Конкрециям как одному из ярких литологических признаков пород посвящено довольно много работ. Известны попытки использования конкреций не только для восстановления условий осадкообразования, но и в стратиграфических целях [Бродская, 1959;Македонов, 1948]. Еще большее значение приобретают конкреции при расшифровке процессов перераспределения вещества в стадию диагенеза [Бродская, 1959; Виталь, 1959; Коперина и Тимофеева, 1959; Тимофеева, 1959]. Несмотря на это, конкреционные образования из послепалеогеновых отложений Усть-Енисейской впадины и всего севера Западно-Сибирской низменности до сих пор не изучались. За исключением нескольких случайных анализов, сведения о них ограничиваются редкими упоминаниями. Можно сослаться только на исследование плейстоценовых отложений Большеземельской тундры, в котором И.Д. Данилов приводит данные о пиритовых, пирито-лимонитовых, железисто-марганцовых конкрециях и марганцовистых бобовинах для доказательства морского генезиса вмещающих пород [Данилов, 1962]. Не вдаваясь в подробное рассмотрение исследования И.Д. Данилова, заметим, что им не учтено все многообразие генетических типов пород, в которых конкреции различного состава могли зародиться на разных стадиях сингенеза и диагенеза. И хотя связь состава конкреций с определенными фациями не должна вызывать сомнений [Заварицкий, 1956], она в достаточной степени сложна и не может выражаться взаимоотношениями типа карбонатные конкреции - пресноводные фации, железисто-марганцовые конкреции - морские фации и т.п.

Из работ Л.В. Пустовалова [1940], М.С. Швецова [1948] и других исследователей видно, как разнообразны конкреции по форме, структуре и текстуре, по составу и условиям образования.

Настоящая статья посвящена характеристике конкреций послепалеогеновых отложений Усть-Енисейской впадины. В ней использованы материалы Г.А. Значко-Яворского, В.Н. Сакса, В.Н. Соколова, С.Л. Троицкого, а также новейшие данные Ф.И. Иванова, Ю.Н. Михалюка, Н.П. Семенова и автора.

Формы конкреций

Подавляющая часть конкреций обладает уплощенной формой, видимо обеспечивающей наиболее легкий их рост в слоистых глинисто-алевритовых отложениях. Значительно реже встречаются шарообразные, грибообразные и другие развитые по трем направлениям конкреции, а также секреции, как правило, приуроченные к более крупнозернистым, существенно песчаным отложениям. На образовании последних, вероятно, сказывается большая пористость песков. Наконец, самостоятельную группу представляют микроконкреции.

Самой простой формой уплощенных конкреций является лепешковидная, эллипсоидальная или округлая в плане и слегка выпуклая, иногда чечевицеобразная в разрезе форма (табл. I, фиг. А). Усложнение подобных форм идет по пути разрастания по вертикали в пределах смежных слойков с образованием «многоэтажных» конкреций (табл. I, фиг. Б). Весьма своеобразные, порой причудливые формы приобретают некоторые конкреции из существенно глинистых осадков (табл. I, фиг. В и Г). Однако они часто являются уже сложными образованиями, в развитии которых можно установить, как и в «многоэтажных» конкрециях, несколько этапов формирования. В случае роста конкреций в горизонтальном направлении они приобретают фестончатые очертания или сливаются, сохраняя свои первоначальные формы (табл. I, фиг. Д). Иногда на плоской поверхности конкреции нарастают мелкие лепешки, валики или бобовины, как паразиты, покрывающие материнскую конкрецию (табл. I, фиг. Е).

В ленточнослоистых глинах некоторые горизонты включают кольцеобразные конкреции (табл. I, фиг. Ж), причины формирования которых остаются неясными. Возникновение подобных валикообразных форм по периферии раковин в современных отложениях Черного моря описано Я.В. Самойловым и А.Г. Титовым [1922]. Несколько похожие конкреции с валиками известны также в донных отложениях Баренцева и Карского морей [Кленова, 1948].

Кроме собственно конкреций в ленточнослоистых глинах наблюдаются образования, получившие в литературе наименование конкреционных прослоев [Методы…, 1957] или «пластовых» конкреций [Бродская, 1959]. Они состоят из частью слившихся воедино плоских конкреций (табл. II, фиг. А), занимающих значительную площадь в пределах какого-либо слоя или линзы (табл. II, фиг. Б). Массовое развитие конкреций, образующих конкреционные прослои, свидетельствует о благоприятных условиях, существовавших на данном участке.

Шарообразные конкреции до 5- 10 см в диаметре обнаружены в песках Каргинского мыса (табл. III, фиг. А). В.П. Баранов считает, что в неслоистых песчаных осадках такая форма наиболее естественна для конкреций [Баранов, 1946]. Совместно с шарообразными встречаются веретенообразные конкреции (табл. III, рис. Б), располагающиеся в породе вертикально. Расширенные и суженные их участки соответствуют отличающимся по механическому составу разностям пород. Грибовидные конкреции, достигающие, как и шарообразные, сравнительно крупных размеров, приурочены к пескам с косой и волнистой слоистостью (табл. III, фиг. В). Послойная цементация песков и определяет формы таких конкреций. Кроме того, изредка наблюдаются конкреции неправильной формы, как, например, конкреция, образованная по ракушняку (табл. IV).

