П М Білоніжка - Вплив вулканізму на формування верхньокрейдових відкладів криму - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ Серія геологічна. 2004. Вип. 18. С. 96­101

VISNYK LVIV UNIV. Ser.Geol. 2004. N. 18. P. 96-101

УДК 551.21:549(477.9)

ВПЛИВ ВУЛКАНІЗМУ НА ФОРМУВАННЯ ВЕРХНЬОКРЕЙДОВИХ ВІДКЛАДІВ КРИМУ

П.М. Білоніжка

Львівський національний університет імені Івана Франка 79005 м.Львів, вул. Грушевського, 4 E-mail: geomin@geof.franko. lviv.ua

Верхньокрейдові відклади Гірського Криму представлені мергелями і вапняками з прошарками бентонітових глин, кременів і глауконітових піс­ковиків. Рентгенівськими аналізами визначено, що глиниста фракція кар­бонатних порід і бентонітових глин складається з монтморилоніту з домі­шками гідрослюди, кварцу, хлориту, польових шпатів і цеолітів клінопти-лоліт-гейландитової групи. З'ясовано, що монтморилоніт, глауконіт, цео­літи й інші мінерали утворилися в результаті гальміролізу вулканічного попелу, який в епоху пізньої крейди приносився у седиментаційні басейни Криму.

Ключові слова: верхньокрейдові відклади, Гірський Крим, вулканічний попіл, гальміроліз, монтморилоніт, цеоліти, глауконіт.

Верхньокрейдові відклади поширені на північному схилі Кримських гір і в степовій частині Криму. Вони представлені головно мергелями і вапняками. У другому пасмі Кримських гір ці відклади в багатьох місцях виходять на денну поверхню, і їхня геологічна будова, стратиграфічні розрізи та багатий комплекс фауни добре вивчені [1]. Водночас глинисті мінерали, які є важливою складовою частиною мергелів і домішкою у вапняках, майже не досліджені.

На підставі вивчення й узагальнення великого фактичного матеріалу стосов­но фазового складу й кристалохімічних властивостей глинистих мінералів у донних осадах морів і океанів, а також у різноманітних комплексах осадових порід на континентах, В.А. Дріц, А.Г. Косовська [3] дійшли висновку, що глини­сті мінерали є такими ж показниками умов осадонагромадження, як олівін, пла-гіоклази, піроксени та інші мінерали для пізнання фізико-хімічних умов утво­рення магматичних порід. Зокрема, виявлено [3], що на початковій стадії галь-міролізного руйнування базальтів і пірокластичного матеріалу утворюються мо­нтморилоніти (смектити). Часто вони перебувають в асоціації з глауконітом, цеолітами та деякими іншими мінералами. Нема сумніву в тому, що процеси гальміролізу пірокластичного матеріалу відбувалися і раніше. Їхні сліди можна виявити у багатьох регіонах Землі на підставі вивчення глинистих мінералів із різноманітних за складом і віком осадових та вулканогенно-осадовиих порід.

Для з'ясування питань про вплив вулканізму на формування верхньокрей-

© Білоніжка П.М., 2004дових відкладів Криму ми досліджували фазовий склад глинистих мінералів із мергелів і вапняків сеноману, турону, сантону і маастрихту, що відслонені в ба­сейнах рік Бодрака і Качі. Тут мергелі сеноману залягають на нерівній поверхні вапняковистих глауконітових пісковиків враконського горизонту верхнього аль-бу. В основі мергелів простежується пачка слабко зцементованих вапняковистих глауконітових пісковиків з тонкими прошарками і лінзочками бентонітових глин. Уверх по розрізу вміст глауконіту і піщано-глинистого матеріалу поступо­во зменшується, і забарвлення мергелів змінюється від темно-сірого, сірого до світло-сірого кольору. Водночас у мергелях зростає вміст кальциту, а у верхній частині їхнього розрізу з' являються тонкі прошарки бентонітових глин і креме­нів (силіцитів) та вапняків. Поступово товща мергелів сеноману переходить у білі пелітоморфні вапняки (крейду) турону. На вершині г. Кремінної у вапняках часто трапляються стяжіння кременів округлої, овальної й химерної форми роз­міром 10-20 см, місцями до 40 см. З поверхні кремені покриті тонкою (0,5-1,5 мм) кірочкою білого кольору, усередині плямисті сірого, чорного, іноді корич­невого кольору.

