В описываемом нами районе - западной части Северного Кавказа, в районе среднего и верхнего течения р. Белой, отложения ранней и средней юры образуют две крупные структуры: Дудугушский и Гудский прогибы, разделенные Даховским горстом. Начиная с плинсбаха и вплоть до байосса, в динамичных условиях здесь происходило морское осадконакопление, с образованием песчано-сероцветной формации. В разрезе пород этого возраста выделяют 4 серии [11]. Первая серия соответствует по возрасту бугунжинской свите (сенемюр) и части нижней подсвиты псебайской свиты (плинсбах). Вторая серия относится к позднеплинсбахскому времени, охватывает среднюю и верхнюю толщи псебайской свиты. Третья серия объединяет образования тоара - аалена и относятся к средней и верхней подсвитам джигиатской свиты. Породы этой серии соответствуют кварц-гидрослюдисто-серицитовой субформации и сложены преимущественно аргиллитами с подчиненными прослоями и горизонтами алевролитов, песчаников, сидеритов, ожелезненных известняков. Разрез нижнетоарских пород сложен терригенным флишем. В основании серии наблюдаются базальные конгломераты. В верхней половине этой серии, выделяют три зоны верхнего тоара на основании находок Phymatoceras spp., Grammoceras spp. (р. Дах, руч. Грузинка) [4]. В верхах разреза появляются слои глинистых криноидных известняков. Они распростронены ограничено в бассейнах р. Сюк и руч. Грузинка.

Четвертой серией, завершающей разрез пород раннекиммерийской эпохи, являются отложения байосса, и вероятно, низов бата, соответствующие джорской и джангурской свитам. Породы этой серии относятся к отдаленно-вулканогенной монтмориллонитовой субформации и залегают с угловым, азимутальным несогласием на отложениях аалена. Она встречается в бассейне р. Белая в ядрах синклиналей (вершина г. Гуд на левобережье р. Белой, в верховьях руч. Догуако). Здесь развита верхняя подсвита джангуарской свиты. В ее основании залегают базальные конгломераты, с образованием криноидных известняков нижнего байосса, сидеритов, аргиллитов. Верхи разреза слагает пачка песчанистых криноидных известняков-хлидолитов. Образование этих пород происходило в условиях мелководья и повышенной гидродинамики среды.

В ранней юре в осевой части Большого Кавказа образовалась зона растяжения и рифогенный прогиб (Бзыбско-Казбекский трог), а вдоль его окраины возникла зона субдукции, с проявлениями магматизма и формированием островодужных комплексов [8,10,15]. В тоаре - аалене прогиб развивался, но роль активной окраины перешла к северному краю Закавказской плиты.

В тоарское время в нашем районе существовали специфические условия накопления осадков с характерными подводно-оползневыми образованиями, локальным флишоидным переслаиванием пород, смешанным песчано-карбонатно-глинистым составом отложений. Вероятно, на фоне относительно мелководного бассейна окраинного моря существовали участки переуглубления, связанные с растяжением и блоковой тектоникой южной окраины молодой Скифской плиты. В такие участки поступал не отсортированный материал "мусорного" типа, обогащенный растительным детритом, раковинами морских организмов, обломками пород и интенсивно ожелезненый. Железо поступало в морской бассейн в растворенном виде, выпадало в виде гидратов окиси железа, которое в восстановительных условиях среды, избытке сероводорода и углекислоты, при дефиците кислорода участвовало в образовании сидеритовых конкреций и прослоев железистых карбонатов.

Важным вопросом генезиса сидеритовых конкреций является источник СО₂. Во вмещающей толще отсутствуют карбонатные породы, которые могли бы быть источником СО₂. В соответствии со схемой Н, М, Страхова [17] образованию сидерита предшествует осаждение оксидов железа в среде с высоким содержанием органики. Окисление органики в условиях ограниченного доступа кислорода приводит к редукции двуокиси железа и образованию углекислоты: 2Fe₂O₃ +C= 4FeO+CO₂ и затем FeO+CO₂=FeCO₃ Углекеислота, необходимая для перевода молекул FeO в FeCO₃ образуется за счет окисления органики (С) кислородом морской воды.

Сидеритовые конкреции встречаются во всех типах пород данного разреза (аргиллитах, алевролитах, песчаниках), за исключением конгломератов. Но максимальное развитие они имеют в аргиллитовой толще низов верхнего тоаора. По составу среди них преобладают глинистые сидериты, при подчиненном значении алевритовых и песчанистых. Общим для них является неравномерное обогащение пород органическим веществом. Оно визуально представлено углефицированной древесиной, встречается в виде линзовидных прослоев и отдельных включений. Содержание его достигает первых процентов [22].

