Строение, состав и условия формирования четвертичных отложений в Кельтминском погребенном каньоне (юго-восток Республики Коми)
Автор: Андреичева Л.Н., Марченко-вагапова Т.И., Исаков В.А.
Журнал: Вестник геонаук @vestnik-geo
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 5 (317), 2021 года.
Бесплатный доступ
В результате проведенного литологического изучения четвертичной толщи в разрезе скв. 17843 выделены три пачки отложений различной мощности и состава. В нижней части скважины, в интервале глубин 43.2-27.0 м ( слои 5, 4d и 4с), отложения были сформированы, вероятно, во флювиогляциальных условиях. Характерны высокие содержания ильменита (7-14 %) и г (712%), . 2.0 4.4%. 25.923.6руппы титановых минералов (7-12 %), где повышены концентрации лейкоксена и титанита. Содержания хромшпинелидов возрастают вниз по толще от 2.0 до 4.4 %. В интервале глубин 25.9-23.6 м (сл. 4b) вскрывается плотная слабосортированная алевритистая глина без обломочного материала, генезис ее неясен. Глина характеризуется самым высоким в разрезе выходом тяжелой фракции (1.91 %) и содержит аномально высокое содержание магнетита - в среднем 31 %. Верхние 22 м толщи (слои 4а и 3-1) представлены аллювием - х - —- (710%), (46%) (48%). , , , . , орошо сортированным средне- и мелкозернистым песком с амфибол-ильменит-гранат-эпидотовой ассоциацией тяжелых минералов - и повышенными содержаниями метаморфических минералов (7-10 %), хромшпинелидов (4-6 %) и магнетита (4-8 %). Подобный комплекс тяжелых минералов в отложениях, слагающих каньон, свидетельствует об участии уральских магматических и метаморфических комплексов при их формировании, поступление минералов со стороны Камы представляется весьма сомнительным. Данные палинологического анализа, полученные из слоёв 5, 4d и 4b, отражают закономерную смену растительности в заключительные этапы межледниковья. Елово-сосновые леса с примесью пихты, кедра, древовидной и кустарниковой берез, ольхи и ивы постепенно замещались тундровыми растительными сообществами, где наряду с болотно-тундровыми формациями имели место ксерофитные сообщества из полыней Artemisia sp., маревых Chenopodiaceae, редкой Ephedra sp.
Гранулометрический состав, минеральный состав, палинология, погребенный каньон, сквозная долина, флювиогляциальные отложения, аллювий
Короткий адрес: https://sciup.org/149136625
IDR: 149136625 | DOI: 10.19110/geov.2021.5.2
Текст научной статьи Строение, состав и условия формирования четвертичных отложений в Кельтминском погребенном каньоне (юго-восток Республики Коми)
Впервые глубокая долина-каньон, располагающаяся на Вычегодско-Камском водоразделе и соединяющая бассейны верхней Камы и Вычегды, была вскры та в долине р. Кельтмы в середине прошлого века Печорско-Вычегодской экспедицией. Бурением было установлено существование на месте долины рек Северной и Южной Кельтм погребенной долины-каньона шириной 5 км и глубиной более 100 м в пермских известняках [14]. При этом С. А. Яковлев полагал, что сквозная долина рек Северной и Южной Кельтм служила для стока речных и флювиогляциальных вод, переливающихся из одного бассейна в другой. Основываясь на изучении состава гальки из флювиогляциального галечника в основании каньона, предыдущие исследователи сделали вывод об образовании этих отложений за счет новоземельских пород при стоке вод в юго-восточном направлении в сторону Камы. Участие Урала и Фенноскандинавии в поставке обломочного материала при формировании флювиогляциальных отложений отрицалось.
В 2017 году под четвертичными отложениями в долине р. Кельтмы скважиной 17843 (глуб. 45.3 м) этот погребенный глубокий каньон был вскрыт повторно (рис. 1). В задачи наших исследований входило установление времени формирования сквозной долины и выявление возможности переливания вод подпрудных озер сквозь эту ложбину из Вычегды в Каму. Кроме того, немаловажным являлось установление направления движения флювиогляциальных потоков через ложбину с целью выявления типов пород, за счет которых в каньоне формировались отложения квартера. С этой целью был изучен минеральный состав четвертичных отложений, слагающих Кельтминский каньон, ранее предшественниками не изучавшийся.
Материалы и методы исследований
Керн для изучения из скв. 17843 в объеме 70 образцов был предоставлен заведующим отделом палеогеографии четвертичного периода Института географии РАН А. В. Паниным, которому авторы выра-
жают признательность. Для генетического и страти графического расчленения четвертичной толщи отложения были проанализированы гранулометрическим и палинологическим методами.
Гранулометрический состав отложений изучен для получения их структурной характеристики: размеров слагающих частиц (dср) и степени сортированности осадков (Sс) — важного показателя предварительной диагностики их генезиса. Гранулометрический анализ выполнялся по методике Н. А. Качинского [8] с применением ситового и пипеточного методов. Фракционное разделение материала песчано-гравийной размерности проводилось методом мокрого ситования. Глинистоалевритовая фракция размером менее 0.1 мм исследовалась пипеточным методом. Карбонатность определялась в процессе предварительной обработки образцов пород раствором 10 %-ной соляной кислоты. Использовался способ выражения сортированности отложений через нормированную энтропию, которая зависит только от веса фракций и не зависит от размера зерен [4, 5]. Коэффициент сортировки при этом изменяется от нуля до единицы и растет в направлении увеличения сортированности: при наихудшей сортировке мелкозема Sс = 0, для однофракционных отложений Sс = 1. Результаты гранулометрического анализа интерпретировались с помощью гистограмм, кумулятивных кривых, различных диаграмм: треугольных, парных, генетических.
