Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор исследований осадочного чехла структурной зоны Кларион-Клиппертон и общая геологическая характеристика района 7-12
2. Материалы и методы 13-19
3. Особенности седиментогенеза и диагенеза в структурной зоне Кларион-Клиппертон 20
3.1 Переотложение микропалеонтологических остатков (на примере радиолярий) 20-37
3.2 Растворение остатков кремневых организмов 38-42
3.3 Положение уровня карбонатной компенсации 43-45
3.4 Гидротермальная деятельность 46-49
4. Стратиграфия 50
4.1 Океанические формации в структурной зоне Кларион-Клиппертон: особенности выделения, характеристика, ревизия 50-57
4.2 Сопоставление результатов палеомагнитных и биостратиграфических исследований 58-63
4.3 Стратиграфия верхнекайнозойских отложений структурной зоны Кларион-Клиппертон 64-65
4.3.1 Средний эоцен 65-68
4.3.2 Верхний эоцен-нижний олигоцен 68-69
4.3.3 Нижний-верхний олигоцен 70-72
4.3.4 Верхний олигоцен 72-74
4.3.5 Нижний миоцен 74-81
4.3.6 Средний миоцен 81-83
4.3.7 Средний миоцен-плиоцен 83-90
4.3.8 Нижний-верхний плейстоцен-голоцен 90-96
4.4 Литостратиграфические подразделения структурной зоны Кларион-Клиппертон 97-108
4.5 Литостратиграфическая характеристика сейсмостратиграфических комплексов 109-115
5. Новые данные о возрасте железомарганцевых конкреций 116-127
6. Общая характеристика истории осадконакопления в структурной зоне Кларион-Клиппертон 128-130
Заключение 131-133
- Растворение остатков кремневых организмов
- Сопоставление результатов палеомагнитных и биостратиграфических исследований
- Литостратиграфические подразделения структурной зоны Кларион-Клиппертон
- Общая характеристика истории осадконакопления в структурной зоне Кларион-Клиппертон
Введение к работе
В защищаемой диссертации, на тему «Стратиграфия верхнекайнозойских отложений структурной зоны Кларион-Клиппертон (Тихий океан)», приводятся результаты исследований отложений, вскрытых глубоководным пробоотбором и бурением, устанавливается влияние процессов эрозии, растворения, биотурбационно-го перемешивания, гидротермальной деятельности на их формирование. Определяются закономерности строения осадочного чехла для разных частей структурной зоны и выделяются его составные части. Проводится анализ результатов палеомаг-нитных исследований, ревизия формаций, установленных американскими учёными. Изучается возраст разных зон железомарганцевых конкреций.
Актуальность проблемы. Структурная зона между трансформными разломами Кларион и Клиппертон является районом промышленных интересов многих стран; её изучение, ориентируется на горнорудное освоение полей железомарганцевых конкреций в будущем (рис.1). Интерес к ней вызван тем, что в этом регионе высокое содержание в железомарганцевых конкрециях полезных компонентов (марганца, никеля, кобальта и меди) сочетается с достаточно большой плотностью их залегания. Именно в этой провинции широко распространены залежи качественных (по сумме никеля, меди и кобальта) конкреционных руд, при плотности залегания 5-20 кг/м2 и покрытием площади дна более 25% [Мурдмаа, Скорняко-ва,1986; Андреев, 1994]. Прогнозные ресурсы поля Кларион-Клиппертон по сухой железомарганцевой массе, включающей богатые и рядовые руды, оцениваются в 12-13 млрд. тонн [Андреев, 1994].
В восточной части зоны Кларион-Клиппертон, находится первое, открытое в 1974 г. фирмой «Дипси Венчус» (США), месторождение конкреций. В настоящее время здесь располагаются заявочне участки России, Японии, Франции, Китайской Народной Республики, Южной Кореи и ряда международных корпораций, в частности, совместной организации «Интерокеанметалл» (страны восточной Европы).
В связи со сказанным выше, изучение геологии этого района остаётся приоритетным в настоящее время. Автор распологает представительной коллекцией образцов, собранных им в 1985-1989 гг. в рейсах МИНГЕО СССР, которая охватывает все части структурной зоны Кларион-Клиппертон. Обработка этой коллекции и исследование геологических разрезов, в том числе скважин глубоководного бурения, позволило провести их корреляцию, наметить основные этапы седиментации в этом районе и выделить литостратиграфические подразделения, которые можно проследить в пределах структурной зоны Кларион-Клиппертон, сопоставить их с данными сейсмостратиграфии и использовать в качестве основы для проводимых геологоразведочных работ.
Цель и задачи работы. Основной целью работы является детальное исследование верхнекайнозойского геологического разреза структурной зоны Кларион-Клиппертон: вещественный состав, биогенная составляющая, возраст.
Для достижения этой цели было необходимо решить ряд задач:
проанализировать смешанные микропалеонтологические комплексы и установить закономерности их формирования; провести ревизию океанических формаций, выделенных американскими геологами; исследовать особенности геологического разреза, вещественного состава и микропалеонтологических включений, с выделением слоев и толщ; сопоставить результаты палеомагнитного и биостратиграфического анализов; установить возраст формирования разных зон железомарганцевых конкреций; определить общие закономерности осадконакопления в районе. Решение этих задач позволило сформулировать основные защищаемые положения: U В структурной зоне Кларион-Клиппертон, существенную роль в осадкообразовании играет переотложение микропалеонтологических остатков (например, радиолярий). Выделено три основных типа переотложения: 1) затекания, 2) биотурбационного перемешивания, 3) эрозионного переотложения.
Установлено, что растворение остатков кремневых организмов в отложениях структурной зоны Кларион-Клиппертон происходит как на границе вода-осадок, так и в самом осадке. Скелеты кремневых микроорганизмов (радиолярии, диатомеи и др.), попадая в осадок, не остаются устойчивыми: при седиментогенезе и диагенезе наиболее тонкостенные, слабоокремненные виды частично или полностью растворяются. Это явление искажает относительный возраст отложений.
Разработана новая стратиграфическая схема (с использованием зональных биостратиграфических шкал по радиоляриям, кокколитофоридам, диатомовым водорослям; а также результатам палеомагнитных исследований) отложений верхнего кайнозоя структурной зоны Кларион-Клиппертон, которая включает пять лито-стратиграфических подразделений-толщ (рис. 1); имеющих широкое распространение в районе исследований.
I. Толща металлоносных отложений (аргиллитов, глин, карбонатных от ложений обогащенных железомарганцевыми окислами). Возраст средний эо цен-ол игоцен-миоцсн.
II. Толща радиоляриевых и цеолитовых монтмориллонитовых глин сред
него эоцена - верхнего ол и гонена.
IIL Толща мелов и мергелей верхнего эоцена - среднего миоцена.
IV. Толща цеолитовых и радиоляриевых монтмориллонитовых глин
нижнего-среднего миоцена.
V. Толща однородых, пятнистых: гидрослюдистых глин и глинистых илов среднего-позднего миоцена-голоцена.
Внутри этой толщи выделяются две пачки:
1) Пачка коричневато-серых и бежевых гидрослюдисто монтмориллонитовых, монтмориллонитово-гидрослюдистых глин среднего позднего миоцена-плиоцена.
