ЛИТОЛОГИЯ И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ, 2004, № 1, с. 36-47
УДК 551
ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ ДОННЫХ ОСАДКОВ НОРВЕЖСКОГО МОРЯ
В РАЙОНЕ ОСТРОВА МЕДВЕЖИЙ
© 2004 г. В. В. Крупская, И. А. Андреева*, Э. И. Сергеева**
Институт геохимии и аналитической химии им В.П. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) 119991 Москва, ул. Косыгина, 19, E-mail: vi_kru@bk.ru *Всероссийский институт геологии и минеральных ресурсов Мирового океана (ВНИИОкеангеология)
192000 Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 120 **Геологический факультет Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) 198904 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9 Поступила в редакцию 11.11.2002 г.
Комплексное геолого-геофизическое исследование донных осадков на юго-западной окраине Баренцева моря в районе острова Медвежий позволило охарактеризовать различные типы отложений, сформированных в результате действия углеводородных флюидов, гемипелагической седиментации и склоновых явлений, а также образованные при совместном действии указанных процессов. На основании распределения гранулометрических фракций выделены несколько лито-генетических типов отложений среди относительно однородных по механическому составу осадков. Для каждого типа описаны соотношения глинистых минералов, их морфологические и структурные особенности. Показано, что для отложений, образованных под существенным влиянием углеводородных флюидных потоков, характерно высокое, по сравнению с гемипелагическими осадками, содержание смектитов и смешанослойных глинистых минералов ряда иллит-смектит. Сделано предположение об аутигенном генезисе последних в грязевулканических отложениях и диапировом материале. На основании сравнительного анализа содержания глинистых минералов восстановлен первичный источник поступления материала для формирования переотложенных осадков.
В настоящее время обширные области континентальных окраин привлекают пристальное внимание геологов в связи с перспективами поиска, разведки и эксплуатации месторождений нефти и газа на больших глубинах. Зона перехода от Баренцевоморского шельфа к глубоководной части Норвежского моря относится к пассивной континентальной окраине, где сосредоточены огромные мощности (до 6-10 км) кайнозойских тер-ригенных осадков. На фоне широкого распространения оползневых процессов [Мурдмаа, 1979; Sattem et al., 1992; Hjelstuen et al., 1999] район характеризуется проявлениями соляного и глиняного диапиризма и развитием полей газовых воронок [Fiedler, Faleide, 1996; Vogt et al., 1997]. Большое количество работ по изучаемому району посвящено прямым и косвенным признакам его нефтегазоносности [Laberg, Andreassen, 1996; Minert et al., 1998; Ginsburg et al., 1999]. После открытия на Баренцевоморской окраине действующего грязевого вулкана Хаакон Мосби в 19891990 гг. особенно актуальным стало изучение ли-тологического состава отложений как самого грязевого вулкана, так и геологических структур, родственных ему по механизму образования [Vogt et al., 1997; Geological..., 1999].
ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Работа выполнена по материалам рейсов научно-исследовательского судна "Профессор Логачев" 1996 и 1998 годов, организованных ВНИИОкеангеология, университетом г. Бергена (Норвегия) и Военно-морской лабораторией США (1996 г.), а также Московским государственным университетом по программе ЮНЕСКО-МОК "Обучение через исследование - Плавучий Университет" (1998 г.). Среди задач, стоящих перед исследователями экспедиций, было исследование литоло-гического состава отложений различных геологических структур на морском дне: разрезов ге-мипелагических фоновых осадков, грязевого вулкана Хаакон Мосби, диапировых структур, широко развитых в данном районе, участков сильного и слабого обратного рассеяния на профилях глубоководных акустических комплексов ОКЕАН и OREtech, продуктов действия оползневых процессов, прослеживаемых по геофизическим данным.
Детальные описания кернов 30 станций проводились на судне в полевых условиях, там же были изготовлены и проанализированы около 150 мазковых препаратов.
Гранулометрический анализ 150 образцов был осуществлен в литологической лаборатории ВНИИОкеангеология по стандартной методике
водно-ситовым способом [Андреева, Лапина, 1998]. Границы гранулометрических фракций были выбраны согласно классификационной схеме А.П. Лисицына [1986].
Для изучения минерального состава и структурных особенностей глинистых минералов пели-товой фракции (<0.005 и <0.001 мм) использовались ориентированные препараты в воздушно-сухом состоянии и насыщенные этиленгликолем, обработанные теплой 5% HCl, прокаленные при 350 и 600°С, а также неориентированные воздушно-сухие препараты [Рентгенография..., 1983]. Исследование проводилось на рентгеновском ди-фрактометре ДР0Н-3.0 с Со монохроматическим излучением с длиной волны 1.79021 в рентгеновских лабораториях геологического факультета СПбГУ и ГЕОХИ РАН. Количественная оценка содержания глинистых минералов вычислялась путем измерения площадей базальных пиков в насыщенном этиленгликолем состоянии [Biskaye, 1965; Шлыков, 1991]. На начальном этапе исследования проводилась рентгенографическая съемка двух пелитовых фракций <0.005 и <0.001 мм, при этом было обнаружено, что в тонкой фракции закономерно увеличивается содержание смектитов и смешанослойных иллит-смектито-вых минералов и, в отдельных случаях, каолинита, что связано с малыми размерами первых и лучшей кристалличностью мелких кристаллов каолинита. Однако при исследовании фракции <0.001 мм в ряде отложений была отмечена очень плохая степень кристалличности всех глинистых минералов, выраженная в слабо проявленных базальных пиках 00l, что затрудняло их диагностику. Далее в работе все выводы и процентные соотношения приведены согласно изучению глинистой фракции (<0.002 мм). Исследование именно этой фракции обосновано еще и возможностью сопоставления с данными зарубежных коллег.
