CC BY
62
IG Komi SC UB RAS, June, 2015, No. 6
УДК: 553.041; 553.69
туртасская стадия кремненашления в западной сибири
П. В. Смирнов
Тюменский государственный нефтегазовый университет, Тюмень Институт криосферы Земли СО РАН, Тюмень [email protected]
Проанализированы сведения о палеогеографической обстановке, существовавшей в Западной Сибири в верхнеолигоценовое время, с целью локализации зон, перспективных на кремнистые породы туртасской свиты. Значительное содержание биогенного рентгеноаморфного опала определяет широкие возможности использования этих пород для производства большой номенклатуры пеностекольных материалов.
Ключевые слова: опал-кристобалитовые породы, кремнистые породы, Западная Сибирь, туртасская свита.
TuRTAs silica AccuMuLATioN phase iN western siBERiA
P. V. Smirnov
Tyumen State Oil and Gas University, Tyumen Institute of the Earth's Cryosphere of the SBRAS, Tyumen
The paper analyzes the data on the paleogeographic situation, which existed in Western Siberia in Upper Oligocene time to localize areas, promising for siliceous rocks of Turtas formation. The considerable amount of X-ray amorphous biogenic opal gives wide possibilities of application of these rocks to produce a large range of building and insulating materials.
Keywords: opal-cristobalite rocks, siliceous rocks, Western Siberia, Turtas formation.
Введение
В мезозойско-кайнозойском осадочном чехле Западно-Сибирской геосинеклизы традиционно выделяют три основные кремнистые формации: верхнеюрская — баже-новский горизонт (киммеридж, ти-тон и берриас), верхнемеловая, или сенонская (березовская свита, ко-ньяк-сантон), и эоценовая (люлин-ворская: ирбитская и серовская) свиты [6]. В отложениях верхнего олиго-цена (туртасская свита) также отмечаются толщи пород, обогащенные диатомовым материалом, представляющие научный интерес и имеющие практическую значимость.
Образование крупных толщ опал-кристобалитовых пород: диатомитов, опок и трепелов — напрямую связано с пышным расцветом диатомовой флоры в огромном юр-ско-палеогеновом морском седи-ментационном бассейне и морской трансгрессией, которая в этот период продолжает свое расширение и достигает максимальных размеров в конце эоцена.
В конце раннего эоцена происходит сокращение площади морского бассейна за счет активизации тек-
тонических движений. Накопление диатомитов происходило ранее, когда глубина, освещенность, солевой состав, динамика водной среды ещё позволяли накапливаться диатомовым осадкам. Начало регрессии и существенное изменение солевого состава вод бассейна провоцируют вымирание диатомовых и радиолярий. В конце раннего эоцена накопление опал-кристобалитов завершается в связи с вымиранием диатомовой флоры.
Дальнейшее отступление моря превращает эту территорию в озер-но-аллювиальную равнину — крупный бассейн континентального осадконакопления. Однако не уделяется должного внимания факту, что позднеолигоценовое время характеризовалось отрицательными тектоническими движениями в преде -лах низменности и стабилизацией в зоне складчатого обрамления [7]. Довольно интенсивное погружение способствовало частичному восстановлению морского режима осадко-накопления. Стратиграфически это время соответствует туртасской свите верхнего олигоцена, которая характеризуется устойчивостью фа-
циального состава в пределах всей Западной Сибири, присутствием глауконита, диатомовых водорослей, спикул губок, а также тонкой горизонтальной слоистостью пород [2]. Все это свидетельствует о формировании отложений туртасской стадии накопления кремнистого вещества в условиях озера-моря, в котором широкое развитие получила биота с кремниевыми панцирями. Преобладание в разрезе тонких и однородных глинистых разностей, выдержанный состав комплексов ди-атомей на обширной территории и незначительное присутствие среди них прибрежных видов подтверждают гипотезу о достаточно глубоком слабосолоноватом бассейне.
