Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Стратиграфия 18
1.1. Верхний миоцен. Понтический региоярус 19
1.2. Верхний миоцен - нижний плиоцен. Кушумская свита 27
1.3. Средний - верхний плиоцен. Акчагыльский региоярус 33
1.3.1. Нижнеакчагыльский подъярус. Палласовская свита 34
1.3.2. Нижнеакчагыльский подъярус. Ерусланская свита 36
1.3.3. Среднеакчагыльский подъярус. Урдинская свита 42
1.3.4. Среднеакчагыльский подъярус. Узенская свита 46
1.3.5. Верхнеакчагыльский подъярус. Аралсорская свита 49
ГЛАВА 2. Корреляция плиоценовых отложений нижнего поволжья, северного прикаспия, башкирского предуралья и бассейна верхнего дона 55
2.1. Использование событийных уровней для корреляции 63
ГЛАВА 3. Фациалъные модели накопления осадочных пород 80
3.1. Фациальная модель формирования глинистых пород 83
3.2. Фациальная модель формирования обломочных пород 125
3.2.1. Литотипы палеодолин и временных русловых потоков 127
3.2.2. Литотипы озерного происхождения ...135
3.2.3. Литотипы ингрессионных заливов 138
3.2.4. Литотипы прибрежных обстановок 153
3.2.5. Литотипы мелководно-морского происхождения 161
3.2.6. Литотипы относительно глубоководных обстановок 170
3.3. Фациальная модель формирования карбонатных пород 184
3.3.1. Ракушняки с автохтонным характером залегания 189
3.3.2. Ракушняки с признаками переотложения на месте (субавтохтонный характер захоронения) 190
3.3.3. Ракушники, сформировавшиеся при воздействии вдольбереговых течений 190
3.3.4. Ракушняки - штормовые пласты 191
3.3.5. Биоморфно-детритовые известняки 193
3.3.6. Оолитовые известняки 197
3.3.7. Условия образования оолитовых и биоморфно-детриовых известняков 202
ГЛАВА 4. Связь осадконакопления с геологическим строением дна палеобассейна 213
4.1. Влияние на осадконакопление региональных геоструктурных элементов 213
4.2. Влияние локальных структур на осадконакопление 216
4.3. О скорости осадочного породообразования 219
ГЛАВА 5. Палеогеография 227
5.1. Кушумское время 234
5.2. Ранний акчагыл 237
5.2.1. Области прибрежно-морских обстановок 240
5.2.2. Области мелководно-морских обстановок 243
5.2.3. Области обстановок переходных от мелководных к относительно глубоководным 244
5.2.4. Области переходных обстановок от континентальных к морским 244
5.2.5. Области континентальных обстановок. Денудационная равнина 249
5.3. Средний акчагыл 253
5.3.1. Области прибрежно- и мелководно-морских обстановок 254
5.3.2. Области обстановок переходных от мелководных к относительно глубоководным 259
5.3.3. Области относительно глубоководных обстановок 261
5.3.4. Области ингрессионных обстановок 263
5.3.5. Области континентальных обстановок. Денудационная равнина 265
5.4. Поздний акчагыл 266
5.4.1. Области прибрежных обстановок 266
5.4.2. Области мелководных обстановок 270
5.4.3. Области обстановок переходных от мелководных к относительно глубоководным 273
5.4.4. Области континентальных обстановок. Денудационная равнина 274
ГЛАВА 6. Полезные ископаемые 277
6.1. Основные факторы локализации полезных ископаемых 277
6.2. Песчаные породы и песчано-гравийные смеси 278
6.3. Глинистое сырье 282
6.4. Карбонатное сырье 291
6.5. О перспективах нефтегазоносности акчагыльских отложений в Северном Прикаспии 296
6.6. Подземные воды плиоценовых отложений 303
Заключение 306
Список литературы
- Верхний миоцен - нижний плиоцен. Кушумская свита
- Фациальная модель формирования обломочных пород
- Влияние локальных структур на осадконакопление
- Области обстановок переходных от мелководных к относительно глубоководным
Введение к работе
В юго-восточной части Русской плиты широко распространены плиоценовые отложения, которые участвуют в строении фанерозойского разреза Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В этом регионе они залегают на небольших глубинах, нередко образуют покров большой мощности и являются постоянным объектом исследований при различных видах геолого-съемочных и геолого-разведочных работ. Рассматриваемые отложения хорошо изучены в стратиграфическом отношении, установлен характер их распространения и положение в разрезе неогена, выделенные стратоны достаточно полно охарактеризованы фаунистическими и флористическими комплексами. Вопросы литогенеза и палеогеографии изучены слабее, не получили должного освещения в литературе, или совсем не рассматривались. С плиоценовыми отложениями рассматриваемого региона связаны многочисленные месторождения различных видов неметаллических полезных ископаемых, обнаружение которых является обязательной задачей крупномасштабного картирования. Однако до настоящего времени отсутствуют региональные исследования, ориентированные на выявление общих закономерностей их формирования и локализации. Плиоценовая эпоха является одним из интереснейших этапов неогеновой истории юго-востока Европейской части России, так как с ней связаны важные геологические события: перестройка структурного плана рассматриваемого региона, великая акчагыльская трансгрессия, формирование климата, животного и растительного мира, близких к современному. На протяжении плиоценового этапа рельеф земной поверхности приобрел современные черты, начали формироваться материковые оледенения в северном полушарии, заложились многочисленные речные долины. Таким образом, изучение плиоценовых отложений представляется актуальной научной проблемой, имеющей также народнохозяйственное значение.
