Седиментогенез в бассейнах среднего и позднего миоцена Восточного Паратетиса (стратотипический Керченско-Таманский регион)

Актуальность исследований. Керченско-Таманский сектор Причерноморья является уникальным объектом для исследования, на примере которого можно проследить развитие Восточного Паратетиса в неогене. Этот регион нефтегазодобывающий и здесь зародились основы стратиграфии неогена Кавказского региона (Андрусов, 1884–1918). На Керченском полуострове установлены стратотипы целого ряда региоярусов миоцена (тархана, чокрака, мэотиса и понта). В рассматриваемом регионе средне-верхнемиоценовые отложения соответствуют основному этапу заполнения Керченско-Таманского прогиба и отличаются разнообразным фациальным строением. Среди этих толщ выделяются как разрезы мелководных отложений с обилием бентосных моллюсков, так и относительно глубоководных, характеризующихся большей полнотой геологической летописи. Изучение глубоководных отложений открывает большие перспективы в решении важнейших проблем сопоставления региоярусов неогена Восточного Паратетиса с общей стратиграфической шкалой. Проведение такого рода работ невозможно без выполненных автором детальных литолого-фациальных исследований, включающих современные лабораторные методы изучения. Ряд глубоководных разрезов миоцена на Таманском полуострове рекомендован отечественным стратиграфическим комитетом в качестве опорных для южных районов Европейской части России. Знание литологии средне-верхнемиоценовых отложений необходимо для интерпретации данных, получаемых при исследовании акваторий Азовского и Черного морей, проводимых с целью поисков залежей углеводородов. В отличие от «классических» краевых прогибов, развивающихся на границе орогенов и платформ, Керченско-Таманский прогиб расположен между Крымской и Кавказской складчатыми областями. Выявление особенностей осадконакопления в Керченско-Таманском прогибе расширит представления об эволюции периклинальных структур. Несмотря на длительную историю изучения Керченско-Таманского региона, детальные комплексные литологические исследования, охватывающие большую часть региоярусов миоцена, ранее здесь не проводились. Восстановление седиментогенеза среднего и позднего миоцена рассматриваемого региона является актуальным для проведения дальнейших междисциплинарных прецизионных исследований и решения региональных, межрегиональных, практических и теоретических геологических задач.
Детализация существующих палеогеографических карт Паратетиса на основе изучения конкретных регионов, особенно стратотипических, необходима для дальнейшего познания развития осадочных бассейнов Альпийской складчатой области.
Цель и задачи исследования. Целью работы являлось выявление закономерностей седиментогенеза средне-верхнемиоценовых молассовых отложений стратотипического Керченско-Таманского региона, отражающих эволюцию бассейнов неогена Крымско-Кавказского сегмента Альпийской складчатой области.
Для достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:
1. Выявление генетических особенностей строения средне-верхнемиоценовых разнофациальных отложений на основе детального послойного литологического изучения толщ и учета новых данных биостратиграфических исследований;
2. Определение вещественного и компонентного состава рассматриваемых отложений с помощью современных методов изучения осадочных образований;
3. Установление фациального строения изучаемых толщ и изменчивости условий их седиментации с построением ряда детальных фациальных профилей;
4. Восстановление обстановок осадконакопления и проведение палеогеографических реконструкций, отражающих этапы развития Восточного Паратетиса в течение среднего и позднего миоцена;
5. Рассмотрение перспектив дальнейших поисков залежей углеводородов в средне-верхнемиоценовых комплексах Керченско-Таманского региона на основе выполненных палеогеографических построений.
Методы исследования. Методика исследований основывалась на проведении комплексных литолого-стратиграфических работ. Литологическое изучение отложений осуществлялось автором совместно с выполнением научными сотрудниками ПИН РАН и ГИН РАН палеонтологических, радиометрических и палеомагнитных исследований неогеновых толщ Тамани. Восстановление особенностей древнего седиментогенеза базировалось на применении как стандартных общепринятых приемов, в частности, минерально-структурного, текстурного, циклического, фациального анализов, так и на осуществлении междисциплинарных исследований. Седиментологические реконструкции проводились на основе синтеза литологических данных, а также с учетом палеонтологических, микрозондовых и изотопных определений, полученных при целенаправленном опробовании различных фациальных типов отложений и реперных горизонтов. Для определения особенностей строения отложений и выработки критериев литостратиграфического расчленения толщ были составлены детальные описания разрезов, основанные на послойном изучении пород в шлифах и анализе отложений с помощью различных видов лабораторных исследований.
Фактический материал. В основу работы положен фактический материал, включающий послойные описания разрезов миоцена, собранный автором при проведении полевых исследований с 1996 г. по 2011 г. на Керченском и Таманском полуостровах, а также в ходе выполнения корреляционных работ в Западном Предкавказьи (Адыгея: р. Пшеха и р. Белая), Приднестровьи и Молдавии. Для определения минерального и компонентного состава отложений было проанализировано более 250 дифрактограмм образцов и около 900 шлифов. Глинистые породы изучались в ориентированных, прокаленных и насыщенных этиленгликолем препаратах, а также в порошке. Выполнено около 150 химических анализов. С помощью микрозонда изучено 15 образцов витрокластических пеплов из Керченско-Таманской области, Карпат и Армении, 8 проб из которых исследованы также вторично-ионной масс-спектрометрией. Более 20 образцов раковин моллюсков и карбонатных пород изучены методами изотопии. Использованы определения кремневой флоры из 52 проб, отобранных лично автором из диатомосодержащих отложений разных фациальных обстановок. Около 30 образцов пород изучены с помощью электронной микроскопии. В работе использовался фондовый материал с описанием результатов бурения скважин.
Научная новизна. Для отложений среднего и верхнего миоцена Керченско-Таманской области Восточного Паратетиса впервые:
1. Установлены литостратиграфические критерии корреляции отложений на основе событийности осадконакопления; уточнены стратиграфическое положение переходных слоев между сарматом и мэотисом, мэотисом и понтом, а также нижняя граница портаферских слоев;
2. Определены ассоциации глинистых минералов и причины их изменчивости во времени и на площади;
3. Установлена двухстадийность этапов биогермообразования и определены факторы, контролирующие образования карбонатных органогенных построек на разных возрастных интервалах;
4. Выявлено развитие карбонатонакопления как в условиях теплого климата, так и при похолодании, сопровождающемся уменьшением увлажненности;
5. Установлено проявление микробиального осадконакопления в относительно глубоководных условиях и проведена типизация карбонатных отложений;
6. Выявлены особенности фациальной изменчивости диатомового осадконакопления;
7. На основе прецизионных исследований определена эволюция составов пирокластического материала, слагающего прослои вулканических пеплов;
8. Установлены особенности литологического строения, фациального состава и условий осадконакопления относительно глубоководных отложений;
9. Прослежено развитие осадкообразования в конце миоцена в области сочленения Крымской и Кавказской складчатых областей.