за счет уменьшения цементации породы и ее плотности. Здесь найдены фосфатные ядра мелких двустворчатых моллюсков светло-коричневого цвета. Мощность 0,6-0,8 м.
п?
§
0
1
Лу ;
у . /
А/м Образец 7
н
Образцы 1-3
N
Образцы 4-10
N
100 200 300 400 500 600 700
2.2
8 | Количество раковин
Э у фораминифер
| в образце • 11
025
И/У' 1
>У; У-
/ -у-У Л
у
Е
но
5.0
0.8
Образцы 4-10 (после 500°С)
N Географическая система
координат
■ - проекции длинных (К1) осей
проекции коротких 90 (КЗ) осей
■ - проекции средних направлений К1
• - проекции средних направлений КЗ
К/3 -10"2 м/А
1.0
0 500
• -общееколичество фораминифер О- количество бентосных форм фораминифер
N Верх
Цена деления = 8.64е-06 А/м
= 0.057 10"3 А/м
мТл
10 20 30 40 50
Низ
Е
= 0.034 -Ю-3 А/м
_Е
Цена деления
„ = 5.95е-06 А/м Низ
Географическая система координат
Полусферы: • - нижняя о - верхняя
Проекции:
». - горизонтальная
■хх— вертикальная
Рис. 4. Палеонтологические, иалео- и петромагнитные характеристики разреза «Озерки-2»: а - графики палеонтологических и петромагнитных параметров; б - типичная кривая магнитного насыщения / разрушения; в - стереограммы проекций длинных и коротких осей эллипсоидов анизотропии магнитной восприимчивости; г - результаты компонентного анализа: стереографические изображения изменения .1п в процессе Н- и Т-чисток, диаграммы Зийдервельда, графики
размагничивания образцов. Условные обозначения см. рис. 3
т ^
«
а
Е
о
О]
з §
сп з
о
з 2 а
3
з
3
п
-й си
-з
а
-е-
3 -с
л>
9
о л>
3
П) 3 3 П) "О
Р1 •ё
о
О]
б
ш «
х
3
п 3
[а] Образец 7
Н-чистки
(воит)
Образец 8
N
Образец 10
N
Н-чистки (Ж-6)
Т-ЧИСТКИ
(Ж-6)
Географическая 8 система координат
Ш вРТБ
омсш
85-
90-
95-
и
Млн лет Отдел |
- И
85- о
н
- ч И
и се
_ О
г
«
N
И
90- Я о
р.
X >.
н
Он
и
я
И
я
г
- о
я
о
и
Географическая система координат N
п =19, В = 141.5°, I =-63.3°,
' Ср ' Ср '
к= 5.52, а95 = 15.7° /СЛ среднее палеомагнитное
направление и круг доверия; п - число образцов в выборке;
Оср., /ср - среднее палеомагнитное склонение и наклонение, соответственно;
к- кучность; а95 - радиус круга доверия _вектора_
Полярность: I— прямая | |- обратная
отсутствие данных о полярности
■ 10 ОС со
■ 9 сю о о
■ 8 о • о о
■ 7 со аэ
■ 6 о о
■ 5 о* • о
■ 4 со со
■ 3 • а
■ 2 э • о ю
.1 ,о 1 1 1 1 * °
□ □00 90 □□(□□0 -90 0 90 - Н-чистки (Ж-6) •- Т-чистки (Ж-6) О - Н-чистки (вСИ-ГО)
Рис. 5. Результаты магнитостратиграфических исследований разреза «Озерки-2»: а - сопоставление результатов Н- и Т-чисток на спин-магнитометре IR-6 и на криогенном магнитометре 2G-Enterprices; б - стереопроекции ChRM и палеомагнитная статистика; в - сопоставление магнитостратиграфического разреза «Озерки-2» со Шкалой геомагнитной полярности (GPTS) [8] и Общей магнитостратиграфической шкалой (ОМСШ) [9]. Условные обозначения
см. рис. 3
Слой 5. Песок серый и серо-желтый с коричневатым оттенком, кварцевый, мелко-, тонкозернистый, глауконитовый. Порода пронизана, особенно в верхней части, многими разноориен-тированными полостями ходов илоедов, диаметром 1-2 мм, выполненные белым карбонатным материалом, что придает песку тонко пятнистый облик. Карбонатный материал равномерно распределен по слою и сконцентрирован по полостям ходов. Равномерно рассеяны фосфоритовые включения, неокатанные, угловатые и с шипами, коричневого цвета, диаметром 0,5 см и 2-3 см. Часть включений выполнена марказитом и замещена гидроокислами железа. Переход к вышележащему слою постепенный. Поверхность кровли выделена условно, по уровню визуально заметного возрастания цементации вмещающей породы и по сокращению содержания псаммитовой компоненты и фосфоритовых включений. Мощность 0,9-1 м.