Цель исследований. Основная цель работы заключается в установлении принципиальных закономерностей строения и условий формирования плиоценовых отложений юго-востока Русской плиты, и в выявлении на этой основе перспектив использования различных типов пород в народном хозяйстве.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
- комплексирование регионально-стратиграфических, литологогенетических и палеогеографических исследований;
- проведение внутри- и межрегиональных корреляций плиоценовых отложений для прослеживания стратиграфических и литологических границ по площади;
- выделение элементарных литотипов среди плиоценовых отложений, анализ их главных генетических признаков и типизирование с помощью фациального моделирования;
- оценить скорости породообразования в плиоценовую эпоху и выявить основные причины происхождения разрезов с аномально высокими значениями мощности;
- установить основные закономерности формирования плиоценовой гидросети;
- выявить палеогеографические обстановки и проследить их эволюцию на юго-востоке Русской плиты в течение плиоценового этапа;
- определить основные факторы локализации для различных типов неметаллических полезных ископаемых, связанных с плиоценовыми отложениями рассматриваемого региона.
Границы объекта. Территория исследований простирается от широты г. Самары на севере до Кумо-Манычского прогиба на юге, и от долины р. Волги и Ергенинской возвышенности на западе до Восточного Предуралья на востоке (рис. 1). В административном отношении она охватывает Самарскую, Оренбургскую, Саратовскую, Волгоградскую и Астраханскую области, а также Восточную Калмыкию и Западный Казахстан. Положение северной границы изученной территории выбрано в соответствии с представлениями Н.В. Кирсанова [73], который полагал, что Самарская Лука являлась естественным разделом двух крупных фрагментов плиоценового бассейна. Каждый из них отличался морфологическими особенностями, геохимическими условиями среды осадконакопления, а также комплексами микро- и конхилиофауны. Огромное палеогеографическое значение Самарской Луке придавал С.А. Жутеев [50-51], выделяя два участка в морфологическом строении палео-Волги: северный, или Куйбышевский, где долина имеет каньонообразный облик; южный, или Узень-Иргизский с классическим, равнинным типом речной долины.
Восточные и западные ограничения рассматриваемого региона совпадают с границами распространения акчагыльских отложений.
Методика исследований. Методика иследований базируется на комплексном историко-генетическом анализе плиоценовых отложений изученной территории, который включает биостратиграфический метод, исследование минералого-петрографического состава пород, изучение их структурно-текстурных особенностей, являющихся прямыми "свидетелями" условий образования. Методика палеогеографических реконструкций складывалась в нашей стране в течение более чем вековой истории и в настоящий момент включает в себя три основных этапа: региональные стратиграфические исследования с целью обоснования синхронности изучаемых отложений; литогенетические исследования, позволяющие выделять простейшие литотипы, устанавливать их взаимоотношения и генетическую сущность;
собственно палеогеографические исследования с целью реконструкции обстановок осадконакопления.
Поскольку комплексные палеогеографические исследования всегда нуждаются в строгой стратиграфической основе, на начальном этапе были обобщены данные стратиграфических исследований плиоцена рассматриваемого региона, выполненных предыдущими исследователями. Так как регион охватывает несколько биостратиграфических провинций, а формирование плиоценовых разрезов происходило в разнообразных фациальных условиях, была проведена внутри- и межрегиональная корреляция изученных разрезов. Следующий шаг исследований был ориентирован на комплексное изучение вещественного состава плиоценовых пород с целью типизации многочисленных литотипов и выявления их генетической сущности. Основным инструментом исследований выбрано фациальное моделирование, базирующееся на детальном изучении литологических и биономических признаков горных пород. При этом генетический анализ проводился одновременно на трех уровнях организации вещества: минеральном, породном и фациальном. Главными методами изучения послужили полевые наблюдения, включающие описание разрезов в естественных обнажениях и по керну скважин, наблюдения над текстурами, тафономические исследования. Основными лабораторными методами являлись минералого-петрографическое изучение в шлифах, иммерсионный и рентгеновский методы. При статистической обработке минералогических анализов из количественных подсчетов были исключены аутигенные минералы, а построение схем распределения отдельных минералов или минеральных ассоциаций производилось на основе их средних содержаний по разрезу с использованием программы Surfer. Для типизации многочисленных литотипов использовалось фациальное моделирование.
Любая модель идеализирована, в той или иной степени дискуссионна и должна дополняться решением конкретных вопросов. В первую очередь - выявлением закономерностей пространственного размещения элементов модели и палеогеографической интерпретацией условий их формирования. На основании информации, полученной при моделировании, были построены литолого-палеогеографические карты для четырех срезов плиоцена: кушумского времени, раннего, среднего и позднего акчагыла. Их построение также базировалось на анализе карт терригенно-минералогических провинций, распределения минералогических коэффициентов, малакофауны и микрофаунистическихориктоценозов.
