Литология и полезные ископаемые, 2020, № 6, стр. 569-580

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Конкские отложения вблизи села Уджарма, расположенного в Восточной Грузии (Кахетия), ранее изучались М.М. Грачевским [1954], О.И. Джанелидзе [1961, 1970], В.А. Крашенинниковым [2003], Е.М. Жгенти, Л.С. Майсурадзе [2016] и др. В результате этих исследований были получены данные о стратиграфическом расчленении толщ, видовом составе фаунистических комплексов (фораминифер, моллюсков, остракод и др.), а также выявлены общие литологические особенности этих отложений. Установлено, что толщи представлены породами картвельских (фоладовых), сартаганских и веселянских слоев, сменяющимися выше нижнесарматскими отложениями [Джанелидзе, 1970; Крашенинников и др., 2003]. В рассматриваемых отложениях конкского возраста присутствует разнообразная фауна моллюсков Anadara turonica, Turritella atamanica, Mactra basteroti, Ervilia trigonula, Chlamys sartaganicus, Cardium sp. и др. [Джанелидзе, 1970].

Конкские отложения вблизи села Уджарма были исследованы в новом обнажении, возникшем совсем недавно (41°77′62.24″ N, 45°14′95.65″ E) (рис. 1). Этот разрез характеризуется полнотой стратиграфических подразделений конкского региояруса, хорошей обнаженностью, достаточной мощностью и ранее не изучался. Вскрывающиеся в этом обнажении осадочные толщи сложены глинами, в которых встречаются как отдельные песчаные прослои, так и интервалы с частым чередованием глинистых и песчаных пород. В основании конкских отложений выделяются единичные прослои гравелитов и мелкогалечных конгломератов. Общая мощность толщ конкского региояруса и низов сарматского региояруса в изученном разрезе составляет 93–97 м.

Рис. 1.

Расположение изученного разреза и послойное строение конкских и сарматских отложений. Расположение разреза Уджарма (УР) в пределах Грузии (а) и на местности (б), в – панорама и строение разреза.

По определениям К.П. Коиава видового состава фораминифер породы Слоев 2–6, содержащие Borelis melo (Fichtel & Moll), отнесены к сартаганским слоям. Отложения Слоев 11–18 с Varidentella reussi sartaganica (Krash.) и обилием представителей рода Ammonia (Ammonia beccarii (Linnaeus) и др.) конкского возраста, вероятно, соответствуют веселянским слоям. Породы Слоев 19–24 по присутствию в них Varidentella reussi reussi (Bogd) отнесены к нижнему сармату.

В настоящей работе за основу принята региональная стратиграфическая шкала неогеновых отложений южных регионов Европейской части России в последней редакции [Невесская и др., 2004], в которой конкский региоярус выделяется в объеме сартаганских и веселянских слоев.

В ходе исследования был проведен детальный литолого-фациальный анализ отложений с составлением послойного описания разреза, изучением структурных и текстурных особенностей, а также вещественного и компонентного состава пород в шлифах, с расшифровкой генетических признаков осадков.

Глинистые породы в 28 пробах, отобранных для характеристики выделенных в разрезе слоев, были изучены рентгеноструктурным методом в ориентированных препаратах (фракция < 0.001 мм, реже < 0.1 мм) в воздушно-сухом состоянии, прокаленных до 550°С и насыщенных этиленгликолем. Все пробы также анализировались в порошках по методу Дебая. Количественное соотношение глинистых минералов в исследованных препаратах определялось по методу П. Бискае [Biscaye, 1965]. Рассчитанные этим методом относительные доли (в %) компонентов в составе установленной ассоциации являются приблизительной оценкой абсолютных концентраций глинистых минералов в изученных пробах. Эти данные приводятся в работе (учитывая значительное количество измерений, частоту и регулярность отбора) для выявления общих тенденций изменения содержания отдельно взятых минеральных разновидностей.

