| ||
УДК 552.124.4 | ||
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
|
В статье приводятся данные по строению и вещественному
составу различных типов конкреций, встречающихся в плейстоценовых
отложениях Большеземельской тундры. Выделяются закономерные комплексы
конкреций, приуроченные к различным стратиграфическим горизонтам
плейстоценовых отложений. Изучение плейстоценовых отложений Печорской низменности, интенсивно проводившееся в последние годы, показывает, что основная часть их разреза имеет морское (ледово-морское, прибрежно-морское и т.д.) происхождение. Различные горизонты плейстоценовых отложений охарактеризованы комплексами макро- и микрофауны, пыльцы и спор, а в. ряде случаев - диатомовых водорослей [Афанасьев, Белкин, 1963; Воллосович, 1961; Данилов, 1962; Зархидзе, 1963; Попов, 1961, 1963; Семенов, 1963]. Помимо отличий в палеонтологических характеристиках, этим горизонтам свойственны различия в вещественном составе слагающих их пород. Проведенные ранее исследования [Данилов, 1963] позволили установить, что горизонты плейстоценовых отложений имеют определенные, отличные друг от друга геохимические характеристики, закономерно изменяющиеся на площади и по разрезу. Дальнейшее исследование вещественного состава плейстоценовых отложений показало, что различным стратиграфо-генетическим горизонтам их свойственны различные типы конкреций, образующие в ряде случаев довольно устойчивые комплексы. Приуроченность определенных типов конкреций и их комплексов к отдельным горизонтам помогает при корреляции далеко друг от друга отстоящих разрезов плейстоценовых отложений, а также при восстановлении палеогеографических условий осадконакопления последних.
Ниже приводится последовательное описание выделенных на территории
Большеземельской тундры горизонтов плейстоценовых отложений снизу и
дается характеристика содержащихся в них конкреционных стяжений (фиг.
1).
1. КОЛВИНСКО-ПАДИМЕЙСКИЙ ГОРИЗОНТ В пределах тектонических депрессий - областях относительно низкого залегания кровли коренных пород - в основании разреза плейстоценовых отложений отмечается горизонт серых, часто сизовато-серых глин и алевритов с редкой галькой, гравием и единичными мелкими валунчиками. Непосредственно на контакте с коренными породами иногда присутствуют гравелистые пески и супеси с галькой. В серых глинах и алевритах обнаруживаются богатые комплексы макро- и микрофауны, свидетельствующие о том, что осадконакопление происходило в условиях относительно глубоководного, шельфового полярного моря.
В глинах и алевритах с валунами в бассейне р. Коротаихи (в пределах
Коротаихинской депрессии) наряду с многочисленными остатками морских
раковин обнаружены конкреционные стяжения сульфидов железа. Конкреции
имеют очень рыхлое, почти сыпучее сложение и часто слабо обособлены от
вмещающей породы. Цвет конкреций темно-серый, иногда отмечается
металлический блеск. Форма преимущественно шаровидная или
эллипсоидальная, размеры 1-3, реже - 4- Встречаются скопления сильно разложившихся пиритизированных растительных остатков, являющихся центром стяжения сульфидов железа. Химическое исследование конкреций показало в них высокое содержание сульфидной серы и железа (табл. 1, обр. 352). В результате микроскопического изучения конкреций в шлифах и рентгеноструктурного анализа конкреций установлено, что сульфиды железа представлены пиритом. Наличие конкреционных стяжений пирита свидетельствует о том, что на стадиях раннего диагенеза сизых глин господствовала восстановительная среда, обусловленная, вероятнее всего, разложением в донных морских осадках органического вещества, в достаточных количествах поступавшего с суши. На это указывает также присутствие мелких ярко-синих шаровидных выделений вивианита, напоминающих горошины.
