ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2015, № 4, с. 362-382
УДК 556.3
ПОДЗЕМНЫЕ ВОДЫ ВОДОНОСНОГО КОМПЛЕКСА ПЛЕЙСТОЦЕНА СЕВЕРНОГО КАСПИЯ И ПРИКАСПИЯ. СООБЩЕНИЕ 2. ЗНАЧЕНИЕ СОХРАНЕНИЯ СЕДИМЕНТОГЕННЫХ ВОД ДЛЯ РАЗВИТИЯ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ И ПАЛЕОГЕОЛОГИЧЕСКИХ
РЕКОНСТРУКЦИЙ
© 2015 г. О. В. Голованова
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; Е-таИ: Golovanova2000@mail.ru Поступила в редакцию 26.03.2012 г.
Рассматривается еще одна из важнейших и, возможно, уникальных особенностей Каспийского осадочного бассейна — отсутствие вытеснения седиментогенных вод в водоносном комплексе плейстоцена Северного Каспия и Прикаспия. Показано, что рост минерализации подземных вод является результатом нормального хода их метаморфизации в процессе диагенеза. В условиях сохранения седиментогенных вод в геологической истории гидрослюдистые глины являются мощным источником вещества, обеспечивающим значительный рост минерализации поровых вод морских осадков и подземных вод. На основании всестороннего анализа закономерностей седиментогенеза в Каспийском бассейне неоплейстоцена и формирования подземных вод водоносного комплекса плейстоцена Северного Прикаспия автором определен комплекс специфических природных факторов и условий (многих — на количественном уровне), по которому с высокой степенью уверенности можно предполагать сохранение, либо вытеснение седиментогенных вод в осадочных бассейнах. Это весьма актуально как для изучения современных бассейнов седиментации, так и для геологических реконструкций.
Б01: 10.7868/80024497X15040023
Седиментогенез в Каспийском бассейне во многом уникален. Нами рассмотрена еще одна важнейшая его особенность — отсутствие вытеснения седиментогенных вод в значительной части осадочного бассейна — всего Северного Каспия и Прикаспия. Ранее автором были представлены убедительные доказательства того, что в водоносном комплексе плейстоценовых отложений Северного Прикаспия до настоящего времени седи-ментогенные воды оказываются не вытесненными инфильтрационными водами [Голованова, 2004, 2015а]. Предметом рассмотрения данного сообщения является сравнительный анализ факторов и условий, определяющих сохранность либо вытеснение седиментогенных вод в осадочно-породных и современных морских бассейнах и значение этого процесса для развития бассейна на любом этапе его истории.
Химический состав подземных вод детально изучаемого нами водоносного комплекса оказывается несколько измененным, причем, в сторону увеличения концентрации компонентов относительно таковых в поровых водах плейстоценовых бассейнов Каспия, что определяется процессами взаимодействия (физической, химической и био-
логической природы) в системе вода—порода-газ—органическое вещество. В статье основное внимание уделено главным действующим механизмам и масштабам увеличения минерализации подземных вод в водоносном комплексе плейстоцена. Показано, что взаимодействие воды и породы при отсутствии вытеснения седиментогенных вод управляется главным образом составом терри-генных пород широкого литологического спектра и особенностями распределения тонкодисперсных фракций, в свою очередь определенными различиями условий механической дифференциации осадков в морском бассейне. В этой связи, в работе детально рассмотрены особенности строения, формирования и истории развития Каспийского осадочного бассейна в плейстоцене и голоцене.
На основании детальных исследований водоносного комплекса плейстоцена определен как главный процесс метаморфизации седименто-генной воды в ходе диагенеза, так и осложняющие его процессы. Показано, что усложнение геохимической картины в водно-породной системе осадочного бассейна чаще всего связано с внедрением вод либо иных генетических типов, либо иных степеней метаморфизации.
В работе охарактеризованы факторы и условия, обеспечивающие сохранение седиментоген-ных вод в рассматриваемой нами части осадочного бассейна. Они способствуют концентрированию химических элементов в подземных водах, исключая миграцию воды, газов и химических элементов иных генетических типов и (или) из иных интервалов геологического разреза.
Еще одной важнейшей особенностью Северного Каспия является отсутствие достоверных определений субмариной разгрузки подземных вод. Проблема идентификации субмариной разгрузки является весьма актуальной для широкого круга специалистов (седиментологов, геохимиков, гидрогеологов, биологов и др.). При этом возникают вопросы. Может ли разгрузка подземных вод в моря и океаны существенно влиять на состав морской воды (в количественном и качественном отношении)? Если произойдет разгрузка древних седиментогенных вод, существенно более метаморфизованных и, следовательно, значительно отличающихся по химическому, газовому и прочему составу, произойдут ли изменения в наддонной воде? Будут ли масштабы изменений локальными, или затронут значительные области морского бассейна и атмосферу? В данной статье приводятся убедительные доказательства причин минимальности роли субмариной разгрузки подземных вод акватории Северного Каспия.