Изучение минералогического состава тяжелой фракции проводилось с целью выявления области денудации и сноса материала при осадконакоплении. Для выполнения минералогических анализов из двухсотграммовой навески отмывалась фракция менее 0.01 мм по методике М. Ф. Викуловой [6]. Оставшаяся часть осадка делилась на гранулометрические фракции. Проблема выбора представительной размерности тяжелой фракции для исследования минерального состава уже полвека обсуждается в литературе. По нашему мнению, минеральный состав тяжелой фракции четвертичных отложений на Европейском Северо-Востоке России целесообразно изучать в мелкопесчаной фракции — 0.25—0.1 мм — представительной по весу и наиболее доступной для изучения, а также достаточно полно отражающей состав питающих провинций [1, 2]. Тяжелые минералы мелкопесчаной фракции выделялись в процессе обработки тяжелой жидкостью «Бромоформ» с плотностью 2.75—2.82 г/см3, далее проводились их магнитная сепарация, взвешивание, изучение под бинокуляром, в иммерсионных препаратах, при необходимости — фотометодом и на сканирующем микроскопе.
Рис. 1. Местоположение скважины 17843
Fig. 1. Location of the well 17843
Лабораторная обработка проб для спорово-пыльцевого анализа (СПА) осуществлялась по общепринятым методикам: сепарационной В. П. Гричука, щелочной Леннарта фон Поста и ацетолизной Г. Эрдтмана [7, 11, 15]. Из разных литотипов пород для мацерации образцов отбирались различные навески: из песков — 200 г, из суглинков — 100 г, из торфов — от 5 до 20 г. Палиноморфы изучались под микроскопом Motic BA 300 при увеличениях 400X и 600X, в каждом образце определялось не менее 300 зерен пыльцы и спор. Спорово-пыльцевые диаграммы строились с помощью программы TILIA. Интерпретация и расчет результатов СПА проводились групповым способом. Споры и пыльца в спектрах объединялись в группы (пыльца деревьев и кустарников, пыльца трав, споры), далее определялось процентное содержание видов спор и пыльцевых зерен от 100 % отмеченных форм. Результаты представлялись в виде палинологических диаграмм.
Результаты исследований и их обсуждение
В интервале глубин 0.65—43.2 м скв. 17843 четвертичные отложения проанализированы гранулометрическим, минералогическим и палинологическим методами. По результатам литологического изучения в разрезе выделены три пачки отложений различной мощности и состава, представленные флювиогляциальными, аллювиальными и осадками неясного генезиса. Описание разреза и характеристика отложений приводятся в стратиграфической последовательности.
В основании разреза на глубине 43.2—40.4 м выделен слой 5 , в котором вскрываются тонко- и мелкозернистые буровато-серые пески, вверх по слою переходящие в алевриты (рис. 2). При некотором ухудшении степени сортированности и существенном повышении вверх по слою суммарной карбонатности отложений от 5.3 до 17.3 % в том же направлении от 0.153 до 0.024 мм уменьшается dср (табл. 1). Мелкозернистая фракция песков (0.25—0.1 мм) характеризуется ильменит(12 %)-амфибол(13.1 %)-гра-нат(17.3 %)-эпидотовой(21.8 %) ассоциацией тяжелых минералов с повышенным содержанием метаморфических минералов (кианит, ставролит, силлиманит) — 10.3 % — и хромшпинелидов — 4.4 % (табл. 2, рис. 3).
В слое 5 выделены два спорово-пыльцевых комплекса, отражающих этапы изменения природных условий (рис. 4). В общем составе спорово-пыльцевого комплекса I (глубина 42.8—41.8 м) преобладает пыльца древесных растений (почти 58 %). Доля трав достаточно велика (29 %), участие спор колеблется в пределах 16—25 %. Среди древесных форм превалируют хвойные растения: Pinus sylvestris составляет до 28 %, Picea sp. (в среднем 15—17 %), Pinus sibirica, Abies sp. единичны. Пыльца видов рода Betula sp. встречена в значительно меньшем количестве. Отмечены Betula sect. Fruticosae (в среднем 4 %), Betula sect. Albae — до 2 %, Betula nana — 1.5 %. В небольших количествах присутствует пыльца Alnus sp., Salix sp.
Состав травянистых растений довольно разнообразен. Отмечена пыльца Artemisia sp., Chenopodiaceae, Cyperaceae, Poaceae, Ericaceae/Vacciniaceae. Из разнотравья встречены Ranunculaceae, Brassicaceae, Rosa-ceae, Polygonaceae, Asteraсeae, Caryophyllaceae. Среди споровых растений преобладают Sphagnum sp. (более 12 %) и папоротники сем. Polypodiaceae (почти 11 %). В небольших количествах присутствуют Lycopodium cla-vatum, L. complanatum, Selaginella selaginoides.
Этот спорово-пыльцевой спектр характеризует развитие елово-сосновых лесов со значительной примесью березы (в основном кустарниковой), ольхи и ивы. Климат был достаточно благоприятным.
Спорово-пыльцевой комплекс II выделен в интервале глубин 41.65—40.80 м. Количество пыльцы древесных растений в общем составе возрастает до 65 %, содержание трав колеблется от 15 до 36 %, спор — от 14.8 до 28.7 %. Состав и структура группы древесных сохраняется. Среди хвойных пород преобладает то Pinus sylvestris (40 %), то Picea sp. (28.4 %). Чаще встречаются Pinus sibirica, Abies sp. Участие Betula sp. немного возросло: Betula sect. Fruticosae — от 0.5 до 9.7 %, Betula sect. Albae — от 1.5 до 7.3 %, доля Betula nana уменьшилась (0.2—2.6 %).
Группа травянистых растений становится более разнообразной. Отмечены представители Artemisia sp., Chenopodiaceae, Cyperaceae, Poaceae, Ericaceae/ Vacciniaceae. Ranunculaceae, Brassicaceae, Rosaceae, Polygonaceae, Asteraсeae, Caryophyllaceae, Onagraceae, Apiaceae, Valerianaceae, Liliaceae, Geraniaceae и других. В составе споровых растений по-прежнему преобла дают Sphagnum sp. (до 16.5 %) и папоротники сем. Polypodiaceae (более 10 %). В небольших количествах присутствуют Lycopodium clavatum, L. complana-tum, L. annotinum, L. Apressum; Osmunda sp. Selaginella selaginoides единичен.