Продолжение описания по расчистке восточной части стенки.
Слой 6. Песок серый, серо-зеленоватый, монотонно окрашенный и с редкими красно-желтыми пятнами окислов железа, которые часто приурочены к песчанистым агрегатам, размером до 5-10 см, с мелкими фосфоритовыми включениями. Песок кварцево-глауконитовый, средне-, мелкозернистый, при видимом доминировании мелких зерен кварца, неясно слоистый. Равномерно распространены черные и коричневые фосфоритовые включения, преимущественно гравийной и дресвяной размерности. Эти включения относительно сконцентрированы в виде выдержанного уровня скоплений в средней части слоя. К этому уровню приурочены песчанистые агрегаты с мелкими фосфоритовыми включениями разных генераций. Выше уровня концентрации включений содержание карбонатного материала визуально возрастает. Переход к вышележащему слою постепенный и условный, поверхность кровли выбрана по уровню заметного сокращения содержания фосфоритовых включений и увеличения карбонатной составляющей. Поверхность подошвы относительно четкая и ровная, выделяется по изменению цвета породы и по наличию в верхней части нижележащего слоя уровня вертикальных ходов диаметром 1,5-2 см, выполненных псаммитовым материалом. Мощность 0,7-0,75 м.
Слой 7. Песчаник светло-серый и серый, с зеленоватым оттенком во влажном состоянии, тонко-, мелкозернистый, кварцево- глауконитовый, алевритистый, неясно слоистый. Цементация карбонатным материалом неравномерна как по латерали, так и по вертикали. Порода сильнотрещиноватая, до степени мелкощебенчатой и дресвяной размерности. В нижней части слоя равномерно рассеяны мелкие угловатые черные фосфориты и шлам биогенных остатков коричневого цвета (копролиты), редко встречаются ростры белемнитов G. intermedius (АгкЬ). Полости ходов
илоедов диаметром 1,5-2, см ориентированы вертикально и диагонально, их стенки окрашены в желто-красный цвет. Спорадическая мелкоочаговая цементация вмещающей породы отмечается выше и ниже песчаника. Переход от нижележащих песков и к перекрывающим пескам постепенный. Мощность 0,8-0,9 м.
Слой 8. Песок серо-зеленый с желтоватым оттенком, во влажном состоянии - ярко-зеленый, монотонно окрашенный. Песок кварцево-глауко-нитовый, среднезернистый, с редкими крупными зернами кварца, карбонатистый, неясно слоистый. Переход к вышележащему слою постепенный за счет мелкоочаговой, спорадической цементации вмещающей породы карбонатным материалом. Близ кровли развито много вертикальных ходов илоедов диаметром 0,5-2 см, красно-желтые стенки которых иногда сцементированы окислами железа. В средней части равномерно распространены мелкие угловатые черные и коричневые фосфориты. Переход от нижележащего слоя постепенный. Мощность 1 м.
Слой 9. Фосфоритовый горизонт, скопления фосфоритов в виде протяженных линз, выдержанных на одном уровне. Преобладают фосфориты одной генерации: черные, хорошо окатанные, преобладающий размер гальки и окатышей до 0,5-1 см, некоторые из этих включений со следами биоэрозии. Более крупные включения -псевдоморфозы по стенкам декапод, фрагментам остеологического материала морских рептилий - редки. Заметными размерами выделяются агрегаты неправильных, субплоских очертаний (размером до 0,1-0,15 х 0,05м), состоящие из фосфоритовых включений мелких и средних размеров. Вмещающий песок серый, кварцевый, среднезернистый и с редкими крупными зернами кварца, с мелкими и средними зернами глауконита и фосфоритов. Найдены окатанные фосфатизи-рованные внутренние слепки и шлам отпечатков мелких двустворчатых моллюсков, в частности Amphidonte conicum (J. Sow.), фрагменты мелких скелетов губок - гексактинеллид. В фосфоритовых агрегатах, на поверхностях сколов и реже во вмещающем песке встречены зубы акуловых рыб. Максимальная концентрация фосфоритовых включений, мощностью до 5 см, приурочена к нижней части слоя. Переход к вышележащему слою постепенный, за счет уменьшения размеров и сокращения количества фосфоритовых включений, а в верхней части слоя и за счет уменьшения размерности зерен кварца. Поверхность подошвы четкая и ровная. Мощность - до 0,15 м.