Наиболее показательным и характерным является присутствие в сизых глинах
бассейна среднего течения р. Коротаихи карбонатных доломитовых
конкреций, имеющих неправильную овальную форму и незначительные размеры
(1- Присутствие конкреций с доломитовым цементом в плейстоценовых морских отложениях отмечается довольно редко, особенно в осадках полярных морей. Факт их наличия дает основание полагать, что климатические условия времени накопления горизонта сизых глин и алевритов были достаточно теплыми и сухими. Об относительной тепловодности морского бассейна в период накопления колвинско-падимейских отложений свидетельствуют также богатые комплексы микрофауны и спорово-пыльцевые комплексы. Ни в одном из лежащих выше горизонтов плейстоценовых отложений конкреции с доломитовым цементом встречены не были. Это позволяет рассматривать доломитовые конкреции как один из стратиграфических критериев при выделении горизонта плиоцен (?)-нижнеплейстоценовых ледово-морских глин и алевритов и как коррелятивный признак при прослеживании этого горизонта на площади. Вверх по разрезу серые алевриты и глины с редкими валунами постепенно переходят в светло-желтые преимущественно мелкозернистые косослоистые пески, иногда с прослоями и линзами гравелистых песков и галечников, содержащие многочисленные остатки морских раковин. Эти пески прослеживаются не повсеместно. В горизонтальном направлении близ Полярного Урала и Пай-Хоя они фациально замещаются грубозернистыми гравелистыми песками и галечниками с валунами. Литолого-фациальный анализ песчано-галечных отложений показывает, что они отражают фазу значительного обмеления морского бассейна, т.е. фазу его, возможно, частичной регрессии. Комплексы фауны морских ракообразных и моллюсков отвечают комплексам верхней, средней сублиторали относительно теплого полярного бассейна.
В песках и галечниках, особенно в местах массового скопления остатков
фауны, отмечаются многочисленные плотные карбонатные в основном
кальцитовые конкреции, имеющие чаще всего шаровидную, иногда
неправильно-овальную или лепешкообразную форму. Размеры их достигают 5-
2. ВОРКУТИНСКИИ ГОРИЗОНТ
Наиболее широкое, региональное распространение в пределах
Большеземельской тундры, как и в пределах всей Печорской низменности,
имеет мощная (от 40-60 до 100-
Темно-серые, грубые, плохо отсортированные валунные суглинки содержат
редкие конкреционные стяжения сульфидов железа [Данилов,
Македонов и др., 1962]. Стяжения
имеют чаще всего шаровидную и эллипсовидную форму, размеры их очень
непостоянны и колеблются от 1- В разрезах темно-серых, валунных, плохо отсортированных суглинков прослеживаются закономерные и последовательные стадии развития конкреционных стяжений. В ряде случаев удается наблюдать мелкие обломки древесины, по которым развивается пирит. Встречаются небольшие конкрециевидные стяжения, сложенные мелкими кристаллами пирита, в которых под микроскопом видны остатки растительной ткани. В большинстве конкреций остатки растительных тканей не обнаруживаются, но в них всегда присутствует заметная примесь органического вещества. В отдельных случаях в ядрах конкреций под микроскопом видны раковины фораминифер. Часто конкреционные стяжения очень слабо обособлены от вмещающего суглинка и представляют собой полуконкреционные образования. В случае наиболее полного развития конкреции имеют следующее строение: в центре - ядро, сложенное рыхлым, или слабоуплотненным мелкозернистым веществом темно-серого цвета с характерным металлическим блеском. Вокруг ядра - зона буровато-желтого, ожелезненного суглинка, переходящего по периферии в ржаво-бурый, сильно лимонитизированный суглинок. Химический анализ конкреций (см. табл. 1, обр. 13, 25, 25а, 19, 14) показал в них большое содержание железа и серы, представленных в основном сульфидной разностью. Карбонатность конкреций незначительная. В них постоянно присутствует примесь органического вещества (4,02 %). Микроскопическое изучение шлифов показало, что ядро конкреций сложено в основном пиритом со значительной примесью зерен кварца и других минералов. Зона бурого суглинка вокруг ядра обогащена лимонитом и в меньшей степени гипсом. Образцы конкреций были подвергнуты рентгенографическому исследованию, которое подтвердило, что они сложены преимущественно пиритом (с примесью кварца и рентгеноаморфного, очевидно, органического, вещества). В табл. 2 приведены данные химического состава ядра конкреции бурого, лимонитизированного суглинка вокруг него и вмещающего темно-серого, плохо отсортированного суглинка. Анализ цифр показывает, что валовое содержание железа и серы закономерно уменьшается от ядра конкреции к вмещающему суглинку. Однако в буром суглинке резко увеличивается содержание миграционноспособного (растворимого в HCl) железа за счет растворения гидроокислов железа, а также повышается содержание сульфатной серы и кальция, что подтверждает наличие гипса, фиксируемого в шлифах. Темно-серые валунные (плохо отсортированные) суглинки воркутинского горизонта, содержащие конкреционные стяжения сульфидов железа, прослежены на обширных территориях севера Печорской низменности: в районе рек Воркуты и Коротаихи на северо-востоке, в нижнем течении р. Печоры на отрезке от г. Печоры до ее устья, по всему среднему и нижнему течению р. Усы и т.д. Таким образом, можно уверенно утверждать, что конкреции сульфидов железа являются надежным коррелятивным признаком горизонта серых валунных суглинков.