Рентгеноструктурный анализ выполнен на кафедре нефтегазовой седиментологии и морской геологии МГУ им. М.В. Ломоносова с использованием дифрактометра MiniFlex 600 (аналитик В.Л. Косоруков).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ВЕЩЕСТВЕННОГО СОСТАВА ИЗУЧАЕМЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В изучаемых отложениях преобладают глины. Обломочные породы развиты достаточно широко, но имеют подчиненное значение. Карбонатные породы представлены единичными тонкими прослоями мелкожелвачковых известковых микробиальных образований, выявленными только на одном уровне в разрезе. Выделяются также отдельные прослои пород с признаками вторичной карбонатизации.

Глинистые породы

Глины по особенностям вещественного и компонентного состава, а также текстурным признакам подразделяются на три основных литологических типа: (1) глины карбонатные (СаСО₃ от 15 до 27%), с редкими тонкими линзовидными скоплениями песчано-алевритовой обломочной примеси; (2) глины с разной степенью карбонатности (СаСО₃ от 0 до 30%), с частыми тонкими (мм) линзовидными прослоями песчано-алевритового и алеврито-песчаного материала, местами с примесью углефицированных растительных остатков, сапропелевого вещества; (3) глины с разной степенью карбонатности, алеврито-песчаные, с беспорядочным расположением обломочных компонентов.

Глины первого литотипа присутствуют в нижней части изученных отложений, слагая интервал разреза мощностью около 6–7 м. Глины второго литотипа являются наиболее широко распространенными. Глины третьего литотипа встречаются эпизодически в виде отдельных прослоев.

В тонкодисперсной фракции глин рентгеноструктурным анализом установлено наличие смектита (монтмориллонита), иллита, хлорита, каолинита и смешанослойных образований. Среди глинистых минералов преобладает смектит (54–86%, в среднем 69%), в меньших количествах присутствуют иллит (5–33%, в среднем 17%), хлорит (3–15%, в среднем 6%) и каолинит (3–11%, в среднем 6%) (табл. 1). Смешанослойные минералы, представленные образованиями типа слюда‒смектит, развиты эпизодически и установлены только в двух пробах (4 и 8%). Глинистые отложения характеризуются довольно однотипным составом породообразующих компонентов, что свидетельствует об однообразии поступающего терригенного материала в бассейн в рассматриваемый период времени и единообразии действия вторичных процессов (рис. 2).

Таблица 1.  

Минеральный состав изученных конкских и сарматских глинистых пород

Номер пробы	Содержание глинистых и карбонатных минералов, %
	s	i	m	с	k	с + k	СаСО3*
18-01	69	14	–	10	7	17	19
18-06	62	20	–	10	8	18	18
18-08	71	15	–	8	6	14	19
18-11	58	25	8	3	6	9	27
18-14	72	15	–	4	9	13	27
18-15	61	32	–	3	2	5	14
18-17	64	21	–	4	11	15	24
18-18	81	9	–	5	5	10	8
18-19	80	11	–	4	5	9	6
18-20	69	14	–	10	7	17	17
18-23	59	31	–	3	7	10	23
18-24	77	15	–	5	3	8	17
18-27	86	5	–	4	5	9	19
18-28	62	20	–	9	8	17	17
18-29	68	15	4	7	6	13	30
18-30	67	15	–	10	8	18	17
18-31	64	20	–	9	7	16	8
18-32	78	15	–	4	3	7	22
18-35	78	8	–	7	7	14	4
18-39	67	20	–	6	7	13	4
18-42	71	11	–	8	10	18	4
18-43	58	18	–	15	9	24	–
18-44	74	16	–	6	4	10	20
18-47	54	33	–	6	8	14	24
18-49	72	15	–	5	8	13	18
18-53	76	10	–	6	8	14	1
18-55	78	13	–	4	5	9	9
18-56	66	21	–	6	7	13	23

Примечание. Глинистые минералы в тонкодисперсной фракции глин: s – смектит (монтмориллонит), i – иллит, m – смешанослойные образования, c – хлорит, k – каолинит, с + k – сумма содержаний хлорита и каолинита; * ‒ содержание СаСО₃ в валовой пробе; прочерк – не обнаружено; пробы с 18-01 по 18-15 из слоев 1-7, с 18-17 по 18-49 из слоев 8-18, с 18-53 по 18-56 из слоев 20-23.

