УДК 551.763/3 (470.67)
ПОЗДНЕСЕНОМАНСКОЕ ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОБЫТИЕ ОАЕ 2 В ВОСТОЧНО-КАВКАЗСКОМ БАССЕЙНЕ СЕВЕРНОГО ПЕРИТЕТИСА
© 2013 г. Ю. О. Гаврилов12, Е. А. Щербинина1, О. В. Голованова1, Б. Г. Покровский1
Геологический институт РАН 119017Москва, Пыжевский пер., 7; 2Геологический факультет МГУ 119991 Москва, Ленинские горы, МГУ, д. 1; Е-шаП:gavrilov@ginras.ru, yugavrilov@gmail.com Поступила в редакцию 13.05.2013 г.
В разрезах мела Восточного Кавказа установлено присутствие высокоуглеродистых отложений, соответствующих позднесеноманскому палеоэкологическому событию ОАЕ 2. В них выявлены изотопные аномалии — положительная 813С и отрицательная 518О, что характерно также для этого интервала в других районах мира. Отложениям присуща отчетливая цикличность, выраженная чередованием черных углеродистых и серых более карбонатных слоев. Породы обогащены широким спектром химических элементов, хотя концентрация некоторых из них (Мо, $е) меньше, чем в типичных осадках аноксидных водоемов. Сделан вывод о нестабильности и ограниченности развития аноксидных обстановок в палеоводоеме. В наннопланктонных ассоциациях отложений ОАЕ 2 резко доминирует высокотолерантный эвритопный таксон Watznaueria, происходит заметное увеличение численности холодноводных форм ЕрюШкт и уменьшение характерных для вмещающих толщ тепловодных Rhagodiscus, что свидетельствует о развитии в целом неблагоприятных для нормальной морской наннофлоры обстановок и кратковременном похолодании в бассейне в ходе ОАЕ 2. Образование высокоуглеродистых отложений происходило на фоне быстрой эвстатической трансгрессии вследствие резкого роста биопродуктивности фитопланктона в водоеме. Продолжительность события ОАЕ 2 оценена в ~400 тысяч лет.
БОТ: 10.7868/80024497X13060049
Во многих районах мира в разрезах мела океанов и эпиконтинентальных морей выделяются уровни отложений, обогащенных органическим веществом и соответствующих так называемым глобальным "океанским аноксическим событиям" (Oceanic Anoxic Events, OAEs) [Arthur, Schlanger, 1979; Arthur et al., 1987; Schlanger, Jen-kyns, 1976; Schlanger et al., 1987 и др.]. Они характеризуются резкими различиями соотношений изотопов углерода и кислорода, обусловленными изменениями углеродного баланса и температурного режима планеты, широким развитием обстано-вок дефицита кислорода вплоть до аноксических, накоплением отложений, обогащенных органическим веществом (ОВ), и заметными перестройками состава морской биоты.
В разрезах мела Северо-Восточного Перитети-са, в частности, Восточного Кавказа, также прослеживается несколько обогащенных ОВ горизонтов, уверенно сопоставляемых с большинством из выделяемых в настоящее время ОАЕ [Гаврилов и др., 2006; Щербинина и др., 2011, Щербинина, Гаврилов, 2012; Gavrilov, Shcherbini-na, 2005]. Среди них наиболее ярко выражено событие, произошедшее в конце сеномана — ОАЕ 2,
именуемое также как "событие Бонарелли" (Bonarelli Event).
Несмотря на то, что отложениям этого события часто присущи общие черты (обогащение ОВ, существенные сдвиги в соотношениях изотопов кислорода и углерода, значительные вариации концентраций малых элементов и т.д.), устанавливаются также и отчетливые различия в литоло-го-геохимической характеристике разрезов из разных частей Северо-Восточного Перитетиса: в одних местах в углеродистых отложениях присутствует значительная масса биогенного кремнезема (Западный Кавказ, Грузия), в других — относительно высокое содержание карбонатного материала (Крым, Восточный Кавказ). Различные отложения, соответствующие событию Бонарел-ли, были изучены в разрезах этого интервала Крымско-Кавказской области [Алексеев и др., 1997; Брагина, 1999; Гаврилов, Копаевич, 1996; Гаврилов и др., 2009; Кузьмичева, 2001; Найдин, 1993; Найдин, Алексеев, 1980; Найдин, Кияшко, 1994 а,б; Fisher et al., 2005; Kopaevich, Kuzmicheva, 2002; Shcherbinina, Aleksandrova, 2005; Tur, 1996]; на Русской плите этому временному интервалу в основном соответствует перерыв в седиментации [Алексеев и др., 1997 и др.].
Задачей данного исследования было проведение комплексного седиментологического, геохимического и палеонтологического (по данным изучения наннопланктона) анализа отложений ОАЕ 2 Дагестана с целью выяснения условий их формирования в позднесеноманском бассейне Восточного Кавказа, выявление общих и специфических черт, присущих этим отложениям, в сравнении с аналогичными образованиями в других районах мира.
В процессе изучения отложений ОАЕ 2 Дагестана был выполнен большой объем аналитических исследований, которые проводились преимущественно в лаборатории химико-аналитических исследований и лаборатории геохимии изотопов и геохронологии Геологического института РАН. Определения химических элементов осуществлялись на рентгенфлуоресцентном спектрометре S4 Pioner; Сорг и СО2 анализировались химически [Методы ..., 1957],
Для определения изотопного состава углерода и кислорода в карбонатах был использован комплекс аппаратуры корпорации Thermoelectron, включающий масс-спектрометр Delta V Лёуап-tage и установку Gas-Bench-II. Разложение проб и стандартов KH-2, IAEA CO-1 и NBS-19 проводилось с помощью Н3РО4 при 50°C. Значения 813С и 818О приводятся в промилле (%о) относительно стандарта V-PDB. Точность (воспроизводимость) определения S13C и 818О находится в пределах ± 0.2%.
