Агафонова Галина Валентиновна — кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры геологии и разведки месторождений углеводородов Российскиого государственного геологоразведочного университета им. Серго Орджоникидзе (Москва), старший научный сотрудник ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский геологический нефтяной институт»
23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997,
36, шоссе Энтузиастов, г. Москва 105118
SPIN-код: 1525-4790
Galina V. Agafonova — Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Ass. Prof., Department of geology and exploration of hydrocarbon deposits, senior researcher, Federal state budgetary institution All-Russia Research Geological Oil Institute
23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997,
36, road Enthusiasts, Moscow 105118
SPIN: 1525-4790
Андрухович Александр Олегович — старший преподаватель кафедры палеонтологии и региональной геологии
23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997
SPIN-код: 4566-6444
Alexandr O. Andruhovich — sen. lect., Department of paleontology and regional geology
23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997
SPIN: 4566-6444
Комаров Владимир Николаевич — кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры палеонтологии и региональной геологии
23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997
SPIN-код: 2739-5934
Vladimir N. Komarov — Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Ass. Prof., Department of paleontology and regional geology
23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997
SPIN: 2739-5934
Рахимова Елена Вадимовна— старший преподаватель кафедры геологии и разведки месторождений углеводородов
23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997
SPIN-код: 9858-4461
Elena V. Rakhimova — sen. lect., Department of geology and exploration of hydrocarbon deposits
23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997
SPIN: 9858-4461
Туров Александр Васильевич — кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры палеонтологии и региональной геологии
23, Миклухо-Маклая ул., г. Москва 117997
SPIN-код: 3461-0455
Alexandr V. Turov — Cand. of Sci. (Geol.-Min.), Ass. Prof., Department of paleontology and regional geology
23, Miklukho-Maklaya str., Moscow 117997
SPIN: 3461-0455
Цель. Обнажение упоминается в большинстве монографий, посвященных геологии Горного Крыма, хорошо изучено палеонтологически, но еще плохо изучено в литологическом отношении. Вследствие этого авторами были проведены детальные литологические исследования для выявления состава, строения и условий образования известняков.
Материалы и методы. Авторами проведено макроскопическое изучение обнажения с последующим отбором образцов известняков для проведения детальных литологических исследований с использованием поляризационного микроскопа.
Результаты. Микроскопическим анализом установлены три структурных типа известняков: органогенно-обломочный, обломочный и оолитово-органогенно-обломочный. Основным, резко преобладающим компонентом являются обломки иглокожих, преимущественно криноидей. Остальные органогенные компоненты (в порядке убывания: брахиоподы, гастроподы, фораминиферы, остатки зеленых водорослей, губки, остракоды, аммониты, радиолярии) суммарно составляют не более 10%. Обломки криноидей имеют следы окатанности различной степени. Известняковые обломки (интракласты) характеризуются органогенно–обломочной и пелитоморфной с органогенным шламом структурами, иногда содержат мелкопесчаную и алевритовую примесь обломков кварца. Оолитово-органогенно-обломочные известняки почти нацело сложены обломками криноидей, часть из которых является ядрами оолитов. Особенностью рассматриваемых известняков является цементация структурных компонентов преимущественно крустификационным цементом нескольких генераций, делающих известняки очень крепкими.
Заключение. По результатам исследований были сделаны выводы об условиях формирования изученных пород. Известняки формировались на мелководье, в условиях волнового воздействия на осадок, в зоне постоянных течений. Гидродинамическое воздействие на осадок приводило к образованию интракластов. Ранняя литификация осадка способствовала возникновению твердого морского дна, на котором селились, обитали и гибли последующие поколения иглокожих, формируя аккумулятивное карбонатное тело.
Background. In this article, we investigate an outcrop of the Lower Jurassic limestones of the Eskiorda suite located on the northern slope of the Bodrak River basin in the south-western Crimea.
Aim. The outcrop under study is mentioned in the majority of monographs devoted to the geology of the Crimean Mountains. Although the palaeontology of this assemblage has been sufficiently studied, its lithological aspects require elucidation. We carried out a series of lithological studies to identify the composition, structure and formation conditions of this limestone assemblage.