Слой 10. Песок зеленый, неравномерно окрашенный, с желтовато-коричневатыми тонкополосчатыми разводами и пятнами, которые часто приурочены к ходам илоедов. Песок кварцево-глауконитовый мелкозернистый, алевритистый, с обилием чешуй слюды мелкого, реже среднего размера, глинистый, неясно слоистый. Видимая мощность до 3,5 м, до тальвега оврага.
«Озерки-3». Подковообразный овраг, впадающий в правый приток ручья Грязнуха, ниже плотины с прудом (см. рис. 1, б). Высота обрывов 3-7 м.
Слой 1. Переслаивание мергелей светло-серых, алевристистых, неясно слоистых, крупнооскольча-тых и мергелей глинистых серых, неравномерно тонкоплойчатых, сыпучих. Прослежено два уровня скоплений автохтонных захоронений тонкостенных крупных ветвистых кремниевых губок. Скелеты спонгий выполнены окислами железа, что придает вмещающим породам пятнистый облик за счет неравномерного желтого окрашивания. Здесь же встречены тонкие раковины Chlamys sp., иноцераму-сов Sphenoceramus cardissoides (Goldf.) и Sph. pachti (Arkh.). В основании найдены ростры Actinocamax verus cylindricus Mach. В верхних интервалах слоя спорадически едва выделяются темно-серые, синеватые пятна прокремнения. Видимая мощность 1,7- 1,8 м. Выше по оврагу переслаивание мергелей и карбонатных глин наращивается.
Слой 2. «Губковый» горизонт. Мергель серый, светло-серый, с зеленоватым оттенком, пятнистый благодаря скоплениям черных фосфоритов, которые порой интенсивно окрашены окислами железа в красно-желтый цвет. Желтые и красные пятна окислов железа также приурочены к фрагментам скелетов губок и полостям ходов илоедов. Среди перекрывающих и подстилающих мергелей слой выделяется более темным оттенком серого цвета и тонкой полосчатой окраской, отражающей многочисленные тонкие прослои и линзы мелкозернистого глауконита, особенно в нижней его части.
В подошве слоя спорадически распространены окатыши светло-коричневого цвета размером 1-2,5 х 5-7 см. Предполагается, что это ксенолиты - сохранившиеся при неоднократном переотложении элементы первичного подстилающего карбонатного осадка. Окатыши содержат кварцевый и глауконитовый материал алевритовой и псаммитовой размерности, со следами биоэрозии, норами литофаг диаметром до 1 см.
Ярко черные фосфоритовые включения - это галька и окатыши со следами активной биоэрозии, особенно по фосфатизированным скелетам и фрагментам скелетов губок. Они неравномерно рассеяны по слою, не образуют ни агрегатов, ни существенных скоплений. Включения угловатые и округлые, в разной степени окатанные, диаметром 0,5-1 см, реже до 2 см. Наиболее крупные включения - скелеты губок размером до 5-15 см. Доминируют субплоские, горизонтально ориентированные фрагменты скелетов, образующие один или два уровня. Сортировка включений по разрезу и по латерали явно не прослеживается. Единичные крупные окатыши, скелеты губок, приурочены к подошве слоя, где чаще распространены и субплоские фрагменты их стенок. Вверх по слою количество фосфоритовых включений и прослоев зерен глауконита уменьшается, последние почти равномерно рассеяны в мергеле, хотя
и близ кровли встречены единичные фосфориты диаметром до 1 см.
Помимо губок (Microblastium, Contubernius, Lepidospongia, Etheridgea, Tremabolites, Becksia, Guettardiscyphia, Eurete, Leptophragmidae и Demospongia), которые визуально доминируют в составе ориктоценоза, здесь встречены ростры белемнитов Actinocamax verus verus Mill., A. verus fragilis Arkh., Belemnitella propinqua (Mob.), B. rylskiana (Nik.), фрагменты раковин иноцерамусов и фрагменты коронок зубов акул Cretoxyrhina sp. Подошва неровная, волнообразная. Мощность 0,15-0, 25 м.