Рис. 2.

Вещественный состав конкских и сарматских отложений (а – глин, б – песчаников (классификация по [Шутов, 1967])). 1 – образцы из слоев 1–7; 2 – образцы из слоев 8–18; 3 – образцы из слоев 19–24. См + сс – сумма содержания смектита (монтмориллонита) и смешанослойных образований, Кт + Хл – сумма содержания каолинита и хлорита.

Обломочные породы

Обломочные породы представлены в основном песчаными образованиями. Крупнообломочные породы присутствуют в самой нижней части разреза. Алевритовый материал встречается преимущественно в виде примеси в глинистых, а также в песчаных и гравийно-галечных породах.

Крупнообломочные породы представлены конгломератами средне-мелкогалечными и гравелитами. Конгломераты слагают два отдельных прослоя, которые выше сменяются гравелитами или песчаниками.

Среди песчаников выделяются следующие основные литологические типы: 1) разнозернистые с обломками размерностью от 0.1 до 1.5 мм и кальцитовым цементом; 2) мелко-среднезернистые, средне-мелкозернистые, мелкозернистые и тонко-мелкозернистые с кальцитовым цементом; 3) средне-мелкозернистые и тонко-мелкозернистые с глинистым цементом. Песчаники с обломками от тонкой до среднезернистой псаммитовой размерности с кальцитовым цементом встречаются в разных частях разреза. Обломочные зерна в основном угловатые и слабоокатанные, что свидетельствует об отсутствии многократного их переотложения, а также о близости расположения источников сноса. Песчаники отличаются средней и хорошей отсортированностью. Встречаются песчаники с однородной текстурой, а также с волнистой и косоволнистой слоистостью, характерной для волновых и подводно-флювиальных накоплений. В прослоях обломочных пород могут присутствовать органогенные остатки, местами образующие заметные скопления (рис. 3а–г, з).

Рис. 3.

Микрофотографии конкских отложений. а – микрожелвачки багряных водорослей (слой 2); б – микрожелвачки багряных водорослей и фораминифер (слой 4); в, г – раковина фораминиферы Borelis melo (Fichtel & Moll) в песчанике (слой 6); д, е – обломки вулканитов в песчанике (слой 2 и слой 17, соответственно); ж – обломок кремневой породы с реликтами остатков радиолярий (слой 17); з – раковина фораминиферы в песчанике (слой 17). а–г, ж, з – при одном николе; д, е – в скрещенных николях.

По вещественному составу песчаники соответствуют полевошпатовым и кварц-полевошпатовым грауваккам, в которых соотношение основных компонентов не изменяется значительно по разрезу (см. рис. 2). Содержание литокластов составляет от 36 до 64% (в среднем 50%), полевых шпатов – от 26 до 49% (в среднем 36%), кварца – от 6 до 20% (в среднем 13%). Среди литокластов чаще всего встречаются обломки вулканитов, в разной степени измененные вторичными процессами, реже присутствуют литокласты кварцитов, кремневых и глинистых пород, а также гранитоидов (см. рис. 3д–ж).

Полевые шпаты представлены плагиоклазами в основном кислого и среднего состава, а также КПШ. Присутствуют отдельные зерна глауконита.

