CC BY
52
ЛИТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОТЛОЖЕНИЙ НИЖНЕГО МЕЛА ПОЛУОСТРОВА ЮРЮНГ-ТУМУС (БУХТА НОРДВИК, АРКТИКА)
Ольга Николаевна Злобина
ФГБУН Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник лаборатории седиментологии, тел. (383) 333-23-03, e-mail: [email protected]
В работе впервые приводятся результаты детальных литологических исследований отложений нижнего мела, вскрытых в береговых обрывах полуострова Юрюнг-Тумус в бухте Нордвик на севере Средней Сибири. Установлены особенности строения разреза, гранулометрический и минеральный состав осадков. Сделаны предварительные заключения об условиях седиментации выделенных свит.
Ключевые слова: разрез нижнего мела, анализ текстуры, структуры и минерального состава отложений.
LITHOLOGICAL CHARACTERISTIC OF THE LOWER CRETACEOUS DEPOSITS OF YURYUNG-TUMUS PENINSULA (NORDVIK BAY, ARCTIC)
Olga N. Zlobina
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Acad. Koptyug av., 3, Novosibirsk, 630090, Russia, PhD in geol., research scientist of the Laboratory of sedimentology, tel. (383) 333-23-03, e-mail: [email protected]
For the first time the results of detailed lithological studies of Lower Cretaceous deposits, exposed in the cliffs of the Yuryung-Tumus Peninsula in the Nordvik Bay in the north of Central Siberia are reported. The data about the peculiarities of the structure of the section, grain and mineral composition of the sediments were obtained. Some preliminary conclusion about the conditions of sedimentation of selected formations have been made.
Key words: Lower Cretaceous sections, texture structure and mineral composition analysis.
В ходе экспедиционных работ по изучению Арктики, проведённых ИНГГ СО РАН в 2010 г., полевой отряд под руководством В.А. Маринова детально описал разрез нижнего мела, вскрывающийся в береговых обрывах полуострова Юрюнг-Тумус в бухте Нордвик. К настоящему времени на основе палеонтологических данных сотрудники института составили сводный разрез валанжин-готеривских отложений и выполнили его расчленение на зональном уровне [1]. Авторы предложили выделить паксинскую (валанжинский ярус), балагачан-скую (валанжинский ярус - нижняя часть нижнеготеривского подъяруса) и ти-гянскую (нижнеготеривский подъярус) свиты. В данной работе впервые приводятся результаты детальных литологических исследований выделенных свит. Необходимо отметить, что в полевых условиях описание обнажений и отбор образцов были в значительной степени затруднены из-за оплывания стенок обрывов и необходимости их неоднократной зачистки в процессе работы.
Разрез паксинской свиты, изученный в обнажениях 63/21 и 63/22 (слои №1, мощностью 22 и 40 м, соответственно), сложен глинисто-алевритовыми породами с известковыми конкреционными прослоями [1]. В стенке берегового обрыва на фоне однородных темно-серых (в мокром состоянии) глинистоалевритовых отложений выделяются светло-серые (коричневатые на поверхности выветривания) чётковидные ряды округлых конкреций диаметром до 0,2 м. Более крупные эллипсовидные стяжения хаотично распределены по всему разрезу свиты. Характерны включения фаунистических остатков (аммонитов, двустворчатых моллюсков, гастропод и микрофоссилий). Аналитические исследования выявили неоднородность в строении свиты. Образцы из обнажений после высушивания в лабораторных условиях стали более светлые, серые, макроскопически определялись массивная и нечётко слойчатая текстуры. При исследовании пород под микроскопом зафиксировано переслаивание алевритов разнообломочных глинистых и глин алевритовых, алевритистых. Слойчатость разнопорядковая, прослоями тонкая субгоризонтальная, линзовидная, иногда градационная (несколько последовательных циклов, каждый толщиной 6 -12 мм с прерывистым углеродисто-глинистым слойком в кровле). Седиментационный текстурный рисунок часто нарушен следами жизнедеятельности бентосных организмов (Chondrites), некоторые участки полностью биотурбированы. Следы жизнедеятельности - изогнутые линзочки длиной до 1 мм сложенные глинистым материалом с небольшой (до 7-8%) примесью мелкоалевритовых частиц. Характерны включения тонкого углефицированного растительного детрита (УРД), распределённые равномерно. Углеродистое вещество также сконцентрировано в тонких линзах подчёркивающих слойчатость и обрамляющих следы жизнедеятельности.