Слой 3. Мергель серый, во влажном состоянии серо-зеленоватый, а при высыхании светлосерый, монотонно окрашенный, неясно слоистый. Порода плотная, крупно оскольчатая, по трещинам сплошная и звездчатая пигментация окислами железа. Равномерно рассеяны тонкостворчатые раковины устриц, скопления призматического слоя иноцерамусов и автохтонные захоронения тонкораковинных денталиумов. К верхним интервалам мергеля приурочены находки белемнитов Goniocamax lundgreni postexcavata Naid. Несколько ниже найден ростр G. lundgreni (Stoll.). Из средней части слоя и ближе к его основанию встречены многочисленные иноцерамусы Inoceramus lusatiae And., In. seitzi And., In. annulatus Goldf.,Mytiloides striatoconcentricus (Gtimb.), Cremnoceramus waltersdorfensis sub. sp. В основании найден аммонит Sciponoceras bohemicum bohemicum (Fritsch).
В 0,1-0,15 м ниже кровли распространено много вертикальных и диагональных ходов илое-дов диаметром до 1 см. Они преимущественно выполнены карбонатным материалом на кремнистом цементе и иногда окрашены в желто-коричневый цвет за счет окисления большого количества зерен глауконита. В 0,8 - 0,9 м ниже кровли прослежен уровень пятнистого окрашивания породы окислами железа различных очертаний: по ходам, раковинам иноцерамусов, мелким фрагментам тонкостенных губок Leptophragmidae. Видимая мощность до 1,5-2,5 м.
На первых стадиях изучения описанных разрезов наибольшее внимание уделялось послойному сбору и анализу макрофауны из мергелей под «губ-ковым» горизонтом и из самого этого биогенного образования. Разнообразие и неоднозначность мнений по стратификации интервалов карбонатных пород и появление исследователя по фораминифе-рам И. П. Рябова, чья работа существенно поддержана В. Н. Беньямовским, способствовали более разностороннему изучению разрезов «Озерки». В 2016 году самый представительный по стратиграфическому диапазону и доступной мощности интервала пород разрез «Озерки-2» опробован А. М. Суринским. Результаты петромагнитных и магнитостратиграфический исследований составили традиционный комплекс стратиграфических работ в регионе. Кроме того, они привнесли, как это ранее случилось при изучении разрезов по-
род кампана - маастрихта [5], новый взгляд на стратиграфическое положение рассматриваемых образований. В первой публикации по результатам изучения разрезов «Озерки» представлены результаты исследований сотрудников лаборатории петрофизики Саратовского университета.
Магнитостратиграфическим исследованиям подверглись 40 ориентированных образцов с 10 стратиграфических уровней из слоев 3 и 4 разреза «Озерки-2». С каждого стратиграфического уровня отбирался ориентированный штуф, из которого выпиливалось по 4 образца кубической формы размером 2х2х2 см. Аналогичные исследования проводились и с 339 неориентированными образцами со 113 стратиграфических уровней из интервала от верхов слоя 5 до низов слоя 1 (см. рис. 4).
Петромагнитные и магнитоминералоги-ческие исследования. У неориентированных образцов измерялась только удельная магнитная восприимчивость (Km), у ориентированных -объемная магнитная восприимчивость (Кv) и ее анизотропия (АМВ), естественная остаточная намагниченность (Jn), параметры магнитного насыщения (остаточная намагниченность насыщения (Jrs), остаточная коэрцитивная сила (Нст) и др.) и магнитная восприимчивость после прогрева образцов в муфельной печи при температуре 500°C в течение часа (dK). Измерения K велись на приборах каппабридж MFK1-FB, Jn - на спин-магнитометре JR-6 и на криогенном магнитометре (SQUID, СКВИД) 2G-Enterprices в Институте Физики Земли РАН (Москва). Анализ АМВ проводился с помощью программы Anisoft 4.2.