Своеобразны по ряду признаков, в том числе по рельефу поверхности, конкреции из глинистых и алевритовых отложений, развитых, близ устья р. Фокина (табл. V, фиг. А). Подобные конкреции описаны В.Н. Соколовым в каргинских отложениях. Карбонатные перегородки создают причудливый рисунок на их поверхности, несколько сближая рассматриваемые конкреции с септариями, которыми они все же не являются. Септарии, вероятно, очень редки в пределах Усть-Енисейской впадины, так как обнаружены только в бассейнах рек Агапы и Большой Хеты. На фиг. Б и В табл. V видны многочисленные ячеи и хорошо образованные перегородки, формирование которых, согласно представлениям М.С. Швецова [1948], следует связывать с сингенетическими процессами выполнения трещин в породах. Исходя из этого положения, можно предположить, что данные конкреции образовались в растрескавшихся песках осушенной (?) прибрежной полосы морского бассейна.

Наконец, необходимо упомянуть микроконкреции, обнаруженные в конгломератах, залегающих, по-видимому, в основании казанцевской свиты. Их диаметр близок к 0,2- 0,3 мм , чем определяется широкий общий диапазон размеров конкреций: от долей миллиметра до 20- 30 см . Последним, резко отличным от других типом являются трубчатые конкреции, обнаруженные Н.П. Семеновым и Ф.И. Ивановым в подпочвенных песках, обнажающихся в уступе террасы озера Половинного.

Разнообразие форм конкреций свидетельствует о большом разнообразии условий их формирования. И хотя в одном разрезе можно наблюдать различные морфологические типы конкреций, каждый из них относится обычно к самостоятельному слою. Среди факторов, влияющих на форму конкреций, упоминались механический состав вмещающих пород (шарообразные в песчаных и уплощенные в алевритово-глинистых породах), слоистость (шарообразные в неслоистых, веретенообразные в прямо- и линзовиднослоистых, конкреционные прослои и «многоэтажные» уплощенные в тонкослоистых породах), трещиноватость (септарии). Этими факторами, однако, не исчерпываются причины, влияющие на форму конкреций; к ним относятся также плотность пород, по мнению К.А. Баранова [1946] являющаяся определяющей, и интенсивность процессов конкрециеобразования, обусловливающая не только размеры, но и морфологические особенности рассматриваемых объектов. Есть все основания полагать, что с наивысшей активностью этих процессов связано формирование конкреционных прослоев. Не освещена до настоящего времени в литературе возможность связи форм конкреций с генезисом вмещающих отложений. По моему мнению, она не исключена. Указанием на это может служить отсутствие трубчатых конкреций в морских отложениях Усть-Енисейской впадины. С другой стороны, подобные конкреция известны в озерных и аллювиальных осадках самых различных районов Сибири и Европейской частя СССР.

Внутреннее строение конкреций

Внутреннее строение конкреций определяется структурными, текстурными особенностями пород и интенсивностью конкрециеобразования. В этом смысле ярко проявляется слоистость песчаных пород, нередко сохраняющаяся в поперечном срезе конкреций. По сохранности первичной слоистости можно сделать заключение о характере процесса формирования конкреций и его интенсивности. Нарушение первичной слоистости объясняется относительной активностью конкрециеобразования, в то время как ее сохранение - пассивным выполнением порового пространства. Активность этих процессов может быть оценена также по относительному содержанию кластической части и конкрециеобразователя, в некоторых случаях целиком вытесняющего обломочные зерна. На табл. VI приведены крайние случаи, в первом из которых небольшое количество конкрециеобразователя пассивно выполнило поровые пространства в породе, а во втором - заместило в пространстве кластические зерна.

Как правило, в каждой конкреции наблюдается постепенное увеличение содержания обломочного материала от центра к периферии, а некоторые из них даже имеют карбонатное ядро почти без примеси песчаных или алевритовых зерен. Все это свидетельствует о росте конкреций от центра к периферии, при котором обломочный материал осадка не только и не столько замещается конкрециеобразователем, но раздвигается им и удаляется постепенно из участка, на котором формируется конкреция. В результате конкреции приобретают зональное строение, связанное с относительным содержанием первичного осадка, с химическим, а иногда и минералогическим его составом. Не исключено, что резко выраженные зоны иногда могут отражать смену режима образования конкреции.

Центральная часть конкреции являлась тем ядром, из которого начинался ее рост. В большинстве случаев она принципиально не отличается от других, расположенных ближе к периферии участков. И все же зарождение ее именно в данном месте, по-видимому, неслучайно, Я.В. Самойлов и А.Г. Титов указывают на находки в ядрах конкреций из современных морских осадков зубов акул, костей, губок, пемзы [Самойлов и Титов, 1922]. Вероятно, разлагающиеся органические остатки нередко определяли место заложения конкреций. Так, в Усть-Енисейской впадине некоторые конкреции образованы на месте разложения моллюсков (табл. IV), другие содержат в ядре растительные остатки.