Помимо стяжений сернистого железа, приуроченных к плохо отсортированным
суглинкам и линзам песчано-гравелисто-галечного состава, в линзах
тонкослоистых глин и алевритов присутствуют бобовины вивианита.
3. ВАШУТКИНСКИЙ ГОРИЗОНТ Темно-серые валунные суглинки воркутинского горизонта вверх по разрезу постепенно переходят сначала в горизонтально-, иногда ленточно-слоистые глины и алевриты, выше сменяющиеся волнисто- и косослоистыми мелко- и тонкозернистыми песками, разрез которых венчается пачкой гравийно-галечных и валунно-галечных пород с прослоями валунных суглинков. Грубообломочный состав пород данного горизонта является результатом значительного обмеления морского бассейна и фиксирует регрессивную стадию его развития. В песках и ленточнослоистых алевритах отмечаются бедные в видовом и количественном отношениях комплексы микрофауны фораминифер. На некоторых участках пески содержат бедную в видовом, но богатую в количественном отношении фауну морских моллюсков. Обмеление и лучшая аэрация придонных вод бассейна обусловливали существенное изменение характера конкрециеобразования. Для горизонтальнослоистых алевритов и глин, залегающих близ контакта с темно-серыми валунными суглинками, характерно еще наличие неповсеместно развитых бобовин вивианита.
Лежащие выше мелко- и тонкозернистые желтовато-серые пески не содержат
стяжений с закисными формами железа. В них отмечаются многочисленные
мелкие темно-бурые, слабоуплотненные бобовины, ржавые пятна и разводы.
По многочисленным трещинам в песке отмечается слабоуплотненная корка
бурого цвета, для которой характерно повышенное содержание железа и
существенно меньшее, но также повышенное содержание марганца (табл. 3,
обр. 501). Кроме того, в гравийно-галечных прослоях в песке отмечаются
округлые, рыхлые стяжения темного (черно- и вишнево-бурого) цвета
размером до 1- В галечниках, перекрывающих мелкозернистые пески, кроме железисто-марганцовистых конкреций наблюдаются крупные песчано-галечные желваки, плотно сцементированные гидроокислами железа (фиг. 3). В верхней части разреза песчано-галечной толщи среди галечников и валунно-галечных отложений присутствуют прослои буровато-серого, плохо отсортированного валунного суглинка, содержащего очень редкие конкреционные стяжения сульфидов железа. Пачка валунно-галечных отложений в верхней части разреза вашуткинского горизонта развита не повсеместно. В тех разрезах, где она отсутствует, прослои валунных суглинков отмечаются в верхней части песков. В этом случае валунные суглинки также содержат конкреционные стяжения сульфидов железа (см. табл. 1, обр. 43, 31, 342). Однако для последних нередко характерно высокое содержание обломочного железа и низкая концентрация сульфидного железа и серы (см. табл. 1, обр. 43).