Съемка велась с 2-3° 26, в отдельных случаях с 1° 26, при щели на трубке 1 мм и на счетчике 0.25 мм, также применялись щели 0.5-0.25, 0.50.1 и 0.25-0.1 соответственно. Диапазон измерений - 100-400 имп./сек, постоянная времени - 2.5 и 5, скорость вращения счетчика 2, 1 и 0.5°/мин, скорость записи ленты - 2°/мин. В качестве внутреннего стандарта для введения поправок использовался тонкодисперсный кварц, всегда содержащийся в глинистой фракции донных осадков, со значением межплоскостного расстояния отражения (100) равным 4.25 А. Необходимая степень ориентации глинистых частиц и толщина препаратов достигалась путем медленного осаждения глинистой суспензии на стеклянную подложку. Всего было произведено порядка 200 съемок, из них 75 для количественных определений.
Изучение формы выделения глинистых частиц в тонкодисперсной пелитовой фракции (<0.001 мм)
проводилось на электронном сканирующем микроскопе (всего 25 микрофотографий) в аналитической лаборатории Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН (ИО РАН).
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
По данным геофизических исследований, на изучаемой акватории выделяются несколько геологических объектов (рис. 1): участки фоновой гемипелагической седиментации с низким обратным рассеянием, участки с тонкой горизонтальной слоистостью на записях профилогрофа, грязевой вулкан Хаакон Мосби, диапироподобные структуры, участки сильного обратного рассеяния на записях гидролокаторов бокового обзора ОКЕАН и OREtech, интерпретируемые как выходы углеводородных потоков [Geological..., 1999; Крупская, Андреева, 2001].
Литологические разрезы из указанных геологических объектов были подразделены на три основные группы (рис. 2):
1 - слоистые, отчасти биотурбированные але-вро-пелиты с различным содержанием песчаной примеси и гидротроилита (станции PL96-23 - за пределами вулкана, AT-132G - из участка слабого обратного рассеяния и AT-133G - из ложбинки с четкой тонкой слоистостью);
2 - отложения грязевого вулкана и его потоков (PL96-33, PL96-46 и AT-130G), отличающиеся наличием в разрезах сопочных пелитов;
3 - отложения диапироподобных структур и участков сильного обратного рассеяния (AT-126G, AT-127G, AT-128G, AT-131G, AT-134G, AT-135G), характеризующиеся наличием одного или нескольких горизонтов уплотненных осадков с глинистыми окатышами, переслаивающихся с гомогенными осадками.
В отложениях первой группы встречено большое количество остатков различных организмов: спикул губок, раковин фораминифер, двустворок, кокколитофорид и др. Сопочные пелиты из второй группы характеризуются как немые толщи, в отложениях третьей группы содержание органических остатков сильно варьирует по разрезу.
По характеру поведения гистограмм гранулометрического состава, эмпирических полей распределения и кумулятивных кривых на основании сравнительного анализа выделены несколько ли-тогенетических типов осадков [Крупская, 2002], характеризующихся различными условиями образования и постседиментационными изменениями: гемипелагические осадки (гемипелагиты), отложения турбидных потоков (турбидиты) и контурных течений (контуриты), сопочные пелиты грязевого вулкана Хаакон Мосби. Среди последних выделены следующие разности: собственно
5° 10° 15° 20° 25° 30°
_J_1Л____AJ_^к_1\ \ 1\_I__I_\J_
13°00' 13°30' 14°00' 14°30' 15°00'
Рис. 1. Местоположение участка работ, мозаика гидролокатора бокового обзора ОКЕАН по [Geological..., 1999] и расположение станций грунтового опробования.
сопочные пелпты кратера, измененные сопочные пелиты периферии и его потоков [Крупская и др., 2002], смешанные осадки верхней части разрезов из периферии грязевого вулкана, диапировый материал, переотложенный диапировый материал и отложения нефелоидных потоков (нефелоиди-ты). Последние были описаны в разрезах диапи-роподобных структур.
Разрезы нефелоидитов имеют в своем составе два и более горизонтов комковатых осадков, иногда с признаками градационной слоистости. В то же время гранулометрический состав не претерпевает значительных изменений вниз по разрезу. Формирование отложений нефелоидных потоков происходит в два этапа. На вершине куполовидной структуры возникает мутьевое облако, которое перемещается вниз, по пути захватывая менее разжиженный
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.