Materials and methods. A macroscopic study of the outcrop was conducted followed by a detailed lithological study of collected limestone samples using a polarising microscope.
Results. The conducted microscopic analysis revealed three structural types: organogenic-detrital, detrital and oolitic-organogenic-detrital limestones. The dominant component in the composition was fragments of echinoderms, mainly crinoids. Among other components were — in descending order — brachiopods, gastropods, foraminifera, remains of green algae, sponges, ostracods, ammonites and radiolarians, whose total content did not exceed 10%. Cinoid fragments were round to a various degree. The limestone fragments (intraclasts) were characterised by organogenic-clastic and pelitomorphic structures with an organogenic sludge, occasionally containing fine-sandy and silty quartz admixtures. Oolitic-organogenic-detrital limestones were almost entirely composed of crinoid fragments, some of which represented oolith cores. A specific feature of the limestones under study is their significant hardness resulting from the cementation of the structural components predominantly with crustification cement of several generations.
Conclusions. The obtained results allowed us to draw conclusions about the formation conditions of the studied rocks. The limestones were formed in shallow water under the action of waves on the sediment in zones of constant currents. The hydrodynamic action on the sediment led to the formation of intraclasts. The early lithification of the sediment contributed to the formation of a hard seabed, on which subsequent generations of echinoderms settled, lived and died, forming an accumulative carbonate body.
На северном склоне горы Патиль в бассейне реки Бодрак Юго-Западного Крыма расположено обнажение нижнеюрских известняков, залегающих среди аргиллитоподобных глин эскиординской свиты [
В большинстве работ известняки называют органогенными [
Позднее В.Г. Кликушин в статье [
Из сделанного обзора следует, что рассматриваемые известняки хорошо охарактеризованы палеонтологически, но еще плохо изучены в литологическом отношении. Вследствие этого авторами были проведены детальные литологические исследования для выявления состава, строения и условий образования известняков, результаты которых приведены в данной статье.
Фактический материал и методы исследования. На северном склоне горы Патиль рассматриваемые известняки обнажаются на небольшом (протяженностью 17 м, шириной около 7—10 м и высотой 2,5—3 м) участке Бодрак-Мендерского водораздела, образуя невысокий гребень (рис. 1). Обнажение вытянуто в северных румбах; с запада оно ограничено промоиной, образовавшейся в глинах эскиординской свиты; с востока — крутым склоном заросшего лесом оврага в левом борту долины р. Бодрак. Западный склон гребня образует невысокий хорошо обнаженный уступ; восточный, расположенный в лесу, обнажен плохо.
Рис. 1. Общий вид обнажения нижнеюрских известняков на северном склоне горы Патиль в бассейне р. Бодрак. На рисунке показаны точки отбора образцовFig. 1. General view of the lower Jurassic limestone outcrop on the Northern slope of mount Patil in the Bodrak river basin. The figure shows the sampling points
Известняки были описаны как на западном, так и на восточном склоне обнажения. Из отобранных по всей его площади образцов сделаны и микроскопически изучены 27 шлифов.
Обнажение представляет собой скальные выходы известняков среди аргиллитоподобных глин, контакты с которыми вскрыть не удалось. Однако в пяти метрах к западу от обнажения находится вышеупомянутая промоина, которая вскрывает глины на всю глубину. Последние имеют субширотное простирание и вытянуты в сторону обнажения, что позволяет предполагать наличие у известняков резкой круто наклонной границы.
Известняки в обнажении светло-серые и коричневато-серые, неравномерно кавернозные и ожелезнённые, очень крепкие, массивные, пятнистые, иногда неявно линзовидные. Порода переполнена члениками криноидей, которые местами образуют крупные скопления. Широко распространены раковины мелких брахиопод и их створки, реже ростры белемнитов и единичные фрагменты аммонитов. Кроме органогенных обломков известняки содержат обломки известняков, а также редкую терригенную примесь кварца песчаного, гравийного и галечного размера. В средней части обнажения известняки характеризуются комковатой текстурой; известняковые комки галечной размерности (5—10 см) переполнены обломками иглокожих.
