СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2015, том 23, № 1, с. 100-120
УДК 551.243.(571.53/55)
ПЛЕЙСТОЦЕНОВЫЕ ОТЛОЖЕНИЯ ОЗЕРА БАЙКАЛ: ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И СТРАТИГРАФИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ
© 2015 г. Н. И. Акулов, И. М. Мащук, В. В. Акулова
Институт земной коры СО РАН, Иркутск e-mail: akulov@crust.irk.ru Поступила в редакцию 09.07.2013 г., получена после доработки 03.02.2014 г.
Рассмотрены кайнозойские отложения озера Байкал, вскрытые скважинами подводного бурения и исследованные с помощью обитаемых подводных аппаратов "Пайсис", и одновозрастные отложения в береговых обнажениях, горных выработках и скважинах прибрежного бурения. Основное внимание сосредоточено на донных плейстоценовых отложениях, изучение которых проведено по керну скважины BDP-99-2. Приведены результаты их детального литологического (гранулометрия, иммерсионная минералогия легкой и тяжелой фракций, рентгеноструктурный анализ глинистой фракции) и палинологического исследования. Уточнены литологическая принадлежность изученных отложений и их стратиграфические подразделения. Выполнена корреляция всех известных стратиграфических подразделений кайнозойских отложений аквальной зоны озера Байкал с их аналогами из прибрежной части Байкальской рифтовой зоны и составлен сводный разрез. Отмечено, что (1) все плейстоценовые отложения имеют гидрослюдисто-смектитовый состав глинистой фракции с незначительной примесью каолина; (2) в составе минералов тяжелой фракции донных осадков доминирует неустойчивая к процессам выветривания терригенная эпидот-амфиболовая ассоциация; (3) плейстоценовые осадки озера, кроме уже широко известных железомарганцевых конкреций, содержат сидеритовые, вивианитовые, пиритовые и гетитовые конкреции, а также микрометеориты; (4) наличие древних реликтовых спорово-пыльцевых форм в составе плейстоценовых осадков Байкала связано с их вымыванием из миоценовых и плиоценовых кавернозных глин, обнаженных на подводных склонах Посольской банки, и последующим переотложением совместно с плейстоценовыми палинологическими комплексами.
Ключевые слова: Центральная Азия, озеро Байкал, кайнозойские отложения, плейстоцен, литология, палинология, стратиграфия, корреляция, вещественный состав.
Б01: 10.7868/80869592X15010020
ВВЕДЕНИЕ
В марте 1999 г. в рамках международного проекта "Байкал-бурение" в Южной котловине озера Байкал проведено бурение еще двух рядом расположенных скважин БЭР-99-1 и БЭР-99-2 (Коллектив..., 2004). С помощью бурового комплекса, смонтированного на вмороженной в лед установке, на глубине 201 м от поверхности озера осуществлено бурение скважин глубиной до 350 м от поверхности его дна. Место бурения располагалось на Посольской банке в точке с координатами 52°05 ' 23 ' ' с.ш., 105°50 ' 24 ' ' в.д. (рис. 1). Выполненное ранее литологическое изучение керна было проведено по 8шеаг-слайдам, а палинологическое изучение — только по верхней части разреза в интервале от 0 до 21 м (Деревянко, 2008). Основная задача исследований заключалась в литологиче-ском и палинологическом изучении керна скважины БЭР-99-2 с целью выявления особенностей вещественного состава плейстоценовых отложе-
ний и корреляции их стратиграфических подразделений с ранее изученными донными отложениями в разрезах скважин БЭР-93-1, БЭР-96 и БЭР-98, а также с кайнозойскими образованиями прибрежной части Байкальской рифтовой зоны.
Исследования, проведенные нами ранее (Ма-щук, Акулов, 2012), показали, что летопись озера Байкал начинается с момента возникновения озер-но-болотных отложений танхойской свиты в раннем олигоцене. По мнению В.Д. Маца (2013), заложение Байкальской рифтовой зоны произошло на рубеже мел—ранний олигоцен (70—30 млн лет), когда образовалась "формация коры выветривания в широком понимании", с чем мы не согласны. Если следовать этой точки зрения, то время заложения рифтовой зоны можно определить еще раньше — с позднеюрской эпохи (около 150 млн лет назад), когда образовались первые фрагменты переотложенной коры выветривания. Тем не менее ни
Рис. 1. Спутниковый снимок озера Байкал с указанием мест расположения скважин подводного бурения, в том числе и детально исследуемой скважины БВР-99.
Опорные разрезы: SB — Северный Байкал (г. Северобайкальск); СБ — Центральный Байкал (остров Ольхон); ТР — Танхойское поле (пос. Танхой). В основу положен снимок МПР России, Байкальский РИКЦ, www.geol.irk.ru
озерных, ни болотных отложений этого возраста пока не обнаружено.