У північно-східній околиці с. Трудолюбівки на нерівній, хвилястій поверхні туронських вапняків залягає потужна (250-300 м) товща мергелів сантону-маастрихту. В її основі є вапняковистий дрібнозернистий пісковик з глауконітом потужністю 30-40 см. У цих мергелях виявлено декілька тонких (3-5 см) про­шарків бентонітової глини. Ця глина світло-зелена, масна на дотик, пластична у вологому стані, а висихаючи, розтріскується на полігональні кусочки. У верхній частині розрізу мергелі піщанисті й поступово переходять у вапняковисті глау­конітові дрібнозернисті пісковики. Їхня покрівля нерівна, хвиляста. Місцями у північній окраїні с. Скалистого на контакті з моховатко-криноідейними вапня­ками дату, що залягають вище, є кишені розмивання маастрихтських порід по­тужністю близько 1 м, заповнені слабко зцементованим карбонатним глауконі­товим пісковиком з дрібними (0,5-3,0 см) включеннями фосфориту.

Для вивчення складу глинистих мінералів відібрано зразки мергелів і вапня­ків сеноманського, туронського, сантонського і маастрихтського ярусів, а також бентонітової глини із відслонень в околицях сіл Прохолодного, Трудолюбівки і Скалистого Бахчисарайського району. Породи декарбонати-зували обережно 3% розчином соляної кислоти, щоб не зруйнувати глинистих мінералів. Нерозчинні у воді залишки старанно промивали дистильованою водою і піддавали грануло­метричному аналізу. Глинисті фракції < 0,01 і < 0,001 мм відбирали методом від-мулювання. Їхній мінеральний склад вивчали за допомогою рентгенівського аналізу.

Дифрактограми глинистих фракцій усіх досліджуваних порід дуже подібні між собою (див. рисунок). Вони свідчать про те, що глинисті фракції представ­лені головно монтморилонітом (15 А) з домішками гідрослюди (10; 4,97; 3,34 А), польових шпатів (2,18-2,20 А), іноді хлориту (7 А), кальциту (3,02 А) і цеолі­ту із кліноптилоліт-гейландитової групи (8,8; 3,93; 3,87 А). Наявність монтмори­лоніту підтверджена зміщенням його першого базального відбиття 15 А до 17 А на дифрактограмах проб, оброблених етиленгліколем. Зміна параметра криста­лічної ґратки монтморилоніту по осі с відбувається внаслідок входження моле­кул органічної речовини в його міжпакетну позицію. Необхідно зазначити, щофракція < 0,001 мм, виділена із того ж зразка, що й фракція < 0,01 мм, має значно менше домішок гідрослюди, кварцу і не містить польових шпатів (див. рисунок).

Дифрактограми глинистих фракцій < 0,01 мм, виділених із верхньокрейдових карбо­натних порід Гірського Криму: 2 - мергель сірий піщанистий, низи сеноману, г. Кремінна; - фракція < 0,001 мм, виділена із того ж зразка породи; - фракція < 0,01 мм, оброблена етиленгліколем; 3 -вапняк білий пелітоморфний, верхній турон, г. Кремінна; 4 - кірочки глини кремового кольору на поверхні стилолітових утворень вапняку, верхи турону, окраїна с. Трудо-любівки; 6 - прошарок бентонітової глини в мергелях сантону, там же; 8 - мергель світ­ло-сірий піщанистий, верхи маастрихту, окраїна с. Скалистого.

У верхньокрейдових відкладах Гірського Криму супутниками монтморило­ніту є глауконіт і цеоліти. Глауконіт утворює скупчення у вапняковистих піско­виках, що залягають у підошвах мергелів сеноману, сантону і вапняків дату. Длядослідження глауконіту відібрано дрібнозернистий вапняковистий глауконі­товий пісковик, що залягає в підошві мергелів сантону в околиці с. Трудолюбівки.