Туртасская свита (P3tr) выделена С. Б. Шацким на р. Туртас (приток Иртыша) и вскрыта скважинами под четвертичными отложениями на глубинах до 30 м [3]. Непосредственные выходы пород на поверхность наблюдаются в немногочисленных береговых уступах рек Кума, Тавда. Туртасская свита является составной частью знаменского горизонта некрасовской серии и залегает несогласно на новомихайловской, кур-
ВестНик ИГ Коми НЦ УрО РАН, июнь, 2015 г., № 6
Рис. 1. Схема размещения опорного фактического материала по туртасской свите (по данным А. П. Астапова, Н. Б. Дрожащих): 1 — картировочные скважины, полностью вскрывшие отложения свиты; 2 — естественные обнажения; 3 — номера скважин и обнажений; 4 — номера скважин, по которым имеются данные минералогического анализа; 5 — зона отсутствия осадков; 6 — административные границы Fig. 1. Map of location of reference material in Turtas formation (according to data of A. P. Astapov, N. B. Drozhashchikh): 1 — core drill wells, which completely drilled the sediments of the formation; 2 — natural exposures; 3 — numbers of wells and outcrops; 4 — number of wells, for which mineralogical data are available; 5 — sediment void zone; 6 — administrative boundaries
тамышской или тавдинской свитах, перекрывается с размывом миоценовыми отложениями. Отложения свиты представлены тонко переслаивающимися светло-серыми, зеленовато-серыми алевритистыми каолинит-гидрослюдистыми глинами и глинистыми алевролитами с подчиненными прослоями тонко- и мелкозернистых кварцевых, полевош-пат-кварцевых, часто слюдистых песков с повсеместным присутствием глауконита и растительного детрита. В большинстве разрезов в подошве свиты залегает базальный пласт светло-серых песков и алевритов мощностью 2—5 м. По положению в разрезе и богатым споро-пыльцевым комплексам хвойно-широколиственных лесов «тургайского» типа установлен позднеолигоценовый (хаттский) возраст свиты.
Почти повсеместное наличие в основании туртасской свиты песчаного базального горизонта указывает на значительный привнос обломочного материала на начальной стадии формирования отложений. Вероятно, это было связано с активизацией тектонических и эрозионных процессов в районах Восточного склона Среднего Урала, примыкавших к бассейну седиментации на рубеже среднего и верхнего олигоцена. Мощность туртасской свиты от 8 до 50 м.
К концу олигоцена в связи с активизацией в регионе положительных движений, туртасское озеро-море начинает распадаться на систему отдельных водоемов, в результате чего широкое развитие получают торфяные болота. Об этом свидетельствует угленосность и существенное обеднение комплекса диатомовых верхней части туртасской свиты [4]. В целом для всего бассейна устанавливается два литолого-фациальных комплекса осадков. Наиболее распространён комплекс озёрных глинистых пород (нижняя, безугольная, подсвита) и ограниченно развит аллювиальный комплекс мелкопесчаных и крупноалевритовых отложений (верхняя, угольная, подсвита). Преобладание песчаных отложений на отдельных площадях развития туртасской свиты обусловлено обмелением озерного бассейна в конце оли-гоценовой стадии. Общее повышение мощности песчаных пород фиксируется в западном направлении, их постепенное выклинивание — в направлении к Исеть-Тавдинскому междуречью [1].
На этой же территории отложения туртасской свиты подверглись серьезной эрозии в четвертичное время при формировании террасового комплекса Тобола и его левых притоков. Как отмечал А. П. Астапов [1], наличие в комплексе пород разреза плохо отсортированных равно -зернистых песков с гравием является признаком существования в районе постоянно перемещавшихся прибрежных озерных зон, что, по всей видимости, могло быть вызвано периодическими колебаниями территории на фоне её общего подъема.
В юго-западной части Тюменской области на территории современной долины р. Тобол отложения туртасской свиты подверглись серьезной эрозии в четвертичное время при формировании террасового комплекса Тобола и его левых притоков (см. рисунок), что было установ-
лено при опорном бурении на юге Тюменской области.
Породы туртасской свиты наряду с соответствующей их возрасту диатомовой флорой содержат в себе некоторое количество опалового и диатомового материала, переотложенного из палеогеновых и верхнемеловых комплексов пород. Диатомеям сопутствуют спикулы губок, часто в большом количестве. Переотложенные створки древних морских диатомей не имеют определенного стратиграфического положения и могут находиться в разных частях разреза туртасской свиты. Тем не менее в целом нижнетуртасская подсвита обогащена опаловым и диатомовым материалом в значительно большей мере, чем верхняя подсвита.