Форма сидеритов разнообразна: обычно уплощенная, лепешковидная, лапчатая, линзовидная, пластовая, реже шаровая и эллипсоидальная. Пласты имеют как однородную, так и желваковую структуру. Длинная ось конкреций вытянута вдоль активной поверхности конкрециеобразования, обычно совпадая с поверхностью наслоения породы. Короткая ось перпендикулярна этой поверхности. Величина отношения длинной и короткой оси колеблется обычно от 2 до 5, иногда достигая 10.

Конкреции по текстуре обычно однородные, массивные, реже концентрически-слоистые, септариевые. Встречаются мономинеральные, чистые сидериты, однако часты смешанные известковисто-сидеритовые, глинисто-сидеритовые. Содержане глинистого вещества колеблется от 5% до 20-30%, иногда достигая 50%. Кальцит обычно органогенный-включает обломки раковин аммонитов, двустворок, брахиопод, члеников криноидей. В ядерной части обычно присутствуют обломки минералов, раковин, органических остатков, которые являлись затравкой при образовании конкреций.

Структура конкреций микрозернистая, реже сферолитовая, иногда микробрекчиевая. Сидеритовове вещество представлено сильно известковистым сидеритом - сидеролитом, реже кальциево-магниевым сидеритом - сидероплезитом [18]. Примесь терригенного материала в шлифах незначительна и составляет около 10%, но иногда достигает 30%. Обычно это глинистый и обломочный материал. Практически всегда присутствует органическое вещество, составляя 0,5-1,5% от площади шлифа и часто встречаются мелкие кристаллики пирита. Сера для образования сульфидов, вероятно, также поступала при разложении органики.

Сидеритовые конкреции, как раннедиагенетические образования маркируют палеогеографическую обстановку осадконакопления. Встречаются они не только в глинистых, но и в песчаных породах в разрезе от верхнего тоара до аалена и даже нижнего байоса, но максимальное их развитие наблюдается в нормальных морских отложениях аргиллитовой толщи. Их сидеритоносность по визуальным подсчетам в отдельных участках развития аргиллитов верхнего тоара достигает первых процентов видимой мощности пород, а местами (в северном крыле Гудского прогиба, балки Злобина, Крапивная) 10%.

Как известно фациальный профиль сидеритовых конкреций включает разнообразный набор фаций - от предгорных озер, болот, речных пойм, до лагун, заливов и даже отчлененных островных глубоководных морей [Македонов]. Традиционно считается, что они связаны с глубинами бассейнов не более 200-300 м и гумидными ландшафно-климатическими зонами.

Общим условием сидеритового конкрециеобразования является их связь с отчлененными бассейнами, обогащенными органическим веществом с высокой генерацией СО₂ в илах со спокойными, но не совсем застойными водами. Такими оптимальными геотектоническими обстановками могут являться краевые прогибы и активизированные окраины молодых платформ, к которым и относится рассматриваемая нами территория.

Сидеритовые конкреции Гудского прогиба наиболее широко развиты в довольно мощных, главным образом глинистых отложениях нижней юры. Их образование, возможно, происходило не в раннедиагенетическую, а в позднедиагенетическую стадию преобразования осадков в межслоевых пространствах в некотором удалении от поверхности накоплявшихся масс. Это подчеркивается структурно-морфологическими особенностями конкреций. Они имеют часто уплощенную форму и достигают крупных размеров, слагая линзовидно-пластовые тела.

Образование этих конкреций происходило в толще осадка на глубинах, где отсутствовали какие-либо течения, в том числе и донные, и где они не могли бы перемещать конкреционные массы, придавая им округлую форму. Это подтверждается также неотсортированностью конкреционного материала, смешанным карбонатно-терригенным составом пород. Такой механизм конкрециеобразования предложен И.А. Шамраем [19] для глинистых отложений юры и мела на Северном Кавказе. Он несколько отличается от механизма конкрециеобразования, предложенного и разработанного Н.М. Страховым [17]

Причина увеличения концентрации конкреций на отдельных горизонтах терригенных отложений Гудского прогиба связана, вероятно, с неравномерным содержанием в них органического вещества, являвшегося осадителем железа и источником углекислоты, для образования сидерита.

Причиной неравномерного распределения постседиментационных глинисто-сидеритовых конкреций в нашем районе является расчлененный рельеф дна бассейна, его гидродинамическая активность и скорость седиментации, которые связаны с тектогенезом территории в ранней и средней юре. Таким образом, количественный анализ конкрециеносности отложений Гудского прогиба может быть рекомендован для палеотектонических и палеогеоморфологических реконструкций слабостратифицированной толщи джигиатской свиты.

