Введение к работе
Актуальность исследований. Внимание, уделяемое в последние годы древним и современным осадочным бассейнам окраинных морей, важно для понимания геологического процесса в пределах Мезотетиса и связано с полиметаллическим, колчеданным оруденением, угленакоплением и другими полезными ископаемыми. Актуальность изучения окраинных бассейнов подчеркивается международной программой "Peri-Tethys", в которой сконцентрировано внимание на изучении Тетиче-ских окраин для понимания геодинамической эволюции бассейна Тетис и влияния этих процессов на эволюцию соседних платформ. Изучение такого крупного тектонического элемента земной коры опирается на результаты тщательных региональных исследований, в которых рассматривается связь процессов седиментации с палеогеографическими обстановками и тектоникой.
В настоящей работе представлены терригенные и вулканогенно-осадочные нижне-среднеюрские отложения северного и южного склонов Центрального Кавказа, которые являются крупным фрагментом осадочного бассейна северного обрамления Мезотетиса. Изучение этих образований с точки зрения реконструкции обстановок осадконакопления и источников сноса давно привлекают внимание исследователей. В тоже время их комплексное изучение с помощью минералого-петрографического метода на фоне детального литолого-фациального анализа не было проведено, к тому же детальные литологические исследования проводились в конце 50-х - 60-х гг., и к настоящему времени несколько устарели. Но именно такой подход в сочетании с данными по стратиграфии и тектонике, позволяет наиболее полно и достоверно реконструировать палеогеографические обстановки. Понимание палеогеографических событий в течение ранней-средней юры на изученной территории необходимо для реконструкции эволюции Тетиса в целом. Помимо этого, ряд вопросов минералогического состава и эволюция минеральных парагенезов в процессе развития бассейна оставался открытым. Данная работа является попыткой восполнить эти пробелы.
Целью работы является раскрытие закономерностей формирования терриген-ных и вулканогенно-осадочных отложений, изучение их минералогических и фаци-альных особенностей в зависимости от палеогеографической принадлежности с перспективой разработки литолого-минералогических критериев реконструкции древних окраиннно-морских осадочных бассейнов.
Основными задачами исследования являются: 1) на основе комплексного ли-толого-минералогического изучения пород проследить особенности их литолого-фациального и минералогического составов,определить терригенно-
минералогические ассоциации, характерные для различных временных интервалов и их эволюцию в течение ранней-средней юры. 2) провести корреляцию разрозненных разрезов различных структурно-фациальных зон с помощью минерального состава, реконструировать обстановки осадконакопления, установить источники кластогенного материала и их влияние на осадконакопление в различных временных интервалах, воссоздать палеогеографию района. 3) определить характер постседиментаци-онных изменений осадочных комплексов при помощи изучения и распределения по разрезам и на площади ассоциаций аутигенных минералов и вторичных изменений терригенных минералов.
Научная новизна. Для решения поставленных задач на изученной территории комплексно применены методы детального фациального и минералого-петрографического анализов, показаны их возможности для реконструкции обстановок осадконакопления по разрезам различных структурно-фациальных зон. Изучены генетические особенности, фациальный и вещественный составы пород, установлена эволюция вещественного состава в процессе развития бассейна в течение ранней-средней юры. Прослежен химизм пород, определена взаимозависимость минерального состава и фациальных условий накопления осадка. Выявлены особенности осадконакопления в зависимости от палеогеографического положения областей седиментации, реконструированы осадочные обстановки на разных этапах формирования осадочных комплексов. Определены минералогические и структурные проявления фаций эпи- и метагенеза, установлена зональность постседимента-ционных изменений.
Практическая значимость. Проведенные исследования позволили восполнить некоторые пробелы в изучении нижне-среднеюрских отложений Кавказа и решить рад вопросов их фациального и вещественного составов, постседиментационных изменений и палеогеографии. Примененный в работе подход к изучению осадочного бассейна с позиций взаимосвязанных фациальных и минералогических процессов, имеет важное методическое значение и позволяет увеличить надежность палеогеографических реконструкций. Детальные литолого-минералогичсские исследования позволяют скорреллировать разрозненные разрезы различных структурно-фациальных зон и показать историю развития части единого Кавказского бассейна. Результаты и методы исследований могут быть использованы при расчленении терригенных и вулканогенно-осадочных толщ и реконструкциях обстановок их формирования.