В соответствии с результатами многочисленных исследований, выполненных Н. В. Рубиной [4, 5]
IG Komi SC UB RAS, June, 2015, No. б
Та блица 1
Комплексы диатомовой флоры туртасской свиты (по данным Н.В. Рубиной)
Tab le 1
Complexes of diatom flora of Turtas formation (according to N. V. Rubina)
Комплекс Видовой состав Площадь распространения Примечание
I мелкие Melosira + переотложенные меловые и палеоценовые диатомеи и жгутиковые бассейны р. Сосьвы и р. Казым отвечает окраинным фациям туртасского бассейна
II мелкие планктонные Melosira praeislansica Jouse, M. praegranulata Jouse, M. praedistans Jouse повсеместно приурочен к песчано-алевритовым породам, чередующимся с мучнистыми алевритами, содержащими более богатые комплексы диатомей. Ассоциация наиболее устойчива к изменению химико-гидродинамических условий бассейна
III Melosira Coscinodiscus Tetracyclus Eunotia бассейны р. Конда, р. Ишим, р. Казым, Нижнее и Широтное Приобье самый богатый в биологическом отношении комплекс. Соответствует светло-серым мучнистым листоватым диатомовым глинистым алевритам и алевролитовым диатомовым глинам нижнетуртасской подсвиты
IV Melosira Atlymica Rubina + Coscinodiscus lobatus Rubina in litt., Melosira undulate (Her). Ktz. повсеместно содержит множество эндемичных видов и трудно сопоставим с известными древними континентальными диатомовыми
V Melosira - praegranulata Jouse - undulata (Ehr.) Ktz. - scabrosa Ostr., Coscinodiscus Discoformis Rubina in litt., lobatus Rubina in !Ш.и др. повсеместно
или при eë óчacтии, oтличитeльны-ми чeртaми тóртaccкoгo кoмплeк-ca диaтoмoвыx являeтcя прeoблaдa-нда близкoрoдcтвeнныx рaзнoвид-нocтeй Melosira (в том чиcлe Melosira praegnulata Jouse) и пocлeдoвaтeль-нaя cмeнa в вeрxниx cлoяx близго-рoдcтвeнныx видoв Coscinodiscus. Бoлee пoдрoбнoe изóчeниe orao-жeний тóртaccкoй cвиты пoзвoли-лo H. В. Póбинoй cиcтeмaтизирoвaть пoлóчeнныe рaнee рaзpoзнeнныe дaнныe и ócтaнoвить 5 кoмплeкcoв диaтoмoвoй флoры, грaницы рac-прocтрaнeния кoтoрыx прoxoдят ot бacceйнoв р. Ceв. Cocьвa и р. KoHfla Ha зaпaдe дo г. Cóргóтa Ha вocтoкe и ot бacceйнa р. Кязым Ha ceвeрe и дo cрeднeгo тeчeния р. Ишим Ha югe.
Ho coдeржaнию пecчaнo-гли-ниcтoгo мaтeриaлa примeнитeльнo к кóртaмышcкoй и тóртaccкoй cвитaм А. П. Acтaпoв c coaвтoрaми выдeли-ли крóпныe литoфaциaльныe зoны, кoтoрым cooтвeтcтвóют cлeдóющиe типы рaзрeзoв (тaбл. 2).
В прeдeлax юга Зaпaднoй Cибири нaибoлee рacпрocтрaнe-ны aлeвритo-глиниcтыe oтлoжeния IV типa (табл. 2) c 60—90 % aлeври-тo-глиниcтoй фрaкции. Oчeвиднo, чтo приóрoчeнныe к литoфaциaль-ным зoнaм внóтрeнниx бoлee eh06o-кoвoдныx рaйoнoв тóртaccкoгo oзe-
Та блица 2
Классификация разрезов отложений континентального олигоцена (по данным А. П. Астапова)
Table 2
Classification of Oligocene continental sections (according to the A. P. Astapov)
Тип разреза Песчаная фракция, % Алеврито-глинистая фракция, %
I >90 <10
II 60-90 40-10
III 40-60 60-40
IV 10-40 90-60
V <10 >90
ра-моря алевролитовые диатомовые глины нижнетуртасской подсвиты, обогащенные комплексом диатомовой флоры III (табл. 1) и соответствующие IV и V литологическим типам разреза (табл. 2) с наименьшим содержанием песчаного материала, наиболее перспективны с точки зрения получения пеностекольных материалов.
Заключение
Подобные палеогеографические реконструкции приобретают важное практическое значение для локализации зон, перспективных на тот или иной вид нерудного сырья. Именно отложения туртасской свиты рассматриваются нами как некая «альтернатива» кремнистым отложениям эоцена. С одной стороны, оби-
лие тeрригeннoгo мaтeриaлa дeлaeт Tame пoрoды ^пригодным cырьeм для иcпoльзoвaния вo м^гт oтрac-ляx, гдe ^бя xoрoшo зaрeкoмeндo-вaли oпaл-криcтoбaлитoвыe пoрoды эoцeнa — в кaчecтвe фильтрoвaльныx мaтeриaлoв, гидрaвличecкиx дoбaвoк к цeмeнтaм и т. д. C др0гой cтoрoны, знaчитeльнoe coдeржaниe oблoм-тав диaтoмeй (дo 10 %), cлoжeнныx рeнтгeнoaмoрфным oпaлoм, oбecпe-чит a^mHoe взaимoдeйcтвиe co cra-быми щeлoчaми. Пocлeднee являeт-cя oпрeдeляющим критeриeм примe-нeния этиx пoрoд для прoизвoдcтвa рядa пeнocтeкoльныx мaтeриaлoв. Принимaя вo внимaниe tot фaкт, что год плиoцeн-чeтвeртичными orao-жeниями Зaпaднoй Cибири тóртac-cкaя cвитa зaнимaeт caмóю бoльшóю плoщaдь [5] и xaрaктeризóeтcя мoщ-нocтью дo 30 м, мoжнo óтвeрждaть,
о
ВестШс ИГ Коми НЦ УрО РАН, июнь, 2015 г., № 6
что туртасские отложения обладают значительным ресурсным потенциалом.