Пиролитические определения ОВ получены с использованием прибора Rock-Eval 2 в Институте геологии и разработки горючих ископаемых.
ПОЛОЖЕНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ ОАЕ 2 В РАЗРЕЗАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ДАГЕСТАНА И ИХ СТРУКТУРА
Горизонт, соответствующий "событию Бона-релли", прослеживается в нескольких разрезах Горного Дагестана — в районе сeл Аймаки, Лева-ши, Хаджалмахи, Карекадани (Цудахар), вблизи Миатлинской ГЭС и других местах (рис.1).
Отметим, что отложения этих разрезов накапливались в несколько разных фациальных обста-новках. Соответственно их внутренняя структура, геохимические характеристики могут различаться. Таким образом, эти разрезы дополняют друг друга в отношении информации о закономерностях их образования в разных частях палеобассейна.
Разрез "Аймаки" (см. рис. 1, точка 1). Этот разрез является стратиграфически наиболее полным. Горизонт, соответствующий событию ОАЕ 2, залегает в верхней части сеноманской толщи (рис. 2). Эта толща мощностью около 60 м представляет собой неравномерное чередование темно-серых глинистых мергелей и пластов известняков. В основании, середине и верхней части сеноманской
толщи выделяются пачки, в которых известняки либо преобладают, либо полностью слагают интервал. Сеноманские отложения имеют циклическое строение: в них выделяются два крупных се-диментационных цикла, сходных по мощности и осадочной структуре. Крупные циклы в свою очередь состоят из различных более мелких циклов (по крайней мере еще двух порядков), толщина которых обычно варьирует от 1 до нескольких метров (см. рис. 2).
Верхняя известняковая пачка (мощность около 10 м, рис. 3в), в кровле которой залегают отложения ОАЕ 2, является верхним элементом второго крупного осадочного цикла сеномана Восточного Кавказа. Сложена эта пачка пластами известняков, толщина и плотность которых по разрезу меняется. Известняки плотные, белые или светло-серые, иногда с палевым оттенком. В этой пачке встречается несколько (не менее 7—8) прослоев, толщиной 1—8 см, сложенных темно-серой глинистой массой смектитового состава. На нескольких уровнях этой пачки залегают пласты, содержащие кремневые конкреции, как правило, черного цвета.
По резкой границе на слегка неровную кровлю пачки плотных белых известняков налегает слой серых (местами зеленовато-серых) слабослоистых глинистых известняков (толщина 0.75—0.8 м, рис. 3а, б, г, рис. 4), менее плотных, чем подстилающие; в составе терригенной примеси встречаются зерна глауконита (рис. 5, обр. № 320—1, 2). Примерно посередине этого горизонта находится пласт (0.15 м) относительно более плотных светлых известняков (см. рис. 3г, рис. 4, слой 336—1), который вместе с подстилающим его слоем глинистых известняков можно рассматривать как се-диментационный циклит; залегающий же над ним слой глинистых известняков как нижнюю часть следующего (неполного) циклита. Породы этого горизонта литологически отличаются от подстилающих и перекрывающих их отложений, разделяясь отчетливыми границами, нижняя из которых, видимо, соответствует перерыву в осад-конакоплении (см. рис. 4). По совокупности признаков можно предполагать, что эти отложения накапливались в относительно мелководных об-становках и отчасти включали в себя продукты перемыва подстилающих отложений. Аналогичный горизонт прослежен и в других разрезах этого интервала Дагестана, однако в них его толщина меньше (0.3—0.5 м) и литологически он более однороден. Схожий по седиментологическим характеристикам и по положению в разрезе ОАЕ 2 пласт установлен также в разрезах Крыма ("Аксу-дере" и "Сельбухра"). По нашему мнению, этот горизонт, следует рассматривать как начальную стадию осадконакопления в процессе развития события Бонарелли. В дальнейшем будем его называть «горизонт "а" (см. рис. 3, рис. 4).
330
329
328
327
326
325 324 323 322 320
335
336-1
336-2
830 829 337
а
1 1 1 • 1 . 1 - 1 - _1_
1 1 1 - 1 - 1 2 -1-1 3 -1-
I I 1 Г 1 г' 1 — 1 —
11 . 1 . 1 — 1—1
# #
Рис. 4. Структура седиментационного цикла, соответствующего событию ОАЕ 2, и положение в нем углеродистого горизонта.
Цифры — номера образцов, а, Р, у — различные части седиментационного цикла.
1 — известняки, 2 — песчанистые известняки, 3 — глинистые известняки, 4 — мергели, 5 — горизонт углеродистых отложений, 6 — бентонитовые прослои, 7 — кремневые конкреции, 8 — пиритовые конкреции.
а
У
с
2
в
1
0
4
8
На отложениях этого горизонта по резкой границе залегают темные, иногда почти черные, глинисто-карбонатные породы, обогащенные ОВ — горизонт "в" (см. рис. 3, 4, рис. 5, обр. № 322— 327), толщина которого в разрезе "Аймаки" около 75—80 см. Поскольку, как будет показано ниже, в составе ОВ преобладает сапропелевый материал,
будем называть его сапропелитовым горизонтом (СГ). Строение СГ характери
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.