Палинологический спектр указывает на дальнейшее распространение лесных территорий, где лесообразующими породами служили ель и сосна. В качестве примеси присутствовали пихта, кедр, древовидная и кустарниковая березы, ольха и ива. На открытых участках развивалась луговая и болотная растительность. Климатические условия стали еще более благоприятными.
В интервале глубин 39.4—22.0 м выделена пачка 4 , сложенная переслаивающимися темно-серыми и серыми с коричневым оттенком глинами и серо-коричневыми, иногда красновато-бурыми алевритами без включений обломочного материала. В результате проведенных исследований эта пачка подразделена на четыре слоя.
Слой 4d мощностью 11.2 м (глубина 39.4—28.2 м) представлен преимущественно алевритами глинистыми, местами опесчаненными, с маломощными прослоями глин. Степень сортированности отложений средняя до низкой (Sc = 0.37—0.16), суммарная карбо-натность повышена, в отдельных образцах достигает 14—16 %. Тяжелая фракция сложена амфи- бол(12.7 %)-гранат(17.8 %)-эпидотовой(22.5 %) минеральной ассоциацией с высокими содержаниями в нижней части слоя группы титановых минералов (рутил, титанит, лейкоксен) — до 18.1 %, магнетита — до 8.5 % и пирита с сидеритом, в сумме составляющих 17.3 %. В верхней части слоя до 4.4 % повышено количество хромшпинелидов.
В составе спорово-пыльцевого комплекса III (глубина 39.85—39.45 м) численность пыльцы и спор в целом сокращается (рис. 4). По-прежнему преобладает пыльца древесных растений, но количество ее несколь- 29
* Цвета отложений в литологической колонке отражают их естественную окраску
Условные обозначения:
Рис. 2. Строение и гранулометрический состав отложений в скв. 17843:
1 — песок с гравием и галькой; 2 — песок с гравием; 3 — песок; 4 — алеврит; 5 — супесь; 6 — суглинок; 7 — глина; 8 — дресва; 9 — гравий (>1 мм); 10 — песок (1.0—0.1 мм); 11 — алеврит (0.10—0.01 мм); 12 — глина (< 0.01 мм)
Fig. 2. Structure and granulometric composition of sediments in the well 17843:
1 — sand with gravel and pebbles; 2 — sand with gravel; 3 — sand; 4 — silt; 5 — sandy loam; 6 — loam; 7 — clay; 8 — gruss; 9 — gravel (> 1 mm); 10 — sand (1.0—0.1 mm); 11 — silt (0.10—0.01 mm); 12 — clay (< 0.01 mm)
Таблица 1. Гранулометрический состав отложений в скв. 17843
Table 1. Granulometric composition of sediments in the well 17843
|
№ слоя Layer No |
№ обр., глубина, м Sample No., depth, m |
Карбонат-ность, % Carbonate content, % |
Содержание фракций, %, размер, мм Content of fractions, %, size, mm |
Средний диаметр Average diameter, dср |
Коэффициент сортировки Sorting coefficient, Sc |
|||
|
2—1 |
1.0—0.1 |
0.10—0.01 |
<0.01 |
|||||
|
0.65 |
0.4 |
0.6 |
96.3 |
1 |
2.1 |
0.220 |
0.60 |
|
|
1.0—1.1 |
0.3 |
2.2 |
94.5 |
1.6 |
1.6 |
0.265 |
0.53 |
|
|
1 |
1.7 |
0.6 |
0.5 |
93.8 |
3.3 |
2.4 |
0.189 |
0.58 |
|
3 |
0.6 |
0.3 |
91.2 |
5.5 |
3.1 |
0.170 |
0.56 |
|
|
4 |
0.3 |
0.3 |
91.1 |
5.2 |
3.5 |
0.185 |
0.53 |
|
|
5 |
0.3 |
1.8 |
91.6 |
4.2 |
2.4 |
0.203 |
0.52 |
|
|
7.2 |
0.7 |
33.1 |
62.7 |
1.8 |
2.5 |
0.367 |
0.40 |
|
|
7.8 |
0.6 |
57.2 |
40.7 |
0.5 |
1.5 |
0.689 |
0.51 |
|
|
8.3 |
1.7 |
1.6 |
25.3 |
59.2 |
13.9 |
0.049 |
0.39 |
|
|
8.6 |
0.5 |
5.3 |
80.4 |
11.2 |
3.1 |
0.224 |
0.39 |
|
|
2 |
9.1 |
0.4 |
11.4 |
76.2 |
9.3 |
3.1 |
0.262 |
0.33 |
|
9.8 |
0.7 |
16.2 |
70.6 |
10.5 |
2.8 |
0.264 |
0.30 |
|
|
10.5 |
0.3 |
48.5 |
42.8 |
6.8 |
1.8 |
0.500 |
0.38 |
|
|
11 |
0.2 |
32.3 |
60.6 |
5.7 |
1.4 |
0.415 |
0.35 |
|
|
11.5 |
0.3 |
14.2 |
77.8 |
5.5 |
2.5 |
0.271 |
0.36 |
|
|
11.9 |
0.7 |
7.5 |
56.4 |
