СТРАТИГРАФИЯ. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ, 2014, том 22, № 5, с. 52-65
УДК 550.42:552.54:551.762.3(477.9)
СТРОНЦИЕВАЯ ИЗОТОПНАЯ ХЕМОСТРАТИГРАФИЯ ВЕРХНЕЮРСКИХ КАРБОНАТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПЛАТО ДЕМЕРДЖИ (ГОРНЫЙ КРЫМ)
© 2014 г. С. В. Рудько*, А. Б. Кузнецов**, В. К. Пискунов***
*Геологический институт РАН, Москва e-mail: svrudko@gmail.com **Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург ***Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 13.02.2013 г., получена после доработки 18.04.2013 г.
Впервые для верхнеюрских карбонатных отложений Горного Крыма (плато Демерджи) получена Sr-хемостратиграфическая характеристика. Материалом для изотопно-геохимического исследования послужили онкоидные, микробиальные и органогенно-детритовые известняки, представляющие мелководные морские микрофации карбонатной платформы. Образцы известняков, использованные для реконструкции изотопной характеристики среды осадконакопления, отобраны на основании геохимических критериев (Mn/Sr < 0.2, Fe/Sr < 1.6 и Mg/Ca < 0.024) и прошли процедуру предварительной обработки в 1N растворе ацетата аммония. Отношение 87Sr/86Sr в наименее измененных образцах увеличивается вверх по разрезу от 0.70701 до 0.70710. Проведена увязка полученных значений 87Sr/86Sr со Sr-изотопной характеристикой белемнитов, представляющих аммонито-вые зоны Pectinatites scitulus—Pavlovia rotunda (зональная шкала Бореальной области) и Hybono-ticeras hybonotum—M. ponti/B. peroni (зональная шкала Тетической области), а также нижнюю часть зоны Dorsoplanites panderi (зональная шкала переходной области Русской платформы). Sr-хемо-стратиграфическая корреляция указывает на раннетитонский возраст отложений восточной части плато Демерджи и ограничивает верхний предел накопления известняков, переотложенных внутри карбонатных брекчий г. Северная Демерджи, концом раннего титона. На основании Sr-изотопных данных рассчитана скорость накопления известняков, которая составляет не менее 0.23 м/1000 лет и является аномально высокой для дочетвертичных карбонатных платформ.
Ключевые слова: Sr-хемостратиграфия, карбонатные микрофации, карбонатная платформа, скорость седиментации, аммонитовые зоны, верхняя юра, Крым.
Б01: 10.7868/80869592Х1405007Х
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на длительную историю изучения геологии Крыма, многие вопросы тектонического строения, палеогеографии и истории формирования его верхнеюрской толщи остаются нерешенными (Архипов и др., 1958; Муратов и др., 1960; Успенская, 1969; Вознесенский и др., 1998; Милеев, Барабошкин, 1999). В первую очередь, это связано с сильной фациальной изменчивостью мощной осадочной толщи в пределах Горного Крыма, что затрудняет литостратиграфические построения, и сложностями биостратиграфического расчленения. В строении верхнеюрской толщи участвуют флишоиды, конгломераты и известняки, их суммарная мощность оценивается в 4—5 км (Муратов и др., 1960). В восточной части Крымских гор верхнеюрские толщи сложены преимущественно флишоидами, а известняки и
конгломераты встречаются здесь в виде отдельных линз с резкими фациальными границами. В западной и центральной частях Крымских гор в составе верхнеюрских отложений преобладают известняки.
Существующие представления о стратиграфии верхнеюрских карбонатных отложений опираются на данные, собранные во время геологической съемки (Успенская, 1969). Е.А. Успенской (1969) была предложена схема расчленения юрских отложений, в которой для верхнеюрского отдела были выделены келловейский, оксфордский, ки-мериджский и титонский ярусы. Тогда же в разрезах мелководных известняков Крымской яйлы было предположено отсутствие верхнекимеридж-ских горизонтов и показано трансгрессивное налегание титона на оксфорд-кимериджские отложения (Успенская, 1969). Для титона было приня-
то двучленное деление, причем верхний подъярус охватывал верхний титон и часть нижнего титона международной шкалы в современном понимании (Gradstein et al., 2012), включая зоны Semifor-miceras semiforme и Semiformiceras fallauxi.
Сложности детального биостратиграфического расчленения верхнеюрских известняков связаны с редкостью находок аммонитов (Аркадьев, Рогов, 2006) в отложениях мелководных карбонатных платформ, что характерно не только для крымских разрезов. Микропалеонтологические исследования верхнеюрских отложений Крыма позволили выделить фораминиферовые зоны (Горбачик, Кузнецова, 1994; Федорова, 2000; Аркадьев и др., 2006). В результате было показано широкое распространение титона—берриаса в известняках Крымской яйлы и кимериджа-берриа-са в районе Ай-Петринской яйлы (Krajewski, Olszewska, 2007). Тем не менее бентосные фора-миниферы фациально зависимы и в глубоководных отложениях обычно переотложены, в связи с чем их корреляция с аммонитовыми зонами неоднозначна. Стратиграфический объем некоторых руководящих таксонов, например Anchispi-rocyclina lusitanica, воспринимается разными исследователями по-разному (Федорова, 2000; Krajewski, Olszewska, 2007).
