Временные вариации состава кайнозойских отложений на Танхойской тектонической ступени Южного Байкала
Аль Хамуд Иркутский государственный университет, Университет Альфурата, Дер-Аль-Зур, Сирия
С.В. Рассказов, И.С. Чувашова
Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск, Россия Иркутский государственный университет
Т.Ф. Трегуб, М.А. Волков
Воронежский государственный университет
Н. В.Кулагина
Институт земной коры СО РАН, г. Иркутск, Россия
Л. Коломиец, Р. Ц. Будаев
Геологический институт СО РАН, г. Улан-Удэ
Бурятский государственный университет им. Д. Банзарова
Аннотация
На Танхойской тектонической ступени, занимающей промежуточное положение между поднятием хр. Хамар-Дабан и опусканием днища Южно-Байкальской впадины, изучены осадочные отложения опорного Мишихинского разреза, в котором выделено шесть пачек: 1) полифациальная, охристая; 2) «синих глин», 3) преимущественно алевритовая с прослоями бурого угля; 4) песчано-алевритовая с фрагментами «синих глин»; 5) песчаная и 6) валунно-галечная. В двух нижних пачках определена пыльца широколиственных пород, в третьей - пыльца темнохвойных и широколиственных пород, в четвертой - пыльца светлохвойных сосново-лиственничных и темнохвойных лесов с хорошо развитым травяно-кустарниковым подлеском, в пятой и шестой - споры и пыльца растительности, близкой к современной. По составу споровопыльцевых спектров четыре нижние пачки датируются соответственно верхним эоценом, верхним олигоценом, нижним миоценом, средним - верхним миоценом, а две верхние - квартером. Первые две пачки относятся к мишихинской толще, третья пачка - к танхойской свите, четвертая - к осиновской свите, пятая и шестая - к перекрывающему осадочному покрову. Предполагается, что эоцен-олигоценовая мишихинская толща с существенной составляющей глинистого материала формировалась в слаборасчленен- ном Селенгино-Витимском прогибе. «Синие глины» маркировали размыв милонитов шовной зоны Сибирского кратона на Протобайкальском поднятии, разделявшем Пред- байкальский и Селенгино-Витимский прогибы в мелу и палеогене. Нижнемиоценовый слой танхойской свиты по-прежнему обозначал поступление глинистого материала в условиях слаборасчлененного рельефа. При нарастании его контрастности в среднем - позднем миоцене глинистый материал танхойской свиты сменился обломочным аллювиальным материалом осиновской свиты, транспортированным с хр. Хамар-Дабан. Распространение глинистого материала в верхней части осиновской свиты свидетельствовало о размыве прежде накопленных эоцен-нижнемиоценовых отложений. Новая четвертичная перестройка рельефа, связанная с оформлением глубокого Байкала, выразилась в общем размыве Танхойской тектонической ступени и накоплении на ее поверхности песчаного и грубообломочного покровов.
Ключевые слова: Байкал, литология, стратиграфия, споры, пыльца, кайнозой.