34.1 |
2 |
0.132 |
0.45 |
|
|
12.5 |
1.2 |
3.4 |
86.8 |
7.1 |
2.6 |
0.180 |
0.46 |
|
|
13 |
0.9 |
3 |
87.2 |
6.8 |
3 |
0.174 |
0.47 |
|
|
13.5 |
1.8 |
4.8 |
85.6 |
6.9 |
2.7 |
0.187 |
0.44 |
|
|
14.5 |
0.8 |
2.1 |
91.6 |
4.4 |
1.8 |
0.239 |
0.51 |
|
|
15.5 |
0.5 |
2.5 |
90 |
5.7 |
1.8 |
0.232 |
0.51 |
|
|
3 |
17 |
0.5 |
2.3 |
92.3 |
4 |
1.4 |
0.260 |
0.54 |
|
18 |
0.8 |
1.1 |
93.9 |
3.6 |
1.4 |
0.252 |
0.56 |
|
|
18.5 |
0.9 |
2.2 |
91.9 |
4.3 |
1.6 |
0.260 |
0.55 |
|
|
19 |
0.4 |
2.1 |
91.7 |
5.4 |
0.9 |
0.261 |
0.52 |
|
|
19.5 |
1.5 |
1.4 |
93 |
4.7 |
0.9 |
0.247 |
0.52 |
|
|
20 |
4.8 |
2.3 |
95.9 |
0.8 |
1.1 |
0.270 |
0.55 |
|
|
20.5 |
0.7 |
1.3 |
88 |
9.8 |
0.9 |
0.253 |
0.51 |
|
|
21.5 |
2.3 |
1.1 |
94.6 |
3.3 |
1.1 |
0.270 |
0.59 |
|
|
4a |
22 |
1.3 |
1 |
86 |
11.2 |
1.9 |
0.189 |
0.49 |
|
23 |
0.1 |
0.3 |
85.9 |
11.4 |
2.5 |
0.188 |
0.48 |
|
|
23.6 |
7.6 |
0 |
12.7 |
23.2 |
64.1 |
0.007 |
0.16 |
|
|
24.1 |
7.4 |
0 |
0.1 |
94 |
5.9 |
0.019 |
0.53 |
|
|
24.3 |
8 |
0 |
0.2 |
39.1 |
60.7 |
0.007 |
0.23 |
|
|
4b |
24.7 |
8 |
0 |
0.2 |
22.1 |
77.6 |
0.004 |
0.27 |
|
25 |
7.2 |
0 |
0.2 |
43.6 |
56.3 |
0.008 |
0.20 |
|
|
25.2 |
6.9 |
0 |
2.2 |
25.3 |
72.4 |
0.005 |
0.27 |
|
|
25.5 |
9.2 |
0 |
0.3 |
43.1 |
56.6 |
0.007 |
0.35 |
|
|
25.9 |
7.8 |
0 |
0.4 |
57 |
42.5 |
0.009 |
0.30 |
|
|
4с |
27.0 |
9.7 |
0 |
0.5 |
55.2 |
44.3 |
0.008 |
0.30 |
|
27.5 |
2.4 |
0 |
90 |
6.8 |
3.2 |
0.160 |
0.53 |
|
|
28.2 |
11.4 |
0 |
14.4 |
48.6 |
37.1 |
0.016 |
0.27 |
|
|
28.8 |
9.9 |
0 |
1.8 |
68.2 |
30 |
0.014 |
0.28 |
|
|
29.3 |
13.7 |
0.1 |
0.3 |
55.2 |
44.4 |
0.011 |
0.21 |
|
|
29.7 |
14.5 |
0 |
1.2 |
64.2 |
34.6 |
0.013 |
0.28 |
|
|
30.4 |
12.5 |
0 |
1.4 |
74.7 |
23.9 |
0.016 |
0.29 |
|
|
30.8 |
14.1 |
0 |
1.2 |
45.6 |
53.3 |
0.008 |
0.24 |
|
|
31.2 |
12.6 |
0 |
0.7 |
64.2 |
35.1 |
0.012 |
0.23 |
|
|
31.5 |
14.7 |
0 |
1.1 |
73.1 |
25.8 |
0.015 |
0.30 |
|
|
31.7 |
13.2 |
0 |
0.7 |
61.4 |
37.9 |
0.014 |
0.20 |
|
|
31.8 |
10.2 |
0 |
1.7 |
57.3 |
41 |
0.009 |
0.28 |
|
|
4d |
32.2 |
16.2 |
0 |
0.3 |
71.4 |
28.3 |
0.021 |
0.32 |
|
32.5 |
11.3 |
0 |
15.2 |
50.9 |
33.9 |
0.015 |
0.17 |
|
|
33 |
10.7 |
0 |
2.1 |
74.7 |
23.2 |
0.019 |
0.23 |
|
|
33.8 |
9 |
0 |
4.8 |
26.2 |
69 |
0.005 |
0.28 |
|
|
34.3 |
8.8 |
0 |
9.9 |
67.2 |
22.9 |
0.023 |
0.16 |
|
|
34.8 |
10.1 |
0 |
7.3 |
69.3 |
23.5 |
0.021 |
0.18 |
|
|
35.6 |
12.5 |
0 |
7.4 |
65.4 |
27.3 |
0.019 |
0.17 |
|
|
36.5 |
7.5 |
0 |
51.4 |
33.9 |
14.7 |
0.052 |
0.32 |
|
|
37.2 |
6.1 |
0 |
62.2 |
24.1 |
13.7 |
0.063 |
0.37 |
|
|
37.7 |
8.5 |
0 |
30.1 |
51.7 |
18.1 |
0.031 |
0.19 |
|
|
38.1 |
10.2 |
0 |
15.3 |
60.5 |
24.2 |
0.021 |
0.16 |
|
|
39.4 |
15.2 |
0 |
14.4 |
60.9 |
24.7 |
0.019 |
0.18 |
|
|
40.4 |
17.3 |
0.3 |
13.6 |
71.8 |
14.3 |
0.024 |
0.38 |
|
|
41.3 |
10.5 |
0 |
69.2 |
21.5 |
9.3 |
0.081 |
0.38 |
|
|
5 |
42.6 |
6.5 |
0.1 |
65.9 |
22.7 |
11.3 |
0.073 |
0.35 |
|
42.8 |
8.3 |
1.6 |
72.2 |
17.5 |
8.7 |
0.111 |
0.31 |
|
|
43.2 |
5.3 |
0.6 |
84.5 |
8.6 |
6.4 |
0.153 |
0.43 |
|
Таблица 2. Минеральный состав тяжелой фракции отложений в скв. 17843
Table 2. The mineral composition of the heavy fraction of sediments in the well 17843
|
№ обр., глубина / Sample No., depth |
4 |
7.8 |
9.8 |
11.5 |
13.5 |
17 |
20.5 |
23 |
23.6 |
24.1 |
25.1 |
25.5 |
27 |
27.5 |
28.5 |
35.2 |
40.4 |
43.2 |
|
№ слоя / Layer No. |
1 |
2 |
3 |
4а |
4b |
4c |
4d |
5 |
||||||||||
|
ВТФ, % / Yield of heavy fractions, % |
0.41 |
1.39 |
1.24 |
0.8 |
0.46 |
0.88 |
0.8 |
0.58 |
1,76 |
1,31 |
3,05 |
1,5 |
0.25 |
0.67 |
1.12 |
0.66 |
1.77 |
0.45 |
|