Основные типы и состав конкреций

Относительное содержание материала вмещающей породы и конкрециеобразователя служит важнейшим критерием в классификации конкреций. Другим не менее важным критерием является минералогический состав конкрециеобразователя. В качестве дополнительных признаков используются механический состав обломочной части и особенности минералогического состава цементирующего вещества. На основании перечисленных признаков конкреции из послепалеогеновых отложений Усть-Енисейской впадины могут быть классифицированы следующим образом: 1) класто-карбонатные: песчано-карбонатные (в том числе, песчано-арагонито-кальцитовые) и алеврито-карбонатные; 2) мергелистые (алеврито-мергелистые); 3) карбонатные: карбонатные глинисто-алевритовые, карбонатные глинистые, карбонатные мергелистые (в том числе доломито-известковистые и арагонитовые); 4) класто-железистые (песчано-лимонитовые); 5) железисто-лептохлоритовые микроконкреции.

Разумеется, как и всякая другая, предлагаемая классификация несколько условна и не может учесть бесконечного количества существующих переходов. Все же она дает возможность наметить основные типы конкреционных образований, соответствующие определенным разностям вмещающих пород, сингенетическим и диагенетическим процессам.

Класто-карбонатные конкреции довольно широко распространены в песчаных (песчано-карбонатных) и алевритовых (алеврито-карбонатных) породах. Иногда на 50-80% они состоят из кластических зерен, по размерам и составу не отличающихся от обломочного материала вмещающих пород. Песчаные и алевритовые зерна обычно представлены кварцем (35-50% от общего объема конкреции), кислыми, реже основными и средними плагиоклазами (7-20%), калиевыми полевыми шпатами (1-2%), моноклинными, реже ромбическими пироксенами (7-15%), иногда роговой обманкой (до 1%) и обломками пород, среди которых преобладают довольно свежие долериты, слабо измененные кислые жильные породы, кремнистые породы и пр. Среди акцессорных минералов встречаются порой окисленный магнетит, гранат, апатит, сфен, минералы группы эпидота-цоизита, хлорит. До 10%, а в некоторых конкрециях до 25-35% обломочных зерен замещается лептохлоритами, окислами и гидроокислами железа, являющимися, как и пирит, уже аутигенными минералами. В редких случаях встречаются новообразования глауконита, свидетельствующего о морском генезисе осадков.

Цементирующий кластические зерна конкрециеобразователь, более поздний, чем перечисленные аутигенные минералы, состоит из скрытозернистого или тонковолокнистого карбоната. Значительно реже среди скрытозернистой карбонатной массы наблюдаются радиально-лучистые игольчатые образования арагонита, переходящего в кальцит. Несколько лучшая раскристаллизация карбонатов приурочена к местам с небольшим содержанием конкрециеобразователя. Такие участки имеют крустафикационную структуру.

Распределение пластической, а следовательно, и цементирующей части неравномерное. Как говорилось выше, в некоторых конкрециях оно определяется элементами первичной слоистости, выраженной в чередовании слойков различного механического состава и степени обогащения глинистым материалом. Более выпукло выступают вторичные признаки, связанные с формированием конкреций и проявляющиеся в виде зонального их строения. Независимо от формы многие конкреции состоят из нескольких, облекающих друг друга зон, особенно хорошо выраженных у шарообразных форм. Если в периферических частях обломочные зерна занимают до 80-90%, а карбонат образует лишь цемент соприкосновения, то к центру конкреции кластическая часть убывает до 30-20% и менее, а структура цемента изменяется: появляется структура выполнения и базальная.

Захват конкрецией все новых участков вмещающей породы с последующей цементацией ее карбонатами, предшествующим или более поздним ожелезнением обусловливает различие в химическом составе отдельных зон одной конкреции и различных конкреций.

Согласно двум силикатным анализам песчано-карбонатных конкреций, содержание в них силикатной части превышает 50% (табл. 1, пробы 1/3, 1), что соответствует высокому содержанию нерастворимого остатка. Двуокись титана и полуторные окислы входят в состав минералов обломочной и глинистой частей породы, так же как и часть окисей натрия и калия. Довольно большое количество этих компонентов в конкрециях объясняется тем, что последние захватывают вмещающую породу. Это видно при сравнении состава рассматриваемых конкреций с составом песчано-карбонатных [Македонов, 1947] и карбонатных [Виталь, 1950] конкреций других районов. Кроме того, в конкрециях присутствует небольшое количество P₂O₅ и органического углерода.

Карбонаты конкрециеобразователя согласно химическим анализам состоят из карбонатов кальция, что подтверждается микроскопическим исследованием шлифов. В пробе 1/8 содержание СаСО₃ составляет около 30% и в пробе 1 - около 35% всей породы (в % весовых). В пробе 1/3, кроне того, можно ожидать присутствия ничтожного количества магнезиально-кальциевого карбоната. Низкое содержание окиси железа указывает на отсутствие карбонатов железа. Содержание катионов и анионов в водных вытяжках из конкреций незначительно [Сакс и Антонов, 1945]. Результаты химического анализа солянокислых вытяжек из песчано-карбонатных конкреций дают цифры, сравнимые с рассмотренными выше (табл. 1, пробы 4, 565, 634к).