2) Пачка пятнистых глинистых, кремнисто-глинистых, карбонатно глинистых илов раннего плейстоцена-голоцена.
Эта стратиграфическая схема предлагается в качестве основы для геолого разведочных работ в структурной зоне Кларион-Клиппертон.
4. Обоснован возраст железомарганцевых конкреций (ЖМК) из Центральной и Восточной частей рудного поля Кларион-Клиппертон. В разрезах ЖМК возраст зон меняется от позднего олигоцена? до плейстоцена-голоцена. Если предположить, что одноимённые зоны в разрезах ЖМК формируются в одно время (это наиболее достоверно, по нашему мнению, для зон I-II, III, IV), возможно, обобщая материалы по радиоляриям из этих зон, обосновать их возраст. По комплексам радиолярий, определяется возраст зон: I-II - плейстоцен-голоцен (0-1,8 млн. лет); III— поздний миоцен-плиоцен (1,8-11,2 млн. лет); IV-средний миоцен (11,2-16,6 млн. лет); V-VI- ранний миоцен; VII-VIII поздний олигоцен?-ранний миоцен.
Научная новизна. В ходе решения поставленных задач удалось получить ряд новых научных результатов.
Показан механизм возникновения смешанных микропалеонтологических комплексов. Он связан с процессами эрозии отложений, проникновением молодых илов по трещинам в древние осадки, биотурбационным перемешиванием, растворением микропалеонтологических остатков в осадочной толще, неоднократным переотложением через «промежуточные» коллекторы.
Установлено, что наибольшая интенсивность процессов переотложения, выраженная в максимальных значениях коэффициента переотложения, совпадает в плейстоцене с интервалами тёплых периодов, а не холодных как ранее считалось.
Высказана гипотеза о возникновении в Северной Пацифике потоков глубинных вод, которые приводят к эрозии пород, выходящих на поверхность океанического дна.
Предложена новая стратиграфическая схема верхнекайнозойских отложений структурной зоны Кларион-Клиппертон, которая включает пять литостратиграфи-ческих подразделений.
Проведено районирование структурной зоны Кларион-Клиппертон на Восточную, Центральную и Западную части на основе различий в строении осадочного чехла.
Биостратиграфическим методом установлен возраст зон в разрезах железо-марганцевых конкреций Восточной и Центральной частей поля Кларион-Клиппертон. Он изменяется от позднего олигоцена? до голоцена.
Практическое значение работы. Обобщён значительный фактический материал. Этот материал и результаты глубоководного бурения позволили дать общую характеристику истории осадконакопления в изученном районе, начиная с позднего мела.
Установленные закономерности формирования смешанных микропалеонтологических комплексов помогают в интерпретации возраста отложений. Эти критерии использовались при проведении инженерно-геологических работ 1985-1989 гг. в структурной зоне Кларион-Клиппертон и применяются в настоящее время при изучении осадков Российского разведочного района.
Новая стратиграфическая схема представлена в ГНЦ «Южморгеология» в качестве основы для проводимых на Разведочном районе России геологоразведочных работ; возможно её применение при составлении геологической карты для всей структурной зоны Кларион-Клиппертон.
Фактический материал и методика. Основой исследований явилась собранная автором в 1985-1989 гг. в рейсах МИНГЕО СССР, коллекция образцов осадков и конкреций, которая охватывает все части структурной зоны Кларион-Клиппертон, а также пробы полученные в 2001-2002 гг. из ГНЦ «Южморгеология». Подробно информация о фактических материалах и методика обработки проб изложены в отдельной главе диссертации: «Материалы и методы».
Личный вклад в диссертационную работу осуществлялся на всех этапах исследования. На этапе пробоотбора и пробоподготовки автором сделано описание поднятого материала, отобраны и подготовлены к анализам пробы. На этапе анализа - проведено изучение мазковых шлифов (смерслайдов) донных осадков, подготовлены препараты и изучены комплексы радиолярий из осадков и железомарган-цевых конкреций, определён возраст отложений и зон в разрезах железомарганце-вых конкреций по радиоляриям. На этапе обработки результатов - построены и составлены стратиграфические схемы, графики и таблицы.
Публикации и апробация работы. Полученные результаты вошли в четыре производственных и три тематических научно-исследовательских отчёта (1986-2002 гг.), посвященных изучению геологии осадочного чехла, железомарганцевым конкрециям, инженерно-геологическим исследованиям.
По теме диссертации опубликовано 30 работ. Её основные положения были доложены на конференции молодых учёных ВНИИОкеангеология (Ленинград, 1986), совещании по биостратиграфии (Звенигород, 1992), семинарах по радиоляриям (1997-2000 гг.), Международной конференции "Minerals of the Ocean" (Санкт-Петербург, 2002).
Структура и объём работы. Диссертация содержит 158 страниц текста, 50 рисунков, 4 таблицы и состоит из Введения, шести глав, Заключения и одного приложения. Список использованной литературы включает 157 наименований.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в оформлении рукописи кандидату геолого-минералогических наук СИ. Петухову; за подготовку фотографического материала Л.В. Петровой; за ценные советы кандидатам геолого-минералогических наук В.И. Бондареву, В.А. Басову, докторам геолого-минералогических наук СИ; Андрееву, О.П. Дундо; особая благодарность - научному руководителю работы доктору геолого-минералогических наук, члену-корреспонденту РАН А.И. Жамойде.
1. Обзор исследований осадочного чехла структурной зоны Кларион-Клиппертон и общая геологическая характеристика района.
Район исследований расположен в пределах Северо-Восточной котловины Тихого океана, между трансформными разломами Кларион и Клиппертон. Геологические исследования в структурной зоне Кларион-Клиппертон можно разделить на три этапа.
Первый этап. До начала глубоководного бурения (до 1968 года).
Первыми геологическими материалами из этого района были пробы "красных глубоководных глин", полученные в ходе экспедиции на судне "Че-леиджер" 1873-1876 гг. Обобщением палеонтологических материалов по радиоляриям, извлечённым из образцов, собранных в ходе рейса, занимался немецкий исследователь Э.Геккель. Эти материалы легли в основу его искусственной классификации радиолярий[78, 79]. Многие, описанные им виды, широко используются для стратиграфических построений в настоящее время.
В конце 50-х годов XX века, в результате океанографических экспедиций Катифориийского университета и Скриппсоновского Океанографического института (США), из этого района были получены колонки осадков олигоцена-раииего миоцена (Chubasco Expedition). Комплексы радиолярий из этих станций изучались В.Р.Риделем [1959]. Он детально описал виды установленные Э. Гек-келем и К. Эренбергом и выделил ряд новых видов родов Calocycletta, Diartus, Didymocyrtis, Dorcadospyris, распространение которых легло в основу тропической кайнозойской зональной шкалы по радиоляриям [Ридель и Санфилиппо, 1970, 1971, 1978; Ридель, Санфилиппо и Вестберг-Смит, 1985]. При дальнейших исследованиях, в тропической части Мирового океана [85-89, 143, 146], для расчленения кайнозойских отложений была разработана зональная схема по радиоляриям, включающая в себя 29 биостратиграфических зон (В.Ридель, А.Санфилиппо, Х.Формен, К.Нигрини).