Temporal Compositional Variations of Cenozoic Sediments on the Tankhoi Tectonic Step, the Southern Baikal
Abstact
Sediments of the Mishikha section were studied on the Tankhoi tectonic step, located between the rise of Khamar-Daban range and subsided bottom of South Baikal Basin. Six packages were distinguished: 1) polyfacial, ocher; 2) “blue clay”, 3) mainly aleuritic with interlayers of brown coal; 4) sand-silt with «blue clay» fragments; 5) sandy and 6) boulder- pebble. In the two lower packages, pollen of broadleaf species is defined, in the third one - pollen of dark coniferous and broadleaf species, in the fourth - pollen of light coniferous pine- larch and dark coniferous forests with well-developed grass-shrub undergrowth, in the fifth and sixth - spores and pollen of vegetation close to modern. From spore-pollen spectra, the 4 lower packets are dated back, respectively, to the upper Eocene, upper Oligocene, lower Miocene, middle-upper Miocene and the 2 upper ones to the Quaternary. The two lower packages referred to the Mishikha stratum, the third one to the Tankhoi Formation, the fourth to the Osi- novka Formation, the fifth and sixth to the overlying sedimentary cover. It is proposed that the Eocene-Oligocene Mishikha unit with a significant amount of clay material was formed in a slightly dissected Selenga-Vitim foredeep. The “blue clay” unit marked the erosion of mi- lonites in the Siberian craton suture zone exposed on Proto-Baikal Rise, which separated the Pre-Baikal and Selenga-Vitim foredeeps in the Cretaceous and Paleogene. The lower Miocene Tankhoi Formation continued to denote clay material under conditions of slightly dissected relief. With its contrast increasing in the mid-late Miocene, the clay material of the Tankhoi Formation was changed to alluvial material of the Osinovka Formation, transported from Hamar-Daban Range. The occurrence of clay material in the upper part of the Osinovka formation indicated the erosion of previously accumulated Eocene-Lower Miocene sediments. A new Quaternary reorganization of the relief, associated with the deep Baikal formation resulted in erosion of the Tankhoi tectonic step and accumulation on its surface of sandy and coarse debris.
Keywords: Baikal, stratigraphy, spores, pollen, Cenozoic.
Введение
Байкальская рифтовая зона - классическая континентальная рифтовая структура, оформившаяся, по представлениям Н. А. Логачева [1974, 2003], уже в палеоцене и развивавшаяся до настоящего времени. Гипотеза о таком развитии рифтогенеза в Байкальском регионе основывалась на трех фактах. Во-первых, на флангах Байкальской рифтовой зоны, в Предбайкальском и Селенгино-Витимском прогибах, были выявлены осадочные и осадочновулканогенные комплексы пород возрастного диапазона от пограничных слоев мела - палеогена до квартера. Во-вторых, в Тункинской долине, на Ахаликском месторождении бурых углей, скважинами была вскрыта 60-метровая, предположительно, палеоценовая вулканогенно-осадочная толща. В-третьих, в Южно-Байкальской впадине, в дельте р. Селенги, скважина «Степной дворец» достигла эоценовых отложений на глубине 3200 м. В невскрытой нижележащей части разреза допускалось залегание палеоценовых отложений. В Южно-Байкальской впадине выделялись три этапа: 1) доорогенный (позднемеловой - палеогеновый), 2) раннеорогенный (миоценовый) и 3) позднеорогенный (плиоцен-четвертичный) [Mats, 2012].
Из-за фрагментарности имеющейся информации об осадочных отложениях впадин центральной части Байкальской рифтовой системы история их формирования остается слабо обоснованной. На побережье озера с его обеих сторон многие поверхности тектонических ступеней покрыты корой выветривания, озерно-речными отложениями и делювиальными осыпями. Обширные предгорные ступени отставали в своем развитии от поднятия хребтов и погружения дна котловин, задержавшись на высотном уровне мел- палеогенового рельефа.
Для реконструкций развития новейшей структуры Южного Байкала важнейшее значение имеют отложения Танхойского третичного поля, покоящиеся на тектонической ступени южного побережья Байкала. Отложения прослеживаются вдоль подножия хр. Хамар-Дабан, от долины р. Шанхаихи до пос. Боярский, непрерывной полосой шириной до 8 км. Стратиграфическое расчленение и корреляция отложений на Танхойской тектонической ступени до сих пор вызывает множество вопросов. Для определения характера возрастной смены отложений этой территории в настоящей работе проводится анализ литологического и химического состава отложений нового опорного Мишихинского разреза с их возрастной оценкой по споровопыльцевым спектрам в сопоставлении с составом отложений стратиграфических подразделений, принятых в предшествующих работах.