Общеизвестно, что фациальный анализ основывается на изучении двух групп признаков - литологических и биономических. Поскольку этот метод в своих исследованиях чаще используют литологи, нежели палеонтологи, то исторически сложилось, что при палеогеографических исследованиях упор обычно делается на изучении состава горных пород, их структурных и текстурных признаков. Действительно, эти показатели обычно существенно видоизменяются при изменении условий седиментации. Однако существует целый ряд параметров среды осадконакопления, изменение которых незначительно проявляется в особенностях вещественного состава формирующихся осадков. Так в условиях терригеннои седиментации при изменении солевого режима или темепературы воды в конечном водоеме стока мало вероятны существенные перемены в дифференциации осадочного материала, также трудно ожидать формирование каких-либо специфических текстур и структур, указывающих на происходящие изменения. С другой стороны, органический мир, населявший палеоводоемы, часто является более чутким индикатором тех или иных колебаний в условиях седиментогенеза. При этом может меняться видовой и родовой состав палеоценозов, изменения также могут происходить в строении и составе скелетов эуфоссилий.
При составлении литолого-палеогеографических карт юго-востока Русской плиты для плиоценового этапа седиментогенеза мы столкнулись со следующей проблемой. В течение раннего акчагыла осадконакопление осуществлялось в разнообразных физико географических обстановках. В центральной части изученной территории существовал эпиконтинентальный полуморской бассейн, в котором доминировала терригенная седиментация. На севере, в пределах Самарской и Оренбургской областей, в это время располагалась возвышенная суша с развитой системой палеорек. Эти факты были известны из работ предьщущих исследователей [22, 73, 132]. Открытым оставался вопрос об устьевых участках наиболее крупных рек, таких как палео-Волга и палео-Урал, а также о палеогеографической обстановке в южной половине территории исследований. Исходя из закономерностей распределения мощностей отложений нижнего акчагыла и особенностей их вещественного состава, было предположительно намечено место положения древней Волжской дельты. Палеогеографическая обстановка была значительно детализирована после построения карты распространения раннеакчагыльских микрофаунистических ориктоценозов, на которой участки преобладания пресноводных и эвригалинных форм обозначили положение фронтальной и тыловой части дельты.
Тафономические наблюдения, теоретические основы которых разработаны И.А. Ефремовым [186], позволяют выявить следы перемещения органических остатков вместе с вмещающим осадком и установить процессы, которые послужили причиной перемещений того или иного вида. Они могут быть эффективно использованы не только при изучении местонахождений наземных позвоночных, но и при исследованиях морских беспозвоночных организмов. При этом наблюдения должны быть сосредоточены на следующих аспектах: цвет раковин; степень насыщенности слоя (остатки единичны, редки, многочисленны); сохранность раковин (целые раковины - створки сомкнуты, целые раковины - створки раскрыты, обломки раковин и их размеры); сортированность по величине или удельному весу; ориентировка створок по отношению к элементам слоя. Такой подход к изучению плиоценовых известняков-ракушняков, описываемых предудущими исследователями как один литотип, позволил выявить среди них девять разновидностей.
Так как закономерностями формирования осадочных пород и содержащихся в них полезных ископаемых управляют одни и теже природные процессы, на заключительном этапе наших исследований были проанализированы основные факторы пространственной (по площади и по разрезу) локализации различных видов нерудного сырья, углеводородов и подземных вод, связанных с плиоценовыми отложениями. При анализе факторов локализации керамзитового сырья были использованы результаты авторских экспериментальных исследований глинистых пород. Они заключались в приготовлении искуственных смесей из мономинеральных разностей, и в изучении их технологических показателей в процессе скоростного обжига.
В теории литогенеза и седиметогенеза существует целый ряд понятий и терминов, которые неоднозначно воспринимаются и используются различными исследователями. Некоторые из них фигурируют в данной работе.
Фация - это осадочные образования, отличающиеся составом и палентологическими признаками, а, следовательно, и условиями формирования от смежных образований того же возраста. Обстановка -географически ограниченный комплекс (часть земной поверхности на суше или под водой), который по своим физическим, химическим и биологическим характеристикам (условиям) отличается от сопредельных пространств [127].
Цитологический тип (литотип, микролитотип) - элементарные геологические тела осадочного происхождения, которые характеризуются максимальной однородностью таких признаков, как окраска, вещественный состав (в том числе особенности аутигенных и терригенных минеральных ассоциаций), структура, текстура и состав ориктоценозов.
Палеоценоз - сообщество животных, существовавших на данном участке дна во времена отложения осадков [186].
Ориктоценоз совокупность окаменевших остатков ископаемых организмов данного местонахождения, отражающая сохранившийся комплекс различных по происхождению организмов [186].