В 70-х годах XX века активизация геологических исследований в рассматриваемом районе связана с: 1) началом планомерного глубоководного бурения в океанах (программа DSDP-ODP); 2) обнаружением крупных скоплений (полей) железомарганцевых конкреций, имеющих промышленное значение.
Второй этап. Начало глубоководного бурения (с 1968 г.).
Основными задачами глубоководного бурения (рейсы 5, 6, 8, 9, 16, 85, 138), было получение по возможности полных разрезов осадочной толщи, расчленение её лито- и биостратиграфическими методами, а также получение данных о возрасте фундамента. В ходе бурения была вскрыта довольно мощная более 300 м. толща океанических осадков, возраст которых поздний мел-средний эоцен-голоцен. Это разнообразные отложения: радиоляриевые илы и глины, мелы, мергели и нанноозы, глинистые илы, цеолитовые глины. Многие из этих образований содержали скелеты радиолярий, что позволило выделить биостратиграфические зоны по этой группе ископаемых, наряду с палеонтологическими определениями по нанноплаиктону, планктонным фораминиферам, диатомовым водорослям и силикофлагеллатам. Радиолярии из скважин глубоководного бурения из района Кларион-Клиппертон изучались Т. Муром (8,9 рейс, 1971), М. Динкельманом (16 рейс, 1973).
В результате анализа комплексов радиолярий, эти исследователи установили зоны по радиоляриям начиная со среднего эоцена (зона Dictyoprora mongolfieri) до плиоцена (зона Spongaster pentas), плейстоцена (зона Collosphaera /и&тшї).Отмечая при этом присутствие в разрезах перерывов, а также переотложения радиолярий начиная со среднего эоцена.
Используя материалы рейсов глубоководного бурения № 5, 8, 9, 16 американские геологи [Cook, 1975], на основании литологии изученных отложений выделили (по аналогии с работами на континенте), литостратиграфические подразделения - формации, для океанических осадков примыкающих к Восточно-Тихоокеанскому поднятию и ограниченных на севере разломом Кларион. Это формации Клиппертон, Маркизская, Островов Лайн и Сан-Блас, краткая характеристика их приведена в разделе 4.1. Формации не имеют чёткого палеонтологического обоснования, возрастные границы их перекрываются на разных временных уровнях, что при литологической схожести отложений, затрудняет их вьщеление. Эти недоразумения, возникшие в 70-х годах XX века, вызывали трудности в выделении формаций у самих американских специалистов, которые впоследствии, в следующих рейсах глубоководного бурения, отказались от практики их применения.
Третий этап. Изучение полей железомаргаицевых конкреций с целью их промышленного освоения (начиная с 1974 года до н.в.).
С конца 70-х годов, детачьиые, комплексные геологические исследования донных отложений (мощностью первые метры), проводились с целью изучения конкрециеносности провинции Кларион-Клиппертон. Разные страны принимали участие в этих исследованиях: США (проект ДОМЕС) [58, 143], ФРГ (НИС "Вальдивия", "Зонне") [75], Япония [107], Франция [90] и др. В России (СССР) детальные исследования в этом регионе проводились на судах Академии Наук и Министерства Геологии [31, 149-154]. Возросший интерес и интенсивность геологических работ в 80-х годах в провинции Кларион-Клиппертон, обеспечивачо обоснование и вьщеление заявочного участка Россией (СССР) в этом районе.
Геолого-стратиграфические работы, в которых принимал участие диссертант, входили в общий комплекс геологических работ в регионе. Они проводились с использованием литостратиграфического, биостратиграфического, па-леомагнитного, радиохимического, кислородно-изотопного и других методов. Стратиграфические исследования в этом регионе носили сопутствующий характер при проведении геологоразведочных работ на ЖМК [31, 90, 146, 147, 149-153]. Учитывая, что на поверхность дна выходят разновозрастные отложения, удалось построить разрез осадочной толщи от среднего эоцена до голоцена, провести биостратиграфическое обоснование их возраста, корреляцию с разрезами скважин глубоководного бурения и сейсмокомплексами. Основными результатами их можно считать детатьиое изучение верхних, первых метров осадочной толщи (обычно нарушенных при бурении). Результатами этих работ стали комплексные стратиграфические исследования среднеэоценовых-голоценовых отложений, распространённых в провинции Кларион-Клиппертон и обоснование стратиграфических подразделений (толщ), отвечающих определённым циклам седиментогенеза. Эти данные нашли своё применение при выделении инженерно-геологических комплексов, в ходе обоснования заявочного участка.
В 2002 г., в Западной и Центральной частях структурной зоны, были пробурены новые скважины глубоководного бурения 1218-1222 (рейс ODP, №199, The Paleogene Equatorial Transect). Скважины вскрыли палеогеновые-неогеновые отложения, характеристика которых совпадает с уже известными типами, из ранее пробуренных скважин. Новым достижением бурения, явилось вскрытие и исследование палеоценовых и нижне-эоценовых отложений.
В настоящее время работы по исследованию поля железомаргаицевых конкреций в зоне Кларион-Клиппертон продолжается многими странами: Россия [3, 7, 91], Китай [146, 147] и др., на более детальных стадиях или по экологическому направлению, в пределах заявочных участков.
Общая геологическая характеристика района исследований.
Поле железомаргаицевых конкреций протягивается с запада на восток на 3000 км, от цепи гор Лайн до флангов Восточно-Тихоокеанского поднятия, между разломами Кларион-Клиппертон. Ширина поля 600-700 км. Глубина океана на западе - 5300 м., на востоке - 4300 м. Мощность осадочного чехла до 400 м. Возраст океанического фундамента варьирует от верхнего мела (кампаи) до нижнего миоцена [Андреев, 1994].
Районирование структурной зоны Кларион-Клиппертон проводится преимущественно на основе типов седиментационных разрезов, возраста базальтов океанического дна и геоморфологических особенностей. Однако, главным критерием в предлагаемом районировании, является различия в строении осадочного чехла разных частей зоны Кларион-Клиппертон. Выделяются три части: Западная (здесь и далее в тексте, в случае употребления понятия районирования, название геолого-структурных частей будет выделяться с заглавной буквы) - от гор Лайн до 140-150 градуса з.д.; Центральная - от 140-150 до 133 градуса з.д.; Восточная - от 133 градуса з.д. до скважины 854, от скв. 854 до осевой части Восточно-Тихоокеанского поднятия - отдельный район, который не рассматривается в наших исследованиях (рис.1).
Западная часть находится в переходной зоне от «старых» океанических плит к молодым (район от островов Лайн до 140-150 градуса з.д.) и частично на молодой, Центральная - на «молодой» океанической плите, Восточная (район от 133 градуса з.д. до Восточно-Тихоокеанского поднятия) - в переходной зоне между срединно-океаническим хребтом и «молодыми» океаническими плитами. В Западной части преобладают конкреции никель-медь-кобальтовой специализации, в Центральной никель-медной, а в Восточной с повышенным (33% и более) содержанием марганца [Андреев, 1994].