Спектральным полуколичественным анализом в класто-карбонатных конкрециях определены, кроме перечисленных, следующие элементы: Ва (не во всех пробах) в количестве 2-5% • 10^-2, Cr в количестве 1-2% • 10^-2, Sr (не во всех пробах) - до 1-2% • 10^-2, Zr и V - 1-2% • 10^-2, Ni - 2-5% • 10^-3, Cu - 2-6% • 10^-3, Be - 1% • 10^-3, (в пробе 1/3), Co - 1-2% • 10^-3, Ga - 1-2% • 10^-3, в песчано-карбонатных, и 0,3% • 10^-3 в алеврито-карбонатных конкрециях (пробы 36/7 и 36/8). Все они находятся в количествах, обычных для послепалеогеновых пород региона, и не превышают кларковые содержания. С этой точки зрения любопытна также идентичность состава конкреции и вмещающей породы, видимо свидетельствующая о незначительном перераспределении вещества при формировании класто-карбонатных конкреций (табл. 1, пробы 634 и 634к).

Мергелистые (алеврито-мергелистые) конкреции, являющиеся согласно принятой классификации промежуточным, хотя и самостоятельным звеном между класто-карбонатными и карбонатными, встречаются в существенно глинистых породах санчуговской свиты и в каргинских отложениях. На 35-50% они состоят из скрытозернистого карбоната и на 65-50% из глинистого вещества с той или иной примесью алевритового материала. Основное отличие рассматриваемых конкреций от класто-карбонатных заключается в преобладании в первых глинистой и карбонатной составляющих над обломочной (алевритовой). В соответствии с этим и по химическому составу (табл. 2) они отличаются большим содержанием окислов кальция и магния, что при пересчете дает около 36% карбоната кальция и 1% доломита.

Спектрографически в конкрециях определены: Ва - 10; Cr 3 • 10^-2, Sr - 3 • 10^-2; Zr и V - 4 • 10^-2, Ni - 5 • 10^-3, Cu - 4 • 10^-3, Be и Co - 1 • 10^-3, Ga - 2 • 10^-3.

Карбонатные конкреции, наиболее многочисленные среди известных в Усть-Енисейской впадине, встречаются в различных частях разреза послепалеогеновых отложений. В зависимости от состава они подразделяются на несколько классов.

Карбонатные глинисто-алевритовые конкреции состоят из алевритовых зерен кварца, полевых шпатов, пироксенов и других минералов, частью замещаемых лептохлоритом, глинистого вещества (до 40%) и цементирующих их карбонатов. Кривые нагревания и результаты окрашивания свидетельствуют о гидрослюдистом составе глинистой фракции. Кривые нагревания характеризуются пологими формами с эндотермическими остановками в интервале 45-70° и слабым эндотермическим эффектом в одной из проб в интервале 680-710º (рис. 1, проба 30/9). Экзотермические пики приурочены к интервалам 400 и 430°. Рассматриваемые термограммы сходны с термограммой вмещающей породы (рис. 1, проба 30/7). Весьма возможно, что на характер кривых влияют примеси гидроокислов железа и органического вещества. Последнее присутствует в количествах 0,42, 0,51 и 0,78% (пробы 30/9, 30/10, 46/1а). В отличие от многих класто-карбонатных, карбонатные глинисто-алевритовые конкреции вскипают под действием 10% HCl. Конкрециеобразователь состоит из мелких (до 0,1 мм ) причудливой формы зернышек карбоната, плотно прилегающих друг к другу и занимающих до 50-60% объема породы.

Карбонатные глинистые конкреции содержат редкие мелкие (до 0,02 мм ) обломочные зерна, неравномерно распределенные в глинисто-карбонатной массе. Глинистое вещество располагается между тончайшими карбонатными зернышками. Карбонат без примеси глинистых частиц выполняет, кроме того, микроскопические трещинки в слойках, содержащих значительное количество алевритовых зерен. Некоторые конкреции содержат повышенные количества марганца (по данным полуколичественного спектрального анализа, около 1%), представленного, вероятно, пиролюзитом. В глинисто-карбонатной массе присутствует до 1% угольного детрита.

Карбонатные мергелистые конкреции являются следующим членом ряда, в котором происходит постепенное сокращение кластического, а затем и глинистого материала при одновременном возрастании роли карбонатного вещества. Основная часть минеральной массы в конкрециях этого типа приходится на карбонаты либо чрезвычайно тонкозернистые, либо состоящие из более крупных зерен. Некоторые из карбонатных мергелистых конкреций также обладают повышенным содержанием марганца (проба 54/4 - 1%). Глинистые минералы, количество которых не превосходит 15-20% объема породы, представлены гидрослюдами. Незначительное число мелких обломочных зерен, рассеянных в конкрециях, по составу соответствует кластической части вмещающей породы. Как правило, в конкрециях присутствует угольный детрит, по-видимому, определяющий наличие органического углерода в количестве от 0,67 (проба 169/1) до 1,03% (проба 169/2). В одной из конкреций обнаружен отпечаток водоросли (54/4), во многих - мельчайшие зерна пирита, образование которого безусловно связано с наличием органического вещества. Немногочисленные трещинки и пустоты выполнены тонкочешуйчатым карбонатом, нарастающим перпендикулярно к их поверхностям. Эти, возможно, более поздние, чем вся масса цементирующего карбоната, образования являются микросекрециями.