Слои 3 и 4 слабомагнитны (К = 1-5-10-5 ед. СИ, Jn = 0-0.1810-3 А/м) (см. рис. 4, а), но, тем не менее, по магнитной восприимчивости отчетливо выделились два интервала: нижний, с минимальными, и верхний, с повышенными значениями параметра (см. рис. 4, а). По комплексу остальных петромагнитных характеристик (см. рис. 4, а) карбонатно-терригенные отложения (слой 4 и низы слоя 3) выделяются максимальными величинами Jn, Jrs, Q при минимальных значениях Hcr и K/Jrs, что нетипично для осадочных толщ [6, 7]. Подобный петромагнитный облик пород может быть обусловлен наличием в этом интервале разреза суперпарамагнитного магнетита, который не влияет на остаточную намагниченность, но приводит к значительному увеличению К. В этом случае отношение K/Jrs не является показателем гранулометрии ферромагнитных зерен, но возрастание Hcr в чистых карбонатных разностях свидетельствует об уменьшении среднего размера ферромагнитных частиц (см. рис. 4, а). В карбонатной части слоя 3 (обр. 4-10) несколько повышенной термокаппой выделяются образцы 4 и 8, тяготеющие к уровням, на которых обнаружено максимальное количество остатков фораминифер (см. рис. 4, а).
По результатам магнитного насыщения в изученных образцах фиксируется магнитомягкая фаза
(^ в основном приобретается в полях до 100 мТл, а разрушается при 20-40 мТл), характерная для тонкодисперсного магнетита (см. рис. 4, б).
АМВ в карбонатно-терригенных породах (обр. 1-3), где распределение осей магнитной восприимчивости хаотично, также сильно отличается от магнитной текстуры карбонатных пород (обр. 4-10), типичной для осадков, формировавшихся в спокойной гидродинамической обстановке: проекции коротких осей (К3) концентрируются в центре стереопроекции, а длинные (К1) равномерно распределены вдоль ее экватора (см. рис. 4, в). После прогрева карбонатных образцов 4-10 в муфельной печи до температуры 500°С в течение часа разброс К3 около центра значительно уменьшился (см. рис. 4, в), что объясняется переходом (при температуре около 450°С) изначально немагнитного пирита в сильномагнитный магнетит. Вероятно, в этом случае пирит выполняет полости раковин фораминифер и по этой же причине, как было отмечено выше, повышенные значения dK приурочены к уровням с максимальными концентрациями фораминифер.
Палеомагнитные исследования. Использовалась стандартная методика [8], заключающаяся в измерениях ^ ориентированных образцов на спин-магнитометре JR-6 и на криогенном магнитометре после серии последовательных магнитных чисток переменным полем (Н-чистки) (в основном до 40-60 мТл с шагом 2-5 мТл) на установке LDA-3 AF и температурой (Г-чистки) от 100° до 200-350°С с шагом 25°С в печи конструкции Апарина. Продолжение термочисток после 350°С было невозможно из-за величин ^ меньше пороговой чувствительности спин-магнитометра. Возможные фазовые превращения минералов при нагревах контролировались путем измерения К-образцов после каждой термочистки. Палеомагнитные результаты независимо от вида чистки и типа измерительного прибора хорошо согласуются между собой (см. рис. 4, г, 5, а). Для компонентного анализа использовалась программа Remasoft 3.0.
В карбонатной части разреза (обр. 4-10) в большинстве образцов удалось надежно выделить характеристические компоненты ^ (ChRM), максимальный угол отклонения (мера точности, с которой прямая линия аппроксимирует набор точек на диаграмме Зийдервельда) которых не превышает 15° (см. рис. 4, г, 5, б, в). ChRM закономерно группируются в южных румбах верхней полусферы, что позволяет интерпретировать их как соответствующие обратной (К) полярности геомагнитного поля (см. рис. 5, б, в). Карбонатно-терригенные породы (обр. 1-3) характеризуются низким палеомагнитным качеством, а выделенные в них палеомагнитные векторы имеют аномальные направления, не позволяющие надежно определить знак полярности (см. рис. 5, б, в).
Сопоставление построенной палеомагнитной колонки (состоящей из одной К-магнитозоны), со Шкалой геомагнитной полярности (GPTS) [9] и Об-
щей магнитостратиграфической шкалой (ОМСШ) [10], с учетом полученных биостратиграфических данных, позволяют отождествить магнитозону обратной полярности в разрезе «Озерки-2» с Клюев-ской Л-зоной, характеризующей в ОМСШ среднюю часть коньякского яруса [10] (см. рис. 5, в).
