ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2014, № 6, с. 506-524
УДК 551.3.051
НОВЫЕ ДАННЫЕ О СОСТАВЕ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ ГЛЕНДОНИТОВ БЕЛОГО МОРЯ И ИХ ГЕНЕЗИС © 2014 г. А. Р. Гептнер, О. С. Ветошкина*, В. В. Петрова
Геологический институт 119017Москва, Пыжевский пер. 7; E-mail: heptner@mail.ru; v.petrova.v@gmail.com *Институт геологии Коми научного центра УрО РАН 167982 Сыктывкар, ул. Первомайская, 54; E-mail: vetoshkina@geo.komisc.ru Поступила в редакцию 22.04.2013 г.
Детально изучена серия образцов, включающая вмещающий осадок, раковины современных моллюсков, глендониты и ассоциирующие с ними карбонатные конкреции. По результатам выполненной работы получены новые аналитические данные, характеризующие единственное местонахождение голоценовых и современных карбонатных образований в бассейне Белого моря. При микроскопическом изучении глендонитов выделен ряд микроструктурных типов кальцита и установлена последовательность их образования. Результаты проведенных исследований позволяют рассматривать последовательное, дискретное формирование карбонатного материала глендонитов за счет биохемогенного разрушения терригенного материала осадков. Выявленные различия изотопного состава углерода у разных типов глендонитов, вероятно, связаны с локальными геохимическими различиями, существовавшими в осадке, или были обусловлены неодновременным формированием карбонатных образований при изменении химического состава вод, насыщавших осадок.
DOI: 10.7868/S0024497X14060044
В предлагаемой работе рассматриваются аналитические данные, характеризующие единственное и уникальное местонахождение глендонитов и ассоциирующих с ними карбонатных конкреций из современных литоральных отложений Белого моря.
Кальцитовые кристаллоподобные псевдоморфозы впервые исследовались Э. Дэна в 1843 г. из пермских терригенных толщ Австралии. Позднее эти псевдоморфозы были названы глендонитами [Carr et al., 2005]. Они встречаются в высоких широтах северного и южного полушарий в отложениях разного возраста. Вопрос о минерале-предшественнике кальцитовых псевдоморфоз рассматривался в ряде работ, но наиболее обстоятельно это сделано в работе М.Е. Каплан [1979]. Необходимо обратить внимание на то, что в этой работе впервые было выдвинуто предположение, что таким минералом мог быть икаит [Юдович, 2008].
Сейчас в литературе прочно утвердилось мнение о том, что глендониты образовались при замещении кальцитом икаита без изменения его первоначальной формы [Suess et al. 1982; Carr etal., 1989; Swainson, Hammond 2001; Каплан, 1979]. Икаит — это полиморфная модификация кальцита — гексагидрат кальцита (CaCO36H2O). Однако до сих пор отсутствует описание непосредственного перехода кристаллов икаита в глендониты.
Результаты изучения стабильных изотопов являются одним из главных аргументов при рассмотрении икаита как предшественника глендонитов, а также для расшифровки условий и обстановки образования глендонитов разного возраста. При этом совершенно справедливо отмечается, что при исследовании отложений, испытавших значительные диагенетические изменения, данные о составе стабильных изотопов глендонитов не могут определенно свидетельствовать о первоначальной обстановке их формирования [8е11еек й а1., 2007]. Исключительный интерес исследования глендонитов местонахождения Оленица на Белом море заключается в том, что они располагаются в позднеголоценовых диагенетически неизмененных осадках с морской фауной [Гептнер и др., 1994].
По сравнению с древними отложениями, претерпевшими значительные диагенетические преобразования, изучение состава, микроструктур, характера взаимоотношения с вмещающим осадком и состава стабильных изотопов в молодых глендонитах является перспективным при выяснении условий, времени и места их формирования в осадочном процессе в целом. Благоприятным объектом для такого исследования рассматривается давно известное местонахождение глендонитов (беломорских рогулек) на литорали Белого моря, детально изученное и описанное в
предыдущие годы коллективом авторов [Гептнер и др., 1994]. В этой работе были рассмотрены морфология, микроструктура и вещественный состав глендонитов, возраст которых в настоящее время оценивается не древнее голоцена. Рассмотрено взаимоотношение глендонитов и запечатывающих их кальцитовых конкреций с вмещающим осадком. Выделен ряд микроструктурных типов кальцита, принимающих участие в строении глендонитов, исследованы особенности и последовательность их образования. Опубликованы первые результаты по составу стабильных изотопов углерода и кислорода валовых проб глендонитов и конкреций Белого моря. Анализ полученных материалов позволил авторам придти к выводу о бактериальном происхождении карбоната литоральных отложений Белого моря [Гептнер и др. 1994].
В настоящее время появились новые аналитические данные, позволяющие рассматривать последовательное, дискретное формирование карбонатного материала глендонитов без взаимодействия с икаитом. В предлагаемой работе анализируются материалы, полученные при исследовании стабильных изотопов беломорских глендонитов и изучении их внутреннего строения в шлифах и на сканирующем электронном микроскопе.
УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ И ПЛОТНОСТНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ ГЛЕНДОНИТОВ
Условия залегания и распространения глендо-нитов на литоральной отмели Белого моря у села Оленица подробно рассмотрены в статье [Гептнер и др., 1994]. Здесь необходимо подчеркнуть, что глендониты собирались на поверхности отмели во время отлива и из неглубоких (0.5 м) закопушек в рыхлом нелитифицированном осадке. В составе собранной коллекции присутствуют три основных морфологических типа глендонитов — дипирамидальные, многолучевые или звездообразные и шарообразные, четко распадающиеся на две группы по плотности и прочности: 1 прочные, твердые с острыми окончаниями лучей и четко выраженным "ступенчатым" скульптурным рисунком на поверхности граней и 2 непрочные, сильно пористые, "рыхлые", легко разрушающиеся с грубой "ступенчатой" скульптурой на поверхности лучей (рис. 1а—в).
Терригенный материал в теле прочных, плотных глендонитов отсутствует, иногда встречаются единичные корродированные зерна кварца (рис. 2а). Непрочные, сильно пористые глендониты включают большое количество обломочного материала, представленного кварцем и полевым шпатом, который в шарообразных образцах концентрируется между лучами и внутри них (см. рис. 1в, 2б, в). Прочные и непрочные глендониты содержат незначительное количество глинистого (смекти-тового) материала. На свежем изломе лучей не-
Рис. 1. Морфологические и плотностные типы глендонитов.
а — многолучевой, плотный, центральная часть запечатана в конкреции;
б — дипирамидальный (1/2, обломок), непрочный, сильно пористый;
в — шарообразный (поперечный скол), непрочный, "рыхлый", легко разрушающийся, включающий большое количество терригенного материала внутри и между лучами (стрелки).
Рис. 2. Терригенный материал в прочных и непрочных глендонитах.
а — четкий контакт прочного шарообразного глендонита (фрагмент) и вмещающего осадка (шлиф); б, в — контакт "рыхлого" шарообразного глендонита (фрагмент) и вмещающего осадка, пунктиром (б) подчеркнуто окончание луча, стрелка (в) указывает на обломок раковины, захваченный в теле глендонита (шлифы); г — поперечный скол "рыхлого" дипирамидального глендонита, серые пятна — скопления терригенного материала; д — непрочный дипирамидальный глендонит, внутренняя часть которого состоит в основном из терригенного осадка с небольшой примесью карбонатных зерен (1), внешняя зона образована песчано-алевритовым материалом, сцементированным кальцитом (2).
Рис. 3. Образцы, показывающие взаимоотношение глендонитов с вмещающим осадком. а — раковины двустворок, прочно зажатые между лучами шарообразного глендонита;
б — многолучевой глендонит, с поверхности покрытый пленкой карбонатизированного алевро-пелитового материала; в — дипирамидальные глендониты со следами (горизонтально ориентированные и хаотично расположенные ямки) грубого песчаного материала в карбонатизированной пленке;
г — крупный гравийный обломок прочно сцементированный с дипирамидальным глендонитом (в—г — одно деление масштабной линейки — 1 см).
прочных дипирамид видно, что терригенный материал слагает участки неправильной формы и разной величины (см. рис. 2г). Встречаются непрочные глендониты, внутренняя часть лучей которых рыхлая и состоит в основном из терриген-ного осадка с небольшой примесью карбонатных зерен, а внешняя зона, более прочная, образована
песчано-алевритовым материалом, сцементированным кальцитом (см. рис. 2д).
В тесном контакте с глендонитами встречены раковины с сохранившимся конхиолиновым слоем на поверхности. В звездообразных и шарообразных глендонитах крупные двустворчатые раковины и их обломки зажаты между лучами, а
иногда луч глендонита проникает внутрь приоткрытой раковины (рис. 3а). Глендониты с поверхности частично или полностью покрыты тонкой прочной корочкой карбонатизированного алев-ро-пелитового материала, в которую вцементирован гравийный материал, а иногда на поверхности глендонитов видны многочисленные ямки после отвалившихся терригенных обломков (см. рис. 3б—г).
ВЗАИМООТНОШЕНИЕ ГЛЕНДОНИТОВ С ВМЕЩАЮЩИМИ ОСАДКАМИ
Изучение шлифов и рентгенограмм порошка вмещающих глендониты осадков показывает, что они имеют достаточно простой минеральный состав. В осадках преобладает кварц, в меньшем количестве наблюдаются полевой шпат и амфибол, в незначительном количестве присутствуют слоистые силикаты — слюда и смектит.
Характер взаимоотношения глендонитов с вмещающими тонкослоистыми осадками отчетливо виден на срезах конкреций, полностью или частично запечатывающих многолучевые звездчатые и шарообразные образования и осадочный материал. Лучи звездчатых глендонитов залегают в пределах одного или двух слойков, пересекают их и перекрываются слабоизгибающейся пачкой тонкослоистых осадков (рис. 4а).
Детальный анализ взаимоотношения глендо-нитов с вмещающими осадками проводился в шлифах. Терригенный материал внутри глендонитов распространен неравномерно. Отчетливо виден секущий контакт плотных и пористых г
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.