ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2012, № 6, с. 543-561
УДК 551
K-Ar СИСТЕМА, ЛИТОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЮРСКОГО ТЕРРИГЕННОГО КОМПЛЕКСА СЕВЕРО-ВОСТОЧНОГО КАВКАЗА
© 2012 г. Ю. О. Гаврилов1, 2, Ю. В. Кущева1, И. В. Латышева1, Д. О. Герцев1
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: gavrilov@ginras.ru 2Геологический факультет МГУ 119991 Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1 Поступила в редакцию 21.05.2012 г.
Рассмотрены изменения вещественного состава и структурно-текстурных характеристик юрского терригенного комплекса вдоль профиля по р. Аварское Койсу (Дагестан), пересекающего зоны с существенно различным типом деформаций отложений — от зоны моноклинали до зоны интенсивных деформаций и развития кливажа. Показано, что эти изменения заключаются в смене ассоциаций глинистых минералов, политипных модификаций слюдистых минералов, их индекса кристалличности, объемного веса пород, отражательной способности витринита и др. Нарастание степени вторичных преобразований пород, и прежде всего интенсивности кливажа, сопровождается существенным уменьшением измеренного с помощью K-Ar метода радиологического возраста отложений при одновременном увеличении их стратиграфического возраста.
Нижне- и среднеюрский осадочный комплекс Большого Кавказа в процессе своего постседи-ментационного развития претерпел различные преобразования от диагенетических до тех, которые были связаны с погружением на значительные глубины, а также воздействием на него интенсивных боковых нагрузок (стресса) и образованием кливажа. Эти преобразования сопровождались глубокими минералогическими и геохимическими изменениями пород. Как было установлено в результате наших предыдущих исследований [Гаврилов, 2005; Гаврилов, Ципурский, 1987; Гаврилов и др., 2000, 2001; Буякайте и др., 2003; Кущева и др., 2007 и др.], преобразования глинистых отложений выражались прежде всего в изменении минеральных ассоциаций, степени окристаллизован-ности минералов, их политипии и др. Развитие кливажа сопровождалось растворением части исходных терригенных минералов и образованием новых; при этом, естественно, происходило перераспределение элементов или их соединений, что вызывало изменения в соотношении материнских и дочерних изотопов. Перестройка изотопных систем приводила к новому "запуску радиологических часов", что позволяет с той или иной степенью точности установить время постдиаге-нетических преобразований отложений. Проблема изменений изотопных систем в глинистых породах крупного терригенного комплекса ранее рассматривалась нами на примере нижне- и сред-неюрских отложений центральной части Боль-
шого Кавказа. Исследования проводились вдоль геологического профиля, пересекающего все поле распространения нижне- и среднеюрских толщ Центрального Кавказа по долине р. Терек [Буякайте и др., 2003; Гаврилов, 2005]. Было установлено, что измеренный радиологический возраст показывает существенное "омоложение" пород по сравнению с их реальным стратиграфическим возрастом. Выяснилось также, что в разных частях Большого Кавказа, например, в западной его части — профиль по р. Белой (Адыгея) [Кущева и др., 2007], такого рода изменения осадочных толщ различаются по интенсивности. Поскольку перед нами стояла задача установить характер и динамику развития вторичных преобразований юрского терригенного комплекса в пределах всей площади его развития, требовалось проведение соответствующих исследований в пределах восточной части Большого Кавказа — в Дагестане (рис. 1).
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования на Восточном Кавказе были проведены вдоль долины р. Аварское Койсу и ее истокам по профилю, пересекающему большую часть поля развития 11-2 отложений (рис. 2, 3). Данные по стратиграфии этого района изложены в работе [Гущин, Панов, 1983]. По сравнению с другими изученными ранее профилями [Буякайте и др., 2003; Кущева и др., 2007] дагестанский
Рис. 1. Схематическая карта Большого Кавказа и расположение на ней разрезов (геологических профилей), для которых получены данные K-Ar измерений радиологического возраста пород. Профили по рекам: 1 — Терек, 2 — Белая, 3 — Аварское Койсу.
характеризуется несколькими более отчетливо выраженными зонами с одинаковым типом деформаций. Здесь выделяются: зона моноклинали, зона флексур и коробчатых складок, зона острых прямых и наклонных складок, зона Бежитин-ской депрессии с неоднородным типом деформаций. В пределах профиля в породах некоторых зон наблюдается интенсивное развитие кливажа, в других он отсутствует; между ними прослеживаются промежуточные переходные зоны. При проведении исследований фиксировался характер деформационных структур и текстур в разных частях профиля. Для изучения вещественного состава отложений (литологического, минералогического, геохимического) вдоль профиля было отобрано около 100 образцов пород из толщ всех возрастов — от верхнего плинсбаха до бата. Образцы исследовались комплексом методов.