Собственно карбонатные конкреции, содержащие небольшое количество глинистого вещества и очень редкие обломочные зерна, встречены лишь в одном обнажении ленточноподобных глин у пос. Ермаково. Образующие конкреции карбонаты скрытозернистые или мелкозернистые. Иногда в сколе конкреций можно наблюдать мелкокристаллические разности карбонатов, приуроченные к их центральной части. При микроскопическом изучении шлифов в рассматриваемых образованиях встречены мелкие разложившиеся растительные остатки, тонкая вкрапленность пирита и иногда - рассеянные гидроокислы железа, а возможно, и магния. Кривая нагревания подтверждает присутствие в конкреции, кроме карбонатов, гидроокислов железа и гидрослюд (рис. 1, проба 30/28).

Разновидностью конкреций этого класса является доломито-кальцитовая, состоящая из мелких зерен доломита (0,02- 0,05 мм ), имеющих форму табличек, ромбиков и, реже, призмочек. Зерна доломита разделены тонкими полосками скрытозернистого карбоната. Реликты последнего почти всегда видны в хорошо образованных кристалликах доломита, что позволяет связывать образование доломита с раскристаллизацией первичной скрытозернистой массы. Отнесение кристаллов к доломиту подтверждается результатами химического анализа обр. 19/6. При пересчете в породе оказывается около 48% карбоната кальция и 39% карбоната магния.

Другой разновидностью собственно карбонатных конкреций могут служить арагонитовые, довольно редко встречающиеся в санчуговской (?) свите.

Немногочисленные химические анализы карбонатных конкреций приведены в табл. 3. Эти конкреции характеризуется высоким содержанием карбонатов, сумма которых достигает в упомянутой доломито-кальцитовой конкреции 87%, а в карбонатной мергелистой конкреции 65% при содержании карбонатов кальция около 60% и карбонатов магния около 5% (проба 2). Карбонатное глинистые, глинисто-алевритовые и мергелистые конкреции (пробы 726, 723-734) отличаются от класто-карбонатных и мергелистых (табл. 1 и 2) большим количеством окиси кальция и, следовательно, его карбонатов.

По качественному элементарному составу конкреции карбонатного типа однообразны. Но по количественным показателям некоторые из них выделяются из общего ряда. В первую очередь можно указать на доломито-кальцитовую конкрецию, в которой низкое содержание металлов и некоторых других элементов объясняется сравнительно небольшим количеством некарбонатных минералов. В различных конкрециях наиболее сильно отклоняется от средней величины содержание марганца, магния и титана; барий, стронций, молибден и иттрий присутствуют не во всех конкрециях.

Класто-железистые (песчано-лимонитовые) конкреции обнаружены Н.П. Семеновым и Ф.И. Ивановым в песках, обнажающихся в уступе террасы у озера Половинного. Они представляют собой усеченные конусы размером от 3 до 5 см , с несколько выпуклыми поверхностями и сквозным отверстием по оси конуса. Конкреции состоят из песчаных зерен вмещающих осадков, сцементированных лимонитом, выполняющим поры и облекающим кластические зерна тонкой «рубашкой».

Железисто-лептохлоритовые микроконкреции приурочены к цементу конгломератов, залегающих, вероятно, в низах казанцевской свиты на р. Большой Хете (судя по материалам В.С. Волковой, конгломераты, по-видимому, относятся к морене максимального оледенения). Цемент конгломерата состоит из сидерита с примесью глинистого вещества и захваченных им алевритовых и песчаных зерен. Бобово-оолитовые микроконкреции размером от 0,1 до 0,4 мм , покрытые пылеватыми окислами железа, состоят из лептохлоритов и магнетита. Концентрическое строение оолитов подчеркивается различным составом последовательно сформированных оболочек. Некоторые из них обогащены рудной пылью. Иногда оолиты имеют магнетитовое ядро или целиком состоят из этого минерала, образовавшегося в результате восстановления гидроокислов железа. Окраска оолитов желтовато-зеленая, несколько более светлая по краям (фиг. В, табл. VI).

Распределение конкреций

Распределение конкреций весьма различно. Местами они размещены в многометровой толще осадков более или менее равномерно, хотя и в виде редких включений, как, например, в алевритах и песчаных алевритах, обнажающихся близ пос. Ермаково. Изредка встречаются единичные конкреции в алевритовых песках верхнего течения р. Большой Хеты. Но гораздо чаще конкреции приурочены к определенным слоям и линзам, обладающим выдержанным механическим составом, особенно к мелкозернистым, слоистым поводам. В последних содержание конкреций достигает иногда пяти и более на 1 м² стенки обнажения. Иногда образуются даже конкреционные прослои.

В возрастном отношении конкрециеносны все горизонты послепалеогеновых отложений Усть-Енисейской впадины. Но так как конкреции приурочены в основном к глинистым и алеврито-глинистым отложениям, наибольшее их количество наблюдается в каргинской и санчуговской свитах. И все же, за исключением отдельных пунктов и прослоев, содержание конкреций столь ограниченно, что применение коэффициента конкрециеносности для характеристики разреза той или иной свиты, не представляется возможным.