Исходя из всего сказанного выше, очевидно, что научный интерес к этому району остаётся постоянным. Получение новых материалов, доработка и осмысление материалов собранных ранее, безусловно, выводит понимание геологического строения и истории развития структурной зоны Кларион-Клиппертон на новый уровень познания. К настоящему моменту отсутствует единая стратиграфическая схема этого района, что, по-нашему мнению, затрудняет понимание геологического разреза осадочного чехла зоны Кларион-Клиппертон. Эти соображения, а также большой фактический материал, находящийся в распоряжении диссертанта, определили постановку темы и направление научной работы.
Провинция Кларион-Клиппертон входит в состав Северо-Восточной котловины Тихого океана. Рельеф в пределах этой зоны представляет собой мелкохолмистую абиссальную равнину, полого наклонённую на запад, и несколько прогнутую в районе 150 градуса з.д. Большая часть дна занята пологоволнистой поверхностью с высотой валообразных поднятий над депрессиями в десятки метров при уклоне порядка 1:100. Над этой поверхностью возвышаются абиссальные холмы высотой 50-100 м и шириной основания 7-Ю км, реже более крупные (высотой до 200-400 м) и редкие, особенно в средней части провинции,
Схема расположения изученных участков (полигонов) и скважин глубоководного бурения частки раіот в рейсах 14 реис ниС, Шдет Шрпиисш» № М6И 1 Spedc Ж „Петр Антропоя" Ш1-№и 19рм нн Ыт шрпинскиі іт 161 Номера скважин
Схема геологического строения зоны Кларион-Клиппертон, Масштаб 1:10 000 000 Условные обозначения: Геологические станции, вскрывшие отложения: 1- плейстоценовые; 2- плиоценовые; 3- миоценовые; 4- олигоценовые; 5- эоценовые; 6- скважины глубоководного бурения; V границы между разновозрастными отложениями; 8- границы между различными типами отложений; 9- разломы достоверные; 10- разломы предпологаемые; 11-14 - возраст отложений: II- плиоцен- плейстоцен, 12- миоцен, 13- олигоцен, 14- эоцен; 15-18 - литологичес кие типы отложений: 15- кремнистые, 16- карбонатные, 17- полигенные, 18- полигенные с цеолитами. [151]
Растворение остатков кремневых организмов
Скелеты кремневых микроорганизмов (радиолярии, диатомеи и др.), попадая в осадок, не остаются устойчивыми, при диагенезе наиболее тонкостенные, слабоокремненные виды частично или полностью растворяются. Этот процесс усложняет палеонтологическую интерпретацию комплексов. D. Kadko и др. [1983] приходят к выводу, что часто интерпретируемые как древние миоценовые отложения с повышенным содержанием монтмориллонита (смектита), по данным абсолютных датировок имеют возраст 750 000 лет. В результатах анализа приводимых в статье данных, обращает на себя внимание два факта: первое - скорость растворения скелетов кремневых микроорганизмов достаточно высокая и растворение происходит уже на начальных стадиях диагенеза, в иле, отдавшем часть воды. Пониженные значения содержания скелетов радиолярий и диатомеи отмечаются уже на глубине 20 см (500 000 лет), т.е. для растворения потребовалось 500 000 лет. Второе - содержание монтмориллонита (смектита) по колонке меняется незначительно и находится в пределах 40% , но отмечается связь между уменьшением количества плейстоценовых радиолярий, диатомеи и увеличением количества монтмориллонита (смектита), о котором говорят авторы [96]. Вопросами растворения остатков кремневых организмов в плейстоценовых осадках, моделированием условий растворения много и успешно занимался Т.Джонсон [1975]. По его мнению, растворение происходит в кислых условиях при рН 7 (в опыте рН=5), при увеличении температуры.
Существование окислительных условий в придонных и поровых водах в зоне разломов Кларион-Клиппертон, подтверждается образованием железомарганцевых конкреций, и результатами определения минерализации вод [150]. Т.Джонсон [1975] вводит понятие индекс растворимости для количественной характеристики этого процесса, исходя из разной устойчивости радиолярий, диатомеи, спикул губок к растворению. Чем больше индекс растворимости, полученный для того или иного образца, тем соответственно интенсивней процессы растворения кремнезёма в этой части осадочного разреза. Его исследования касаются отложений возрастного интервала плиоцен-плейстоцен. Из 100 микропалеонтологических остатков (радиолярии, диатомеи, спикулы губок) Джонсон выделяет 20 групп (видов), которые, по его мнению, наиболее показательны при исследованиях растворимости биогенного кремнезёма. Каждой из этих групп, он придаёт свой индекс растворимости (Vj) от 0 до 70, затем обосновывает, что менее устойчивые к растворению кремнистые микрофоссилии обладают низкими значениями этого индекса, а более устойчивые высокими. Джонсон приводит таблицу значений индекса растворимости, которая необходима при расчёте коэффициента растворимости: Nj - количество створок, раковин, спикул для группы; Vj - индекс группы; производится вычисление индекса растворимости (Di) для каждого образца. Т. Джонсон [1975] пытался связать повышение растворимости с похолоданиями, а понижение с потеплениями на планете, но эти предположения не дали желаемых результатов, это, возможно, доказывает, несостоятельность этой гипотезы или характеризует местные гидрологические условия, как наиболее важные для этого процесса, нежели глобальные. Наши исследования для отложений позднего миоцена-плейстоцена (ст. А4-134) позволили произвести расчёт индекса растворимости. Результаты расчета индекса растворимости и сопоставление с расчетным содержанием БіОг (аморфного) приводится нарис. 15, для ст. А4-134, из которого видна тенденция увеличения индекса растворимости сверху вниз по разрезу, от плейстоценовых отложений к более древним и соответственно уменьшение SiC 2 аморфого-расчетного. Подобная закономерность в отложениях отмечается и Джонсоном (1975).
Таким образом, время и окислительно-восстановительная обстановка, определяют растворение остатков кремневых микроорганизмов в толще осадков, а это в свою очередь определяет специфику комплексов микроорганизмов обнаруживаемых в разрезах. Этот процесс находит яркое отражение в осадках толщи однородных бежевых и серо-коричневых, пятнистых глин среднего миоцена-плиоцена. Комплексы радиолярий из этих отложений смешанные, часто в них преобладают олигоценовые-раннемиоценовые виды, несущие следы растворения и переотложения. Средне-позднемиоценовые и плиоценовые виды редки или полностью отсутствуют, но положение толщи в разрезе, взаимоотношения с вышележащими и нижележащими отложениями позволяет говорить о том, что она формировалась в среднемиоцеиовое-плиоценовое время, а виды характерные этому периоду растворились. Таким образом, при интерпретации комплексов радиолярий, в данном случае можно говорить только о том, что осадок вмещает олигоценовый-реннемиоценовый комплекс радиолярий, а не сформировался в момент существования этого комплекса. В качестве примера, можно взять геологический разрез среднего миоце на-плиоцена Западной части структурной зоны Кларион-Клиппертон. Отло жения этого возраста представлены пачкой переслаивания коричневых, мон- тмориллонитово-гидрослюдистых, в низах гидрослюдисто- монтмориллонитовых, серовато-коричневых (слой 1) и светло-коричневых, желтовато-бежевых (слой 2) глин. Слой 1. Глина монтмориллонитово-гадрослюдистая, гидрослюди-сто-монтмориллонитовая серовато-коричневого цвета, пятнистой текстуры (ст.5766, 5778). Пятна палево-желтые, горизонтально вытянутые (мощность = 0,5 см) и округлые (d = 2 см). Содержание радиолярий 5-7% (мазковый шлиф). Радиолярии представлены древними эоценовы-ми видами: Podocyrtonium mitra Ehrenberg, Lampterium chalara Riedel et Sanfilippo, Dictyoprora mongolfieri Ehrenberg. Подстилаются отложения с несогласием глинами раннего-позднего олигоцена, перекрываются палево-желтыми глинами слоя 2 . Вскрытая мощность - 1 м. Слой 2. Глина монтмориллонитово-гидрослюдистая палево-желтого, бежевого цвета, практически однородная, с редкими серовато-коричневыми пятнами неясных, размазанных очертаний (ст.5766, 5778). Содержание радиолярий 10%. Видовой состав радиоляриевого комплекса представляют эоцен-олигоценовые виды.