Вопросы для самоконтроля и проектное задание к разделу 4:

Результаты проведенных исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Конкреционный анализ ранне-среднеюрской терригенно-карбонатной толщи Белореченского полигона является прекрасным учебным материалом для подготовки бакалавров по направлению "Геология" по ряду базовых и профильных дисциплин. В процессе работы с ним в рамках учебно-исследовательских практик студенты осваивают ряд универсальных компетенций и приобретают навыки практической самостоятельной работы.

2. В пределах территории Белореченского полигона образования тоара - аалена сложены преимущественно аргиллитами с подчиненными прослоями и горизонтами алевролитов, песчаников, сидеритов, ожелезненных известняков и конкрециями глинисто-сидеритового состава. Конкреционные образования представлены глинистыми сидеритами и известковыми септариями. Они встречаются в виде отдельных стяжений размером от 3-5 до 10-15 см, прослоев мощностью 5-10 см; линз и караваев мощностью 15-25 см и протяженностью до 2 м. В центре конкреций наблюдаются септариевые трещины уплотнения, выполненные карбонатом, а также скопления мелких кристалликов пирита, обломков кварца, полевого шпата.

3. Форма конкреций обычно уплощенная, лепешковидная, реже овальная, округлая. Структура мелкокристаллическая, текстура массивная и часто радиально-концентрическая. Внешние зоны конкреций обычно карбонатные, а в ядрах - скопление глинистого вещества, обломки кристаллов и пород. Содержание глинистого вещества в конкрециях варьирует от 20 до 30%, иногда достигая 50% и более, а песчано-алевритовой примеси - 5-10%. Практически во всех конкрециях присутствует органическое вещество в виде углефицированной органики, тонких прослоев, включений, обломков раковин молюсков, стеблей криноидей. Его содержание колеблется от 1,5 до 5%.

4. В тоарское и ааленское время в описываемом районе существовали специфические условия накопления осадков с характерными подводно-оползневыми образованиями, локальным флишоидным переслаиванием, смешанным песчано-карбонатно-глинистым составом отложений. На фоне относительно мелководного бассейна существовали участки переуглубления, связанные с растяжением и блоковой тектоникой южной окраины молодой Скифской плиты. В такие участки поступал не отсортированный материал, обогащенный растительным детритом, раковинами морских организмов, обломками пород и интенсивно ожелезненый. Железо поступало в растворенном виде, выпадало в виде гидратов окиси и в условиях восстановительной среды, избытке сероводорода и углекислоты, при дефиците кислорода участвовало в образовании сидеритовых конкреций и прослоев железистых карбонатов.

5. Сидеритовые конкреции, как диагенетические образования маркируют палеогеографическую обстановку осадконакопления. Встречаются они не только в глинистых, но и в песчаных породах в разрезе от верхнего тоара до аалена и даже нижнего байоса, но максимальное их развитие наблюдается в нормальных морских отложениях аргиллитовой толщи. Сидеритоносность аргиллитов по визуальным подсчетам в породах верхнего тоара составляет первые проценты от видимой мощности пород, а местами (в северном крыле Гудского прогиба, балки Злобина, Крапивная) достигает 10%. Общим условием сидеритового конкрециеобразования является их связь с отчлененными бассейнами, обогащенными органическим веществом с высокой генерацией СО₂ в илах со спокойными, но не совсем застойными водами. Такими оптимальными обстановками могут являться краевые прогибы и активизированные окраины молодых платформ, к которым и относится рассматриваемая нами территория.

6. Конкреционный анализ показывает, что образование конкреций происходило в позднедиагенетическую стадию в межслоевых пространствах формирующихся пород и в некотором удалении от поверхности накоплявшихся масс. Это подчеркивается уплощенной формой и крупными размерами конкреций в виде пластовых тел и подтверждается неотсортированностью конкреционного материала, смешанным карбонатно-терригенным составом пород.

7. Причиной неравномерного распределения конкреций является расчлененный рельеф дна бассейна, его гидродинамическая активность и скорость седиментации, которые связаны с тектогенезом территории в ранней и средней юре. Количественный анализ конкрециеносности отложений Белореченского полигона может быть рекомендован для палеотектонических и палеогеоморфологических реконструкций слабостратифицированной толщи джигиатской свиты.

Литература

1. Атлас руководящих форм ископаемых фаун СССР.Т. VIII. Нижний и средний отделы юрской системы /Под ред.Г.Я. Крымгольца. М.: Госгеолиздат, 1947.278 с.

2. Безносов Н.В. Юрские аммониты Северного Кавказа и Крыма-М.; Л.: Госгелтехиздат, 1956.199 с.

