ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2007, № 3, с. 286-297
УДК 551.252(552.52)
ТЕКСТУРНО-СТРУКТУРНЫЕ, МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ И ИЗОТОПНО-ВОЗРАСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЮРСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО КАВКАЗА (РАЗРЕЗ ПО р. БЕЛАЯ)
© 2007 г. Ю. В. Кущева, И. В. Латышева, Д. И. Головин, Ю. О. Гаврилов
Геологический институт РАН 119017 Москва, Пыжевский пер., 7;
E-mail: argol@ginras.ru, gavrilov@ginras.ru Поступила в редакцию 09.03.2006 г.
В статье приводятся результаты комплексного изучения структурных, литологических, минералогических и изотопных характеристик нижнеюрских пород мегантиклинория Большого Кавказа, вскрывающихся в долине р. Белой (Адыгея). Исследовались деформационные микротекстуры. Вещественные и текстурно-структурные изменения толщ, возникшие в результате интенсивных вторичных преобразований, должны были повлиять на состояние изотопных систем пород. Для выявления основных трендов эволюции изотопных систем было проведено исследование с использованием K-Ar метода. Анализировалась как глинистая фракция менее 1 мкм, выделенная из пород, так и валовые пробы. Развитие кливажа, примерная величина деформации укорочения пород и изотопные характеристики сопоставлены с имеющимися данными по изменению ассоциаций глинистых минералов. Установлена связь между степенью деформированности породы на микроуровне и рассчитанными значениями K-Ar возраста. Показано, что K-Ar системы глинистых пород зафиксировали возраст образования кливажа и соответствуют байос-батскому периоду сжатия.
Исследования характера и времени вторичных преобразований юрского терригенного комплекса Большого Кавказа позволяют оценить динамику формирования этого крупного горного сооружения. Нами проводятся комплексные петро-струк-турные и изотопно-геохимические исследования осадочных толщ по системе профилей, пересекающих терригенный комплекс Кавказа. В данной статье приводятся результаты изучения пород, вскрывающихся в долине р. Белой.
Задача изотопных исследований на Кавказе -установить возможность изотопного датирования тектонических событий К-Ar методом по терри-генным глинистым породам.
Район исследований относится к Архыз-Гузе-рипльской структурно-фациальной зоне (СФЗ) (рис. 1). В данном случае под структурно-фациаль-ными зонами понимаются области, характеризующиеся определенным типом разреза нижне- и среднеюрских отложений, протягивающиеся на значительные расстояния вдоль простирания и быстро сменяющие друг друга вкрест простирания Большого Кавказа [Панов и др., 1987].
Архыз-Гузерипльская СФЗ соответствует западному приподнятому участку северного борта бассейна Большого Кавказа. В пределах этой зоны нижне- и среднеюрские отложения выполняют несколько грабенообразных депрессий, и местами они в виде небольших останцов сохрани-
лись на сводах поднятий. Нижне- и среднеюрские отложения широкого северного борта бассейна характеризуются относительно меньшей мощностью в сравнении с более южными зонами. Архыз-Гузерипльская СФЗ отличается более грубозернистым составом пород, наличием местных перерывов и более четкой стратификацией по сравнению с восточными районами [Панов, 1976].
Исследованный профиль протягивается примерно с юга на север на 10 км вдоль долины р. Белой выше по течению относительно с. Гузерипль и находится в западной части Архыз-Гузерипль-ской СФЗ (см. рис.1).
В долине р. Белой на доюрском основании несогласно залегает вериютская свита. В основании разреза находится базальный горизонт, сложенный мелкогалечными конгломератами и песчаниками. Выше следует толща темно-серых, слю-дисто-алевритистых аргиллитов с прослоями и линзами песчаников и конкреций. Единичные находки аммонитов показывают, что ее низы соответствуют верхнему синемюру, а основная часть -нижнему плинсбаху [Панов и др., 1964]. Общая мощность свиты в данном районе составляет 100200 м.
На породах вериютской свиты местами с размывом залегает чубинская свита (средний плинсбах), которая характеризуется значительной фациаль-ной изменчивостью. В бассейне р. Белой свита
\уШ1 2 Ш
ц-:-16 [;,\л,17 111111 ....... М
11 А а 12
Рис. 1. Схема структурно-фациального районирования территории северо-западной части Большого Кавказа для ран-не-среднеюрского времени [Панов, Гущин, 1987].
1 - эпигерцинская Скифская плита; 2 - переходная зона (ТП - Тырныауз-Пшекишская шовная зона); 3-8 - Большой Кавказ в ранней юре и аалене: 3 - северный борт, 4 - северное обрамление осевого трога (Пс - Псеашхинская, МА -Метлюта-Ахтычайская, СП - сперозская зоны), 5 - осевой трог (БК - Бзыбско-Казбекская, АД - Алазань-Дидиндахская зоны), 6 - южное обрамление осевого трога (Св - Сванетская, ДМ - Даличай-Мазинская зоны), 7, 8 -южный борт (Кр - Краснополянская, АР - Абхазо-Рачинская, Ск - Сакаурская, Шк - Шекинская, Др - Дуруджинская зоны); 9 - Кахетино-Лачхумская шовная зона; 10 - Закавказский срединный массив; 11 - границы распространения нижне-среднеюрских отложений; 12 - положение изученного разреза.