История исследований
Изучение Танхойского третичного поля имеет длительную историю. В 1857 г. Н. Меглицким угленосные отложения южного побережья оз. Байкал были отмечены впервые как каменноугольные, в 1874 г. А. Чекановским рассматривались как юрские и в 1877 г. И. Д. Черским были отнесены к третичным по обнаруженным отпечаткам граба и раковин палюдин. В 1904 г. В. К. Яковлевым был охарактеризован разрез третичной осадочной толщи с ее подразделением на нижнюю (угленосную) и верхнюю (безугольную) части. В 1930-х гг. работами Е. С. Рамельмейер было положено начало био- стратиграфических исследований разновозрастных третичных отложений территории. По определению фауны, отобранной Г. Е. Рябухиным, она высказала предположение об олигоценовом возрасте осадков, содержащих фауну Viviparis. В 1951 г. Г. Г. Мартинсоном установлена малакофауна из нижних песчано-глинистых переемнинских отложений, датированная им средним миоценом - плиоценом.
В более позднем датировании осадочных стратонов значительное место заняли палинологические исследования. В 1956 г М. А. Седова, изучившая разнофациальные отложения Танхойского третичного поля, выделила спорово-пыльцевые комплексы, датированные средним миоценом - плиоценом. Н. А. Логачевым в 1958 г. угленосная и красноцветная свиты впадин байкальского типа были обозначены стратотипами в районе ст. Танхой (танхой- ская свита) и в долине р. Аносовки (аносовская свита). При палинологических исследованиях В. М. Климановой в составе танхойской свиты различались слои нижнего - среднего миоцена, обнажающиеся в долинах рек Оси- новки Танхойской, Ушаковки, Половинки и Клюевки, и вышележащие глинисто-песчаные и углистые отложения, обнажающиеся в долинах рек Оси- новки Танхойской, Переемной и Ушаковки. Отложения аносовской свиты, развитые в бассейнах рек Осиновки Кедровой, Аносовки и Дулихи, были датированы средним - верхним плиоценом [Логачев, 1972]. К середине 1970-х гг. сложилось представление о формировании во впадинах байкальского типа двух основных стратонов - танхойского и аносовского. Нижний возрастной предел отложений танхойской свиты южного побережья оз. Байкал не опускался ниже середины олигоцена, верхний - не поднимался выше первой половины плиоцена. Аносовская свита датировалась плиоценом - эоплейстоценом [Логачев, 1974].
На Танхойской тектонической ступени особое значение придавалось «контактной пачке синих глин», залегающих в основании разреза третичных отложений. На ее существование впервые указал в 1931 г. Ю. М. Шейнманн. Отложения этого типа, вскрытые в основании разреза на левобережье р. Осиновки Танхойской и на левобережье р. Безголовки, относились к до- танхойским [Отложения..., 2014]. Горизонт «синих глин» отмечался на р. Половинке [Mats, 2013].
В работе [Отложения..., 2014] вслед за работами Н. А. Логачева [1974, 2003] предполагалось накопление миоцен-нижнеплиоценовых толщ Танхо- йского поля в связи с образованием Южно-Байкальской впадины. Угленосная (танхойская) свита и красноцветная (аносовская) свита в южнобайкальском типе разреза на территории распространения аносовской свиты в западной части Танхойского поля, однако, были признаны В. Д. Мацем как не соответствующие принятым для нее возрастным границам. В нижней части обнажения стратотипа аносовской свиты на р. Аносовке был вскрыт слой, содержащий споры и пыльцу позднего миоцена. Предлагалось упразднить название «аносовская свита» и различать свиты с новыми названиями - оси- новская и шанхаихинская. Шанхаихинская свита со стратотипом в междуречье Шанхаиха - Аносовка получала возрастной интервал, принимавшийся прежде для аносовской свиты. Несмотря на заключение В. Д. Маца, название «аносовская свита» использовалось в легендах всех изданных государственных геологических карт.
