CC BY
16
ИЗВЕСТИЯ ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА
Том 217
J971
ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УРОПСКОГО ОПОРНОГО РАЗРЕЗА ЧЕТВЕРТИЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ КУЗБАССА
Э Д. РЯБЧИКОВА, Е. К. ЧУГУЕВСКАЯ
(Представлена профессором А. Г. Сивовым)
Район, в котором изучался описываемый ниже разрез четвертичных отложений, расположен в центральной части Кузбасса на правобережье р. Ини и является промежуточным между Присалаирской и восточной частями распространение четвертичных отложений Кузнецкого бассейна. В Присалаирской депрессии отложения плейстоцена изучались Б. Ф. Михальченко (1966). Им было установлено, что наиболее мощные и полные в стратиграфическом отношении разрезы плейстоцена вскрываются в северо-западной части Присалаирской депрессии и достигают 80—100 м. Верхняя часть разреза четвертичных отложений в этом районе представлена покровными лессовидными суглинками и глинами, возраст которых датируется верхним плейстоценом.
Специальных литолого-минералогических исследований четвертичных отложений в районе Уропского месторождения до сих пор не проводилось. В связи с этим особенно важно всестороннее изучение опорных разрезов четвертичных отложений в этом районе. У д. Уроп (в 2 км на юго-запад) скважиной 1187 вскрыт один из опорных разрезов четвертичных отложений Кузбасса, выраженный следующим образом сверху вниз:
Мощность в м
1. Покровный лёссовидный суглинок желто-бурый, некарбонатный, пылеватый, с порами в виде трещин, с редкими ходами от корней растений, с охристыми пятнами .... 5,6.
2. Погребенная почва, серовато-бурая, по механическому составу тяжелый суглинок, рыхлый с многочисленными ходами
от корней растений, заполненными окислами железа и гумусом 1.2.
3. Переслаивание суглинков зеленовато-серых, темно-серых, серых различных оттенков, иловатых, карбонатных с единичными раковинами моллюсков (гастропод) в интервале 7,5—8 м,
10—10,5 м, часты лигнитизированные остатки растений в . 11,8.
4. Погребенная почва деградированная, буровато-серая, по механическому составу тяжелый суглинок, слабо' ожелезненная по ходам от корней растений...........2.
5. Суглинок тяжелый, лёссовидный, озерно-аллювиальный; пылево-желтый, пылеватый, карбонатный, пористый, с редкими ходами от корней растений, местами заметна горизонтальная слоистость. ...........
6. Погребенная почва, неоднородная по слою, сильно ожелезненная, за счет чего приобретает коричневато-бурую окраску в кровле. По механическому составу в основном глина, в подошве — тяжелый суглинок желтовато-бурого цвета, пронизанный многочисленными ходами от корней растений, некарбонатный . 3,0.
7. Суглинок тяжелый лёссовидный желтовато-бурый, палево-желтый, карбонатный, пылеватый слоистый, озерно-аллюви-альный ..............8,4.
8. Погребенная почва деградированная, по механическому составу тяжелый суглинок темно-бурого цвета, с характерной мелкой оолитоподобной текстурой, слабо карбонатная и некарбонатная, слегка ожелезненная . . . . . . 2.
9. Глина коричневая, плотная, слабо песчанистая, слегка ожелезненная, с черными точечками сажи, белыми вкраплениями гипса, к концу интервала мелко-горизонтально-слоистая . . 3,5.
10. Интервал без керна ........20.
11. Юрские отложения — галечники, песчаники, алевролиты с с флорой РЬоешсорз15.........
Изменение величин емкости поглощения, рН, содержания карбона та кальция и гумуса в разрезе, а также графики механического и минералогического состава изображены на рис. 1. Результаты анализов, визуальные и микроскопические исследования показывают, что выделенным трем пачкам лёссовидных суглинков присущи некоторые общие черты.
1. Четко выраженный лёссовидный облик (макропористость, пыле-ватость, рыхлость, карбонатность, за исключением верхнего1 некарбо-иатного слоя).
2. Резкое преобладание пылеватой фракции (0,05—0,005 мм) по данным микроагрегатного анализа: в нижней пачке — 52,0—66,5%; в средней — 55,2—80,2%; в верхней—63,8—69,4%)' в том числе «лёссовая» фракция (0,05—0,01 мм) [по Н. И. Кригеру, 1965] соответственно составляет: в нижней 38,0—51,0%; в средней—48,4—69,3%; в верхней — 499—57,4%, то есть по этому признаку могут быть отнесены к лёссовым породам.
3. Сравнительно высокие значения карбонатности (по кальцимет-ру): по средней пачке — 4,86—8,0%; по нижней—6,91—9,4%.
4. Величина емкости поглощения (по методу Кульчицкого Л. ИЛ в общем остается невысокой: по нижней пачке—18,8—27,8 мг/экв на 100 г породы; по средней—20,4—26,8 мг же; по верхней—16,9— 20,9 мг/экв.