В известняках В.Л. Казаковой [
Макро- и микроскопическое изучение позволило установить три структурных типа известняков (рис. 2): органогенно-обломочный, обломочный и оолитово-органогенно-обломочный, имеющих пятнистое распространение по площади обнажения, охарактеризовать типы цемента структурных компонентов и вторичные изменения известняков.
Обломки иглокожих, реже иглы морских ежей являются основным компонентом органогенно-обломочных известняков (рис. 2а, б), образуют ядра в оолитово-органогенно-обломочных известняках и входят в состав обломков известняков в обломочном литотипе. Все остальные органогенные компоненты суммарно составляют не более 10%.
Структурные компоненты известняков (рис. 3). Обломки криноидей разных размеров (0,15—15 мм в шлифах) и форм несут на себе следы окатанности различной степени. Многие обломки окружены неравномерными по ширине каёмками грануляции, сложенными пелитоморфным кальцитом — чаще всего являющимся продуктом жизнедеятельности микробиальных организмов. Некоторые обломки повреждены в результате жизнедеятельности камнеточцев, образующих внутри них ходы, срезы которых имеют округлую, эллипсовидную и удлинённо-изгибающуюся форму, размером 0,01—0,04 мм. На обломках наблюдаются наросты пелитоморфного карбоната, образованные микробиальными организмами. Встречаются обломки стеблей в виде сочленённых вместе члеников (до 4, в единичном случае до 12).
Целые раковинки брахиопод в шлифах встречаются редко и имеют размеры 0,8—2,35 мм. Чаще наблюдаются обломки их створок размером 0,6—2,0 мм, сложенные волокнистым кальцитом. Наблюдаются редкие ядра раковин брахиопод, створки которых практически полностью перекристаллизованы, а ядро сложено пелитоморфно-сгустковым кальцитом, содержащим целые раковинки гастропод плохой сохранности, обломки иглокожих, органогенный шлам.
Раковины гастропод характеризуются размерами 0,24—3,45 мм и имеют хорошую сохранность. Почти в каждом шлифе отмечаются одно либо несколько ядер гастропод, сложенных пелитоморфным кальцитом.
Раковинки мелких многокамерных, реже однокамерных фораминифер размером 0,45—1,25 мм имеют разную степень сохранности. Остатки зеленых водорослей (?) размером до 1,6 мм представлены частицами пластинчатой формы, характеризуются пелитоморфной стенкой шириной 0,005 мм; внутреннее пространство водорослевых частиц сложено тонкими и мелкими ксеноморфными кристаллами кальцита. Обломки створок бивальвий размером 0,48—1,84 мм имеют вытянутую пластинчатую форму и сложены волокнистым кальцитом. В шлифах встречены обломки губковых колоний размером до 7 мм.
Важным компонентом известняков являются известняковые обломки (интракласты), присутствующие в органогенно-обломочном структурном типе (рис. 2в) либо образующие самостоятельный структурный тип. Интракласты имеют органогенно-обломочную структуру, сложены обломками иглокожих и створок брахиопод или характеризуются пелитоморфной структурой, содержат органогенный шлам, а также мелкопесчаную и алевритовую примесь обломков кварца. Размер интракластов песчаный, гравийный, реже галечный; форма неправильно изометричная; обломки окатанные и полуокатанные. Интракласты являются продуктом местного перемыва не полностью литофицированного осадка.
Оолитово-органогенно-обломочные известняки (рис. 2г) почти нацело сложены обломками криноидей, часть из которых является ядрами оолитов. Вокруг ядер образованы концентры (обычно 1—5). На концентры нарастают крустификационные каемки, кристаллы кальцита которых в дальнейшем перекристаллизовываются, увеличиваясь в размере, и содержат концентры уже в виде реликтов пелитоморфного карбоната.
К некарбонатным компонентам известняков относятся единичные крупно-песчаные обломки песчаника, аргиллита, кварцита и кварца; в одном шлифе встречен обломок сильно ожелезненной халцедоновой породы. Терригенные обломки преимущественно окатанные, реже полуокатанные, располагаются между карбонатными структурными компонентами, иногда входят в состав известняковых интракластов. Всего терригенная примесь составляет менее 1%.