Литература
1. Астапов А. П. Геологическое строение южной части Тюменской области. Сводный отчёт Ишимской партии о результатах комплексных геолого-гидрогеологических съемочных работ масштаба 1:200 000, листы О-42-В и О-42-Г. Тюмень: ТТГУ, 1979. С. 296— 297.
2. Астапов А. П. Палеогеография палеогена и неогена юга Тюменской области в связи с оценкой перспектив территории на нерудное сырье. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1979. С. 32.
3. Бабушкин Л. А., Воронов В. Н. и др. Объяснительная записка. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Лист 0-42. Тобольск. СПб.: Картографическая карта ВСЕГЕИ, 2009. 300 с.
4. Рубина Н. В. Комплексы диа-томей в отложениях туртасской свиты Западно-Сибирской низменности // Ископаемые диатомовые водоросли СССР. 1973. С. 61—66.
5. Рубина Н. В. Палеоальгологи-ческое обоснование стратиграфии мор-
ских и континентальных палеогеновых и неогеновых отложений ЗападноСибирской низменности // Морской и континентальный палеоген Сибири. 1973. С. 87-96.
6. Ушатинский И. Н. Состав и условия формирования кремнистых формаций Западно-Сибирской геосинеклизы // Опалиты Западной Сибири. Тюмень: ЗапСибНИГНИ, 1987. С. 39.
7. Черепанов Ю. П. Геологическое строение Нижнего Прииртышья. Тюмень: ТГРЭ, 1983. С. 151.
References
1. Astapov A. P. Geologicheskoe stroe-nie yuzhnoi chasti Tyumenskoi oblasti (Geological structure of Southern Tyumen region). Geological report with survey scale 1:200 000. TTGU, 1979, pp. 296—297.
2. Astapov A. P. Paleogeografiya pa-leogena i neogena yuga Tyumenskoi oblasti v svyazi s otsenkoi perspektiv territorii na ner-udnoe syr'e (Paleogeography of Paleogenic and Neogenic Southern Tyumen region and prospects for non-ore raw). Tyumen: ZapSibNIGNI, 1979, pp. 32.
3. Babushkin L. A., Voronov V. N. et al. Ob'yasnitel'nayazapiska (Explanatory note). Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiiskoi Federatsii (State geological map
of Russian Federation). Page 0-42. Tobolsk, Saint-Petersburg: Kartograficheskaya karta VSEGEI, 2009, 300 pp.
4. Rubina N. V. Kompleksy diato-mei v otlozheniyah turtasskoi svity Zapadno-Sibirskoi nizmennosti (Diatom complexes in Turtas formation of West Siberia depression). Iskopaemye diatomovye vodorosli SSSR, 1973, pp. 61-66.
5. Rubina N. V. Paleoal'gologicheskoe obosnovanie stratigrafii morskih i kontinental'nyh paleogenovyh i neogenovyh otlozhenii Zapadno-Sibirskoi nizmennosti (Paleogeological confirmation of stratigrpa-hy of marine and continental paleogenic and neogenic sediments of West Siberia depression). Morskoi i kontinental'nyi paleo-gen Sibiri (Marine and continental Siberian Paleogenic), 1973, pp. 87-96.
6. Ushatinskii I. N. Sostav i usloviya formirovaniya kremnistyh formatsii Zapadno-Sibirskoi geosineklizy (Composition and formation conditions of silica formations of West Siberia syneclise). Opality Zapadnoi Sibiri (West Siberian opalites). Tyumen: ZapsibNIGNI, 1987, pp. 39.
7. Cherepanov Yu. P. Geologicheskoe stroenie Nizhnego Priirtyshya (Geological structure of Lower Irtysh area. Tyumen: TGRE, 1983, pp. 151.
Рецензент к. г.-м. н. Л. В. Леонова