В гранулометрических спектрах паксинской свиты общее количество псаммитовых фракций (0,1-1,0 мм), как правило, не превышает 6%, иногда достигает 32%, обломки алевритовой размерности (0,01-0,1 мм) составляют 5360%, содержание пелитового материала (частицы менее 0,01 мм) варьирует от 15 до 40%. Кривые распределения гранулометрического состава мономодаль-ного ассиметричного типа. Максимальное количество зёрен наблюдается во фракциях в интервале от 26,26 до 104,7 мкм, при этом кумулятивный процент на вершине кривой (суммарное количество обломков от более тонких фракций до диаметра с максимальным содержанием - модой) составляет 68,2-82,0%. Пе-литовый материал представлен слюдисто-глинистыми чешуйками с чётко выраженным ориентированным агрегатным угасанием. По данным петрографического и рентгенографического (валовые пробы) анализов в его минеральном составе присутствуют слюда 2Mi (преобладает), хлорит и каолинит. В малых количествах (не более 5%) зафиксированы иллит-смектит и разупорядоченный смектит. Среди обломков алевритовой размерности преобладает мелкоалевритовая фракция (0,01-0,05 мм) - 30-48%, крупноалевритовая (0,05-0,1 мм) составляет 12-24%. Зёрна представлены, в основном, кварцем и изменёнными пластинками слюды (мусковитом и представителями ряда биотит-флогопит), реже полевыми шпатами (плагиоклазами) и литокластами (обломками хлорит-
гидрослюдистых сланцев, аргиллитов). Аналогичный минеральный состав имеют псаммитовые фракции. Отмечаются зёрна кварца диаметром до 0,12 мм, слюдистых сланцев - до 0,22 мм. Кроме того, наблюдаются выделения причудливой, часто округлой формы (диаметром от 0,03 до 0,18 мм) зеленоватобурого цвета (в параллельных николях), почти изотропные, аморфные, иногда с зональным строением (центральная часть выполнена красно-коричневым пели-томорфным материалом). В единичных количествах зафиксированы зёрна нефелина и глауконита диаметром до 0,02 мм. Аутигенные компоненты представлены тонкими глобулами пирита, образующими стяжения субизометричной формы (диаметром до 0,32 мм). Некоторые из них в отражённом свете имеют пеструю жёлтовато-розовую окраску, что может свидетельствовать о примеси другого рудного минерала. По данным рентгенофлуоресцентного анализа в паксинской свите наблюдаются участки с повышенными концентрациями Л и Бе (в среднем 0,57 и 6,40 масс. %, при кларке 0,41 и 4,70 масс. %, соответственно). По значениям гидролизатного модуля это глинистые породы содержащие свободные оксиды Бе из глубоко преобразованных кор выветривания, которые, вероятно, формировались по изверженным породам с большим количеством титанистых минералов. О высокой степени преобразованности свидетельствует общая нормативная щёлочность отложений равная 0,33 -0,35. Породы относятся к нормально щелочным, несмотря на явное присутствие вулканокластики. Изложенные обстоятельства позволяют предполагать, что морские осадки, выделенные в паксинскую свиту, формировались в переходной зоне берегового склона, возможно, вблизи дистальной границы влияния штормовых волн (глубина около 10 м) в условиях умеренно-тёплого влажного климата.
Разрез балагачанской свиты изучен в обнажениях 63/22 (слои 2-4), 63/21 (слои 2-5), 63/17, 63/15, 63/14, 63/9, 63/8. Мощность свиты составляет более 190 м [1]. Полевые описания свидетельствуют о переслаивании нескольких типов пород: алевритов темно-серых (в мокром состоянии) глинистых, алевритов и песков серых, зеленоватых с многочисленными караваеобразными карбонатными стяжениями (толщиной 0,1-0,8 м, длиной 0,5-8,0 м). Последние иногда составляют непрерывные конкреционные горизонты. Характерны включения фаунистических остатков (аммонитов, двустворчатых моллюсков, белемнитов и микрофоссилий). Результаты аналитических исследований образцов балага-чанской свиты позволили автору установить закономерности в её строении, и подтвердили положение границы с паксинской свитой, которая была проведена на основе палеонтологических определений [1]. По комплексу литологогеохимических данных в разрезе свиты выделяются нижняя и верхняя части мощностью около 75 м и 120 м, соответственно. Нижняя толща сложена чередованием пластов песка (толщиной от 3 до 10 м) с пачками тонкопереслаиваю-щихся алевритовых пород (толщиной от 3,5 до 21 м). Слоистость горизонтальная, параллельная, иногда линзовидная, в пределах песчаных пластов - тонкая, за счёт маломощных алевритоглинистых прослоев. Для алевритовых пачек характерно переслаивание алевритов разнообломочных песчанистых или песчаных, алевритов мелкообломочных глинистых, глин алевритовых или алеврити-
стых. Текстурные характеристики осадков при макроскопическом изучении большинства, образцов восстановить не удалось. Исследование шлифов под би-нокуляром выявило тонкую субгоризонтальную, линзовидную слойчатость, часто нарушенную следами жизнедеятельности, процессами оползания и взмучивания. На некоторых участках разреза глинисто-алевритовые осадки полностью биотурбированы, поэтому они голубовато-серого цвета и с псевдомассив-ной текстурой, хотя их гранулометрический и минеральный составы аналогичны породам сохранившим первичную слойчатостью. Характерны включения УРД различного размера и формы.