Фактический материал. Диссертация является обобщением более чем 15-летних исследований автора, имевших литологическую, палеогеографическую и технологическую направленность. За эти годы был осуществлен сбор и систематизация данных из фондовых работ, а также проанализирован опубликованный фактический материал, проведена оценка достоверности. В основу работы положен фактический материал, базирующийся на изучении разрезов нескольких сотен скважин и десятков обнажений, описание которых заимствовано у других исследователей, взято из отчетов по геологической съемке, или описано лично автором. Также использованы результаты трехсот дифрактометрических анализов, полученных нами при изучении глинистых пород в различных фациальных зонах, и описано более 200 шлифов, изготовленных из песчаных, карбонатных и глинистых пород. Дифрактометрический анализ включал исследования ориентированных образцов, а также препаратов, прокаленных при /=600°, или насыщенных глицерином. С целью изучения минерального состава алевро-песчаных пород были проанализированы результаты исследований 650 иммерсионных препаратов с применением методов математической статистики. Малакофауна изучалась Л.А. Невесской и З.Н. Федкович, а микрофаунистические комплексы исследованы Т.А. Коростелевой. Всего изучено более 350 разрезов плиоценовых отложений, относительно равномерно расположенных на территории исследований. Из них свыше 100 разрезов скважин и обнажений в значительном объеме обеспечены биостратиграфическими исследованиями, что обычно является залогом успешного составления литолого-палеогеографических карт. В основу карт распространения ориктоценозов положено свыше 300 определений макро- и микрофауны.
Новизна работы.
Предложен комплексный подход к изучению литогенетических особенностей плиоценовых отложений, который позволил сформулировать и решить ряд региональных геологических задач:
1. Используя событийно-стратиграфические уровни, удалось выработать дополнительные критерии для проведения внутри- и межрегиональных корреляций плиоценовых отложений.
2. Разработанные фациальные модели накопления глинистых, обломочных и карбонатных пород, позволили провести типизацию основных литотипов в разрезах плиоцена и установить, что их формирование происходило в пределах разнообразных палеогеографических обстановок от речных до морских относительно глубоководных.
3. Опираясь на тафономические наблюдения, в акчагыльских разрезах удалось выявить ранее не известные темпеститовые образования, формирование которых происходило при участии штормовых процессов.
4. Установлено, что темпы осадкообразования в плиоценовую эпоху по своей величине сопоставимы с лавинной седиментацией. Выделено несколько региональных типов со сверхбыстрым накоплением осадков, таких как линейные эрозионные врезы, компенсационные мульды в районах развития солянокупольной тектоники, внутренняя часть бортовой зоны Прикаспийской впадины.
5. Впервые для региона построены литолого-палеогеографические карты для раннего плиоцена и трех срезов акчагыльского века.
6. Основываясь на вновь построенной карте полезных ископаемых, приуроченных к плиоценовым отложениям, выявлены наиболее существенные факторы локализации различных видов нерудного сырья.
Практическое значение работы заключается в том, что впервые для региона построена карта полезных ископаемых, связанных с плиоценовыми отложениями, и проанализированы факторы их локализации. Это дает возможность использовать полученные результаты при постановке работ, ориентированных на поиски керамзитовых глин, песчано-гравийных смесей и кормовых добавок. Построенные фациальные модели осадконакопления могут быть использованы для характеристики других эниконтинентальных бассейнов кайнозоя Русской плиты. Материалы диссертации используются в учебном процессе геологического факультета Саратовского госуниверситета.
Защищаемые положения.
Первое. Разработанные фациальные модели отражают латеральную последовательность смены типов геологических тел в разрезах плиоцена юго-востока Русской плиты и дают возможность установить их генетическую сущность.
Второе. Впервые построены литолого-палеогеографические карты для раннего плиоцена и трех срезов акчагыльского века, реконструированы физико-географические обстановки юго-востока Русской плиты и прослежена их эволюция. Третье. Для межрегинальной корреляции акчагыльских отложений использован глобальный событийный уровень, связанный с формированием покровного оледенения в Арктике.
Четвертое. Выявленные факторы локализации нерудного сырья плиоценовых отложений Нижнего Поволжья и Оренбургского Предуралья, являются основой прогнозной модели его различных типов.
Апробация работы. Результаты исследований известны научной общественности. Основные положения диссертации докладывались автором на Международных, Всесоюзных, региональных совещаниях и конференциях: на сессии Северо-Кавказского отделения ВМО (Нальчик, 1985); "Глины, глинистые минералы и их использование в народном хозяйстве" (Алма-Ата, 1985; Новосибирск, 1988; Воронеж, 2004); "Генезис и ресурсы каолинов и огнеупорных глин" (Москва, 1986); "Литология и полезные ископаемые центральной России (Воронеж, 2000); "Проблемы литологии, геохимии и рудогенеза осадочного процесса" (Москва, 2000). Начиная с 2000 года, научные результаты, изложенные в диссертации, регулярно обсуждались на заседаниях Неогеновой Комиссии МСК в г. Москве.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав и заключения. Общий объем работы - 337 стр., в том числе 79 рисунков и три таблицы. Список литературы включает 223 наименования.
При написании главы "Стратигафия" использовались работы А.В. Вострякова [20, 21, 199], Н.Я. Жидовинова и В.И. Курлаева [35-47], Г.И. Кармишиной [64-69], Н.В. Кирсанова [75], З.Н. Федкович [40], А.А. Чигуряевой [177], Н.Д. Коваленко [212], которые были дополнены личными материалами.