РЕЗУЛЬТАТЫ ФАЦИАЛЬНОГО АНАЛИЗА

По генетическим признакам и парагенезу литологических типов пород в изученных толщах выделяются восемь основных фациальных типов осадков, характеризующих обстановки осадконакопления с волновым или подводно-флювиальным режимами седиментации (табл. 2). В обстановках с преобладанием действия волновых процессов осадки накапливались на участках прибрежного мелководья с различной подвижностью вод, зависящей от этапов развития трансгрессии (фации OF2, OF1, IB, BR, BC). При проградации подводных речных выносов, в рассматриваемой части бассейна возникали условия, обусловившие формирование осадков краевых частей авандельты (фации PR1, PR2 и DF).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Развитие крупной морской трансгрессии в начале конкского века (сартаганские слои) привело к формированию серии внутриформационных грубообломочных слоев в рассматриваемой части бассейна, что свидетельствует о быстром поступлении открытых вод в Восточный Паратетис в этот период времени (фация ЕС, рис. 4а, б). Разнообразие и видовой состав фаунистических остатков, встречающихся в отложениях нижней части разреза, указывают на восстановление нормальной морской солености вод (до 30–32‰, по [Мерклин, 1953]). По наклону уплощенных галек в конгломератах и ориентации подошвенных знаков можно предполагать, что приток вод происходил с северо-восточной стороны акватории бассейна. В результате трансгрессии моря в этой части водоема условия прибрежного мелководья со средней подвижностью вод (фация OF1) сменились мелководной обстановкой с более спокойным гидродинамическим режимом. В это время происходило накопление преимущественно глинистых осадков, среди которых эпизодически могли формироваться мелкие тонко-мелкозернистые песчаные гряды с обилием остатков морских организмов (фораминиферы, багряные водоросли и др.) (фация OF2). Отложения откладывались глубже уровня воздействия обычных волн на донный осадок, но в области влияния штормовых процессов (на глубине до 40–50 м). В дальнейшем накопление этих отложений сменилось образованием волновых аккумулятивных тел – песчаных покровов, что свидетельствует о начавшемся обмелении бассейна (фации IB и BR, см. рис. 4). Формирование центральных частей песчаных покровов происходило при активном действии волнений на глубинах в среднем не более 20–30 м. Развитие в краевых частях песчаных покровов микробиальных карбонатных образований, фиксирующих, как правило, смену условий седиментации, при отсутствии остатков багряных водорослей, позволяет предполагать нестабильную соленость вод или ее понижение в это время. Песчаные покровы могли формироваться в результате переотложения осадков дистальных частей подводных речных выносов. Последовательное развитие отложений нижней и верхней частей продельты, а затем накопление осадков периферии фронта дельты, которое отмечается в средней части изученного разреза, свидетельствует о проградации авандельты и преобладающем действии в это время подводно-флювиальных процессов в рассматриваемой части бассейна (фации PR2, PR1, DF (см. рис. 4в, г, ж, з)). Осадки периферии фронта дельты формировались в пределах глубин волнового воздействия, что привело к образованию прослоев отмытых песчаных осадков среди хуже отсортированных песчаных накоплений с глинистым заполнителем. По ориентации косых серий в прослоях песчаников, можно предполагать, что в бассейн терригенный материал приносился подводными течениями с юго-западной стороны. При ослаблении действия подводно-флювиальных процессов, латеральной миграции речных выносов или притока вод во время кратковременных фаз трансгрессии, возникали условия для волновой переработки и переотложения авандельтовых осадков в виде песчаных аккумулятивных тел (покровов) (фация BR, см. рис. 4д, е) (рис. 5а). Развитие краевых подводно-дельтовых отложений продолжалось и в самом начале сарматского времени, на фоне проявившейся общей тенденции углубления и расширения бассейна [Koiava et al., 2012] (см. рис. 5б).

Рис. 4.

Фациальное строение изученных конкских и сарматских отложений. I – осадки трангрессивных слоев размыва (Слой 2): общий вид (a) и расположение гальки в конгломератах (б); II – осадки краевых частей фронта дельты (Слой 15): общий вид (в) и особенности чередования пород (г); III – осадки центральных частей песчаных покровов (Слой 17): общий вид (д) и скопления органогенных остатков (е); IV – осадки краевых частей фронта дельты (Слой 19): общий вид (ж) и типичная пологая косая слоистость в отдельных прослоях песчаников (з), линиями показаны границы серий. Расшифровка индексов фаций приведена в табл. 2.