Після декарбонатизації і гранулометричного аналізу пісковику глауконіт ви­ділено за допомогою електромагніту із фракції 0,1-0,25 мм. Його зерна темно-зеленого кольору переважно округлої й овальної форми, пронизані тріщинами синерезису, які заповнені пелітоморфним кальцитом і кварцом. Під мікроскопом видно, що зерна глауконіту мають тонкоагрегатну структуру. Головні його від­биття на дифрактограмі: 10; 4,52; 4,33; 3,65; 3,34; 2,58 А й ін.

У глинистій фракції з бентонітової глини наявні цеоліти із кліноптиліт-гейландитової групи (див. рисунок). Вони представлені дрібненькими таблит­частими і призматичними кристаликами, розсіяними в глині. Цеоліти цієї групи поширені в мезо-, кайнозойських осадових і вулканогенно-осадових породах на континентах і в сучасних донних осадах морів та океанів [5].

Безперечно, монтморилоніт, глауконіт, цеоліти та деякі інші мінерали, які мі­стяться у прошарках бентонітових глин [4], вапняковистих пісковиках, мергелях і вапняках верхньокрейдових відкладів Гірського Криму, утворилися внаслідок підводного гальміролізу вулканічного попелу, що приносився в седиментаційні морські басейни в ту епоху.

Зазначимо, що в усіх стратиграфічних розрізах контакт прошарків бентоніто­вих глин з підстильними мергелями чіткий і різкий, а з перекривними - поступо­вий. Чіткий нижній контакт зумовлений випаданням із атмосфери в седимента­ційні басейни тонкодисперсного пірокластичного матеріалу, маса якого в корот­ких інтервалах геологічного часу різко переважала над незначним карбонатним осадом, що повільно випадав із морської води.

Заслуговує на увагу і той факт, що в основі мергелів сеноману, сантону і вап­няків дату містяться прошарки вапняковистих глауконітових пісковиків, які за­лягають на нерівній, хвилястій поверхні підстильних карбонатних порід. Най­імовірніше, це зумовлено тим, що в процесі підводного виверження вулканів у морську воду надходив СО2, і водні потоки розносили його на великі відстані. Під впливом СО2 розчинявся кальцит і переходив у бікарбонат кальцію Са(НСО3)2, винесення якого і відбувалося з місця залягання. В результаті цього нагромаджувався залишковий піщано-глинистий матеріал з глауконітом.

Процесами розчинення карбонату кальцію під впливом підвищеного вмісту СО2 у морській воді, зумовленого підводним вулканізмом, пояснюють і форму­вання стилолітових утворень у верхах вапняків турону.

Наявність прошарків, пластів і стяжінь кременів у мергелях і вапняках верхньої крейди Гірського Криму також пов' язана з вулканічною діяльністю. Адже відомо, що вміст силіцію в морській воді дуже низький і становить 3 мг/л, а для хемоген­ного осадження кремнезему необхідно, щоб концентрація силіцію у воді досягала 100-120 мг/л. Нема сумніву в тому, що кремені в карбонатних товщах порід мають біогенне походження [2]. Кремнієві губки, радіолярії та деякі інші організми здатні в десятки тисяч разів концентрувати силіцій із морської води. У процесі перекрис­талізації кременистих утворень на стадіях діагенезу і катагенезу скелети кремніє­вих організмів зруйнува-лися, і під час мікроскопічних досліджень простежуються лише їхні релікти (спікули губок та ін.).

Варто уваги й те, що кремені містяться лише в певних інтервалах у стратиг­рафічних розрізах карбонатних порід. Це свідчить, що більш-менш інтенсивний розвиток кремнієвих організмів відбувався тоді, коли в морській воді був підви­щений вміст силіцію. А це також пов'язано з періодами прояву підводного вул­канізму.