Полученные по карбонатной пачке (обр. 4-10) магнитополярные данные удовлетворяют критериям надежности, принятым в магнитостратиграфии [10, 11 и др.]. Они имеют важнейшее значение для уточнения режима позднемелового магнитного поля Земли. В GPTS сеноманский - сантонский интервал характеризуется исключительно нормальным режимом полярности (верхи мелового суперхрона С34) [9], в то время как в ОМСШ в коньякском ярусе выделена зона обратной полярности (Клюевская Л-зона) [10]. Палеомагнитные данные по разрезу Озерки-2 подтверждают точку зрения, принятую в ОМСШ (см. рис. 5, в), о реальном существовании Клюевской Л-зоны. К сожалению, они не могут быть использованы для детальных стратиграфических корреляций, поскольку возраст Клюевской зоны не был определен с требуемой для этого точностью. Актуальность проведенного изучения разреза «Озерки-2» определяется новой информацией о взаимоотношениях Клюевской магнитозоны с установленными здесь биостратиграфическими зонами по бентосным фораминиферам и беспозвоночным (белемнитам, аммонитам и моллюскам).
Выражаем искреннюю благодарность В. Н. Беньямовскому (ГИН РАН), Н. Ю. Зозыре-ву и А. Ю. Гужикову (СГУ) за участие в полевых изысканиях и консультации при обработке материалов и интерпретации полученных данных, за поддержку совместных многолетних исследований верхнего мела Поволжья.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № 16-35-00192-мола, 16-35-00219-мол_а, 16-35-00339-мол_а).
Продолжение следует. Библиографический список
1. Морозов Н. С., Бондарева М. В. Верхнемеловые отложения междуречья Медведицы и Волги в пределах
Саратовской области // Вопросы геологии Южного Урала и Поволжья. Вып. 7, ч. 1. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1970. С. 116-141.
2. МорозовН. С., БондареваМ. В. Сеноманские, туронские и коньякские отложения междуречья Медведицы и Волги в пределах Волгоградского Правобережья // Вопросы геологии Южного Урала и Поволжья. Вып. 24. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1984. С. 62-70.
3. Шебалдин В. П. Тектоника Саратовской области. Саратов : Саратовнефтегеофизика, 2008. 40 с.
4. Зозырев Н. Ю. Сеноман юго-востока Рязано-Саратов-ского прогиба : стратиграфия и палеогеография : автореф. дис. ... канд. геол.-минерал. наук. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 2006. 24 с.
5. Гужиков А. Ю., Барабошкин Е. Ю., Беньямов-ский В. Н. Копаевич Л. Ф., Вишневская В. С., Перву-шов Е. М., Гужикова А. А. Граница кампана - Маастрихта на юге Саратовского Правобережья в свете новых данных по радиоляриям, бентосным фораминиферам и палео-магнитным исследованиям опорного разреза Нижняя Банновка // Геологическая корреляция и стратиграфия. 2017. Т. 25, № 1. С. 24-61.
6. Гужиков А. Ю., Молостовский Э. А. Стратиграфическая информативность численных магнитных характеристик осадочных пород (методические аспекты) // Бюл. МОИП, отд. геол. 1995. Т. 70, вып. 1. С. 32-41.
7. Гужиков А. Ю. Геологическая информативность магнетизма керна и шлама осадочных пород, полученных при бурении разведочных скважин // Приборы и системы разведочной геофизики. 2013. № 4 (46). С. 51-61.
8. Молостовский Э. А., Храмов А. Н. Магнитостратигра-фия и ее значение в геологии. Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1997. 180 с.
9. Ogg J. G., Hinnov L. A., Huang C. Cretaceous // The Geologic Time Scale 2012 / eds. F. Gradstein et al. Amsterdam : Elsevier, 2012. P. 794-853.
10. Дополнения к стратиграфическому кодексу России. СПб. : ВСЕГЕИ, 2000. 112 с.
11. Гужиков А. Ю. О решении «неразрешимых» стратиграфических задач (комментарии к статье В. Ю. Бра-гина, О. С. Дзюба, А. Ю. Казанского и Б. Н. Шурыгина «Новые данные по магнитостратиграфии пограничного юрско-мелового интервала п-ова Нордвик (север Восточной Сибири)») // Геология и геофизика. 2013. Т. 54, № 3. С. 456-462.