Некоторые данные об условиях образования конкреций

Описание конкреций и отдельные замечания о приуроченности близких их типов к литологически сходным осадкам или о различии форм, а иногда и состава конкреций из разных прослоев одного разреза наводят на мысль о существовании определенных условий, в которых формировался тот или иной тип конкреций. Однако, как было сказано выше, взаимоотношения между фациями и типами конкреций очень сложны. Порой невозможно установить прямую связь между генетическим типом осадка и типом конкреций. Это объясняется двойственностью причин, влияющих на формирование конкреций. Во-первых, согласно Л.В. Пустовалову, сами конкреции представляют собой местные концентрации того или иного вещества, рассеянного в окружающей среде [Пустовалов, 1940]. Во-вторых, большое значение имеют условия, в которые попадает осадок после его захоронения и от специфики которых зависит сама возможность концентрации определенных минеральных веществ. Попробуем рассмотреть роль названных факторов на конкретных примерах.

Пожалуй, одним из наиболее ярких примеров может служить выход конкрециеносных ленточноподобных глин в 7 км выше пос. Ермаково. В шлифе порода состоит на 90% из тонкодисперсного глинистого вещества, в массе которого распределено около 7% алевритовых зерен, единичные, мелкие песчаные зерна и до 3% зерен карбонатов (мельче 0,05 мм ). Взаимоотношения этих составляющих в конкрециях меняются коренным образом. На долю карбонатов приходится до 90%, остальные 10% падают на глинистый и алевритовый (до 1%) материал. Таким образом, концентрация карбонатов, заключенных во вмещающей породе, достигает в данном случае тридцатикратной величины. Перераспределение вещества охватывает не только основные, породообразующие для конкреций или вмещающих пород компоненты, но и элементы, к которым вполне может быть применен термин «акцессорные». Сравнение многочисленных результатов полуколичественного спектрального анализа пород и конкреций приводит к заключению, что последние закономерно обеднены стронцием и некоторыми металлами. Барий и иттрий, как правило, отсутствуют в них вообще. Песчано-карбонатные конкреции нередко отличаются от других более высоким содержанием натрия, который в больших количествах находится в песках, чем в глинах. Любопытно также, что концентрация элементов в конкрециях происходит по иным законам, чем в выцветах солей, выпадающих на стенках обнажений. В первых создаются повышенные содержания кальция и марганца, а во вторых - железа, магния, бария и натрия.

Но иногда, особенно в песчано-карбонатных конкрециях с небольшим содержанием конкрециеобразователя, сохраняется состав, присущий вмещающим породам. Это относится не только к кластической части конкреций, но и к комплексу труднорастворимых солей, что можно видеть при сравнении результатов анализа солянокислых вытяжек (табл. 1, пробы 634 и 634к).

Формирование конкреций из минеральных веществ, содержащихся во вмещающих породах, - обычный, но не единственный путь их возникновения. Можно привести довольно многочисленные примеры их образования в результате приноса и концентрации в осадках чуждых им веществ. Так, например, миграцией грунтовых вод, богатых гидроокислами железа, объясняются находки песчано-лимонитовых конкреций в озерных песках террасы озера Половинного. По-видимому, растворы, которыми были внесены гидроокислы железа, участвующие в строении железисто-лептохлоритовых микроконкреций, также были посторонними по отношению к породообразующей галечно-песчаной массе конгломератов. Заметный отпечаток на состав новообразований накладывали иногда более поздние, диагенетические процессы. Ими обусловлена дополнительная цементация некоторых конкреций гидроокислами железа, замещение обломочных минералов аутигенными, раскристаллизация скрытозернистого карбоната в доломит и другие преобразования.

В связи со сказанным, следует заметить, что и сами конкреции образовались, вероятно, на различных стадиях жизни осадка (породы). Одни из них, например септарии, формировались в стадию сингенеза. К этой же стадии относится формирование железисто-лептохлоритовых микроконкреций, концентрически-скорлуповатое строение которых свидетельствует о частой смене геохимической обстановки в подвижной среде. Аналогичные условия весьма динамичной водной среды необходимы, по мнению А.Н. Заварицкого, и для образования известковистых оолитов [Заварицкий, 1929].

Гораздо более многочисленны конкреции, относящиеся к позднесингенетическому и раннедиагенетическому этапам формирования осадков. Выделение этапов в ряду осадок - порода, как показал М.С. Швецов [1960], весьма условно. Есть основания считать, что рассматриваемые послепалеогеновые отложения в настоящее время находятся в стадии преобразования из осадка в породу [Суздальский, Комарова, 1964].

К таким конкрециям относятся многие шаровидные и лепешковидные класто-карбонатные, в также некоторые карбонатные конкреции. В каждом конкретном случае этот вывод должен базироваться на фактических данных о взаимоотношениях минералов, входящих в состав конкрециеобразователя. В качестве примеров могут быть приведены неоднократно упоминавшиеся доломито-кальцитовая (обр. 19/6) и песчано-карбонатная (обр. 37/6) конкреции. Образование первой началось в стадию сингенеза, когда рыхлый осадок был замещен скрытозернистым карбонатом. Позднее в результате изменений физико-химической обстановки произошла его раскристаллизация и образовались кристаллы доломита. Песчаный осадок (обр. 37/6) отлагался в морском бассейне. Уже во время седиментогенеза в песках образовались зерна глауконита. Формирование конкреций началось с замещения кластических зерен карбонатами, затем лептохлоритами и, вероятно, после отступания вод казанцевского (?) бассейна в иных условиях конкреции были «пропитаны» гидроокислами железа. В этом примере наглядно проявляется стадийность формирования конкреций, протекавшего в различных геохимических обстановках, которые менялись на протяжении достаточно длительного времени.