Осиновская свита была выделена в западной части Танхойского поля (на территории распространения аносовской свиты) со стратотипом, охарактеризованным по р. Осиновке Кедровой. Возраст этой свиты сопоставлялся с возрастом танхойской свиты. Предполагалось, что ранние слои осадочных отложений Осиновской палеодолины несколько моложе слоев Мишихин- ско-Клюевской палеодолины. Мишихинско-Клюевская речная палеодолина заложилась на рубеже олигоцена - миоцена (или в раннем миоцене), Оси- новская - на рубеже раннего - среднего миоцена [Отложения., 2014]. В сущности, известные типы разрезов танхойской свиты, насыщенные прослоями углей (танхойский тип, озерно-болотная фация и мишихинско- клюевский тип, аллювиальная фация), замеченные Г. Б. Пальшиным [1955], дополнялись осиновским аллювиальным типом разреза без угольных прослоев (или с редкими тонкими прослоями). В связи с этим мы используем название «осиновская свита» для обозначения стратона, в целом одновозрастного танхойской (угленосной) свите, но не содержащего угольных прослоев. Этот стратон, в отличие от танхойской свиты, обозначал сравнительно глубокое эрозионное расчленение рельефа.
Объект и методы исследований
Разрез правобережья р. Мишихи был вскрыт при проходке федеральной трассы в 2014 г. Задокументированы обнажения южного и северного бортов дороги. Слои южного фрагмента разреза (рис. 1) почти не деформированы. Они залегают с небольшим наклоном (до 5°) в западном направлении при общей мощности около 20 м (рис. 2). Слои северного фрагмента разреза испытали сильные тектонические деформации, в результате которых было существенно нарушено первичное залегание слоев. Это обстоятельство заставляет разделять данные, полученные для южного и северного фрагментов. Строение северного фрагмента Мишихинского разреза будет рассмотрено в отдельной работе.
Рис. 1. Местоположение изученного южного фрагмента разреза (красная линия) на правобережье р. Мишихи, шоссейная дорога Иркутск - Улан-Удэ. Красная звездочка на врезке обозначает устье р. Мишихи
Для наиболее тонкозернистых отложений глинистого и алевритового (редко песчанистого) состава определены содержания петрогенных оксидов методом «мокрой химии» в аналитическом центре Института земной коры (химик-аналитик - Г. В. Бондарева). Микроэлементный состав пород установлен методом индуктивно связанной плазменной масс-спектрометрии (ИСП-МС) (химическая подготовка проб - М. Е. Марковой, измерения и обработка данных - Т. А. Ясныгиной) на приборе Agilent 7500ce в Центре коллективного пользования «Микроанализ» (ЛИН СО РАН). Споровопыльцевые спектры дочетвертичных отложений разреза определялись в биостратиграфической лаборатории Воронежского госуниверситета. По результатам общего анализа спор и пыльцы всего разреза в соответствии с составом палинокомплексов были выделены три палинозоны с дополнительным разделением на подзоны. Палинологический анализ четвертичных отложений выполнен в лаборатории кайнозоя Института земной коры СО РАН.
Рис. 2. Схема строения и опробования южного фрагмента Мишихинского разреза Основные стратиграфические несогласия: I - эрозионное ложе подошвы танхойской свиты на дотанхойских отложениях; II - эрозионное ложе осиновской свиты на отложениях танхойской свиты; III - эрозионное ложе четвертичного аллювия на разновозрастных средне-верхнекайнозойских стратонах
Строение разреза
В разрезе различаются шесть пачек (снизу вверх).
Пачка 1 (полифациальная, охристая):
- в самой нижней вскрытой части (интервал 0,00-0,55 м) переслаиваются аргиллиты темно-серые и песчаники тонкозернистые, светло-серые, слабо сортированные. Мощность прослоев аргиллитов варьируется от 3 до 10 см. Отложения слабо обохрены;