Образец для цитирования:
Первушов Е. М., Сельцер В. Б., Калякин Е. А., Фомин В. А., Рябов И. П., Ильинский Е. И., Гужикова А. А., Бирюков А. В., Суринский А. М. Комплексное Био- и магаитостратиграфическое изучение разрезов «Озерки» (верхний мел, Саратовское правобережье). Статья 1. Характеристика разрезов, результаты петромагнитных и магнито-минералогических исследований // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Науки о Земле. 2017. Т. 17, вып. 2. С. 105-116. DOI: 10.18500/18197663-2017-17-2-105-116.
Cite this article as:
Pervushov E. M., Seltser V. B., Kalyakin E. A., Fomin V. A., Ryabov I. P., Ilinskiy E. I., Guzhikova A. A., Biryukov A. V., Surinskiy A. M. Integrated Bio and Magnetostratigraphic Study of the «Ozerki Sections» (Upper Cretaceous, Right Bank of the Volga in the Saratov Region). Paper 1. Section Characteristics, Results of Petromagnetic and Magnetic-Mineralogical Examinations. Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Earth Sciences, 2017, vol. 17, iss. 2, рр. 105-116. DOI: 10.18500/1819-7663-2017-17-2-105-116.
УДК 550.2, 551.763.3, 550.384
ОПЫТ ЦИКЛОСТРАТИГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПЕТРОМАГНИТНЫХ ДАННЫХ ПО РАЗРЕЗУ ТУРОНА-МААСТРИХТА «НИЖНЯЯ БАННОВКА» (юг Саратовского Правобережья)
А. М. Суринский, А. Ю. Гужиков
Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского E-mail: [email protected]; [email protected]
Путем спектрального анализа кривой магнитной восприимчивости, построенной по результатам измерений почти 10 000 образцов, в разрезе турона-маастрихта близ с. Нижняя Банновка на юге Саратовской области выявлены циклы большого и малого эксцентриситетов земной орбиты. Путем сопоставления петро-магнитных вариаций с разными вариантами эвстатических кривых в разрезе намечены аналоги известных секвенций. Рассчитаны скорости формирования отложений, установлены перерывы в осадконакоплении и оценен их временной объем. Ключевые слова: верхний мел, циклостратиграфия, петромаг-нетизм, магнитная восприимчивость, циклы Миланковича, эвста-тические циклы, секвенс-стратиграфия.
Experience of Cyclostratigraphic Analysis of Petromagnetic Data on the Turonian-Maastrihtian Section «Nizhnyaya Bannovka» (Volga River Right Bank, Southern Saratov Region)
A. M. Surinskiy, A. Yu. Guzhikov
On the base of spectral Fourier analysis of magnetic susceptibility time series of nearly 10 000 measurements of rock samples in the turonian-maastrihtian sediments, exposed near Nizhnyaya Bannovka village (Volga River Right Bank, Southern Saratov Region) there were detected long and short eccentricity cycles. Petromagnetic variations, correlated with different variants of eustatic curves detected the presence of well known sequences. The study includes the calculations of sedimentation rates, localization of sedimentation breaks and estimation of their duration.
Key words: Late Cretaceous, cyclostratigraphy, petromagnetism, magnetic susceptibility, Milankovitch cycles, eustatic cycles, sequence stratigraphy.
DOI: 10.18500/1819-7663-2017-17-2-117-124 Введение
В 2015-2016 гг. проведено детальное петро-магнитное изучение верхнего мела, за исключением сеноманского яруса, в опорном разрезе «Нижняя Банновка» с целью выявления в стратиграфической летописи астрономических циклов известной длительности.
Разрез расположен на правом берегу Волги, близ границы Саратовской и Волгоградской областей, в 1-2.5 км к югу от одноименного села. Турон-коньяк исследован в четвертом (считая
от залива Банный вниз по течению) крупном распадке, прорезающем береговые обрывы. Обнажение 3069 (турон-коньяк) имеет координаты N 50°43'22.6",Е: 45039'17.5''. Отложения сантона и кампана были исследованы в Можжевеловом овраге: обн. 3070 - К: 50°42'57.30'', Е: 45°38'53.07''; обн. 3071 - К: 52°42'57.75'', Е: 45°38'38.97''; обн. 3075 и 3076 - №50°42'55.23", Е:45°38'33.43''; обн. 3083, 3086 и 3087 - К: 50°42'57.4", Е: 45°38'26.7", верхи кампана и маастрихт - на южном склоне горы Сырт близ обращенного к Волге оползневого обрыва (обн. 3081, 3088 -К: 50°42'29.8", Е: 45°38'59.4") (рис. 1).