В работе показано, что Северная часть бассейна (Северный Каспий и Прикаспийская низменность) отличается исключительно малым уклоном земной поверхности и морского дна, мелко-водностью моря и практически горизонтальным залеганием слоев. Это весьма важное обстоятельство, которое определяет специфику седименто-генеза в данной части бассейна. Наиболее актуальной является проблема колебания уровня моря, так как относительно небольшие изменения водного баланса в бассейне приводят к весьма значительной миграции береговой линии, что имеет массу разнообразных последствий. Противоположная ситуация складывается в бассейнах, граничащих с горными системами (западный берег Каспия), где уклоны значительны, шельф узкий, тектонические условия разнообразны, а слои чаще всего дислоцированы. Эти типы условий осадконакопления также значительно различаются по климатическому фактору, а именно по коэффициенту увлажнения территории и, следовательно, по количеству инфильтрационного питания атмосферными осадками.
Таким образом, представлены два комплекса природных факторов и условий, один из которых способствует сохранению, а другой — вытеснению седиментогенных вод благодаря внедрению инфильтрационных вод и/или вод различных степеней метаморфизации. Эти данные можно до-
статочно уверенно использовать и для палеогеоло-гических реконструкций. Не вызывает сомнения тот факт, что условия сохранения седиментоген-ных вод представляются довольно редкими, если не уникальными. Для выяснения возможностей существования данных условий, в том числе и в геологическом прошлом, мы планируем проведение специальных исследований.
ГЛАВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В КАСПИЙСКОМ БАССЕЙНЕ В ПЛЕЙСТОЦЕНЕ И ГОЛОЦЕНЕ
Понто-Каспий как система внутриконтинен-тальных морских бассейнов вот уже на протяжении более сотни лет является предметом изучения широчайшего круга исследователей. Это Н.И. Андрусов, П.А. Православлев, А.Д. Архангельский, Н.М. Страхов, П.В. Федоров, О.К. Леонтьев, Е.Г. Маев, Г.И. Рычагов, В.Н. Холодов, Ю.П. Хрустал ев, А. А. Свиточ и многие, многие другие. История развития Каспийского бассейна на этапе плейстоцена (неоплейстоцена, согласно схеме МСК, 1995) связана с экзогенными фак-торми, прежде всего, с существенными климатическими и, следовательно, физико-географическими изменениями. Имели место многократные материковые и горные оледенениями, их деградация, трансгрессии и регрессии Мирового океана и взаимосвязанных внутренних морей. Современный Каспийский морской бассейн сформировался в рамках крупнейшей материковой депрессии в результате сокращения бассейна Восточного Перите-тиса. В связи с развитием альпийской складчатой системы сначала нарушилась связь между Средиземным и Черным морями, а позже — между Черным морем и Каспием. В плиоцен-четвертичное время Каспийский морской бассейн был уже относительно изолированным, окончательное его обособление произошло к хвалынскому времени. Перераспределение водных масс в морских бассейнах осуществлялось в зависимости от соотношения их уровней. В частности, многократно повторялась ситуация своеобразного каскада: Каспийское море ^ Азовское море ^ Черное море ^ ^ Средиземное море.
Несмотря на значительность накопленного материала, многие вопросы палеогеографии, стратиграфии, формирования водного баланса и другие в настоящее время все еще остаются дискуссионными. Это вопросы иерархии трансгрессивно-регрессивных циклов, их возраста, конкретики палеоэкологических условий и их корреляции с региональными и глобальными климатическими событиями.
В целом, правомерно говорить о сохранении на протяжении рассматриваемого исторического периода и путей поступления осадочного материала, и факторов, обуславливающих особенности седи-
ментогенеза в бассейне (климатических, структурно-тектонических, геоморфологических, гидродинамических и прочих). Различия связаны с длительностью этапов, степенью изолированности бассейна, масштабами похолодания — потепления климата, границами распространения оледенений, количественной изменчивостью интенсивности и, следовательно, вещественного состава материала стока.
По последним данным, Каспийские трансгрессии подразделяются на крупные и малые, причем крупные ассоциируются с эпохами оледенений на Русской платформе ("холодные" трансгрессии), а малые — с эпохами межледниковий ("теплые" трансгрессии) [Янина, 2009]. С развитием крупных "холодных" трансгрессий связаны бакинские отложения, три пачки нижнехазарских и нижнех-валынские отложения (все они уверенно идентифицируются на территории наших детальных исследований и имеют мощность около 15 м [Голованова, 2004]); с малыми "теплыми" трансгрессиями связан урунджинский комплекс, верхнехазарские и новокаспийские отложения. В Средиземном море трансгрессии развивались синхронно с "теплыми" малыми трансгрессиями Каспия и асинхронно с "холодными" [Янина, 2009].
В настоящее время Каспийское море представляет собой уникальный внутриконтинен-тальный бессточный морской бассейн, занимающий крупную материковую депрессию. В море соде
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.