За даними В.І. Лебединського і М.В. Макарова [6], інтенсивний вулканізм у Криму відбувався впродовж тривалого часу: від пізнього тріасу і до ранньої крейди. Найімовірніше, вулканічні центри були в південній частині Кримського мегаанти-клінорія і в епігерцинській платформі Степового Криму в межах формування Пів­деннокримського грабеноподібного прогину. У пізній крейді незначні спалахи вул­канізму в Криму, очевидно, пов' язані з розвитком цих структур [7, 8]. Вірогідно, що вулканічний попіл приносився повітряним шляхом у верхньокрейдові седимента­ційні басейни Криму та з інших вулканічних центрів, які були на відстані сотні кі­лометрів від Криму.

Отже, на підставі літолого-мінералогічних досліджень з' ясовано, що в морські басейни Криму у верхньокрейдову епоху приносилися продукти вулканізму у ви­гляді вулканічного попелу і термальних розчинів. У результаті гальміролізу вулка­нічний попіл перетворився в монтморилоніт, глауконіт, цеоліти та в деякі інші мі­нерали. Вони є показниками впливу вулканізму на процеси осадонагромадження в морських басейнах Криму.

1. Геологическое строение Качинского поднятия Горного Крыма / Под ред. О.А. Мазаровича и В.С. Милеева. М., 1989.

2. Горбач Л.П., Педан Л.С. Кремниевые септарии из прослоя кила в верхнеме­ловых отложениях Крыма // Минерал. сб. 1963. № 17. С. 75-81.

3. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: смектиты, смешаннослой-ные образования. М., 1990.

4. Кириченко Л.П., Любарская Г.А. Свойства и генезис минералов-примесей бентонитовых глин Кудринского месторождения (Крым) // Минерал. сб. 1979. № 33. Вып. 2. С. 95-99.

5. Коссовская А.Г., Шутов В.Д., Кац М.Я. Генетические типы цеолитов кли-ноптилолит-гейландитовой группы континентов и океанов // Природные це­олиты. М., 1980. С. 8-30.

6. Лебединский В.И., Макаров Н.В. Вулканизм Горного Крыма. К., 1962.

7. Лебедиский В.И., Кириченко Л.П., Ладан А.Н. Новые данные о бентонито­вых глинах Горного Крыма // Докл. АН СССР. 1974. Т. 218. № 6. С. 1442­1445.

8. Плахотный Л.Г., Апостолова М.Я., Бондаренко В.Г., Гордиевич В.А. Мело-вый вулканизм равнинного Крыма // Бюл. Москов. об-ва испытат. природы. Отд. геол. 1971. Т. 46. Вып. 4. С. 102-112.

INFLUENCE OF THE VOLCANICITY ON THE CRIMEA UPPER -CRETACEOUS DEPOSITS FORMATION

P.M. Bilonizhka

Ivan Franko National University of Lviv, Hrushevskij Str. 4, UA-79005 Lviv E-mail: geomin@geof.franko. lviv.ua

Mountainous Crimea Upper - Cretaceous deposits are presented by marls and limestones with interlayeres of the bentonite clays, flints and glauconite sandstones. Clayey part of the carbonaceous deposits and clays as was ascertained by X-ray analysis consists mainly of smectite with hydromica admixture, quartz, chlorite, feldspars and zeolites belonging to clinoptilolite-heylandite group. Smectite, glauconite and zeolite as was revealed have been formed in result of the volcanic ash halmyrolysis transported during late-cretaceous time by atmosphere and water flows into sedimentary basins of the Crimea.

Key words: Upper Cretaceous deposits mountainous Crimea, volcanic ash, halmyrolysis, smectite, zeolite, glauconite.

Стаття надійшла до редколегії 25.05.2004 Прийнята до друку 20.09.2004

Страницы:
1 


Похожие статьи

П М Білоніжка - Вплив вулканізму на формування верхньокрейдових відкладів криму

П М Білоніжка - Перший навчальний посібник з прикладної мінералогії

П М Білоніжка - Сліди вулканізму в палеогенових відкладах гірського криму

П М Білоніжка - Фазові перетворення каїніту в процесі нагрівання