Подстилаются отложения глинами слоя 1 с постепенным переходом и постепенно сменяются в разрезе плейстоценовыми, пятнистыми илами. Вскрытая мощность - 0,7 м. Возрастная интерпретация геологического разреза затруднена тем, что комплексы радиолярий очень бедны, содержат многочисленные обломки раковин, следы растворения и несут противоречивую информацию. Однако, в скважинах глубоководного бурения (69, 159, 854), на тех же широтах, обнаружены типичные комплексы радиолярий среднего миоцена-плиоцена, в подобных отложениях. Особенности широтной зональности в распределении планктонных микроорганизмов, позволяет предполагать, что в среднем-позднем миоцене и плиоцене продуктивность зоопланктона, в частности радиолярий, в этой зоне была нормальной, а не пониженной. Отсутствие же, представительных комплексов и индекс-видов зон, по-нашему мнению, объясняется особенностями сохранности и захоронения раковин радиолярий в осадках в это время и при диагенезе. Этот период отличается очень низкими скоростями осадконакопле-ния - менее 3 мм/1000 лет, и, вероятно, активным растворением остатков планктонных микроорганизмов на дне, т.е. наличием специфических условий, в которых тонкие окремнённые раковины «сгорали» при осадконакоплении и конкре-циеобразовании, а переотложенные, более устойчивые к растворению формы сохранялись. В дальнейшем этот процесс усиливался при диагенезе. Подтверждением этой гипотезы служит присутствие древних, переотложенных раковин в этих отложениях, которые несут следы растворения. Результаты этого исследования позволяют сформулировать второе защищаемое положение: «Установлено, что растворение остатков кремневых организмов в отложениях структурной зоны Кларион-Клиппертон происходит как на границе вода-осадок, так и в самом осадке. Скелеты кремневых микроорганизмов (радиолярии, диатомеи и др.), попадая в осадок, не остаются устойчивыми: при седиментогенезе и диагенезе наиболее тонкостенные, слабоокремненные виды частично или полиостью растворяются. Это явление искажает относительный возраст отложений».
Сопоставление результатов палеомагнитных и биостратиграфических исследований
Магнитостратиграфия основана на представлениях о том, что во время отложения осадков или охлаждения расплавленных пород магнитные минералы окислов железа ориентируются по направлению существующего магнитного поля. Преимущественная ориентация намагниченных зёрен (остаточная намагниченность) действует как регистратор геомагнитного поля Земли в определённый момент её истории. Магнитная стратиграфия, или магнитостратиграфия, основана на геологически частых инверсиях северного и южного магнитных полюсов Земли. Например, современная полярность (называемая прямой полярностью) установилась около 700 тысяч лет назад, а примерно за 1 млн. лет до этого расположение полюсов было противоположным (обратная полярность), за исключением нескольких коротких эпизодов прямой полярности. В 1906 г. французский геофизик Б.Брюнес обнаружил, что некоторые древние вулканические породы намагничены в направлении, прямо противоположном современному магнитному полю.
Дальнейшие работы показати, что магнитное поле Земли имеет два стабильных состояния: его северный полюс либо находится вблизи Северного географического полюса, как в настоящее время, либо вблизи Южного. В истории Земли неоднократно происходило обращение полюсов от одного из этих двух состояний к другому [Кеннет, 1987]. Отметим основные принципы на которых базируется палеомагнитный метод: 1) на протяжении геологической истории Земли многократно изменялось положение магнитных полюсов и, следовательно, характер (т.е. знак) магнитного поля Земли; 2) при осаждении в воде обломочные частицы ориентируются в соответствии с существующим в этот момент магнитным полем, после отложения намагниченность и её ориентация в частицах осадка сохраняются; 3) во время извержения на поверхности Земли и под водой лавы постепенно остывают и проходят точку Кюри (около 500 градусов Цельсия), и магнитные минералы намагничиваются в соответствии с существующим в данный момент магнитным полем Земли [Логвиненко,1980]. Следует заметить, что из-за повторяемости инверсий магнитного поля идентификация индивидуальных событий полярности в неполных разрезах возможна только путём их сопоставления с другими стратиграфическими или радиологическими данными. Такими независимыми критериями обычно являются хорошо разработанные биостратиграфические схемы [Кеннет, 1987]. В ходе научной работы было проанализировано 16 разрезов осадков палео-магнитным и биостратиграфическим методами, рис.21. Полученные результаты систематизированы в три группы: 1) сходимость результатов палеомагнитного и биостратиграфического методов не удовлетворительная, они не совпадают; 2) сходимость удовлетворительная, результаты близки; 3) палеомагнитные данные проинтерпретированы по аналогии с биостратиграфическими. Первая группа. К ней относятся станции с номерами 8434, 37, 8423, 8, 86, 8342, 8385, 8352 (50%). Трубка № 8434. Длина колонки осадков 263 см. Осадок - глинистый ил. Результаты палеомагнитного и биостратиграфического анализов противоречат друг другу. В результате биостратиграфического анализа можно сделать вывод, что на отметке 21 см возраст осадка близок к 0,94 млн. лет.
Палеомагнитные исследования проводят границу Брюнес-Матуяма (0,73 млн. лет) на отметке 190 см, событие Харамильо (0,92-0,97 млн. лет) - 220-234 см. Осадок в разрезе имеет пятнистую (биотурбационную) текстуру, интенсивность биотурбации по разрезу изменяется. На отмеках разреза 196 см., 202-263 см. пятнистость осадка увеличивается. Обнаружен современный ход илоеда (250 см.) секущий более древние. Трубка № 37. Длина колонки осадков 280 см. Осадок - глинистый ил. Сходимость палеомагиитного и биостратиграфического анализов не удовлетворительная. Присутствие в верхней части разреза обратной полярности (0-60 см.), а не прямой, и зоны смешанной намагниченности (120-164 см.), говорит о неудовлетворительных результатах палеомагиитного анализа. Трубка № 8423. Длина колонки осадков 280 см. Осадок - глинистый ил, глина цеолитовая. В результате биостратиграфического анализа, удалось охарактеризовать верхние 40 см разреза, возраст плиоцен. Палеомагнитная интерпретация даёт 0,73 млн. лет. Весь интервал сильно биотурбирован, вниз по разрезу пятнистость осадка возрастает, особенно это отмечается в интервале 189-214 см. Обнаружены современные ходы илоедов, секущие более древние (140 см.). Вблизи отметки 100-110 см. и далее вниз по разрезу, увеличивается количество микроконкреций и чёрных рудных минералов, дендритов. Трубка № 8. Длина колонки осадков 280 см. Осадок - глинистый ил, глина. Сходимость результатов палеомагиитного и биостратиграфического анализов отсутствует. Осадки испытывали активное биотурбационное воздействие и содержат многочисленные, диагенетическне железомарганцевые образования (микроконкреции, дендриты). Их количество увеличивается с отметки 213 см. Это нарушает естественную намагниченность - отсюда недостоверность палео-магнитной информации. Трубка № 86. Длина колонки осадков 235 см. Осадок - карбонатно-глинистый и глинистый ил, глина цеолитовая. Интерпретация палеомагнитньгх данных в этом разрезе неудовлетворительна, т.к. нельзя проверить, отсутствуют биостратиграфические результаты. Трубка № 8342. Длина колонки осадков 150 см. Осадок - карбонатно-глинистый и глинистый ил, глина, мел.