5. Содержание гумуса в лёссовых породах низкое и составляет (по методу И. В. Тюрина): по нижней пачке—0,24—0,31%; по средней — 0,22—0,29%; по верхней — 0,28—0,51 %.
Основными минералами тяжелой фракции в лёссовых породах яв ляются магнетит (в нижней 18,2—22%, в средней—19,5%, в верхней— 21,6%); минералы группы эпидота (в нижней—39—46,7%; в средней-42%; в верхней—44,5%); зеленая роговая, обманка соответственно: 15— !6,9%; 14%; 16,5%, а также в небольших количествах присутствуют: пиркон (2—5%); анатаз, лейкоксен, рутил, турмалин, гранат лимонит,
Легкие фракции слагаются в основном кварцем (нижняя пачка —
Рис. 1. График строения и вещественного состава четвертичных отложений уропского разреза по скв. 1187 (Белоьский район, участок Уропский П). Литология: 1 —почвенный слой; 2—лессовидные суглинки; 3—погребенные почвы; 4— суглинки и глины голубовато-серые, темно-серые иловатые; 5— глины коричневые, темно-коричневые; 6—интервал без керна; 7—песчано-гравийно-галечни-ковые отложения; 8—песчаник; 9—раковины моллюсков. Механический состав: 10—>0,05 мм; 11—0,05—0,01 мм; 12—0,01—0,005 мм; 1Э—0',005—0,001 мм; 14— <0,001 мм. Минералогический состав. 15—рудные минералы; 16—лейкоксен, анатаз, сфен, рутил; 17—циркон, турмалин, гранат; 18—роговые обманки; 19— я пи дот; 20—апатит, биотит и др.; 21—кварц; 22—полевые шпаты; 23—слюды;
24— агрегаты глинистых минералов и обломки пород
40—50%; средняя—32%; верхняя—54Р/0), в меньшем количестве полевыми шпатами соответственно: 15—23%; 18%; 27%; слюдами (6—12%; 8%; 5%) и глинистыми обломками пород. Зерна минералов, как правило, неокатанные, реже полуокатанные, имеют обычно неправильную форму.
Изучение глинистых минералов по пачкам при помощи термического анализа показывает неоднородный минеральный тип глин: в нижней пачке монтмориллонитово-гидрослюдистый (в виде примесей — каолинит); в средней — монтмориллонит-каолинитовый; в верхней гидрослюдистый (с монтмориллонитом и каолинитом).
Валовой химический состав лёссовидных суглинное по пачкам следующий (в%): нижняя пачка—ЗЮ2 57.71—59.64; А12—03 14,27—14,88; Ре203 5,24—5,39; СаО 5,21—6,62; А^О 1,86—1,98; N320 1,0—1,30; К20 2,05—2,15; средняя пачка БЮ2 59,74; А1203 14,43; Ре203 5,06; СаО 5,46; М^О 1,86; Ка20 1,05; К20 2,10; верхняя пачка — БЮ2 65,97; А1203 15,0; Ре203 5,41; СаО 1,25; 4,88; N320 1,45; К20 2,0. Кроме того, присутствуют РеО (0,53—0,71) и МпО. Величина кремнекислого коэф-
БЮо
фициента (К; = ■ Л1 * ) составляет по этим пачкам соответственно: 4,03;
4,14; 4,33, что указывает на накопление коллоидного кварца, интенсивную деградацию лёссовых пород, повышение влажности климата (чем влажнее климат, тем выше значение Кд) [Ломонович, 1955].
Спектральный анализ лёссовых пород, выполненный Е. В. Курыше-вой, дал следующие рез^ьтаты (в %): Т1 = 0,6; Мп = 0,1—0,2; У = 0,03— 0,05; № = 0,001—0,005; Сг-0,03—0,05; Со<0,001; 2п = 0,01—0,02; Си = =0,001—0,003; РЬ —0,001; Ва = 0,003—0,007. В примесях отмечаются МО, Бп и другие. Среднее содержание микроэлементов в "разрезе примерно постоянно.
В разрезе выделено четыре горизонта погребенных почв. Для них характерно следующее: боЛее темная окраска по сравнению с лёссовидными суглинками (см. описание); повышенное содержание гумуса (до— 3,07%); отсутствие или небольшое количество карбоната кальция (по определению в кальциметре); повышенная емкость поглощения (по определению в ФЭК—М—56 27,8—37,2 мг—экв на 100 г породы); наличие многочисленных ходов от корней растений, заполненных гумусом и окислами железа и затеки гумуса в подпочвенных слоях. Реакция среды определялась как рН суспензии породы на ЛПУ — 01, значения рИ составляют 7,53—7,95. По гранулометрическому составу погребенные почвы всех четырех горизонтов представляют собой тяжелые суглинки и глины и отличаются от лёссовых пород меньшим содержанием пыле-ватой фракции (34,4—54,3%), несколько более высоким содержанием глинистой фракции (до 38,2%), едва заметной комковато-зернистой структурой.