Рис. 5.

Обстановки осадконакопления изученных конкских и сарматских отложений. а – модели мелководно-морских обстановок осадконакопления конкских отложений: при усилении влияния волновых процессов (Слои 8–10, 17) (а₁), с преобладанием подводно-флювиальных процессов (Слои 11–16 и Слои 18–24) (а₂), FWWB – нижняя глубина воздействия волн на донные осадки при спокойной погоде (штиле), MSWB – средняя глубина воздействия штормовых волн на донные осадки; б – обстановки осадконакопления в начале сармата в Куринском межгорном прогибе (по [Koiava et al., 2012], с упрощением): области суши (1), обстановки мелководья (2), переходные обстановки (3), относительно глубоководные обстановки (4), место расположения изученного разреза (5); в – Паратетис во время последней крупной морской трансгрессии среднего миоцена (по [Studencka et al., 1998]; с упрощением): области суши (1), мелководные обстановки (2), глубоководные обстановки (3), положение района работ (4).

В пределах Восточной Грузии конкский бассейн простирался узкой полосой, ограниченной с юго-запада и северо-востока участками суши [Popov et al., 2004] (см. рис. 5в). В осевой его части накапливались более глубоководные отложения, которые в краевых частях сменялись мелководными осадками. На юго-западе суша существовала в пределах структур складчатой системы Малого Кавказа, на северо-востоке – Большого Кавказа. По расположению изученного разреза относительно осевой части рассматриваемого бассейна, направлению сноса терригенного материала с юго-запада и по вещественному составу обломочных пород, можно предположить, что породные комплексы восточных частей Аджаро-Триалетской и Артвинско-Болнисской тектонических зон могли быть основными источниками сноса. Разнообразие обломков вулканитов, в целом преобладающих в составе песчаников, свидетельствует о том, что интенсивному размыву могли подвергаться вулканические комплексы юры и мела, протяженные выходы которых наблюдаются на поверхности, например, в Болнисской подзоне [Геология СССР, 1964; Гамкрелидзе, 2000].

В изученных отложениях разреза Уджарма установлена последовательная смена обстановок осадконакопления, соответствующая стратиграфическим подразделениям конкского региояруса и отражающая сначала максимальное развитие морской трансгрессии (сартаганские слои), а затем ее стабилизацию (веселянские слои).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования составлено детальное послойное описание и выявлены литологические особенности строения конкских отложений среднего миоцена Восточной Грузии (Куринский прогиб), вскрытых в разрезе Уджарма. По макро- и микроскопическим характеристикам отложений выделены основные литологические типы пород, представленные в основном разновидностями глин и обломочных образований.

Рентгеноструктурным анализом установлено, что в составе глинистых отложений присутствуют смектит (монтмориллонит), иллит, хлорит и каолинит. В единичных случаях выявлено присутствие смешанослойных образований. Изучение пород в шлифах показало, что по вещественному составу песчаники соответствуют полевошпатовым и кварц-полевошпатовым грауваккам, которые характеризуются преобладанием среди литокластов различных разновидностей вулканитов. В изученных толщах, по генетическим признакам отложений и парагенезу основных литотипов пород, выделено восемь основных фациальных типов осадков, свойственных обстановкам осадконакопления с волновым и подводно-флювиальным режимами седиментации. Выяснено, что осадки накапливались сначала на фоне повышения уровня вод в бассейне и развития морской трансгрессии (сартаганские слои), в мелководных условиях в основном с относительно слабой подвижностью вод, а затем в обстановках формирования песчаных покровов и развития периферических частей авандельтовых отложений при поступлении терригенного материала преимущественно с юго-запада (веселянские слои). Вулканические комплексы восточных частей Аджаро-Триалетской и Артвинско-Болнисской тектонических зон могли быть основными источниками сноса терригенного материала.

В изученных отложениях разреза Уджарма последовательность стратиграфических слоев конкского региояруса совпадает со сменой обстановок осадконакопления, отражающей основные этапы развития морской трансгрессии.