Фактический материал. Материал для диссертации был собран в результате тематической работы ГИН РАН на Кавказе в 198б-1989гг. Геологические исследо-
вания проводились совместно с Ю.В.Макаровым (ГИН РАН), а также при консультациях Соловьевой Н.А., Шардаповой Т.А. (Геологический факультет МГУ), Г.А.Чихрадзе, (Геологический институт Грузии). Изучено и послойно описано 25 разрезов естественных обнажений нижне-среднеюрских отложений, отобрано 1200 образцов осадочных, вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород, использованных в различных видах анализов. Петрографические особенности пород и количественные соотношения породообразующих компонентов изучены автором в прозрачных шлифах (950 штук), и в препаратах тяжелой фракции (150 шт). Минералы тяжелой фракции выделены в лаборатории механического анализа ГИН РАН ( Н.В.Романовой) и автором. Содержания петрогенных элементов в осадочных и вулканических породах определены методом силикатного анализа и методом ВИП-спектроскопии в химической лаборатории ГИН РАН (аналитики З.В.Жигальцова, В.В.Карпушина, Ю.А.Давидова, М.И.Степанец). Определение состава минералов проводилось с помощью микрозондовых анализов Г.В.Карповой и Б.И.Ворониным (лаборатория физических методов ГИН). Диагностика глинистых минералов осуществлена Е.В.Покровской (рентгенография), С.И.Ципурским, Е.В.Серебряниковой (электронография) в лаборатории физических методов ГИН. В работе использованы опубликованные и фондовые материалы по геологическому строению, стратиграфии, палеогеографии и постссдимеитационным изменениям Кавказа и прилегающих областей. В качестве сравнительного материала привлечены литературные данные по геологии окраинных бассейнов, подводно-гравитационным и вулканогенным процессам.
Результаты исследований неоднократно обсуждались в лабораториях геоминералогии и литогенеза ГИН РАН. Ряд положений докладывался на: 5 конференции молодых ученых ИГГГИ АН УССР (г.Львов, 1988), конференциях молодых ученых ГИН РАН (г.Москва, 1986, 1987, 1988); конференции "Флиш и флишоидные комплексы в различных структурных зонах Земной коры (формации и геоминералогия)" (Звенигород, 1990); 16 -м Региональном Совещании Международной Ассоциации Седиментологов (Aix-les-Bains, France, 1995), а также на заседаниях рабочих групп и конкурсных сессиях ГИН РАН( 1986-1994). По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Диссертация выполнена в Геологическом институте РАН под руководством члена-корреспондента РАН П.П.Тимофеева, которому автор выражает свою глубокую признательность. Автор благодарит Ю.В.Макарова за совместные полевые работы. В процессе подготовки работы автор пользовался поддержкой и консультациями А.Г.Коссовской, А.И.Вознесенского, В.Б.Курносова, М.Г.Леонова,
Н.П.Чамова, чьи советы и критические замечания были с благодарностью учтены. Признателен автор также В.В.Петровой, А.Р.Гептнсру, В.И.Муравьеву, Л.Е.Штеренбергу, О.А.Аникеевой за советы и рекомендации в процессе подготовки работы. Также автор выражает глубокую благодарность своим коллегам В.В.Косгылевой, Е.В.Голубовской, К.Г.Каледе, С.Г.Сколотневу, М.Е.Горшковой, і .Г.Фалькенгоф, Д.И.Кудрявцеву, оказывавшим постоянную поддержку и помощь в подготовке лабораторных исследований и оформлении диссертации. Пользуясь мучаем, автор выражает всем им искреннюю признательность и глубокую благодарность.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, изложенных на 112 страницах, содержит 43 рисунка, 18 таблиц. Библиография включает 209 наименований. В первой главе рассмотрены достижения и пробелы в изучении нижне-среднеюрских отложений Кавказа, а также история изучения флнша и флишоидных отложений и методика исследований. Вторая глава посвящена общей геологической характеристике: тектоническому районированию, истории развития и вулканизма изученной территории Кавказа, литологическому описанию и стратиграфии опорных разрезов, а также описанию генетических типов, макрофаций и фациальных комплексов нижне-среднеюрских отложений. Третья глава характеризует вещественный состав песчаных пород (основные породообразующие и минералы тяжелой фракции), терригенно-минералогические ассоциации и их распределение по разрезу и на площади изученной территории. Здесь отмечены особенности поступления террнгепного материала в бассейн и определены основные источники сноса, а также взаимосвязь минерального состава с фациальными условиями осадконакопления. Четвертая глава заключает в себе характеристику химических составов пород нижне-средней юры и их сопоставление с отложениями сходных геологических обстановок. Пятая глава посвящена реконструкции палеогеографии и особенностям осадконакопления в различных частях морского бассейна. Шестая глава заключает в себе описание аутигенных минералов и характеристику фаций эли-метагенеза: их структурное и минералогическое проявление, распределение по разрезам и на площади изученной территории. В заключении изложены основные выводы проведенного исследования.