Вслед за танхойской свитой произошло накопление озерных, палеонтологически насыщенных отложений тагайской толщи, последовательно перекрытой озерными глинами и смешанными глинисто-песчаными породами халагайской и других свит и их стратиграфическими аналогами, в том числе и посольской свитой, детально описанной в данной статье. Впервые плейстоценовые отложения из акватории озера Байкал рассмотрены совместно со всем кайнозойским комплексом донных и прибрежных образований Байкальской рифто-вой зоны, и проведена корреляция их стратиграфических подразделений. При расчленении кайнозойской мегаформации использовалась схема, утвержденная Межведомственным стратиграфическим комитетом (Решения..., 1981).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Выполнен отбор 297 проб из керна скважины БЭР-99-2. Это позволило провести литологиче-ские (146 проб на гранулометрический и минера-
логический анализы, 32 пробы на глинистый анализ) и палинологические (119 проб) исследования. Гранулометрический состав донных осадков получен методом отмучивания (0.05—0.01 и <0.001 мм) и последующего рассева на ситах (>1.0, 1.0-0.5, 0.5-0.25, 0.25-0.1 и 0.1-0.05 мм) из исходной навески в 30 г (100%) по традиционной методике (Страхов, 1957). Минералы легкой и тяжелой фракций изучали в иммерсионных препаратах, легкие (с удельным весом менее 2.88 г/см3) - во фракциях 0.25-0.1 мм, тяжелые - во фракциях 0.25-0.1-0.05 мм, так как они наиболее представительны по набору и содержанию отдельных минералов. Количественное процентное содержание минералов в пробе определяли из расчета 500 проанализированных зерен - 100%.
Минералогическая систематика донных отложений проведена с использованием классификационной схемы (полевой шпат-кварц-обломки пород), предложенной Р.Л. Дотом, с изменениями, ориентированными на вакки (РеИуоЬп е! а1., 1972). Изучение минеральных ассоциаций глинистой компоненты проводили параллельно в исходной породе и во фракции <0.001 мм рентгенометрическим методом. Рентгенометрические опреде-
Рис. 2. Разрез непрерывного сейсмического профилирования через вершину Посольской банки и интерпретация последовательности напластования отложений по (BDP Members, 2005; Богданов, Зоненшайн, 1991), с изменениями. 1 — акватория озера Байкал; 2 — морская изотопно-кислородная стадия (MIS — Marine Oxygen Isotope Stage); 3 — возрастная линия (цифры отражают продолжительность MIS интервалов); 4 — стратиграфический перерыв осадконакоп-ления; 5 — места расположения скважин.
ления выполнены на дифрактометре ДР0Н-3.0 (СоКа излучение, Fe-фильтр). Ориентированные препараты глинистых минералов сняты в воздушно-сухом, насыщенном этиленгликолем, диметил-сульфоксидом и прокаленном (550 и 600°С) состояниях.
Электронно-микроскопические исследования микрометеоритов выполнены на электронно-зон-довом рентгеноспектральном микроанализаторе ЖА8200, РЭМ-5ЕМ-525М. Статистическая обработка результатов гранулометрических и минералогических анализов заключалась в определении следующих параметров: среднего арифметического значения (Хшеап), среднего квадратичного отклонения (а) и коэффициента вариации (V). Последний показатель отражает степень неоднородности распределения в выборке проб. При V> 30% распределение считалось разнородным. Степень корреляционной связи между минералами
тяжелой фракции определялась методом кластер-анализа, показавшим хорошие результаты при литологических исследованиях донных отложений (Кашик, Ломоносова, 2006).
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Посольская банка, в пределах которой располагаются изученные скважины, представляет собой подводную возвышенность в виде одностороннего горста северо-восточного простирания (рис. 2). Ее размер 40 х 30 км. По данным многоканального сейсмического профилирования (Зоненшайн и др., 1992), геологический разрез Посольской банки сложен слоистыми осадками, суммарная мощность которых превышает 1000 м. Вблизи северо-западного основания горста обнаружены крупные тела подводных оползней. Исследование, проведенное на подводном обитаемом аппарате " Пайсис", пока-
зало, что на приподнятой части горста отсутствует современное осадконакопление, при этом господствуют процессы эрозии (Богданов, Зоненшайн, 1991). Местами эродируемые плотные глины перекрыты хорошо окатанными га-лечно-песчаными отложениями с включениями многочисленных валунов. Посольская банка — это реликтовый блок Байкальской рифтовой зоны, опущенный вдоль листрических разломов. По данным Ю.А. Богданова и Л.П. Зоненшайна (1991), в подошве Посольской банки залегают миоценовые (N1) алевропесчаники и мелкозернистые песчаники, которые перекрыты плиоценовыми (N2) серыми кавернозными плотными глинами и плейстоценовыми (Qp) глинисто-алевритовыми осадками (рис. 2). Сведения о литоло-гическом составе миоцен-плиоценовых отложений были уже опубликованы (Кашик, Ломоносова, 2006), поэтому детально остановимся на перекрывающих их плейстоценовых осадках.
Посольская свита
Весь комплекс плейстоценовых отложений, залегающий стратиграфически согласно на верхнеплиоценовых образованиях, объединен нами в составе посольской свиты. Посольская свита почти на всю глубину вскрыта скважиной BDP-99-2 и по возрастным датировкам разделена на три
пачки: Qp, Qp, и Q Р (рис. 3). Деление посольской свиты на пачки проведено по ярусам международной стратиграфической шкалы GTS2004 (Gradstein et al., 2005), на основании возрастных датировок, полученных по 10Ве (Horiuchi et al., 2003; Sapota et al., 2004), радиоуглероду (Колман и др., 1993; Colman et al., 1996a, 1996b, 1999; Proko-penko et al., 2001), палеомагнитным данным (Коллектив..., 2000, 2004; Кузьмин и др., 2001; Antipin et al., 2001; Kashiwaya et al.
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.