Разрез плейстоценовых отложений Большеземельской тундры в пределах
водоразделов, исключая речные долины, заканчивается озерными глинами и
торфяниками. Первые содержат многочисленные растительные остатки и
торфянистые прослои. Для них характерно наличие трубчатых стяжений
лимонита вдоль корешков растений (фиг. 4). Стяжения имеют древовидную
форму, длина их достигает 10-
— Рассматривая общие закономерности распределения конкреций по разрезу плейстоценовых отложений Большеземельской тундры, можно высказать следующие соображения. На ранних этапах развития морской трансгрессии, в период отложения сизовато-серых глин и алевритов колвинско-падимейского горизонта, море отличалось значительной глубиной и относительной тепловодностью, о чем свидетельствуют микрофаунистические и флористические комплексы. Благодаря относительно теплому и сухому климату в осадках происходит накопление карбонатов и становится возможным образование доломитовых конкреций. Донные морские осадки содержат значительную примесь органического вещества, поступающего как путем приноса с суши, так и отмирания морских организмов. В результате этого в донных осадках формируется восстановительная среда, в условиях которой образуются конкреционные стяжения сульфидов железа и бобовины вивианита
Последующее обмеление моря, приведшее к накоплению песков и галечников,
обусловливает лучшую аэрацию придонных слоев морской воды, а
следовательно, и донных осадков. В последних преобладает окислительная
среда и накопление закисных форм железа невозможно. Прибрежные воды
мелкого моря хорошо прогреваются, в результате чего происходит отложение
карбонатов и формирование крупных и многочисленных кальцитовых
конкреций. Накопление темно-серых грубых валунных суглинков воркутинского горизонта происходит в условиях более холодного и более влажного климата. Карбонатные конкреции в них отсутствуют. Однако поступление органического вещества с суши, из вод и со дна моря было достаточным для того, чтобы создавать и поддерживать в осадках восстановительную среду, делавшую возможным накопление в них сульфидов железа. Центрами конкреционных стяжений сульфидов, вероятно, являлись сгустки органического вещества (древесные остатки, остатки морских организмов). Восстановительная среда характерна и для песков, накапливавшихся на определенных участках морского дна и ныне формирующих линзы в темно-серых валунных суглинках. Пески и галечники вашуткинского горизонта накапливаются в фазу общей регрессии морского бассейна. Воды последнего хорошо аэрируются, в осадках господствует окислительная среда. Происходит образование окисных железисто-марганцовистых стяжений. В определенных застойных участках морского дна, где накапливаются маломощные прослои суглинков, в осадках создается восстановительная среда и образуются стяжения сульфидов железа.
Выявленные комплексы конкреционных стяжений, помимо их значения для
целей восстановления характера и условий осадконакопления, могут быть
использованы для стратиграфических целей и при корреляции удаленных друг
от друга разрезов. Каждый выделенный горизонт плейстоценовых отложений
характеризуется определенным составом конкреционных стяжений. Для
колвинско-падимейского горизонта характерны карбонатно-кальцитовые,
карбонатно-доломитовые и пиритовые конкреции. Для воркутинского
характерны конкреции сульфидов железа и выделения вивианита. Для
регрессивного, песчано-галечного, вашуткинского горизонта наиболее
типичны железисто-марганцовистые и лимонитовые конкреции. Наконец,
озерные суглинки водоразделов характеризуются наличием трубчатых
стяжений гидроокислов железа.
ЛИТЕРАТУРА Афанасьев Б.Л., Белкин В.И. Проблемы геологии кайнозоя Большеземельской тундры. В сб. «Кайнозойский покров Большеземельской тундры» Изд. МГУ, 1963. Воллосович К.К. О стратиграфии четвертичных отложений европейского Севера. Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока европейской части СССР. Вып. 1, Госгеолтехиздат. М., 1961. Данилов И.Д. Плейстоценовые отложения востока Большеземельской тундры и условия их образования. Изв. АН СССР. Сер. геогр., № 6, 1962. Данилов И.Д. Некоторые результаты изучения химического состава плейстоценовых отложений Большеземельской тундры. В сб. «Кайнозойский покров Большеземельской тундры». Изд. МГУ, 1963. Данилов И.Д., Македонов А.В., Дембская В.И. Конкреции в толще серых валунных суглинков Воркутского района. Докл. АН СССР, т. 144, вып. 6. 1962. Зархидзе В.С. К истории развития юго-восточной части Баренцева моря и его фауны с верхнечетвертичного времени. В сб. «Кайнозойский покров Большеземельской тундры». Изд. МГУ, 1963. Попов А.И. Палеогеография плейстоцена Большеземельской тундры. Вестник МГУ, Сер. геогр., № 6, 1961. Попов А.И. Плейстоценовые отложения в нижнем течении р. Печоры. В сб. «Кайнозойский покров Большеземельской тундры». Изд. МГУ, 1963.
Семенов И.Н.
О находке комплекса третичной микрофауны в рыхлых отложениях Воркутской
мульды. В сб. «Кайнозойский покров Большеземельской тундры».
Изд. МГУ, 1963.
|
Ссылка на статью:
Данилов И.Д. Конкреции в плейстоценовых отложениях Большеземельской тундры // Литология и полезные ископаемые. 1968, № 3, с. 120-128.
|