Магнетит / Magnetite |
4.4 |
7.1 |
3.9 |
5.7 |
11.8 |
6.9 |
5.5 |
6.4 |
22.4 |
41,7 |
24,6 |
34,4 |
7 |
8.7 |
2.1 |
8.5 |
0.1 |
0.1 |
|
Ильменит / Ilmenite |
11.7 |
16.3 |
16.1 |
13.2 |
13.2 |
13.6 |
11.2 |
12.2 |
2.4 |
1,1 |
24,1 |
2,3 |
12.5 |
15 |
5.6 |
8.1 |
13.9 |
10.1 |
|
Эпидот / Epidote |
26.7 |
22.7 |
26.9 |
30.6 |
23.5 |
24.7 |
25.1 |
22.1 |
18.8 |
20,1 |
14,2 |
10,1 |
19.1 |
18.1 |
28.1 |
16.8 |
18.7 |
25.1 |
|
Амфибол / Amphibole |
9.4 |
12.3 |
11.3 |
8.6 |
10.5 |
10.8 |
18 |
13.5 |
10.6 |
10,4 |
7,7 |
6,3 |
13.2 |
14.7 |
16.1 |
9.2 |
12.2 |
13.9 |
|
Гранат / Garnet |
25.2 |
23.4 |
18.7 |
20.1 |
18.2 |
18.2 |
18.5 |
20.8 |
14.9 |
10,6 |
8,5 |
6,7 |
18.7 |
18.8 |
29.1 |
6.4 |
18.2 |
16.4 |
|
Пирит / Pyrite |
ед. зн. |
0.2 |
7.6 |
6.4 |
2.8 |
|||||||||||||
|
Сидерит / Siderite |
0.4 |
4.2 |
0.2 |
9,7 |
0,1 |
7.3 |
5.2 |
0.1 |
9.7 |
4.2 |
1.8 |
|||||||
|
Циркон / Zircon |
0.9 |
1.1 |
1.9 |
1.1 |
2.4 |
2 |
0.7 |
1.6 |
5.5 |
ед. зн. |
0,1 |
6,4 |
1.2 |
1.6 |
1.2 |
3.4 |
4.7 |
1.1 |
|
Рутил / Rutile |
0.4 |
0.5 |
1 |
0.8 |
0.7 |
1.2 |
0.4 |
0.9 |
1.7 |
ед. зн. |
0,1 |
2,7 |
0.7 |
0.8 |
0.9 |
2 |
1.7 |
1 |
|
Титанит / Titanite |
2.4 |
0.5 |
1.7 |
1.5 |
2.3 |
2.2 |
2.2 |
2.1 |
4.8 |
3,3 |
0,2 |
7,3 |
4.2 |
2.6 |
2.1 |
4.9 |
2.5 |
2.5 |
|
Лейкоксен / Leucoxene |
3.4 |
1 |
2.9 |
1.5 |
1.3 |
3.9 |
3.1 |
2.4 |
5.8 |
8,7 |
0,3 |
6,8 |
5.3 |
2.6 |
1.9 |
11.2 |
2.2 |
3.4 |
|
Группа титановых минералов Group of titanium minerals |
6.2 |
2 |
5.6 |
3.8 |
4.3 |
7.2 |
5.7 |
5.3 |
12.3 |
12 |
0,5 |
16,9 |
10.2 |
6 |
4.8 |
18.1 |
6.5 |
6.8 |
|
Кианит / Kyanite |
2.2 |
1 |
4.1 |
1.4 |
1.3 |
2.9 |
4.2 |
2.8 |
5.1 |
3,8 |
0,3 |
5,9 |
3.7 |
2.7 |
1.9 |
5.9 |
2.7 |
3.6 |
|
Ставролит / Staurolite |
7.1 |
3.8 |
4.5 |
5.8 |
5.4 |
5.3 |
4.8 |
6.7 |
2.2 |
0,3 |
4,2 |
4,6 |
1.7 |
3.7 |
2.7 |
1 |
2.7 |
11.2 |
|
Силлиманит / Sillimanite |
0.4 |
0.1 |
0.5 |
0.2 |
0.2 |
0.4 |
ед. зн. |
0.3 |
ед. зн. |
0,5 |
0.2 |
0.3 |
0.2 |
0.3 |
ед. зн. |
|||
|
Группа метаморфических минералов Group of metamorphic minerals |
9.6 |
4.9 |
9.1 |
7.5 |
6.9 |
8.6 |
8.9 |
9.8 |
7.3 |
4,1 |
4,4 |
11 |
5.6 |
6.7 |
4.7 |
6.8 |
5.7 |
14.8 |
|
Турмалин / Tourmaline |
3.1 |
1.3 |
1.6 |
0.8 |
0.7 |
1.3 |
1.6 |
0.4 |
1.6 |
ед. зн. |
0,1 |
0,8 |
1.1 |
0.6 |
2.1 |
0.6 |
1.2 |
1.1 |
|
Апатит / Apatite |
1.5 |
0.2 |
1.1 |
1.2 |
2 |
1.2 |
2.7 |
0,2 |
4,1 |
2.1 |
1.1 |
1.3 |
3.9 |
2.2 |
1 |
|||
|
Пироксен / Pyroxene |
1.0 |
1.5 |
0.5 |
0.2 |
2.1 |
0.4 |
0.7 |
0.3 |
ед. зн. |
ед. зн. |
0,7 |
0,7 |
0.2 |
0.3 |
0.5 |
0.6 |
1.7 |
|
|
Хромшпинелид / Chrome spinel |
1.8 |
7.5 |
2.8 |
8.3 |
5.4 |
5.2 |
1.8 |
2.2 |
1.3 |
0,1 |
5 |
0,3 |
1.1 |
2.2 |
4.4 |
0.4 |
5.5 |
3.2 |
Рис. 3. Средний минеральный состав тяжелой фракции отложений в скв. 17843:
1 — магнетит; 2 — ильменит; 3 — эпидот; 4 — амфибол; 5 — гранат; 6 — группа титановых минералов; 7 — группа метаморфических минералов; 8 — хромшпинелид
Fig. 3. The average mineral composition of the heavy fraction sediments in the well 17843:
1 — magnetite; 2 — ilmenite; 3 — epidote; 4 — amphibole; 5 — garnet; 6 — group of titanium minerals; 7 — group of metamorphic minerals; 8 — chrome spinel
Рис. 4. Спорово-пыльцевая диаграмма отложений в скв. 17843
Fig. 4. Spore-pollen diagram of sediments in in the well 17843