Палеомагнитная интерпретация проведена условно, верхняя часть разреза по аналогии с биостратиграфическими данными. Нижняя часть разреза (мел) не вполне достоверно. Трубка № 8352. Длина колонки осадков 182 см. Осадок - карбонатно-глинистый ил, мергель. Интерпретация палеомагиитного разреза невозможна из-за большого количества зон смешанной полярности. Трубка № 8385. Длина колонки осадков 270 см. Осадок - глинистый ил, глина цеолитовая. Палеомагнитная интерпретация разреза проведена в значительной мере условно, без контроля другими методами. Вторая группа. К ней относятся станции с номерами 8443, 8434, 8381, 8316,8366(30%). Трубка № 8443. Длина колонки осадков 280 см. Осадок - глинистый ил. Сходимость результатов палеомагиитного и биостратиграфического анализов удовлетворительная. Однако, необъяснимыми остались интервалы с обратной полярностью, в верхней половине разреза. Их мощность существенная - до 30 см. Вероятно, верхние два интервала обратной полярности (0-8 см., 30-40 см), связаны с существующей в этой части зоны интенсивной биотурбации. В интер-вае 90-120 см (обратная полярность) возрастает количество микроконкреций. Трубка № 8434. Длина колонки осадков 310 см. Осадок - глинистый ил, глина. Интерпретация результатов палеомагиитного и биостратиграфического анализов формально близка (рис.21). Однако, обилие зон обратной полярности в эпохе Брюнес затрудняет достоверное установление возраста.
Практически все спорные части разреза связаны с зонами биотурбации и увеличением микроконкреций в осадке. Трубка № 8381. Длина колонки осадков 240 см. Осадок - глинистый ил, глина. Биостратиграфическим методом удалось проинтерпретировать только верхние 10 см разреза (0,21-0,37 млн. лет). Палеомагнитный анализ устанавливает границу Брюнес-Матуяма (80 см.) и событие Харамильо (100-110 см). Присутствие зон смешанной полярности, а также перерыва в осадконакоплении (140 см), фиксируемого (?) по палеомагнитным данным, снижает достоверность результатов. Трубка № 8316. Длина колонки осадков 242 см. Осадок - карбонатно-глинистый и глинистый ил, глина цеолитовая. Верхняя часть разреза (0-90 см) имеет хорошую сходимость по палеомагнитным и биостратиграфическим данным. В низах разреза из-за отсутствия биостратиграфических результатов, интерпретация затруднена. Трубка № 8366. Длина колонки осадков 280 см. Осадок - карбонатно- глинистый ил, глина. В верхних 160 см. сходимость палеомагнитного и биостратиграфического анализов удовлетворительная. В нижней части разреза палеомаг-нитная интерпретация проведена условно. Третья группа. К ней относятся станции с номерами 79, 8349, 8315 (20%). Трубка № 79. Длина колонки осадков 206 см. Осадок - глинистый ил, глина, мергель. Палеомагнитная интерпретация проведена условно, по аналогии с биостратиграфическими результатами. Трубка № 8349. Длина колонки осадков 260 см. Осадок - глинистый ил, глина, мел, мергель.
Литостратиграфические подразделения структурной зоны Кларион-Клиппертон
В результате комплексного стратиграфического изучения осадочного разреза структурной зоны Кларион-Клиппертон, проведённого в рамках диссертационной работы, можно сформулировать третье защищаемое положение: «Разработана новая стратиграфическая схема: (с использованием зональных биостратиграфических шкал по радиоляриям, кокколитофоридам, диатомовым водорослям; а также результатам палеомагнитных исследований) отложений верхнего кайнозоя структурной зоны Кларион-Клиппертон, которая включает пять лито-стратиграфических подразделений - толщ, имеющих широкое распространение в районе исследований. I. Толща металлоносных отложений (аргиллитов, глин, карбонатных отложений обогащенных железомарганцевыми окислами). Возраст средний эоцен-олигоцен-миоцен. II. Толща радиол яриевых и цеолитовых монтмориллонитовых глин среднего эоцена - верхнего олнгоцена. III. Толща мелов и мергелей верхнего эоцена - среднего миоцена. IV. Толща цеолитовых и радиол яриевых монтмориллонитовых глин нижнего-среднего миоцена. V. Толща однородых, пятнистых гидрослюдистых глин и глинистых илов среднего-позднего миоцена-голоцена. Внутри этой толщи выделяются две пачки: 1) Пачка коричневато-серых и бежевых гидрослюдисто- монтмориллонитовых, монтмориллонитово-гидрослюдистых глин среднего-позднего миоцена-плиоцена. 2) Пачка, пятнистых глинистых, кремнисто-глинистых, карбонатно- глинистых илов раннего плейстоцена-голоцена. Эта, стратиграфическая схема предлагается в качестве основы для геолого-разведочных работ в структурной зоне Кларион-Клиппертон».
Характеристика лито-стратиграфических подразделений: рис. 38,40,41, 42, 43, 44. I. Толща металлоносных отложений (аргиллитов, глин, карбонатных отложений обогащенных железомарганцевыми окислами). Возраст средний эоцен-олигоцен-миоцен. Аргиллиты чёрного цвета, тонкослоистые, микропалеонтологических остатков не содержат. Они обогащены окислами марганца и железа: МпО - 33,92%, РегОз + FeO - 14,75%. Вскрытая мощность 0,02 м. Чётких аналогов в скважинах глубоководного бурения в этом районе не обнаружено. Возможно, их можно сопоставить с низами формации островов Лайн [Cook, 1976] или пачкой Бострёма [Океанология. Геология океана, 1979], вероятно они близки, к залегающим на базальтах карбонатным отложениям, обогащенным окислами железа и марганца, так называемым базальиым слоям (скв. 159,160, 162: среднеэоценового или олигоценового возраста; скв. 854: миоцен), которые претерпели сильное воздействие гидротермальных растворов. Мощность этих слоев в скважинах до 17 м. Границы кровли и подошвы резкие. Толща обнаружена в Западной, Центральной и Восточной частях. Кремнистые, кремнисто-глинистые отложения (радиоляриевые глины) и цеолитсодержащие, цеолитовые глины, тёмного цвета, плотные, с редкими палево-жёлтыми пятнами, биотурбационного происхождения. В глинистой фракции преобладает монтмориллонит (смектит) до 100%. Комплексы радиолярий представлены пятью зонами из радиоляриевой зональной шкалы Л. Санфилиппо, М. Вестберга-Смита и В. Риделя [1985]: Podocyrtonium mitra, Lampterium chalara, Lampterium goetheana (средний эоцен), Thyrsocyrtis bromia (поздний эоцен), Calocycletta tuberosa (ранний-поздний олигоцен) рис. 40.
