Петрофизическая модель и палеогеография маастрихт-датских флишевых толщ Северо-Западного Кавказа: Новороссийский синклинорий

Одной из актуальных задач современной геологической службы на Северо-Западном Кавказе является разработка и внедрение в практику геологосъемочных работ новых высокоинформативных и экспрессных методов стратификации и картирования флишевых отложений. Для них как нигде остро стоит проблема поисков и внедрения дополнительных методов объективной диагностики. Несмотря на более чем 100-летний период изучения этих отложений в пределах рассматриваемой территории, вопросы их детальной стратификации не могут считаться полностью разрешенными.

Опыт предыдущих исследований показал, что исключительная редкость макрофаунистических находок во флишевых толщах, литологическое сходство разрезов, их многокилометровая мощность и дислоцированность во многих случаях затрудняет выделение стратиграфических подразделений, их картирование, корреляцию и состыковку листов геологической карты. В настоящее время расчленение флишевых толщ ведется с установлением в них основного набора литогенетических типов пород, их мощности и сравнительной характеристики типа ритмичности [59]. Это необходимые, но недостаточные, признаки для уровня современной стратиграфической основы крупномасштабного картирования, поскольку получаемые при этом материалы зачастую не дают однозначных результатов для расчленения, а тем более корреляции флишевых разрезов даже в пределах одной картируемой площади. Все это предопределяет непалеонтологический характер предлагаемых новых дополнительных методов диагностики «немых» осадочных толщ.

В настоящей диссертационной работе на базе петрофизических параметров предпринята попытка создания новой стратиграфической основы Маастрихт-датских флишевых толщ южного склона Северо-Западного Кавказа Новороссийского синклинория с целью их более объективного распознавания и геологического картирования. Петрофизические исследования в полной мере обладают целевыми функциями стратификации таких отложений: комплекс физических параметров более объективно, количественно отобра4 жает физико-химические условия образования флишевых толщподобные определения являются экспрессными и экономичными, получаемые при этом данные могут обрабатываться разнообразными высокоинформативными приемами математической статистикипри проведении этих исследований становится возможным формирование значительных массивов литолого-петрофизических данных с минимальными временными и финансовыми затратами.

Выявление новых геолого-геофизических критериев для решения задач крупномасштабного геологического картирования флишевого комплекса маастрихт-датских отложений Новороссийского синклинория потребовало решение ряда задач, основными из которых являются:

1. Тестирование существующей стратиграфической схемы маастрихт-датских отложений региона и выбор новых информативных характеристик для стратификации флишевых толщ.

2. Полевое литолого-каппаметрическое изучение опорного и наиболее полных разрезов флишевых толщ по естественным обнажениям, в пределах южного склона Северо-Западного Кавказа.

3. Проведение комплекса лабораторных определений физических свойств пород для индивидуализации стратиграфических тел.

4. Разработка системы комплексной интерпретации литолого-петрофизических данных с целью выделения картируемых стратиграфических подразделений.

Полученные результаты способствовали более объективному пониманию геологической обстановки во флишевых прогибах и воссозданию сочетаний эндогенных и экзогенных условий формирования флишевых образований в маастрихт-датских бассейнах Северо-Западного Кавказа.

В основу работы положены результаты исследований автора за период с 1995 по 2001 годы. Объектом исследований послужили свыше 3500 слоевых уровней из стратотипического Западно-Озерейкинского и Беттинских разрезов маастрихт-дания Черноморского побережья Северо-Западного Кав5 каза. К этим определениям привлекался материал по многочисленным дополнительным разрезам от г. Новороссийска до пос. Джубга (рис. 1). Комплексному петрофизическому анализу были подвергнуты все литологические типы флишевых ритмов. Дополнением к полевым литолого-петромагнитным наблюдениям послужило петрографическое описание пород в прозрачных шлифах и палеонтологические определения.

Основные положения диссертационной работы прошли апробацию на коллоквиуме в палеомагнитной лаборатории НИИ Геологии СГУ (Саратов, 1997) — итоговой международной конференции по проекту INTAS 1994;1414 (Москва, 1998) — межведомственной региональной конференции «Геологические науки-99» (Саратов, 1999) — на совместном научном семинаре кафедры геофизики КубГУ и отдела МГМ ГП НИПИокеангеофизика (Геленджик, 1999) — международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов» (МГУ, 2000) — на четвертом международном научном симпозиуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2000) — на XXXIII Тектоническом совещании «Тектоника России» (Москва, 2000). Результаты геолого-геофизических исследований использовались палеомагнитной лабораторией НИИ Геологии СГУ при работе по гранту РФФИ № 96−05−65 442, а также вошли составной частью в научные исследования проводимые кафедрой исторической и региональной геологии МГУ в рамках гранта РФФИ № 98−05−64 196.