Цемент (рис. 4д, е). Особенностью рассматриваемых известняков является цементация структурных компонентов. Преобладающая часть обломков окружена каёмками крустификационного кальцита нескольких (до 7) генераций (шириной до 0,9 мм), разделенными тончайшими прерывистыми каёмками, редко — микросгустками пелитоморфного карбоната. Кристаллы кальцита каёмок непрозрачные из-за присутствия в нем пелитоморфной карбонатной примеси, вероятно, при кристаллизации и росте кристаллы захватывали пелитоморфный карбонат из поровых вод. В отдельных случаях крустификация проявляется не полностью и обломок крустифицирован лишь с одной стороны. Крустификационные каёмки сливаются между собой, реже между ними формируются агрегаты относительно чистого и прозрачного мелкокристаллического кальцита ксеноморфной и изометричной формы, в противоположность описанному выше крустификационному кальциту.
Особая крепость криноидных известняков связана именно с крустификационным типом цементации. Крустификация развивается не только вокруг органогенных частиц и интракластов, но и вокруг редких обломков кварца.
Заполнитель (матрикс) (рис. 4а—г). В известняках между компонентами наблюдается материал-заполнитель, по структуре сгустковый, пелитоморфный и пелитоморфно-сгустковый. Сгустковый заполнитель представлен сгустками пелитоморфного кальцита размером 0,03—0,09 мм изометричной, реже неправильной или овальной форм с расплывчатыми и четкими контурами, пространство между которыми заполнено микро- и тонкокристаллическим кальцитом. Пелитоморфный заполнитель образован однородной массой кристаллов размером менее 0,005 мм. На отдельных участках сгустки так близко расположены один к другому, что образуется неоднородная пелитоморфно-сгустковая масса.
Соотношения между крустификационным, пелитоморфным и сгустковым кальцитом разнообразные. Встречаются участки, в которых развит сгустковый цемент при отсутствии крустификационных каёмок вокруг обломков. Иногда обломки с крустификацией погружены в микросгустковую карбонатную массу или окружены неравномерной по толщине каёмкой сгусткового кальцита, которая, в свою очередь, покрыта крустификационным кальцитом. Изредка между крустификационными каёмками расположен однородный пелитоморфный известняк. В известняках преобладает смешанный тип цементации и заполнения межформенного пространства несколькими структурными типами кальцита.
В единичных шлифах между обломками наблюдается терригенно-глинисто-карбонатный и терригенно-глинистый материал. Терригенная составляющая представлена обломками кварца алевритовой, иногда тонкопесчаной фракции. Обломки неокатанные, реже полуокатанные в разной степени корродированные. Глинистая составляющая под микроскопом имеет буро-коричневый цвет, микрочешуйчатое строение, хаотичное погасание, неравномерное ожелезнение.
Вторичные изменения известняков (рис. 5) связаны с перекристаллизацией, регенерацией, грануляцией, инкрустацией, растворением, ожелезнением.
Процесс перекристаллизации повсеместно с разной интенсивностью проявляется в исследуемых известняках и вместе с предшествующей цементацией оказывает влияние на крепость пород. Перекристаллизации подвергаются как структурные компоненты, так и микроучастки известняков.
Остатки иглокожих при перекристаллизации прежде всего теряют свое ячеистое строение. При более интенсивном проявлении процесса контур обломка становится расплывчатым. Некоторые обломки иглокожих подверглись грануляции — процессу, противоположному перекристаллизации, и превратились в скопления тонких и мелких кальцитовых кристаллов, сквозь которые «просвечивает» реликт когда-то единого кристалла, характеризующий почти утраченный членик. Потеря четкости контура касается и любой другой органогенной обломочной частицы: раковины гастроподы, фораминиферы, обломка створки брахиоподы и т.д. В некоторых шлифах среди агрегатов яснокристаллического кальцита — продуктов перекристаллизации микроучастков породы, наблюдаются закономерно расположенные комки пелитоморфного кальцита. Такие комки образуются при перекристаллизации кальцита стенок раковин фораминифер, слиянии его с кальцитовым цементом и образованы по седиментационному карбонату, выполнявшему камеры раковин [
Процесс регенерации обломков иглокожих в изученных шлифах выражается слабо и весьма локально. Регенерационные каемки вокруг отдельных обломков имеют ширину до 0,3 мм. Иногда сквозь регенерационный кальцит просматриваются реликты крустификационных кристаллов. Таким образом, процесс регенерации обломков иглокожих развивался после процесса крустификации. Метасоматические процессы — доломитизация, окремнение, пиритизация и т. д. в известняках отсутствуют. Процессы растворения и ожелезнения, скорее всего, относятся к гипергенным.