представляет собой толщу флишоидного чередования аргиллитов, алевролитов и тонкозернистых песчаников с нечетко выраженным базальным прослоем конгломерата, в основании и в средней части она содержит линзовидные пачки массивных среднезернистых песчаников. Мощность свиты в разрезе по р. Белой - 370-420 м.
На породы чубинской свиты трансгрессивно налегает мощная толща глинисто-алевритовых пород среднего, верхнего тоара и аалена (тубин-ская свита). На р. Белой в ее основании залегает слой криноидного известняка, основная же часть толщи сложена черными аргиллитами с конкрециями сидеритов. В нижней части аргиллиты иногда полосчато переслаиваются с алевролитами. Мощность толщи достигает 1800 м [Ростовцев, 1967].
Породы сложно дислоцированы, смяты в крупные складки и разбиты круто падающими разрывными нарушениями (рис. 2а). Часто наблюдается только одно крыло, второе же срезано.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследовались образцы пород, отобранных из нижне- и среднеюрских отложений вдоль долины
р. Белой. В шлифах изучались характер и особенности деформационных микротекстур: межзернового кливажа, бород нарастания в тенях давления, минеральных жил, определялась примерная величина деформации пород.
Под межзерновым кливажом нами понимается плоскостная микротекстура, образованная плоскопараллельным чередованием уплощенных тонкодисперсных агрегатов различных слоистых силикатов, рудных минералов, органического вещества (кливажных зон) и участков породы, содержащих более крупные обломочные зерна с примесью тонкодисперсных, разнообразного минерального состава, с частым преобладанием кварца, кальцита, хлорита (микролитонов) [Та-лицкий, Галкин, 1988]. Эта микротекстура способствует проявлению в породах анизотропии механических свойств.
Для оценки степени интенсивности развития в породах межзернового кливажа и определения примерной величины деформации укорочения породы использована схема корреляции кливажа с величиной деформации пород на уровне минеральных зерен, разработанная В.Г. Талицким [Гаврилов и др., 1999]. Первые признаки кливажа появляются при 5-7% деформации укорочения;
Чубинская свита
Тубинская свита
к
с тс
Чубинская g
I I (р
\ свита | ^
Чубинская свита
I О I
1 к'
1 о 1
!и !
1 км
-| 0.6
- 0.5
- 0.4 0.3 0.2
0.1
%
10 5
0
%
30 25 20 15 10 5 0
%
10 5
0
%
30 25 20 15 10 5 0
■- я ■ ■ ■ ■
■ ■ ■ ■ ■ 1 ■ ■
■ ■ ■ ■ ■ ■
■ ■
■
-■
млн лет 300
Порода / ч
л— *—-^ —
Фракция (<0.001 мм)
250 200 150 100
Рис. 2. Геологический профиль вдоль р. Белой и структурно-текстурные, минералогические и K-Ar характеристики пород.
а - геологический профиль (Пруцкий Н.И.); б - изменение индекса кристалличности слюд; в - количество разбухающих слоев в слюдистых минералах; г - распределение величины деформации укорочения по кливажу; д - калий-аргоновые датировки пород (млн лет).
а
j
2bj(?)
д
при 10-12% деформации в породах наблюдается отчетливая текстура, при 20-25% кливажные зоны насквозь пронизывают породу. Образование межзернового кливажа связывается с неоднород-
ностью строения пород на уровне зерен. При сжатии пород на контактах зерен, ориентированных перпендикулярно к сжатию, возникает повышенное давление и происходит интенсивное раство-
рение вещества. В зонах растворения концентрируется нерастворимый остаток, который образует кливажные зоны.
Минеральный состав глинистых пород определялся по стандартной методике на дифрактомет-ре ДРОН-2 из фракций <1 мкм. С помощью рент-гено-фазового анализа также изучалась степень окристаллизованности слюд (индекс кристалличности Кюблера) [Гаврилов, 2005].
Измерение содержания радиогенного аргона проводилось из навесок в 60-90 мг на масс-спек-трометрическом комплексе МИ 1201ИГ методом изотопного разбавления. Плавление проб шло при температуре 1600-1800°С. Чистота трасера -моноизотопа 38Аг - составляла 97.5%. Погрешность определения содержания радиогенного аргона не превышала ±1%. Доля воздушного аргона была в пределах 5-10%. Концентрация калия измерялась с ошибкой менее 1%.
Погрешность рассчитанного возраста составляла 2-2.5%; она контролировалась сходимостью параллельных (повторных) измерений проб и по воспроизводимости анализов стандартных образцов. В расчетах возраста использовались константы: = 0.581 х 10-10 год-1; = 4.962 х 10-10 год-1; 40К/К = 1.167 х 10-4 ^а1гутр1е, 1979].
Анализировались валовые пробы и фракции меньше 1 мкм. Тонкие фракции легче подвергаются влиянию постседиментационных процессов [Виноградов и др., 2000] и могут фиксировать изотопный возраст, максимально приближенный ко времени преобразования породы. Более грубые фракции (с большей вероятностью) сохраняют изотопные метки областей сноса осадочного материала.
ХАРАКТЕРИСТИКА ДЕФОРМАЦИОННЫХ МИКРОТЕКСТУР
В пределах изученного разреза породы затронуты кливажем в разной степени (рис. 3 а-е). Встречаются породы, вообще не несущие следов деформации, с первыми признаками кливажа (см. рис. 3 б), а также с хорошо развитыми совершенными кливажными зонами (см. рис. 3 г-е).
На рис. 2 д показана величина деформации укорочения пород, оце
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.