По минералогическому составу тяжелой и легкой фракций погребенные почвы мало чем отличаются от лёссовидных суглинков. Отметим только несколько повышенное содержание минералов группы эпидота (46,1—52,3%) и кварца (43—52%) относительно залегающих ниже лёссовидных суглинков нижней и средней пачек. Главными минералами коллоидно-дисперсной части погребенных почв, установленными термическим анализом, являются гидрослюда бейделлитизированная, гидрослюда с примесью монтмориллонита и каолинита.
Характеристика грансостава и химических свойств зеленовато-серых суглинков и коричневых глин (3 и 9 пачки по описанию) дана на рис. 1 и подробно останавливаться на ней не будем. По минералогическому составу тяжелой и легкой фракций породы этих пачек в основном не отличаются от остальных пород разреза. Главными минералами коллоидно-дисперсной части зеленовато-серых суглинков являются гидрослюда, монтмориллонит, иллит, каолинит, кальцит, кварц. Отмечается присутствие органики. Минеральный тип коричневых глин гидрослюдистый (с монтмориллонитом, каолинитом и иллитом).
Как видно из приведенных выше данных минералогического состав ва тяжелой фракции, в лёссовых породах всех Трех пачек резко преобладают неустойчивые и малоустойчивые к выветриванию минералы (магнетит, айатит, эпидот, амфиболы, гранат и т. д.). А. К. Ларионов указывает, что «эта группа минералов интересна с точки зрения решения вопросов генезиса отложений» [Ларионов и др. 1959]. Кзк отмечает Н. И. Кригер, «подобные данные-заставляют И. Д. Седлецкого, В. П. Ананьева и А. С. Рябченкова отвергнуть почвенно-элювиальную гипотезу и признать эоловую гипотезу происхождения лёсса. Однако на осно-4 ве этих данных правильнее было бы утверждать не эоловое, а более широкое субаэральное происхождение породы в аридных или холодных условиях. В. В. Попов [1957] справедливо отмечает, что при формировании породы в условиях холодного и засушливого климата интенсивное выветривание не происходит и, вероятно, могут сохраняться даже нестойкие минералы» [Кригер, 1965].
Учитывая все изложенное выше, можно сделать вывод о том, что лёссовые породы уропского разреза являются полигенетическими суба-эральными образованиями, в процессе формирования которых принимали участие несколько факторов, главными из них являются: вода, ветер
и почвенные вторичные процессы. Конкретно этот вопрос на таком малом материале решить не представляется возможным.
О возрасте четвертичных отложений данного разреза можно судить пока лишь по литературным данным.
Ю. В. Куропаткин, Е. А. Пономарева и другие в отчете за 1960 г пишут, что «в отложениях лёссовидных суглинков долины р. Томи в разное время были встречены отдельные находки костей млекопитающих. Так в 1956 г. Дубок А. Г. указывает о находке мамонта 1938 г. в лёссовидных суглинках г. Новокузнецк (соцгород. на глубине 1,5 м), По этим находкам возраст лёссовидных суглинков не следует поднимать выше среднего плейстоцена ((Зг)* Правда, есть мнения Мартынова В. А., Ки-пиани М. Г. и некоторых других исследователей, которые считают возраст этих отложений как верхнечетвертичный (<3з)» [Куропаткин и др., 1960]. Учитывая высокое положение лёссовидных отложений в разрезе, мы разделяем мнение последних авторов и возраст лёссовидных суглинков уропского разреза условно датируем верхним плейстоценом. Резюмируя изложенное выше, можно сделать следующие выводы:
1. Уропский разрез четвертичных отложений представлен в основном лёссовыми породами.
2. Однородность минералогического и химического составов отложений разреза указывает на постоянство областей питания Кузнецкой котловины в четвертичное время.
3. Минералогический анализ тяжелой и легкой фракций показывает, что основными породообразующими минералами являются кварц, полевые шпаты. Среди тяжелой фракции основными характерными минералами являются магнетит (18,2—21,6%), минералы группы эпидота (39—46,7%), зеленовая роговая обманка (14,0—16,9%), то есть в основном неустойчивые при выветривании минералы. .
ЛИТЕРАТУРА
»
1. Н. И. Кригер. Лёсс, его свойства и связь с физико-географической средой. Изд. «Наука», М., 1965.
2. Ю. В. Куропаткин, Е. А. Пономарева, Л. И. Ефимова. О. Ю. К а ч у р о. Биостратиграфия четвертичных отложений Кузнецкого бассейна и юго-западной окраины Чулымо-Енисейской впадины. Новокузнецк, 1960.
3. А. К- Ларионов, В. А. Приклонский, В. П. Ананьев. Лёссовые породы СССР и их строительные свойства. Госгеолтехиздат, 1959.
4. М. И, Л ом о но вич. Коллоидные минералы, микроогрегатность и проса-дочность лёсса Заилийского Алатау. Вопросы геологин Азии, т. II, Изд. АН СССР, 1955.
5 Б. Ф. Михальченко. К стратиграфии и литологии четвертичных отложений западной части Кузнецкой котловины- Изс. ТПИ, т. 151, 1966.