ко уменьшается. Доля трав по-прежнему достаточно велика (23—31%), участие спор возрастает до 31 %. Общая структура комплекса сходна с комплексом II. Преобладают хвойные растения, но их участие немного сокращается: Picea sp. снижается с 28 до 13.5 %, Pinus sylvestris составляет до 19 %, Pinus sibirica, Abies sp. вверх по разрезу исчезают. Участие пыльцы сем. Betulaceae также снижается: Betula sect. Albae содержится в количестве немногим более 3 %, Betula sect. Fruticosae — 4.4 %, Betula nana и Alnus sp. — до 1.7 %.
Состав травянистых растений становится беднее. Среди споровых по-прежнему преобладают Sphagnum sp. и папоротники сем. Polypodiaceae. В небольших количествах присутствуют Lycopodium clavatum, L. com-planatum, L. annotinum, Botrychium sp., Selaginella selag-inoides .
Палинологический спектр указывает на сокращение лесных елово-сосновых группировок с незначительной примесью пихты, кедра, древовидной и кустарниковой берез, ольхи и ивы. На открытых участках развивалась луговая и болотная растительность. Климатические условия еще оставались благоприятными.
Спорово-пыльцевой комплекс IV выделен в интервале глубин 39.25—37.45 м. В общем составе спектра по-прежнему в целом преобладает пыльца древесных растений (34—66 %), в некоторых образцах превалирует пыльца травянистых растений, которая составляет 13—37 %. Споровых растений отмечено от 16 до 40 %.
Количественные соотношения пыльцы сохраняются. Преобладают хвойные растения: Picea sp., Pinus sylvestris , Pinus sibirica, Abies sp. Пыльца сем. Betulaceae занимает подчиненное положение. Разнообразие группы травянистых уменьшается. Среди споровых растений по-прежнему преобладают Sphagnum sp. (колеблется от 11 до 25 %) и папоротники сем. Polypodiaceae (более 12 %). Единично отмечены плауны, а также Botrychium sp., Selaginella selaginoides .
Палинологический спектр этой зоны свидетельствует о том, что на территории лесные группировки сохраняли свое доминирующее положение. В почвенном покрове развивались болотно-травянистые сообщества.
В спектрах спорово-пыльцевого комплекса V (глубина 37.20—34.15 м) общее количество спор и пыльцы значительно сокращается. Среди отмеченных древесных пород преобладают хвойные растения, но в целом их участие продолжает уменьшаться: Pinus sylvestris содержится в количестве от 8 до 23 %, Picea sp. в среднем составляет 12—20 %, Pinus sibirica и Abies sp. исчезают. Пыльца сем. Betulaceae по-прежнему занимает подчинённое положение: Betula sect. Albae — до 2.6 %,3 Betula sect. Fruticosae — 1—7 %, Betula nana — 0.6—6%. Alnus sp., Salix sp. единичны.
Состав травянистых растений сохраняется. Отмечены Artemisia sp., Chenopodiaceae, Cyperaceae, Poaceae, Ericaceae/Vacciniaceae. Разнотравье представ лено Ranunculaceae, Cariophyllaceae, Rosaceae, Polygonaceae, Asteraceae, Apiaceae и др. Среди споровых растений по-прежнему преобладают Sphagnum sp. (до 27%) и папоротники сем. Polypodiaceae (более 17 %). Единично встречены Lycopodium clavatum, L. complana-tum, L. annotinum, Selaginella selaginoides.
Палинологический спектр этой зоны свидетельствует о том, что на территории лесные группировки потеряли свое доминирующее положение. В почвенном покрове развивались болотно-травянистые сообщества. Климатическая обстановка ухудшилась.
Слой 4c (глубина 27.5—27 м) в нижней части сложен песком средне- и мелкозернистым, выше — алевритом глинистым, темно-серым с коричневатым оттенком, очень плотным, менее карбонатным, чем ниже по разрезу (табл. 1). Степень карбонатности составляет 2.4—9.7 %. Для песчано-алевритовых отложений характерна ильменит(13.8 %)-амфибол(13.9 %)-эпи-дот(18.6 %)-гранатовая(18.8 %) ассоциация тяжелых минералов с повышенным содержанием титановых минералов — 8.1% и высокой концентрацией магнетита — 7.9 % (табл. 2, рис. 3).