Данная работа является логическим продолжением работ, проводимых многочисленными исследователями плиоцена в Северном Прикаспии, Нижнем и Среднем Поволжье, а также Южном Предуралье. Мы попытались сконцентрировать усилия на вопросах, которые в силу разных причин оказались слабо охарактеризоваными или не освещенными в трудах предыдущих исследователей. Так, до настоящего времени была построена литолого-палеогеографическая карта лишь для всего акчагыльского этапа. Надежная стратиграфическая основа, разработанная выше перечисленными авторами, позволила уменьшить толщину фациального "матраса" и построить соответствующие карты для кушумского времени и трех интервалов ачагыльского века. Из всех литотипов горных пород, участвующих в строении акчагыльских разрезов, ранее детально были изучены только песчаные разности бассейновых фаций [197]. Наряду с ними мы детально изучили карбонатные и глинистые породы.
За предоставленные материалы для исследований, творческое общение и консультации при написании диссертации, автор признателен коллегам с геологических факультетов СГУ и ВГУ: В.П. Твердохлебову, Т.А. Коростелевой, А.В.Жабину, А.Ю. Гужикову, О.П. Гончаренко, В.А. Ефремову, О.Б. Ямпольской, В.В. Тризновой. На всех этапах работы автор постоянно пользовался поддержкой А.Д. Савко и выражает ему огромную благодарность. Также автор благодарен В.Б. Щеглову, заведующему лабораторией литологии в Саратовском НВНИИГГ и В.А. Мусатову, за предоставление современных технических возможностей и методические консультации изучения вещественного состава осадочных пород и известкового нанопланктона. Эта рукопись не увидела бы свет без совместной научной деятельности и творческого содружества с Н.Я. Жидовиновым, почетным профессором Саратовского госуниверситета.
Верхний миоцен - нижний плиоцен. Кушумская свита
В Калмыкии образования понтического возраста известны в Юго-Восточных Ергенях (балка Яшкуль) и вблизи г. Арзгир, где они залегают на породах среднего и верхнего сармата. В районе с. Песчаное они вскрыты скважиной № 294, а также выходят на земную поверхность в ряде обнажений. Одно из них описано Н.Я. Жидовиновым и В.И. Курлаевым [39]:
1. Суглинок желто-бурый. Мощность 1,5 м.
2. Песок светло-серый и ржаво-бурый, кварцевый, тонкозернистый, косослоистый. Содержит два прослоя (0,3 и 0,15 м) известняка серого, детритового, сильно выветрелого. Вблизи подошвы в песке отмечены маломощные прослойки (0,2-0,3 см) серой глины. В слое обнаружена хрупкая фауна двустворок плохой сохранности. Определен следующий микрофаунистический комплекс: Pontoniella acuminata (Zal.), P. loezyi, P. caucasica Mard., Mediocytherideis mopinata Schn., M. discusa, Trachyleberis cf. dentata (Mul.), Cytherideis littoralis Br., С. punctilata (Br.), Leptocythere ex gr. cellula Li v., L. cf. circosulcata Saz., Caspiocypris Candida (Liv.), Elphidium macellum (Fichtele et Moll), Nonion ex gr. granosus Crb., Streblus ex gr. beccarii (Linne). Мощность слоя 1,5 м.
3. Известняк-ракушняк серый, участками бурый, рыхлый, плитчатый. Из микрофауны определены Cyprideis littoralis, Pontoniella acuminata, Caspiocypris candida, Loxoconcha sp. и единичные фораминиферы. Мощность слоя 0,35 м.
4. Глина серая, вязкая, пластичная, участками песчанистая, содержит многочисленные остракоды Caspiolla acronasuta, Caspiocypris candida, С. Шопа (Liv.), Candoniella albicans (Br.), Pontoniella acuminata, P. loezyi, Cyprideis littoralis. Видимая мощность 0,2 м. Обшая мощность понтического региояруса достигает 25, иногда 50 м.
В пределах исследуемой территории известны континентальные образования рассматриваемого возраста, вскрытые скважинами у пос. Дарвинского, северо-восточнее г. Уральска и у хутора Ложки Волгоградской области. Исследования А,А. Чигуряевой [177] показали, что в них содержится спорово-пыльцевой комплекс, сходный с спорово-пыльцевыми комплексами понтических морских отложений Украины.
До середины 60-х годов в междуречье Волги и Урала многократно были описаны пресноводные отложения плиоцена, подстилающие морские породы акчагыла. Различными исследователями они относились к фурмановскому подъярусу [50], кинельской свите [26] или "нижнему горизонту акчагыла" [199]. На востоке Прикаспийской впадины аналогичные отложения относились к миоцену до начала 70-х годов. В 1966 году Н.Я. Жидовинов, В.И. Курлаев и Н.Д. Коваленко, исследовав эту толщу в западной части Прикаспийской впадины, выделили ее как кушумскую свиту, принадлежащую верхнему понту и киммерию. Позднее установлено наличие этой свиты на востоке Прикаспийского региона [15], во многих пунктах Саратовского и Самарского Заволжья, на некоторых участках Саратовского Правобережья. В целом для кушумской свиты характерно фрагментарное распространение и приуроченность к наиболее пониженным в гипсометрическом отношении участкам предплиоценового рельефа - либо древним врезам палео-Волги, палео-Урала и их притокам, либо к мульдам компенсации в районах интенсивного развития соляной тектоники.