В известняках наблюдаются первичные минерализованные полости, стенки которых сформированы несколькими генерациями инкрустационного кальцита, центральные части заполнены пелитоморфным и пелитоморфно-сгустковым карбонатом, внутри которого иногда отмечается неотчетливая микрослоистость (рис. 6). Внутри некоторых пустот среди пелитоморфного карбоната находятся части инкрустационных каёмок в виде обломков отдельных кристаллов или агрегатов нескольких кристаллов. Заполняющий пустоты седиментационный пелитоморфный и пелитоморфно-сгустковый карбонат либо изначально находился в пустотах, либо был внесен туда волнами или течениями. Для этого в обоих случаях осадок, образованный обломками криноидей, сцементированный раннедиагенетическим крустификационным кальцитом, представлял собой жесткое, возвышающееся над дном аккумулятивное тело. Процесс заполнения пустот в нем имел дискретный характер, о чем свидетельствует микрослоистость пелитоморфного осадка. Активные гидродинамические процессы приводили к обламыванию инкрустационных корок, но не к разрушению криноидного каркаса.
Пустоты, наблюдаемые в известняках, характеризуются необычными, часто причудливыми формами. Отдельные пустоты нацело заполняются вторичным кальцитом, который отличается прозрачностью и чистотой по сравнению с окружающим крустификационным и инкрустационным кальцитом. Размер кристаллов чистого кальцита достигает 1,8 мм.
В других пустотах заполнение более сложное, а именно нижняя часть полости заполнена пелитоморфным, пелитоморфно-микросгустковым кальцитом, верхняя — постседиментационным кристаллическим кальцитом разной структуры от микро- до средне кристаллического. Седиментационный и постседиментационный карбонат разделяются четкой ровной поверхностью, возможно, показывающей положение уровня осадконакопления на момент заполнения пустоты.
Установлено, что основным, резко преобладающим органогенным компонентом нижнеюрских известняков эскиординской свиты, расположенных на северном склоне горы Патиль, являются обломки иглокожих, преимущественно криноидей. Далее в порядке убывания распространены раковины и обломки створок брахиопод, раковины и обломки раковин гастропод, ядра гастропод, раковины фораминифер, остатки зелёных водорослей (?), губок, раковины остракод, остатки аммонитов, радиолярий (?).
Образование рассматриваемых известняков происходило в мелководной зоне бассейна, в поле волнового воздействия на осадок, на что указывает окатанность органогенных частиц и интракластов; средняя степень сортировки, выражающаяся в преобладании трех размерных фракций: крупно-, грубопесчаной и гравийной.
Криноидеи селились в зонах постоянных течений, способствующих разносу питательных веществ. Волнения и генерируемые ими течения перемывали и окатывали их обломки, но не выносили с данного участка морского дна. Формированию устойчивого грунта, не поддающегося размыву, способствовала ранняя цементация органогенных и известняковых обломков. Несмотря на то что криноидеи относятся к морским стеногалинным организмам, обитающим в море нормальной солености, занятый ими биотоп был малопригоден для жизни других форм. Об этом свидетельствует крайне скудный в качественном и количественном отношении набор сопутствующих организмов. К постоянным сожителям криноидей относятся лишь мелкие брахиоподы. Их сохранность свидетельствует о том, что волнения и течения на данном участке морского дна не были столь сильными, чтобы изменить скульптуру раковин в результате их абразии взмученным карбонатным песком. Этот вывод подтверждается отсутствием сгруженности обломочных частиц и наличием седиментационного пелитоморфного карбоната между форменными компонентами осадка. В то же время гидродинамическое воздействие на осадок приводило к образованию интракластов. Ранняя литификация осадка способствовала возникновению жесткого каркаса — твердого морского дна, на котором селились, обитали и гибли последующие поколения иглокожих, формируя аккумулятивное карбонатное тело.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.