Время формирования верхнеюрских известняков Крыма может быть уточнено с помощью стронциевой изотопной хемостратиграфии (SIS), независимой по отношению к биостратиграфическому методу. Метод SIS опирается на долговременные вариации отношения 87Sr/86Sr в океане (Burke et al., 1982; Faure, 1982; McArthur, 1994; Veizer et al., 1999). Причиной этих вариаций были изменения в балансе двух главных потоков стронция, поступавшего в океан: континентального с высоким отношением 87Sr/86Sr и мантийного с низким значением этого отношения (Hodell et al., 1989). Высокая скорость перемешивания морских вод, которое происходит в течение нескольких тысяч лет (Faure, 1982; Кузнецов и др., 2012), обеспечивает единообразие отношения 87Sr/86Sr во всем объеме океанов и внутриконтиненталь-ных морей. В результате этого усреднения отношение 87Sr/86Sr было одинаковым в одновозраст-ных морских бассейнах. Карбонатные осадки способны наследовать Sr-изотопные характеристики среды седиментации, а это открывает возможность определять первичное отношение 87Sr/86Sr в древних морских бассейнах и восстанавливать вариации 87Sr/86Sr во времени. Степень сохранности исходных Sr-изотопных характеристик осадочных карбонатов обычно оценивается на основании геохимических критериев (Brand, Veizer, 1980; McArthur, 1994; Горохов, 1996; Кузнецов и др., 2003). Таким образом, Sr-изотопная характеристика неизмененных образцов может
быть использована для корреляции морских карбонатных отложений, уточнения их возраста и скорости седиментации. Метод SIS успешно применяется для решения перечисленных задач в кайнозое (Hodell et al., 1989), мезозое (Jones et al., 1994; Gröcke et al., 2003; Schneider et al., 2009), палеозое (McArthur, 1994; Veizer et al., 1999) и докембрии (Горохов и др., 1995; Кузнецов и др., 2003, 2009; Покровский и др., 2006).
Отношение 87Sr/86Sr в позднемезозойском океане постепенно повышалось от 0.7068 в поздней юре до 0.7075 в середине раннего мела (Jones et al., 1994; Veizer et al., 1999; McArthur et al., 2001). Таким образом, названный временной интервал потенциально благоприятен для определения Sr-изотопной специфики каждого яруса от оксфордского до барремского. Метод SIS позволил успешно провести корреляцию позднемезозой-ских биостратонов Бореальных (Jones et al., 1994), Тетических (Schneider et al., 2009) и переходных областей (Podlaha et al., 1998; Gröcke et al., 2003). В качестве материала-носителя Sr-хемострати-графической информации для мезозойских отложений обычно использовали ростры белемнитов и раковины устриц, сложенные низкомагнезиальным кальцитом и слабо подверженные вторичной перекристаллизации (Jones et al., 1994; Podlaha et al., 1998; Schneider et al., 2009).
В этой работе нами впервые предлагается использовать метод SIS для уточнения возраста верхнеюрских карбонатных отложений Горного Крыма. Объектом исследования выбран карбонатный разрез плато Демерджи, активно изучаемый в последние годы сотрудниками МГУ и ГИН РАН (Барабошкин, Пискунов, 2010; Пискунов и др., 2012а, 2012б). Из-за отсутствия белемнитов и устриц хорошей сохранности, в качестве носителей Sr-хемостратиграфической информации нами использованы образцы известняков. В связи с этим особое внимание уделено литологиче-ским (микрофациальным) и геохимическим характеристикам пород, с целью выбора среди них наименее измененных образцов, сохранивших Sr-изотопную характеристику позднеюрского океана.
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И СТРАТИГРАФИЯ ИССЛЕДУЕМОГО РАЙОНА
Плато Демерджи располагается в центральной части первой гряды Горного Крыма (рис. 1) между горами Чатыр-Даг на западе, Караби-яйлой на востоке и Долгоруковской яйлой на севере. Верхнеюрские образования плато Демерджи представлены лито логически контрастными конгло-мератовыми и известняковыми отложениями внутри сложной блоково-надвиговой структуры (Пискунов и др., 2012а). Имеющиеся здесь верх-
Рис. 1. Положение района работ на территории Крымского п-ва (а) и упрощенная схема геологического строения плато Демерджи (б).
1 — границы толщ, 2 — вертикальные разрывные нарушения, 3 — надвиги и пологие взбросы. Звездочками обозначены точки привязки образцов. Координаты точек: D101 (44°47'7'' с.ш., 34°26'19'' в.д.), D104 (44°46'49" с.ш., 34°25'19'' в.д.), D106 (44°47'5" с.ш., 34°24'53'' в.д.), Т113 (44°48'25'' с.ш., 34°25'28'' в.д.), D1013 (44°46'15'' с.ш., 34°23'14'' в.д.), 1010 (44°47'19" с.ш., 34°22'53'' в.д.), D1012 (44°46'57'' с.ш., 34°22'42'' в.д.).
неюрские комплексы можно относить к судак-ской и яйлинской сериям (Милеев и др., 2006). Согласно принятой схеме свитного деления они относятся (снизу вверх) к тапшанской, демер-джийской, ялтинской и беденекырской свитам (Пермяков и др., 1991) (рис. 2). Следует отметить, что, ввиду неопределенности возрастной характеристики, сложности надвиговой структуры и неясности критериев свитного расчленения, границы свит и серий (рис. 2) могут быть проведены иначе.
Строение района плато Демерджи более подробно описано в статье Пискунова с соавторами (2012а), которая посвящена проблеме интерпретации надвиговой структуры. На основании ли
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.