Слой 4b в интервале глубин 25.9—23.6 м представлен плотной темно-серой с коричневым оттенком слабосортированной алевритистой глиной (Sc = 0.29) без обломочного материала, со средним диаметром частиц (dср), равным 0.008 мм. Эта глина определяется самым высоким в разрезе скважины ВТФ (в среднем 1.91 %) и аномально высоким содержанием магнетита — 30.8 %, в отдельных пробах достигающим 41.7 %. На эпидот приходится 15.8 %, титановые минералы составляют 10.4 %. Отложения из верхней части слоя обогащены гранатами, составляющими в среднем 12.8 %, и амфиболами — 10.5 %, тогда как в нижней части слоя этих минералов содержится почти вдвое меньше. В средней части слоя до 5 % повышено количество хромшпинелидов.
На глубине 34—24 м отложения исследованы па-линологически, в них отмечены пыльца и споры в небольших количествах до единичного. Среди встреченных форм основную массу составляют травянистые растения, несколько меньше споровых и древесных. Среди зафиксированной пыльцы древесных растений доля хвойных значительно снижается: встречена Pinus sylvestris , Picea sp. исчезает вверх по разрезу. В составе пыльцы сем. Betulaceae чаще отмечена пыльца Betula nana , встречена Betula sect. Fruticosae , Alnus sp. — единичен, Betula sect. Albae не отмечена.
В составе травянистых растений преобладающими становятся Artemisia sp. и Chenopodiaceae. Единична встречаемость пыльцы Ephedra sp., Poaceae, Ericaceae/ Vacciniaceae. Участие разнотравья снижается. Среди споровых растений по-прежнему преобладают Sphagnum sp. (до 33 %) и папоротники сем. Polypodiaceae (до 14— 16 %). Lycopodium clavatum, Lycopodium sp. отмечаются единично.
По небольшому количеству зерен спор и пыльцы трудно судить о формировании растительности, однако можно предположить, что развивались тундровые растительные сообщества. Наряду с болотно-тундровыми формациями имели место ксерофитные сооб щества из полыней Artemisia sp., маревых Chenopodiaceae, Ephedra sp. Все это свидетельствует о холодных климатических условиях.
Слой 4а (глубина 23—22 м) представлен темно-серым, довольно хорошо сортированным мелкозернистым песком (Sс= 0.48—0.49) с редким гравием и очень низкой суммарной карбонатностью — 0.1—1.3 %. Тяжелая фракция сложена ильменит(12.2 %)-амфи-бол(13.5 %)-гранат(20.8 %)-эпидотовой(22.1 %) ассо-
циацией минералов с повышенным содержанием магнетита (6.4 %) и метаморфических минералов (9.8 %).
В слое 3 (интервал глубин 21.5—11.9 м) вскрывается серый мелкозернистый, хорошо сортированный песок с содержанием гравия, составляющим первые проценты и возрастающим вверх по слою до 7.5 %. В этом же направлении отмечается некоторое снижение степени сортированности отложений от 0.59 в нижней части слоя до 0.45 в верхней. Тяжелую фракцию слагает ильменит(12.6 %)-амфибол(13.1 %)-гра- нат(18.3 %)-эпидотовая(24.4 %) минеральная ассоциация с повышенными концентрациями метаморфических минералов (8.1 %) и хромшпинелидов ( 4.1 %). Минеральный состав весьма сходен с таковым в сл. 5. Отличие состоит лишь в содержаниях магнетита: в сл. 5 он составляет 0.1 %, тогда как в рассматриваемом сл. 3 его значение повышено в среднем до 8.1 %.
Слой 2 (глубина 11.5—7.2 м) представлен песком желтовато- и серо-коричневым, разнозернистым, преимущественно средне- и крупнозернистым. На глубине 9.8—8.3 м выходят среднесортированные средне- и мелкозернистые пески до алевритов с Sc, равным 0.30— 0.39. В нижней части слоя (11.5—10.5 м) и в кровле (7.8— 7.2 м) это гравийно-песчаные отложения с редкой мелкой галькой (табл. 1, рис. 2). Отложения характеризуются высоким выходом тяжелой фракции — 1.14 %, состав ляющей амфибол(10.7 %)-ильменит(15.2 %)-гра- нат(20.8 %)-эпидотовую(26.4 %) ассоциацию с повышенными содержаниями магнетита (5.6 %), хромшпи-нелидов (6.2 %) и метаморфических минералов (7.2 %).
Слой 1 начинается с глубины 5 м (до поверхности) и сложен хорошо сортированными средне- и мелкозернистыми песками с единичным гравием. Цвет песков серый, в верхнем метре слоя коричневый. Тяжелые минералы слагают амфибол(9.4 %)-ильме-нит(11.7 %)-гранат(25.2 %)-эпидотовую(26.7 %) ассоциацию, в которой 9.6 % составляют метаморфические минералы, а содержание магнетита повышено до 4.4 % (табл. 2, рис. 3).
В целом в нижней части скважины ( слои 5, 4d и 4с в интервале глубин 43.2—27.0 м) наблюдается переслаивание песков глинисто-алевритовых (слои 5 и 4с) и алевритов глинистых (сл. 4d) . Для этой толщи характерны высокие содержания титановых минералов (рутил, титанит, лейкоксен) — 6.7—11.5 % — за счет повы шенных концентраций лейкоксена и титанита. Количество ильменита изменяется от 13.8 до 6.8 %. Содержания хромшпинелидов вниз по толще возрастают от 1.7 до 4.4 %. Эта толща была сформирована предположительно во флювиогляциальных условиях, на что, во-первых, может указывать более высокая суммарная карбонатность этих отложений по сравнению с аллювием [13]. Низкая карбонатность аллювия определяется резко подчиненным значением обломков карбонатных пород по отношению к другим, более устойчивым породам из-за их быстрого механического разрушения в условиях речного стока. Во-вторых, флювиогляциальные осадки характеризуются многообразием литотипов отложений от алевритов до галечников, что обусловлено изменчивостью гидродинамических условий при их формировании и, соответственно, принадлежностью их к различным генетическим подгруппам.
Флювиогляциальные отложения перекрываются плотной глиной неясного генезиса, без обломочного материала, вскрытой в интервале глубин 25.9—23.6 м (сл. 4b). В глине до 1.91 % повышено содержание тяжелых минералов, которые слагают гранат(10.2 %)-эпи-дот(15.8 %)-магнетитовую(30.8 %) ассоциацию. Количество магнетита в отдельных образцах достигает аномально высоких значений — 41.7 %, суммарное содержание минералов группы титановых тоже повышено до 10.4 %.