Каждая зона характеризуется определённым комплексом видов. Зона Podocyrtonium mitra: Podocyrtis papalis Ehrenberg, Lithocyrtis vespertilio Ehrenberg, Dictyoprora mongoljieri Ehrenberg, Eusyringium fistuligerum Ehrenberg, Dendrospyris didiceros Ehrenberg, Podocyrtonium mitra Ehrenberg, Podocyrtonium trachodes Ehrenberg, Phormocyrtis embolum Ehrenberg, Podocyrtecium triacantha Ehrenberg. Зона Lampterium chalara: Podocyrtis papalis Ehrenberg, Lithocyrtis vespertilio Ehrenberg, Dictyoprora mongoljieri Ehrenberg, Eusyringium fistuligerum Ehrenberg, Dendrospyris didiceros Ehrenberg, Lampterium chalara Riedel et Sanfilippo, Phormocyrtis embolum Ehrenberg, Podocyrtecium triacantha Ehrenberg, Podocyrtecium tetracantha Ehrenberg. Зона Lampterium goetheana: Podocyrtis papalis Ehrenberg, Lithocyrtis vespertilio Ehrenberg, Dictyoprora mongoljieri Ehrenberg, Eusyringium fistuligerum Ehrenberg, Dendrospyris didiceros Ehrenberg, Lampterium chalara Riedel et Sanfilippo, Lampterium goetheana Haeckel, Phormocyrtis embolum Ehrenberg, Podocyrtecium triacantha Ehrenberg, Podocyrtecium tetracantha Ehrenberg, Lithocyclia aristotelis Haeckel, Trigonactinium pythagorae Haeckel. Зона Thyrsocyrtis bromia: Podocyrtis papalis Ehrenberg, Lithocyrtis vespertilio Ehrenberg, Dictyoprora mongoljieri Ehrenberg, Dendrospyris didiceros Ehrenberg, Lampterium goetheana Haeckel, Podocyrtecium triacantha Ehrenberg, Podocyrtecium tetracantha Ehrenberg, Trigonactinium pythagorae Haeckel, Podocyrtonium trachodes Haeckel, Thyrsocyrtis bromia Ehrenberg, Calocyclas turris Haeckel. Зона Calocycletta tuberosa: Dorcadospyris triceros Ehrenberg, Artophormis gracilis Riedel, Calocyclas asperum Haeckel, Calocycletta tuberosa Riedel, Trigonactinium angustum Riedel, Centrobotrus gravida Riedel, Lithocampe subligata Stohr. Содержание радиолярий в эоценовых отложениях достигает 60%, в мазковых шлифах. Радиолярии хорошей сохранности и не несут следов растворения. В образцах из олигоценовых осадков, содержание радиолярий около 30% (мазковый шлиф), они средней - хорошей сохранности. В отложениях олигоцена обнаружены переотложенные среднеэоценовые виды радиолярий, что свидетельствует о существовании эрозии в это время. На границе эоцена-олигоцена меняется характер комплекса радиолярий, который выражается в том, что вымирают такие рода, как Podocyrtis, Lithocyrtis, Eusyringium, Dendrospyris, Podocyrtonium, Lithocyclia, Lampterium, Phormocyrtis, Podocyrtecium и появляются новые Artophormis, Calocyclas, Calocycletta, Dorcadospyris, Centrobotrys, Lithocampe. В скважинах глубоководного бурения (№№ 42, 69, 70, 161, 162, 163) низы толщи представлены биостратиграфическими зонами среднего эоцена - по радиоляриям: Dictyoprora mongolfieri, Podocyrtecium triacantha, Podocyrtis ampla. В этой части разреза обнаружены прослои кремней чёрного цвета. Залегает толща на базальтах или отложениях толщи металлоносных образований с резким контактом.
Перекрывается толща обычно отложениями мелов и мергелей с резким контактом. Вскрытая донными трубками мощность осадков — 3,35 м. Мощность отложений в скважинах глубоководного бурения до 115 м (скв. 162). Эти осадки сопоставляются с выделенной формацией Островов Лайн [85-88]. Распространены отложения толщи в Центральной и Западной частях. III. Толща мелов и мергелей верхнего эоцена-среднего миоцена (рис.40). Отложения толщи сопоставимы с наннофоссилиевыми оозами, радиоляриево-наннофоссилиевыми оозами, карбонатными глинами, мелами, мергелями в скважинах DSDP [85-88]; с 1-ой - пачкой в классификации ГНЦ "Южморгеология " [14,-151-153]; кокколитовыми илами в стратиграфических схемах РАН [31]. Мергели серые, коричневато-серые и белые мелы. Содержание карбоната кальция в мергелях 37-74%, в мелах 77-89%. Основной биогенной составляющей этих отложений является известковый наннопланктон. В значительно меньших количествах обнаружены фораминиферы, радиолярии, диатомеи. В мергелях присутствует примесь глинистого вещества. Мергели и мелы в разрезе переслаиваются друг с другом, что, вероятно, говорит о колебаниях уровня карбонатной компенсации в позднем эоцене среднем миоцене. По материалам глубоководного бурения [Initial reports DSDP, 1970-1973] толща может быть подразделена на три части: нижняя, средняя и верхняя. Нижняя и верхняя части более мергелистые по сравнению со средней. Радиолярии не обнаружены в карбонатных отложениях позднего эоцена, но встречаются достаточно выдержанно в олигоценовых-среднемиоценовых. Это позволило выделить семь зон из шкалы А. Санфилиппо, М. Вестберга-Смита и В. Риделя [1985]: Calocycletta tuberosa, Dorcadospyris ateuchus — олигоцен, Lychnocanoma elongata, Cyrtocapsella tetrapera, Stichocorys wolffii, Calocycletta costata, Dorcadospyris alata поздний олигоцен -ранний-средний миоцен. Отложения зоны Stichocorys delmontensis в опорных разрезах не обнаружены, но они встречаются в скважинах глубоководного бурения. Характеристика комплекса радиолярий зоны Calocycletta tuberosa была приведена при описании толщи II, в толще III она с ней совпадает. Остальные зоны следует охарактеризовать.