3. Бяков А.С. Где и как искать триасовые и юрские окаменелости в районе Белореченского геологического полигона Методическое пособие по структурной геологии и геологическому картированию. Ростов-на-Дону, УПЛ РГУ. 1996, 15 с

4. Бяков А.С. Нижне-среднеюрские криноидные породы северо-западного Кавказа (среднее течение р. Белой) как стратиграфические маркеры и индикаторы палеосреды. // В сб. материалов П международной научной конференции "Проблемы геологии, полезных ископаемых и экологии юга России и Кавказа" Новочеркасск, 1999. С.85-87.

5. Бяков А.С. Новые находки аммонитов и некоторые проблемы стратиграфии нижнесреднеюрских отложений правобережья среднего течения р. Белой. // В сб. тез. докл. конференции: "Проблемы геологии, оценки и прогноза полезных ископаемых юга России". Новочеркасск, 1995. С.81-83.

6. Богатиков О.А., Цветков А.А. Магматическая эволюция островных дуг. М.: Наука, 1988.248 с

7. Геология Большого Кавказа /Под редакцией Г.Д. Ажгирея. М.: Недра, 1976.263 с.

8. Геология СССР. Северный Кавказ. Под ред.В.Л. Андрущука. М.: Недра, 1968.759 с.

9. Грановский А.Г. Сдвиговые деформации северной ветви Пшекиш-Тырныаузской разломной зоны. // Известия вузов. Геология и разведка. №5, 1999.С. 19-27.

10. Грановский А.Г., Рышков М.М., Пушкарский Е.М. Геодинамические аспекты формирования раннесреднеюрских отложений Северо-Западного Кавказа Известия Вузов. Естественные науки, 2001 с.71 - 74.

11. Македонов А.В. Конкрецеобразование как особый тип морфогенеза и его роль в рудогенезе // В сб. Рудные конкреции и конкреции рудоносных формаций Л.: изд-во ВСЕГЕИ, 1976. С.4-9.

12. Панов Д.И. Стратиграфия, магматизм и тектоника Большого Кавказа на раннеальпийском этапе развития // Геология Большого Кавказа. М.: Недра, 1976. С.154-207.

13. Панов Д.И., Гущин А.И. Структурно-фациальное районирование территории Большого Кавказа для ранней и средней юры и регионально-стратиграфическое расчленение нижнесреднеюрских отложений // Геология и полезные ископаемые Большого Кавказа. М.: Наука, 1987. С.124-139.

14. Пруцкий Н.И., Греков И.И., Баранов Г.И. Геология и минерагения Северного Кавказа-современное состояние (Геологичнский атлас Северного Кавказа м-ба 1: 1000000) // Региональная геология и металлогения, 2005, №25, с.27-38.

15. Ростовцев К.О., Агаев В.Б., Азарян Н.Р. Юра Кавказа.С. - Пб: Наука, 1992.184 с.

16. Страхов Н.М. Теория литогенза. В 3-х т. М.: Наука, 1965

17. Фролов В.Т. Химико-минералогические типы сидеритовых конкреций юры Дагестана и их теоретическое и практическое значение // В сб. Рудные конкреции и конкреции рудоносных формаций Л.: изд-во ВСЕГЕИ, 1976. С.41-44.

18. Шамрай И.А. Структурно-минералогические типы морского конкреционного рудообразования. // В сб. Рудные конкреции и конкреции рудоносных формаций Л.: изд-во ВСЕГЕИ, 1976. С.8-10.

19. Щиров В.Т. Введение в учебную практику по геокартированию (методическое пособие). Ростов-на Дону, УПЛ РГУ, 1995, 23 с.

20. Юра Кавказа /Под ред. К.О. Ростовцева. С-Пб: Наука, 1992. С.56-89. Фондовые источники:

21. Авилов Н. В, Гвоздецкая Т.К., Самойлова Н.В. и др. / Отчет об учебной практике по геологическому картированию и полевым методам геофизических исследований/ р. Адыгея, пос. Никель. 2006.70 с. (Рукопись) Библ. ЮФУ

22. Коваленко Е.И., Мельников Ю.В., Коколев А.Д., Забелов А.Ф., Трофименко Е.А. /Геологическая карта Кавказа/ М: 1: 50000. Листы: L-37129VG, L-37130V, L-37141AB, L-37142A. /Отчет Гудской геолого-съемочной партии по работам 1979 - 1984 гг. / Краснодарский край/ Том 1.

23. Рихтер В.Г. и др. Геологическая карта Кавказа масштаба 1: 50000. Лист L-37-141-В. МГУ, 1957.

Размещено на Allbest.ru