Разнообразие типов конкреций является достаточным свидетельством различия условий, в которых находились осадки с момента отложения. И если приуроченность песчано-лимонитовых конкреций к озерным, а всех остальных к генетически и по составу другим отложениям представляется естественной, то нахождение песчано-карбонатных и алеврито-карбонатных конкреций и в морских и в континентальных отложениях требует объяснения.

Из 13 изученных местонахождений конкреций класто-карбонатного типа два относятся к морским отложениям санчуговской свиты (обр. 1/3, 1/3в). Об этом свидетельствуют присутствующие во вмещающих породах (и в конкреции 1/3в) раковины морских моллюсков, фораминиферы. Генетическая интерпретация состава поглощенного комплекса вмещающих пород (рис. 2, проба 1/2а) по методу, предложенному Н.С. Спиро [Грамберг, Спиро, 1959; Спиро и др., 1955; Спиро и Грамберг, 1959], также указывает на морские условия бассейна седиментации. Об этом же может свидетельствовать высокое значение отношения Na/K (табл. 5). Результаты анализа солянокислых вытяжек из конкреций, заключенных в санчуговских отложениях (проба 565), и из вмещающих пород (проба 1/2а) резко отличаются, что может объясняться либо изменением состава труднорастворимых солей, либо опреснением вод бассейна седиментации. В пользу первого предположения может говорить низкое значение отношения MgO • 100 / MgO + CaO во всех анализированных конкрециях. Кроме того, для них характерно необычно высокое отношение MnO/MgO, возросшее, возможно, в результате позднейшего поступления марганца.

Два местонахождения песчано-карбонатных конкреций относятся, вероятно, к казанцевской свите. В одном случае вмещающие породы содержат обломки раковин (проба 35/2), в другом - богатый комплекс раковин моллюсков (проба 44/17 из вышележащих слоев). Обе пробы относятся к мелководным осадкам, на генетической диаграмме располагающимся в области пресноводных водоемов с приблизительно равным содержанием окисей магния и кальция, что характерно для солоноватоводных бассейнов. Высокое значение отношения Na/K в пробе 44/17 также указывает на возможное опреснение, подтверждающееся присутствием среди моллюсков Macoma baltica (L.).

Два местонахождения песчано-карбонатных конкреций связаны с каргинскими отложениями. Малое содержание нерастворимых солей (проба 1) и резкое преобладание кальция над магнием (проба 4) говорят в пользу опреснения бассейна седиментации.

В двух обнажениях алеврито-карбонатные конкреции залегают в пресноводных отложениях, которые мы склонны относить к каргинскому (проба 36/3) и зырянскому (проба 30/3) горизонтам, хотя первые из них, судя по достаточно высокому значению MgO • 100 / MgO + CaO и присутствию редких фораминифер, относятся к опресненной части каргинского (?) бассейна.

Одно местонахождение изученных карбонатных конкреций приурочено к санчуговским (?), видимо, опресненным отложениям (проба 170/5), другое - к казанцевским отложениям лагунного происхождения (проба 53/7). О концентрации натрия можно судить по большому значению отношения Na/K (табл. 5, проба 53/7). Карбонатные конкреции из каргинских отложений приурочены к осадкам опресненных участков бассейна (пробы 726, 728). Только данные анализа пробы 54/7 позволяют предполагать большую концентрацию солей в бассейне. Конкреции зырянского возраста формировались в осадках пресноводного водоема (проба 30/10).

Отношение MnO/MgO, по представлениям Н.С. Спиро, позволяет судить об окислительно-восстановительной обстановке времени осадкообразования. Полученные в результате анализов цифры показывают господство окислительной обстановки, что характерно и для придонной части современных арктических морей [Белов и Лапина, 1961; Горшкова, 1931]. Только в пробе 35/2 это отношение равно 0,02, что может указывать на восстановительные условия, существовавшие в верхних слоях осадков. Но присутствие в ряде конкреций органических остатков заставляет думать, что в период конкрециеобразования окислительные условия в большинстве случаев сменялись, хотя бы временно, восстановительными.

Для формирования конкреций, кроме присутствия определенного количества органического вещества, необходима довольно интенсивная деятельность бактерий [Афанасьев, 1933; Буткевич, 1928].

Изложенные данные приводят к выводу о большом разнообразии условий среды седиментации. По-видимому, они не могли определять направление образования конкреций, в достаточной мере сходных по составу. Следовательно, роль первичного осадка сводится к роли носителя минеральных веществ, необходимых для построения конкреций. Благоприятные условия возникали несколько позднее, что в общем увязывается с представлениями об истории, пережитой послепалеогеновыми породами рассматриваемого района. Отсюда можно прийти также к заключению о том, что большая часть класто-карбонатных и карбонатных конкреций (за исключением специально оговоренных случаев) образовалась не в сингенетическую, а в диагенетическую стадию формирования отложений.

Литература

1. Афанасьев Г.Д. Донные отложения озера Севан. Труды Сов. по изуч. производит. сил АН СССР, сер. Закавк., вып. 6, 1933.

2. Баранов К.А. О стремлении конкреций к шарообразному объему. «Природа», № 9, 1946.