Общая характеристика истории осадконакопления в структурной зоне Кларион-Клиппертон
История осадконакопления в структурной зоне Кларион-Клиппертон является функцией от ряда переменных факторов: биогенной седиментации [1, 26, 48-50, 22, 85-88], тектонического [85-88,22], колебания уровня карбонатной компенсации [20, 22, 143], магматической деятельности [22, 53, 85-89], гидротермальной активности [15, 85-89], размыва осадочных толщ [18, 24, 35, 51, 91, 143], гальмиролизного преобразования карбонатных отложений [18, 24, 91, 143]. В результате разных комбинаций и проявления этих факторов, в образующихся осадках накапливается информация об этих процессах. Выделяя специфику седиментогенеза структурной зоны Кларион-Клиппертон, можно сделать следующий вывод, со среднего эоцена и по настоящее время, в регионе существует эрозионно-седиментационный тип осадконакопления. Сущность которого заключается в том, что одновременно присутствуют зоны эрозии (приподнятые участки рельефа) и седиментации (опущенные участки рельефа). В формировании осадков основную роль играет разрушение — гипергенез (в том числе гальмиролиз карбонатных отложений ниже УКК) ранее сформировавшихся отложений, выведенных на поверхность океанического дна, и поступление компонентов (в частности биогенных) из водной толщи по схеме нормальной седиментации. В геологических разрезах структурной зоны выделяются два этапа осадконакопления: карбонатный и кремнисто-глинистый, которые проявляются по разному, во времени и пространстве.
Первый, карбонатный этап проявился в позднем мелу, когда накапливалась мощная толща белых мелов с кремнями. Реликты этой толщи вскрыты в Западной части структурной зоны скважиной 163 [88]. Осадконакопление происходило выше уровня карбонатной компенсации на глубинах около 2000 м - (9 рейс, DSDP), в условиях спреддингового перемещения плиты к западу от рифтовой зоны [143]. В палеоцене? - раннем эоцене, происходит смена карбонатного этапа осадконакопления на глинистый, накапливаются карбонатные и глинистые отложения, которые в дальнейшем испытывали воздействие гидротермальных растворов. В эоцене горизонтальные движения плиты продолжались и сопровождались вертикальными блоковыми перемещениями, излияниями базальтовых лав, на которых накапливались тонкослоистые, кремнистые глины, в дальнейшем преобразованные гидротермальными растворами, в результате чего образовались обогащенные Fe и Мп аргиллиты, металлоносные отложения [85-88].
В среднем эоцене осадконакопление в Западной и Центральной частях структурной зоны происходило ниже уровня карбонатной компенсации, в окислительных условиях, что привело к накоплению глинистых, кремнисто-глинистых отложений, радиоляриевых глин, это происходило при высокой биопродуктивности в поверхностных водах океана кремнистых микроорганизмов (радиолярий). Скорости осадконакопления составляли до 6 мм/тыс. лет. В дальнейшем, при диагенезе, радиолярии могли послужить материалом для образования цеолитов и монтмориллонита (смек-тита), т.е. происходила цеолитизация радиоляриевых глин с последующим преобразованием их в цеолитовые глины [сер. Океанология. Геология океана. Осадкообразование и магматизм., 1979]. В этот период начинают проявляться процессы разрушения осадков, переотложения их придонными течениями, то есть образуются зоны активной эрозии и аккумуляции. В это время зарождаются долгоживущие открытые системы осадок-океаническая вода, в которых не происходит осадконакопления, идет диагенез, образуются глинисто-рудные, рудные корки, появляются первые же-лезомарганцевые конкреции (ЖМК). Переслаивание карбонатных и кремнисто-глинистых отложений (скв. 42,162), впервые проявившееся в этот период на отдельных частях структурной зоны Кларион-Клиппертон, отражает колебания уровня карбонатной компенсации, возможно, первопричиной этого является тектоническая активность, проявившаяся в этот период. Вероятно, блоковая тектоника определяла дифференциацию областей осадконакопления и сноса, что в дальнейшем привело к неоднородной, мозаичной структуре зоны Кларион-Клиппертон, в которой постоянно соседствуют друг с другом древние и более молодые отложения [18,22,24].
В позднем эоцене-олигоцене кремнисто-глинистый этап осадконакопления сменяется на карбонатный (второй карбонатный). Уровень карбонатной компенсации понижается, растет биопродуктивность океана. В результате формируется толща белых мелов и серовато-белых мергелей [85-88, 143]. Скорости осадконакопления в этот период составляли до 10 мм/тыс. лет. Эрозия в это время продолжается. Происходит образование ЖМК, но, вероятно, не крупных скоплений, типа полей. Этот этап на западе структурной зоны проявился в меньшей степени, чем в остальных частях. В Центральной части он продолжался до раннего миоцена, в Восточной - до среднего миоцена. Придонные температуры менялись от 9 до 11 градусов Цельсия при формировании мелоподобных осадков, и от 7 до 9 градусов при формировании мергельных осадков.
Ранний - средний миоцен характеризуется очередной фазой тектонической деятельности, которая выражена в активизации вертикальных движений. Это находит отражение в геологическом разрезе - появляется переслаивание карбонатных и кремнисто-глинистых слоев (скв. 159), показывающее нестабильное положение уровня карбонатной компенсации, В раннем миоцене в экваториальную зону начинают поступать холодные антарктические воды [19, 91, 143], повышается уровень карбонатной компенсации, что приводит к формированию глинистых, кремнисто-глинистых окисленных отложений. Развитию процессов эрозии и гальмнролиза карбонатных отложений на океаническом дне [22, 35, 105]. В глинах раннего миоцена происходит растворение скелетов радиолярий и образование цеолитов, а также аутогенного монтмориллонита (смектита). Это явление четко фиксируется в разрезах по соотношению количества радиолярий и цеолитов, смектита, в слое они находятся в обратной зависимости друг к другу.
Размыв осадков и образование корок в это время продолжается. В среднем миоцене в Восточной части идёт накопление биогенных отложений (радиоляриевых глин и мелов). В Центральной и Западной частях, происходит ненакопление, или крайне медленное осадконакопление глинистых отложений, в районе скважины 69 - кремнистых отложений. Скорости осадконакопления составляли 0,6-3 мм/тыс. лет. В конце среднего-позднем миоцене - плиоцене глинистое осадконакопление приобретает наиболее широкое распространение на всей площади структурной зоны. Это этап наиболее интенсивного разрушения более древних отложений, выведенных на поверхность океанического дна, что фиксируется в осадках по смешанным комплексам микрофауны, сильно раздробленныим скелетам, зачастую сохраняются одни спикулы кремнистых организмов, наличием перерывов в осадкона-коплении. Скорости осадконакопления в это время были самыми низкими, за всю историю Кларион-Клиппертона, и составляли от 0,4 до 2 мм/тыс. лет. Перерывы в осадконакоплении большинство исследователей связывает с проникновением в экваториальные широты придонных антарктических вод [91, 143], однако невозможно однозначно относится к этому, т.к. пройдя многие тысячи километров над океаническим дном, из южных широт до экватора и далее, воды теряют свою агрессивность и вряд ли способны привести к эрозии или не накоплению осадков, в течение десятков миллионов лет. По нашей гипотезе, скорее всего, эти процессы определяются циркуляцией придонных вод формирующихся в Северной Пацифике, которая в это время была.холодной (похолодание на Аляске 12 млн. лет назад, [Кеннет, 1987; Борзенкова, 1992; Гладенков, 1988]; дропстоуны на 50 градусе с.ш. рейс 145 ODP [122, 123]), нежели из южного полушария, и могла влиять на характер седиментоге-неза, в том числе и в зоне Кларион-Клиппертон.