По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Диссертационная работа выполнена на кафедре геофизики факультета прикладной математики Кубанского государственного университета под руководством докт. тех. наук, профессора С. И. Дембицкого, которому диссертант весьма признателен за помощь. Сердечную благодарность за многочисленные консультации и замечания автор так же выражает докт. геол.-мин. наук, проф. Э. А. Молостовскому (НИИ Геологии СГУ), докт. геол.-мин. наук, проф. В. Т. Фролову (МГУ), канд. геол.-мин. наук, доценту А. Ю. Гужикову (СГУ), канд. геол.-мин. наук, доценту H.A. Бондаренко (КубГУ) и другим.

Рис. 1. Обзорная схема района исследований 7.

Выводы:

1. Процесс формирования Маастрихт-датских разрезов СевероЗападного Кавказа осуществлялся в рифтогенной котловине подобной трого-вым рифтогенным структурам мезокайнозоя Кавказа. Согласно современным взглядам на генетическую природу флишевых тел выявленные литолого-петрофизические различия в строении стратотипического Западно-Озерейкинского и Беттинских разрезов позволяют подтвердить высказанное ранее предположение, что питание процесса седиментации флишевого прогиба — Новороссийского трога следует считать двусторонним.

2. Седиментация в троге контролировалась прилегающими как с севера, так и с юга положительными геоструктурами — локальными поднятиями.

Скифской платформы и реализовывалась для элементов флиша маастрихта-дания в виде периодического привноса класстического материала с разрушаемых мелководных или даже островных участков с разной глубиной среза, что зафиксировано в нарастающем магнитном тренде.

3. В качестве основной Северной питающей провинции следует признать не кордильеру, как это принято считать, а относительно приподнятые участки (зоны отмелей и островов), осложнявшие окраинные районы континентального шельфа молодой платформы. Литолого-петромагнитный анализ изученных разностей и преобладание пелитолитов во флишевых толщах свидетельствует, что их осадочный материал формировался как за счет интенсивного перемыва ранее сформированных толщ апт-альбской и турон-кампанской терригенно-карбонатных платформенных формаций Скифской плиты, так и за счет продуктов химического выветривания, например, с Большого Азовского острова [14] или с континентального Приазовского кристаллического массива транзитно к краю шельфа.

4. Южная питающая провинция в маастрихт-датское время представляла собой область, с комплексом осадочных образований чехла срединного массива. Не исключается возможность поступления в бассейны седиментации продуктов эксплозионной деятельности [20], которые повлияли на маг-нитность флишевых пород.

5. В магнитной дифференциации разреза отражена последовательная смена геохимических и физико-географических обстановок в маастрихт-датских флишевых бассейнах, тесно сопряженных с историко-тектонической природой Новороссийского синклинория как структурной единицы Альпийской геосинклинали. В региональном плане значение приобретает резкий ли-томагнитный рубеж в основании навагирской свиты (Р]/7у), отделяющий относительно слабомагнитные маастрихтские свиты от более сильных датских.

6. Исходя из физико-минералогической природы Петромагнитных параметров, можно утверждать, что этот рубеж маркирует две стадии седиментации, разделенных перерывом. Первая, маастрихтская, отмечена карбонат.

133 ным флишеобразованием. При этом, васильевское время характеризуется низкими значениями, как естественных, так и искусственных магнитных параметров. Это свидетельствует о преобладании в донных осадках восстановительной среды при дефиците железа и серы. Снегуревское время маркируется резким ростом Лее при незначительном повышении уровня ае и 1ГБ, что является показателем восстановительного сероводородного режима бассейна. Наличие обратной корреляции между графиками ае и Лаг для датского времени отражает усиление тектонической активизации региона, которое сопровождалось более интенсивным сносом и преобладанием в палеобассейне окислительной среды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Выполнен анализ информативности комплекса петрофизических параметров, что позволило выбрать петромагнитные методы в качестве новых дополнительных количественных критериев для решения задач крупномасштабного геокартирования флишевых толщ.

2. Петрофизические параметры пород и толщ (литостратонов) обнаружили устойчивые стратиграфические свойства (выдержанность и узнаваемость), поэтому могут и должны использоваться при регионально-стратиграфических исследованиях.

3. Составлены петрофизическая классификация флишевых пород и пет-рофизический разрез маастрихт-дания Новороссийского синклинория СевероЗападного Кавказа, имеющие важное значение для проведения геологосъемочных работ на территории распространения флишевых отложений.

4. Впервые для рассматриваемой площади получили петромагнитную характеристику дробные стратоны свитного уровня, что имеет первостепенное значение для детальной синхронной корреляции различно удаленных флишевых толщ. Выполненные исследования позволили предложить корректировку местоположения свитных и подсвитных границ Маастрихта.

5. Установлены основные коррелятивные отношения между петромаг-нитными, емкостными и плотностными свойствами флишевых пород. Определены характеристики, описывающие уравнения регрессий и тесноту корреляционных взаимосвязей. Осуществлена система поддержки принятия геологических решений на основе проверки гипотез о равенстве числовых характеристик изученных объектов и многомерных баз данных в рамках статической модели.

6. По величине магнитных характеристик установлено, что основным поставщиком терригенного материала служили слабомагнитные материнские породы. При этом главной питающей провинцией следует признать окраинные районы Скифской плиты, в том числе островные ее участки. Вариации петро-магнитных кривых отражают динамику терригенного сноса.