3. Белов Н.А., Лапина Н.Н. Донные отложения Арктического бассейна. Издат. «Морской транспорт», Л., 1961.

4. Бродская Н.Г. Карбонатные конкреции в третичных отложениях Сахалина. «К познанию диагенеза осадков», изд. АН СССР, М., 1959.

5. Буткевич B.C. Образование морских железо-марганцевых отложений и участвующие в нем микроорганизмы. Труды Морск. научн. инст., т. III, вып. 3, 1928.

6. Виталь Д.А. Современные карбонатные конкреции соленых озер кулундинской степи и их генезис. Труды Инст. геол. наук, вып. 125, геол. сер., 46, 1950.

7. Виталь Д.А. Карбонатные конкреции в мезозойских отложениях Русской платформы. «К познанию диагенеза осадков», Издат. АН СССР, М., 1959.

8. Горшкова Т.И. Химико-минералогическое исследование Баренцева и Белого морей. Труды Гос. океанол. инст., т. 1, 2-3, 1931.

9. Грамберг И.С., Спиро Н.С. Опыт использования геохимических данных для корреляции и фациального анализа пермских отложений Хатангской впадины. Труды Инст. геол. Арктики, т. 98, 1959.

10. Данилов И.Д. К вопросу о генезисе плейстоценовых отложений восточной части Большеземельской тундры. Инф. сборн. Инст. геол. Арктики, вып. 31, 1962.

11. Данилов И.Д. О генезисе толщи серых валунных суглинков Воркутского района. «Вопр. геогр. мерзлотовед. и перигляц. морфологии», изд. Моск. унив., 1962.

12. Заварицкий А.Н. Об оолитовой структуре. Труды Минерал. музея АН СССР, № 3, 1929.

13. Заварицкий П.В. Химико-минералогическая характеристика карбонатных конкреций отложений различных фаций среднего карбона западной части Донецкого бассейна. Зап. геол. фак. Харьк. унив., т. 13, 1956.

14. Катченков С.М. Корреляция нижнепермских отложений по химическим элементам, определяемым методом спектрального анализа. Докл. АН СССР, т. 82, № 6, 1952.

15. Кленова М.В. Геология моря. Учпедгид, М., 1948.

16. Коперина В.В., Тимофеева З.В. Диагенетические карбонатные минералы угленосных толщ. «К познанию диагенеза осадков», Издат. АН СССР, М., 1959.

17. Кордиков А.А. Осадки Карского моря. Труды Инст. геол. Арктики, т. 56, М .-Л., 1953.

18. Курбатов Л.М., Егоров В.А. К вопросу о возможности определения возраста современных донных отложений радиоактивным методом. «Арктика», кн. 4, 1936.

19. Македонов А.В. Литологические исследования в Воркутинском каменноугольном месторождении. Изв. Всес. геол. фондов, вып. 1, 1947.

20. Македонов А.В. Конкреции в угленосных отложениях как новый коррелятивный признак. Матер.III геол. конфер. Коми АССР, Сыктывкар, 1948.

21. Македонов А.В. Конкреции воркутской угленосной свиты. Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. геол.-минерал. наук, 1954.

22. Методы изучения осадочных пород, т. I, II. Госгеолтехиздат, М., 1957.

23. Пустовалов Л.В. Петрография осадочных пород, ч. II. Госгеолиздат, М., 1940.

24. Швецов М.С. Петрография осадочных пород. Госгеолиздат, М.-Л., 1948.

25. Швецов М.С. К вопросу о диагенезе. «Вопр. седиментации», Госгеолтехиздат, М., 1960.

26. Сакс В.Н., Антонов К.В. Четвертичные отложения и геоморфология района Усть-Енисейского порта. Труды Горно-геол. упр. Главсевморпути, вып. 16, 1945.

27. Самойлов Я.В., Титов А.Г. Железо-марганцовые желваки со дна Черного, Балтийского и Баренцева морей. Труды геол. и минерал. музея АН СССР, III, вып. 2, 1922.

28. Сенов П.К. К методике исследования конкреций Карского моря. «Проблемы Арктики», № 2, 1937.

29. Спиро Н.С., Грамберг И.С., Вовк Ц.Л. Состав поглощенных оснований глинистых пород и его связь с фациальными условиями осадконакопления. Докл. АН СССР, т. 105, вып. 4, 1955.

30. Спиро Н.С., Грамберг И.С. О связи между составом карбонатов глинистых пород и фатальными условиями осадкообразования. Труды  Инст. геол. Арктики, т. 98, 1959.

31. Страхов H.М., Цветков А.И. О парагенезисе минералов в отложениях соленых лагунных водоемов. Матер. по литол., изд. Моск. общ. испыт. природы, нов. сер., вып. 3(7), 1946.

32. Страхов H.М. и др. Образование осадков в современных водоемах. Издат. АН СССР, М., 1954.

33. Суздальский О.В., Комарова А.Е. Аутигенные минералы морские послепалеогеновых отложений низовьев Енисея. Ученые записки, регион. геол., вып. 3, изд. Инст. геол. Арктики, 1964.

34. Тимофеева З.В. Конкрециеобразование в карбоне Донецкого бассейна. «К познанию диагенеза осадков», Издат. АН СССР, М., 1959.