Для характеристики глинистых минералов из разных частей профиля проводилось рентгеновское изучение образцов [Гаврилов, Ципурский, 1987; Гаврилов, 2005]. С целью определения фазо-
вого состава фракции <0.001 мм глинистых пород было проведено исследование ориентированных препаратов и порошков этих образцов на дифрак-тометре ДРОН-2 (Си Ка). Было установлено присутствие в образцах слюдистых минералов, каолинита и хлорита в разных соотношениях. На ди-фрактограммах природных ориентированных препаратов выявляются целочисленные или очень близкие к целочисленным серии базальных отражений 00/ с d(001) ~ 10 А, характерные для слюдистых минералов. При насыщении препаратов глицерином на дифрактограммах ряда образцов наблюдаются небольшие смещения первого базального отражения 001 в сторону больших углов, что свидетельствует о присутствии в минералах разбухающих (2 : 1) слоев [Дриц, Сахаров, 1976]. Следуя классификации слюдистых минералов с различным содержанием разбухающих слоев [Омельяненко и др., 1982], изученные слюды были нами разделены на две группы: серициты, содержащие менее 5% разбухающих слоев, и гидрослюды, в которых количество разбухающих
Рис. 2. Геологический профиль по р. Аварское Койсу (Дагестан) и текстурно-структурные, минералогические и геохимические параметры юрских терригенных отложений.
а — геологический профиль и зоны с различной степенью деформированности отложений: I — зона моноклинали; II — зона флексур и коробчатых складок, III — зона прямых дугообразных складок, IV — зона острых и наклонных складок, V — Бежитинская депрессия с неравномерно дислоцированными отложениями; б — ассоциации глинистых минералов (г — гидрослюда, к — каолинит, х — хлорит, с — серицит); в — соотношение политипных модификаций слюдистых минералов 1М и 2Mi; г — рассчитанный K-Ar возраст отложений, полученный по данным измерений породы (1), фракции <0.001 мм (2); д — величина укорочения по кливажу (в процентах); е — индекс кристалличности слюдистых минералов, ж — диаграмма изменения химического состава конкреций,%.
Бежитинская 1 депрессия '
2000 -1000 -0 -1000
СГХ
Метлюта
а
Боковой хребет
СХ
СГХ
J1l1 Lt1
5 км
Jit3
1L3 J1L3
ГХ и ГК
2M1 > 1M
2M1
в
2M1 > 1M
1M > 2M
1M > 2M
Возраст K-Ar, млн лет 300
250
200
150
100
50
Величина деформации укорочения по кливажу, % 30 " ' " '
25 20 15 10 5 0
152311913532535 ^ 1157 1542 15431177690
252
16 17
- 21
229'
254
259
23 27 28
-245-
248
20
,29 30
33
35
244
264
32
36 37
216
1542-15431
218 , 237
,1529
219
Индекс кристалличности Кюблера 0
674
51 1535
46
267
• -
* • • ф ш ф •
* • • •• • • • • • • ••• " • 1 • • •••
0.2 0
ж
Диаграмма изменения химического состава конкреций в глинистых породах, % 2
о
9Д0
15 о 5
о 0
MnO
CaO MgO
о 20 0
б
г
е
км
0
2 -
4 -
Фракщ
267
1155
690
685, 682'
46 1157
1Т690
П
орода
1157
1578/
15771) 1572,
1573
451
51
1535 1532
1529 1523
682
1155
1543
1574
685 ,
алевролит
1542
песчаник
0 2 40 60 80 100 %
0
50 100 150 200 250 300 млн лет
~г—г
5
6 7
1
3
5
слоев колеблется в пределах 5—10%, в некоторых образцах до 15%.
Для установления возможных различий в по-литипных модификациях слюд и определения параметров их элементарных ячеек часть образцов была изучена с помощью электронографического метода косых текстур (ЭКТ). Образцы, содержащие хлорит, были подвергнуты предварительной обработке для его удаления. Исследования проводились на электронографе ЭР-100 при ускоряющем напряжении в 100 кВ. Расшифровка полученных ЭКТ позволила установить, что в образцах присутствуют различные комбинации слюдистых минералов политипных модификаций 1М и 2М1, соотношения которых в разных частях профиля меняются от преобладания слюд 1М, через приблизительно равные содержания слюд 1М и 2М1 до существенно преобладающих и практически чистых слюд 2М1 [Гаврилов, Ципурский, 1987; Гаврилов, 2005] .
Анализ дифрактограмм глинистых пород показывает, что в разных частях профиля степень окристаллизованности слоистых силикатов различна. Для ее оценки используют различные индексы кристалличности (ИК). Несмотря на то, что этот метод обладает рядом недостатков [Frey, 1970; Eberl, Velde, 1989; Drits et al., 1997 и др.], при достаточно большом количестве определений ИК можно получить статистически достоверную картину, реально отображающую изменения, происходящие со слоистыми силикатами. В связи с этим индекс кристалличности слюд и других минералов широко используется геологами для оценки интенсивности постседиментационных преобразований пород [Arkai, Lelkes-Felvari, 1993; Bastida et al., 1999; Battaglia et al., 2004; BiSevac et al., 2010; Bozkaya, Yelçin, 2004; Brime et al., 2008; Frey, 1987, 1988; Garcia-Lopes et al., 1997; Gutierrez-Alonso, Nieto, 1996; Offler, Brime, 1994; Potel, 2007; Verdel et al., 2011 и др.]. Нами в работе определялись индексы кристалличности слюд по методике, изложенной в работах [Kübler, 1964; Kisch, 1991a, 1991b]. ИК определялся путем измерения ширины 10 Â рефлекса слюдистого минерала на его полувысоте (в °Д 29). Р
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.