Верхние 22 м отложений в разрезе скв. 17843 (слои 4а и 3-1) представлены аллювием — хорошо сортированным средне- и мелкозернистым песком. Тяжелые минералы аллювиальных песков формируют амфи- бол-ильменит-гранат-эпидотовую ассоциацию. Содержания амфиболов в аллювиальной пачке убывают снизу вверх от 13.6 до 9.4 %, тогда как значения эпи дота, напротив, возрастают от 22.1 до 26.6 %. Характерными особенностями аллювия в этой скважине являются повышенные содержания магнетита — 4.4—8.1 %, в отдельных образцах достигающие 11.8 %, и хромшпинелидов, составляющих в среднем 4.1 % в сл. 3 и 6.2 % в сл. 2. Пески обогащены метаморфическими минералами (кианит, ставролит, силлиманит), составляющими 7.2—9.8 % за счет повышенных содержаний ставролита (иногда до 7.1 %) и кианита (до 4.2 %).
Выводы
Минеральный состав четвертичных отложений, слагающих Кельтминский погребенный каньон, вскрытый скв. 17843, изучен впервые. В результате выявлен не вполне типичный для отложений квартера набор и количественные содержания тяжелых минералов (табл. 2, рис. 3).
Тяжелая фракция флювиогляциальных отложений характеризуется высокими концентрациями магнетита (до 42 %), хромшпинелидов (до 8 %) и ильменита (до 24 %), тогда как обычно в четвертичных осадках магнетит составляет первые проценты, либо еще меньше; хромшпинелиды фиксируются в единичных знаках, реже в долях процента; максимальные содержания ильменита редко достигают 10—11 %.
Наличие повышенных концентраций магнетита, хромшпинелидов и ильменита в тяжелой фракции бесспорно свидетельствуют об участии уральских магматических и метаморфических комплексов в качестве источников сноса материала при образовании этих осадков. Высокие содержания магнетита, вероятно, связаны как с магматическими породами и основными эффузивами, так и с метаморфическими серпен-тинизированными ультрабазитами. Хромшпинелиды могли поступать из пород офиолитовой ассоциации Полярного и Приполярного Урала [10, 9, 12]. Ильменит характерен для основных и щелочных магматических пород. Как акцессорный минерал, он образуется на последней стадии кристаллизации магматических пород разнотипного состава. Кроме того, эпидот, содержание которого повышено до 31 %, также является, наряду с ильменитом, характерным минералом СевероВосточной терригенно-минералогической провинции, включающей Новую Землю, Пай-Хой и Полярный и Приполярный Урал [3].
Существование сквозной долины рек Южной и Северной Кельтм, через которую речные и флювиогляциальные воды переливались из одного бассейна в дру- 35
гой, и поступление подобного комплекса тяжелых минералов со стороны Камы представляется весьма сомнительным, поскольку в бассейне Камы развит пли оцен, а долины рек Северной и Южной Кельтм сложены пермскими известковыми отложениями. Вопрос о времени формирования сквозной долины пока остается открытым.
Палинологические исследования нижней части отложений отражают закономерную смену растительности в заключительные этапы межледниковья. Еловососновые леса с примесью пихты, кедра, древовидной и кустарниковой берез, ольхи и ивы постепенно замещались тундровыми растительными сообществами, где наряду с болотно-тундровыми формациями имели место ксерофитные сообщества из полыней Artemisia sp., маревых Chenopodiaceae, редкой Ephedra sp.
Работа выполнена в рамках темы НИР ГР № AAAA-A17-117121140081-7.
Список литературы Строение, состав и условия формирования четвертичных отложений в Кельтминском погребенном каньоне (юго-восток Республики Коми)
- Андреичева Л. Н. Основные морены Европейского Северо-Востока России и их литостратиграфическое значение. СПб.: Наука, 1992. 125 с.
- Андреичева Л. Н. Плейстоцен Европейского Северо-Востока. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 323 с.
- Батурин В. П. Петрографический анализ геологического прошлого по терригенным компонентам. М.- Л.: Изд-во АН СССР,1947. 338 с.
- Белкин В. И., Рязанов И. В. О понятиях сортированности и однородности гранулометрического состава осадочных пород // Литология и полезные ископаемые. 1974. № 2. С. 133—139.
- Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 576 с.
- Викулова М. Ф. Общая характеристика глин // Методическое руководство по петрографо-минералогическому изучению глин. М., 1957. С. 7—90.
- Гричук В. П., Заклинская Е.Д. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М.: ОГИЗ ГЕОГРАФГИЗ, 1948. 224 с.
- Качинский Н. А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. М.: Изд-во АН СССР, 1958. 191 с.
- Макеев А. Б., Брянчанинова Н. И. Минералогия, хромитоносность и платиноносность Полярного Урала // Вестник Ин-та геологии Коми НЦ УрО РАН. 2000. № 6. С. 20—24.
- Макеев А. Б., Пeревозчиков Б. В., Афанасьев А. К. Хромитоносность Полярного Урала. Сыктывкар: Коми филиал АН СССР, 1985. 152 с.
- Пыльцевой анализ. М.: Гос. изд-во геол. лит-ры, 1950. 571 с.
- Савельева Г. Н. Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М.: Наука, 1987. 246 с. (Тр. ГИН АН СССР; Вып. 404).
- Юргайтис А. А. Литогенез флювиогляциальных отложений области последнего материкового оледенения. М.: Недра, 1984. 183 с.
- Яковлев С. А. Основы геологии четвертичных отложений Русской равнины (Стратиграфия). М.: Госгеолтехиздат, 1956. 351 с.
- Erdtman G. Erdtman's Handbook of Palynology. 2nd ed. / Ed. S. Nilsson, J. Praglowski. Copenhagen, 1992. 580 pp.