Лектостратотип свиты описан [44] в разрезе скважины № 40 Палласовского участка Волгоградской области. Там в составе свиты выделены две пачки, различающиеся составом и генезисом. Нижняя сложена гравийно-галечным материалом с редкими глыбами и валунами. В вещественном отношении обломочный материал состоит из известняков, кремней и кварца. Степень окатанности от низкой до хорошей. В генетическом отношении эта пачка принадлежит к аллювиальным образованиям и охарактеризована спорово-пыльцевым комплексом степного типа. В нем доминирует пыльца травянистых растений (69,6%), доля древесных составляет 19%, а папортниковых -9,7%. Среди травянистых преобладают ксерофиты семейства Chenopodiaceae, пыльца злаковых, разнотравья и прибрежно-водных имеет подчиненное значение (1,9; 2,8 и 2,1% соответственно). Среди древесных присутствуют хвойные (Pinus subgen. Diploxylon, Pinus subgen. Haploxylon, Abies, Picea, Tsuga), мелколиственные (Alnus, Betula, Salix) и широколиственные (Quercus, Acer, Celastracea). Споровые представлены, главным образом, папортниками семейства Polypodiaceae (9,7%). Мощность нижней пачки около 40 м.
Верхняя пачка, согласно залегающая на нижней, сложена глинами и песками с подчиненными прослоями алевролитов и гравия, имеет озерно-аллювиальное происхождение. Мощность пачки достигает 50 м. В породах обнаружены фрагменты раковин пресноводных двустворчатых моллюсков Unio sp., Dreissena ex gr. polymorpha Pall., a также пресноводные остракоды Cytherissa juschatyrensis Kami., Heterocypris incongruens (Ram.). Кроме того, определен споро-пыльцевой комплекс лесостепного типа, в котором пыльца древесных пород составляет 44%. Характерно возрастание, по сравнению с нижней пачкой, содержания пыльцы лиственных (10-26%) с доминированием широколиственных (до 12%) и термофильных пород (Tilia, Ulmus, Acer, Juglans, Carya, Pterocarya, Corylus, Liquidambar, Celtis). Среди пыльцы травянистых (41%) преобладает Chenopodiaceae (30,9%), значительно меньше распространена пыльца лугово-степного разнотравья (2,6%) и прибрежно-водных растений (2,7%). Споровые (14,7%) представлены папортниками Polypodiaceae (10,5%), Lycopodium (1,1%), сфагновыми мхами Sphagnum (3,4%). По-прежнему встречаются водоросли Peridineae и Hystrichosphaeridium.
Из верхней пачки Г.И. Кармишиной и др. [6S] определены редкие акчагыльские пресноводные остракоды Prolimnocythere schweyeri (Kami.), P. quadrata (Mand.), Cytherissa juschatyrensis Karm., что дает основание предполагать частичное соответствие верхней кушумской пачки нижнему акчагылу.
Фациальная модель формирования обломочных пород
В составе плиоценовых отложений на юго-востоке Русской плиты очень широко распространены породы обломочного происхождения, среди которых преобладают алевриты и пески, подчиненное значение имеют псефитовые разности. Все эти литотипы обычно образуют самостоятельные геологические тела, участвуют в строении пород смешанного состава, или в виде примесей содержатся в глинах.
Формирование рассматриваемых пород происходило в разнообразных палеогеографических обстановках от субаэральных до морских относительно глубоководных. Это нашло отражение в литологических особенностях обломочных пород, их структурно-текстурных признаках, морфологии геологических тел и мощности сформированных отложений. К основным факторам, контролирующим петрографо-минералогические особенности этих пород, относятся климатические условия, в которых происходило выветривание на водосборных площадях, а также состав разрушающихся горных пород. Структура и текстура формирующихся осадков в большей степени определялись рельефом суши, которая окружала морской бассейн, неровностями дна в его пределах и гидродинамикой водной массы. В течение плиоценового этапа осадконакопление происходило в пределах шести фациальных обстановок (рис. 35, 36): разветвленной системе палеодолин, озерах, ингрессионных заливах и полуморском водоеме (пляжевые, прибрежные, мелководные и относительно глубоководные условия).