В гранулометрических спектрах нижней толщи балагачанской свиты выделяются два типа распределений: би- и мономодальный. Первый тип характеризуется двухвершинной кривой, образующейся при наложении двух логнормальных симметричных распределений с максимумами на 37 -44 и 148-176 мкм с содержанием указанных вариантов фракций 2,8-3,6% и 8,9-9,4%, соответственно. Среди мономодальных кривых (второй тип) наблюдаются симметричные и ассиметричные. Максимальная концентрация обломков при симметричном распределении наблюдается во фракциях 74-88 мкм, при ассиметричном -124,5-148 мкм. Положительная асимметрия выражается в близком или равном содержании соседних фракций (22,0-26,16-31,11-37,0-44,0 реже 52,33 мкм), что образует субгоризонтальный отрезок («полочку») на более тонкозернистом крыле кривой.
Верхняя часть балагачанской свиты сложена песчано-алевритовыми осадками с редкими глинистыми прослоями (мощностью от 0,02 до 2,5 м), участками породы относительно более крепкие, сцементированные. Пески/песчаники алевритовые, алевриты/алевролиты песчанистые с глинистым цементом и алевролиты глинистые одинакового зеленовато-серого (в сухом состоянии) цвета, глины более темно-серые. Текстуры субгоризонтально-, линзовидно-, косослоистые, комковатые, деформативные. Породы интенсивно биотурбированы. Для косослоистых песчаников характерны горизонтальные следы жизнедеятельности и гнездовидные включения крупных фрагментов углефицированной древесины. Какой-либо закономерности в чередовании указанных литологических разностей не установлено. В основании толщи зафиксировано несколько уровней со звёздчатыми конкрециями (глендонитами). В гранулометрических спектрах верхней толщи балагачанской свиты преобладает мономодальный ас-симетричный тип распределения, иногда отмечается близкий к симметричному, значительно реже бимодальный. Симметричные кривые характерны для песков/песчаников алевритовых с низким содержанием глинистого цемента, с максимальным количеством обломков в интервале фракций 104,7-124,5 мкм и кумулятивным процентом на уровне моды 56,3-57,2 (сумма всех фракций, которые меньше диаметра наиболее часто встречающихся зёрен - моды). В пласте песчаников (толщиной 4,2 м) из обнажения 63/8 наблюдается бимодальное распределение, сменяющееся в кровле мономодальным ассиметричным. Гранулометрический состав алевролитов песчанистых и песчаных с глинистым цементом (псаммитовые фракции составляют 17,4-33,0%, алевритовые 50,1-66,7%,
пелитовые 15,9-22,2%) характеризуется ассиметричным (положительным) мо-номодальным распределением, с максимальным содержанием зёрен в интервале фракций 74-88 мкм и кумулятивным процентом на уровне моды 62,3-69,9. Алевролиты глинистые (алевритовые фракции - 63,9-70,8%, пелитовые - 24,331,6%) имеют ассиметричное мономодальное распределение, максимальное содержание зёрен наблюдается во фракциях 37-52,33 мкм с кумулятивным процентом на уровне моды 64,6-72,9.
Песчаники балагачанской свиты мелкозернистые полевошпат-литокластито-кварцевые, литокластито-полевошпат-кварцевые с глинистым плёночно-поровым до базального цементом. Обломочная часть составляет 65 -85%, цемент - 15-35%. Содержание кварца, полевых шпатов и обломков пород приблизительно равное, варьирует от 24 до 38%. Пластинки слюды (мусковит, биотит) часто концентрируются на плоскостях наслоения. Обломки пород представлены аргиллитами, слюдисто-кварцевыми, серицитовыми сланцами с тонкой сыпью рудных минералов. В полностью хлоритизированных обломках включения лейкоксенизированы. Характерны выделения причудливой, часто округлой формы зеленовато-бурого цвета (в параллельных николях), почти изотропные, аморфные. Многие обломки пород значительно большего размера (до 0,9 мм), чем основная масса. Аутигенный пирит присутствует в виде агрегатов тонких глобул и в составе тонкодисперсных смесей формирующих стяжения диаметром до 0,16 мм. По данным рентгенографического анализа валовых проб глинисто-алевритовых пород их основная фаза включает кварц и полевые шпаты. Среди глинистых минералов преобладают слюда политипа 2М1 и хлорит, при этом слюды меньше чем в подстилающей паксинской свите, а хлорита больше. Количество каолинита по разрезу изменяется в пределах 5-20%. На разных уровнях зафиксированы разупорядоченный смектит и иллит-смектит (515%). Нижняя толща балагачанской свиты характеризуется нормальными, не более кларковых значений концентрациями Бе, Ті, Мп и повышенной щёлочностью. Для верхней толщи характерны повышенные содержания Ті, а в отдельных прослоях Бе и Мп при разных показателях щёлочности. Комплекс полученных данных позволяет предполагать, что балагачанская свита формировалась в верхней части берегового склона в условиях умеренно-тёплого, но менее влажного (по сравнению с паксинской свитой) климата.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Маринов В.А., Богомолов Ю.И., Игольников А.Е., Урман О.С., Писарев И.В. Валан-жин и нижний готерив полуострова Юрюнг-Тумус (Анабаро-Хатангский прогиб) // Палеонтология, стратиграфия и палеогеография мезозоя и кайнозоя бореальных районов Новосибирск: ИНГГ СО РАН, Т.1. 2011. - С. 161-167.
© О.Н. Злобина, 2013