Краткая характеристика разреза
Турон-коньяк. Разрез (рис. 2, а) начинается с пласта фосфоритов разных генераций, включающего перемытый материал из залегающего ниже сеномана. Выше следует неоднократное чередование мергелей (в основании разреза песчанистых) и писчего мела или мелоподобных мергелей. В кровле этого карбонатного комплекса располагается еще один уровень с фосфоритами, переполненный обломками туронских-коньякских пород (так называемый «губковый горизонт»), представляющий собой уже подошву сантона. Е. В. Милановский [1] полагал, что разрез представлен только туронским ярусом, но большинство исследователей выделяют в разрезе и турон, и коньяк [2-5]. При этом надежные предпосылки для обоснования положения ярусной границы по палеонтологическим остаткам отсутствуют, а на подъярусную принадлежность пород имеются различные точки зрения: Р. Р. Габ-дуллин [3] и Д. П. Найдин [4] считают, что в разрезе присутствуют средний, верхний турон и нижний коньяк, а В. М. Харитонов с соавторами [5] относят отложения к нижнему-верхнему турону и нижнему-верхнему коньяку, исходя из двучленного деления обоих ярусов. Мощность турона-коньяка составляет 18.2 м.
Сантон-кампан. Выше по разрезу следует толща, представленная многократным чередованием слоев опок и кремнистых глин разной мощности (от первых сантиметров до нескольких метров). Границы между слоями в большинстве случаев не резкие. Внутри кремнисто-терри-генной толщи присутствуют толстый (4.5 м), латерально выдержанный пласт глауконитового песчаника, являющийся хорошим литологиче-
Рис. 1. Схема расположения обнажений турона-маастрихта близ с. Нижняя Бан-новка. Цифрами обозначены номера обнажений
ским маркером, и несколько линзовидных прослоев глауконитовых песчаников. В опоках также встречаются уровни, обогащенные глауконитом. Граница между сантонским и кампанским ярусами до настоящего времени однозначно не установлена, но все исследователи [1-7], изучавшие этот разрез, единодушны в том, что отложения выше маркирующего слоя глауконитового песчаника относятся к кампану. Кровля толщи представлена изобилующим остатками белемнитов глаукони-товым песчаником, который относится к биозоне Ве1етпйеПа langei верхнего кампана [8]. Общая мощность сантона-кампана 112.5 м.
Маастрихт. Венчают разрез верхнего мела карбонатные алевритистые глины. Доля терриген-ной компоненты в них увеличивается снизу вверх, вплоть до того, что кровля разреза представлена уже глинистыми алевритами и песчаниками. Благодаря комплексным био- и магнитостратиграфи-ческим данным надежно установлены позднемаа-стрихтский возраст этой карбонатно-терригенной толщи и перерыв на границе кампана-маастрихта, стратиграфический объем которого равен, по крайней мере, терминальному кампану - нижнему маастрихту, а длительность составляет не менее 4.5 млн лет [8]. Мощность верхнего маастрихта 20 м. Выше залегают опоки плиоцена.
Методика работ
В основе циклостратиграфических исследований лежит принцип, подразумевающий наличие связи между процессами осадконакопления и вариациями орбитальных параметров Земли, известных как циклы Миланковича [9]. Наличие подобной связи определяется климатическими изменениями, которые будучи обусловленными перераспределением инсоляции вследствие астрономических факторов влияют на характер седиментации.
Использование петромагнитных данных как индикаторов циклов Миланковича популярно при анализе разрезов осадочных толщ [10], благодаря оптимальному сочетанию их высокой геологической информативности с экспрессно-стью определений. Магнитная восприимчивость (К) - величина пропорциональная концентрации пара- и ферромагнитных минералов в породе. В карбонатных и кремнистых отложениях значения К определяются в основном концентрациями аллотигенного ферромагнитного материала пелитовой размерности терригенного и/или кос-могенного генезиса. Петромагнитные вариации по разрезу могут быть связаны с изменением активности терригенного привноса и/или разной