Литотипы палеодолин и временных русловых потоков На севере и северо-востоке изученного региона в раннем плиоцене и в течение раннеакчагыльского времени существовала разветвленная речная сеть с многочисленными притоками, осложняющими ее строение. Наиболее крупными реками являлись палео-Волга, палео-Урал, палео-Сакмара, палео-Самара, палео-Кинель и другие. В пределах речных долин накапливались различные типы аллювия, в бортовых участках формировались делювиально-пролювиальные образования. Акчагыльский аллювий наиболее подробно изучен в долинах палео-Урала и палео-Кинели, где он вскрывается рядом скважин и естественных обнажений. В основные долины впадали многочисленные притоки, которые своими верховьями прорезали окаймляющие шлейфы из пролювия и делювия. Временные русловые потоки и бортовые участки палеодолин
Обломочные породы, сформированные в таких условиях, распространены в верховьях палеодолин рек Б. Кинель и Самара, а также в бассейне р. Урал. В вещественном отношении они чаще представлены плохо сортированными разностями типа паттумов и грубозернистых песков и песчаников. Размерность обломков вероятно контролировалась гипсометрией палеорельефа и степенью его расчлененности. В условиях наиболее приподнятых и интенсивно расчлененных склонов формировались наиболее грубые осадки, образующие пролювиальные шлейфы, мощностью до 15 м. На левом борту реки Самары они сложены гравием, галькой и валунами с песчано-глинистым заполнителем. Псефитовые компоненты представлены известняками, песчаниками, кремнями, кварцитами, катунами красных, аргиллитоподобных глин.
В устьях оврагов, прорезавших более низкие склоны, накапливались песчаные осадки. Так к востоку от села Тоцкое в долине р. Самары акчагыльский пролювий представлен песчаниками светло серыми, преимущественно кварцевыми, разнозернистыми, косослоистыми. Слоистость слабо и сильно срезанная, межсерийные швы изогнутые, пучковидные, реже - прямые. Слойки в сериях либо прямые, либо вогнутые у основания. В различных сериях наблюдается разное соотношение параллельных и сходящихся слойков, наиболее широко распространены серии с неповторяющимися комбинациями слойков разной морфологии. Мощность слойков колеблется от 5 мм до 2 см, углы наклона меняются от 5 до 30. Мощность серий достигает 50 см, а всей пролювиальной пачки -8 м.
Влияние локальных структур на осадконакопление
Как внутренняя часть Прикаспийской впадины, так и участки земной коры, примыкающие к ней, характеризуются сложным тектоническим строением. В описываемом регионе выделяется большое количество локальных структур различного масштаба, интенсивно проявлены процессы солянокупольного тектогенеза. Некоторые из них были контрастно выражены в доплиоценовом рельефе, а затем играли существенную роль в процессах седиментации. Так на севере изученной территории, естественным ограничением правобережной части волжской палеодолины в течение всего раннего плиоцена являлся восточный склон Жигулевско-Пугачевского купола, который протягивался от г, Самары до г. Пугачева. Далее палеодолина огибала Клинцовский выступ и достигала бортовой зоны Прикаспийской впадины. Такая ситуация сохранялась до конца раннего акчагыла, после чего указанная структурная линия выступала в качестве фациальной границы, разделявшей участки с различным режимом седиментации. К западу от нее, в условиях мелководья и активного гидродинамического режима, накапливались алевро-псаммитовые осадки. Восточнее этой границы бассейн был несколько более глубоководным, подвижность воды в придонных слоях была значительно ниже и формировались, в основном, пелитовые осадки.
Еще одной активно живущей в плиоцене структурой являлся Степновский сложный вал. В раннем плиоцене вдоль его северного склона заложилась долина палео-Терешки, которая прослеживается в широтном направлении более чем на 80 км. В дальнейшем низкое междуречье Степновского сложного вала оказалось затопленным водами среднеакчагыльской трансгрессии, но тектонический контроль за седиментацией по-прежнему сохранялся. Положительная тектоническая структура проявила себя как конседиментационное поднятие, в пределах которого накапливались более грубые осадки.
Следующим примером влияния на осадконакопление конседиментационных структур является зона Астраханских поднятий. Если в раннем акчагыле рассматриваемый участок представлял собой архипелаг среди полуморского бассейна, то в среднем акчагыле там существовала зона мелководий среди относительно глубоководных обстановок. На это указывают высокие значения коэффициента песчанистости акчагыльских разрезов того района и развитие среди них таких мелководных литотипов, как известняки-ракушняки.
По данным Ю.А. Улицкого и др. [164], в позднем плиоцене тектоническую активность проявляли некоторые локальные структуры в восточной части вала Карпинского, расположенного на юго-западе изученной территории. В пределах Цубукской и Промысловской зоны поднятий антиклинальные структуры, выделяемые в мезозойских отложениях, находят четкое отражение в структурном плане подошвы акчагыла. Оказалось, что своды новейших поднятий обычно тяготеют к крупным выступам предакчагыльского рельефа в пределах крыльевых участков мезозойских структур.
Одной из существенных особенностей тектонического строения Прикаспийской впадины является широкое распространение солянокупольных структур, связанных с пермской соленосной толщей. В литературе известны многочисленные примеры, в которых описано влияние солянокупольного тектогенеза на плиоценовое осадконакопление. Часть структур, представлявших собой конседиментационные поднятия, значительно осложняли строение дна палеобассейна, самые крупные из них периодически поднимались выше уровня воды и представляли собой локальные источники сноса. Например, соляные купола в районе озер Челкар, Эльтон и Индер возвышались над уровнем моря в течение раннего акчагыла. Затем (среднеакчагыльское время) они были затоплены морскими водами и среди относительно тонких пелитовых илов там формировались оолитовые известняки и разнозернистые песчаные породы, описанные нами на южном берегу озера Челкар. В обнажениях четко видны следы размыва подстилающих палеогеновых пород (см. рис. 30).
Наиболее детально влияние солянокупольнои тектоники на плиоценовое осадконакопление прослежено в работе В.М. Седайкина и А.П. Панова [133], которые тщательно изучили закономерности строения и распространения плиоценовых отложений в окрестностях озера Баскунчак. В настоящее время структурно-геоморфологические черты строения этого района характеризуются ярко выраженной неоднородностью. Котловина самого озера, приуроченного к компенсационной мульде в центральной части солянокупольного массива, окружена высокими возвышенностями Кубатау и Б. Богдо. В раннем плиоцене восходящие движения соли происходили с различной интенсивностью в разных частях массива. На это указывает широкий возрастной диапазон пород надсолевого комплекса, подвергавшихся размыву в раннем плиоцене. Минимальные скорости были характерны для Долбанской впадины, расположенной на западном побережье озера. В ее пределах формировалась палеодолина р. Волги, а древний аллювий, состоящий из песчано-глинистых пород с примесью гравия и гальки кварца и известняков, имеет мощность до 58 м и вскрыт скважинами № 8 и 9 (рис. 53).
Области обстановок переходных от мелководных к относительно глубоководным
В палеогеографии акчагыла проблемным остается вопрос о местонахождении устьевой части палео-Волги. Пространственное положение дельты менялось во времени: в балаханское время устье палео-Волги находилось в средней части современного Каспия [8]; во время накопления продуктивной толщи - в пределах Апшеронского полуострова [13]. На наш взгляд, ближе всего к решению этой проблемы подошли М.В. Проничева и А.П. Рождественский [128], которые указывали, что в центре Северного Прикапия "... располагался замкнутый бессточный бассейн, в который впадали палео-реки, самой крупной из которых была палео-Волга" (1976, стр. 18). К сожалению авторы приводят немного доказательств этой предпосылке, сосредотачивая внимание на описании морфоструктуры Северного Прикаспия.
По нашим данным Волжская палеодельта располагалась на территории Волгоградского Заволжья, в нижнем течении современных рек Б. и М. Узени. Это доказывается следующими фактами: 1 - на данном участке происходит резкое изменение площади распространения нижнеакчагыльских отложений (см. рис. 59, зона IIIA). Если севернее данного района они приурочены к относительно узкой линейной зоне шириной 30-40 км, которая характеризуется общим субмеридиональным простиранием, то к югу от Палласовской площади область их развития резко увеличивается и ширина возрастает до 450 км; 2 - особенности вещественного состава нижнего акчагыла. Среди них очень широко распространены глины "ленточного" типа, подчиненное положение занимают алевриты. В строении разрезов обычно выделяются три пачки. Нижняя сложена тонкополосчатыми глинами, мощностью от 5 до 23 м. Полосчатость обусловлена чередованием слойков (от долей мм до 5 мм), отличающихся по цвету и гранулометрическому составу (рис. 62). глин в дельтовых фациях (скв. 25 на Палассовской площади)
Светлые, почти белые разности, сложены тонкоалевритовым материалом с многочисленными чешуйками слюды. Слойки темно-серого, почти черного цвета состоят из тонкоотмученных пелитовых частиц. В основании пачки нередко встречается хорошо и средне окатанная галька из силицитов и писчего мела. Средняя пачка (14-30 м) представлена алевритами, переслаивающимися с глинами примерно в равном соотношении. Глины зеленовато-серые, тонкослоистые, содержат зерна глауконита с лопастным габитусом, то есть явно аутигенного происхождения. Верхняя пачка, мощностью от 16 до 34 м, состоит преимущественно из глин с гнездами слюдистого алеврита и стяжениями железисто-марганцовистого состава; 3 - характер распределения микрофаунистических палеоценозов. В составе дельтовых фаций наблюдается зональное распространение остракод и фораминифер. В верховьях дельты преобладают пресноводные формы
Cytherissa juschatyrensis и Cypria kurlaevi; подчиненное значение имеют представители эвригалинных Cyprideis torosa, Nonion aktschagylicus, Ammonia beccarii; единичны солоноватоводные виды Candona convexa и Prolinmocythere tenuireticulata. Принципиально иные соотношения между экологическими комплексами микрофауны установлены [66] во фронтальной, более мористой части палеодельты. Эвригалинные формы составляют 79% от общего числа, пресноводные - около 20%, на долю солоноватоводных приходится 1% (рис. 63). Среди эвригалинных массовое распространение (94%) имеют Cyprideis littoralis, которые в современном Каспии наиболее многочисленны в водах с соленостью 2-8%о [27], значительно меньше (6%) представлены Ammonia beccarii. Среди пресноводных доминируют формы рода Candoniella, значительно реже встречаются представители Limnocythere (9%), Cypria и Cytherissa - по 1%. Примечательно, что по данным Г.И. Кармишиной [66], Палласовская площадь является самым южным районом, в котором известны находки остракод из родов Cypria и Cytherissa в разрезах нижнего акчагыла.
