Статья: Временные вариации состава кайнозойских отложений на Танхойской тектонической ступени Южного Байкала

- интервал 0,55-2,00 м представлен песчаниками с линзами гравийного, мелкогалечно-гравийного материала, слабо сцементированного, светлокоричневого. Мощность линз до 0,2 м. Слоистость наклонная, косая. Песчаники обохрены;

- в интервале 2,0-4,1 м следуют гравийно-песчаные отложения с мелкогалечным материалом (до 7 % от общего объема). Отложения промыты, слабо обохрены, с наклонной слоистостью;

- интервал 4,1-4,6 м сложен песчаником, разнозернистым (преимущественно крупнозернистым), серым, с линзами темно-серого аргиллита мощностью до 3 см. В верхней части находится прослой (10 см) аргиллитов, темно-серых.

Пачка 2 («синих глин»):

- в интервале 4,6-6,5 м залегают однородные глины, имеющие во влажном состоянии синий цвет. При высыхании материал твердеет с превращением в аргиллиты, голубовато-серые, плотные, комковатые. Комковатость обусловлена развитием трещин усыхания поперек и вдоль плоскостей напластования. Субвертикальные трещины, рассекающие аргиллиты, находятся на расстоянии от 1 до 10 см. По отдельным трещинам наблюдается интенсивная обохренность. Нижний контакт пачки четко выражен, относительно ровный, наклоненный.

Пачка 3 (преимущественно алевритовая с прослоями бурого угля):

- в основании пачки, в интервале 6,50-6,75 м, залегают гравийнопесчаные отложения, светло-коричневые;

- в интервале 6,75-6,85 м находится прослой алевритов, темно-серых;

- в интервале 6,85-7,00 м встречен прослой (15 см) бурого угля;

- в интервале 7,00-7,76 м опять следует слой алевритов, оранжевокоричневых;

- в интервале 7,76-8,66 м, в нижней части (до 8,01 м), находятся песчаники, разнозернистые, коричневые, интенсивно промытые и обохренные, в верхней части - песчаники мелкозернистые, светлые, серо-коричневые, однородные, обохренные;

- в интервале 8,66-8,86 м вновь залегают алевриты, темно-серые.

Пачка 4 (песчано-алевритовая с фрагментами «синих глин»):

- интервал 8,86-10,21 м мелкозернистых песчаников, серовато коричневых, с неясно выраженной слоистостью. На резком нижнем контакте пачки песчаник окрашен в желтовато-коричневые тона;

- интервал 10,21-11,91 м мелкозернистых песчаников, серовато коричневых, с многочисленными темными слойками;

- интервал 11,90-13,36 м крупнозернистых песчаников серовато коричневого цвета, интенсивно обохренных, ржаво-коричневых;

- интервал 13,36-15,81 м переслаивания светло-коричневых песчаников слабой сортировки и серых алевритов с линзами «синих глин». Многочисленные темные слойки обнаруживают слабонаклонную полосчатость песчаника. Отмечается обохривание нижних и верхних границ алевритовых прослоев.

Пачка 5 (песчанистая):

- в интервале 15,81-16,86 м сложена песчаником, сероватокоричневым, с тонкими темными слойками. Отмечается слабое обохривание и окрашивание отдельных прослоев в темно-коричневый цвет.

Пачка 6 (валунно-галечная):

- в интервале 16,86-20,50 м, в валунно-галечных отложениях, галька составляет более 40 % объема породы. Цемент песчано-глинистый, серовато-светло-коричневый и темно-коричневый, с небольшим количеством мелкого гравия. Обломочный материал хорошо окатан и представлен валунами диаметром до 0,4 м в поперечнике и разноразмерной галькой. Отложения не сортированы. Нижний контакт четко выражен, слабо наклонен.

На верхней пачке развит почвенно-растительный покров мощностью 0,4-0,5 м.

Обоснование возраста

В дочетвертичных отложениях разреза (см. рис. 2) определено 5 споровопыльцевых спектров (табл. 1). В принятой зональной палиностратиграфиче- ской последовательности обр. Ю-21 и Ю-20 относятся к палинозоне I, обр. Ю-17 и Ю-12 - к палинозоне II (соответственно, к подзонам а и Ь), обр. Ю-10 - к палинозоне III. Спорово-пыльцевые спектры обр. 1 и 2, отобранных из финальной грубообломочной пачки, относятся к палинозоне IV.

Таблица 1

Спорово-пыльцевые спектры из дочетвертичных отложений южного фрагмента Мишихинского разреза

Палинозона I (обр. Ю-21 и Ю-20) соответствует отложениям пачки охристых полифациальных отложений (пачка 1). Палинозона выделена по максимальному количеству пыльцы родов Fagus и Myrica, а также присутствию реликтов, относящихся к родам Cryptomeria и Sciadopites. В спектрах господствует пыльца покрытосеменных (70,5-78,9 %) с подчиненной ролью голосеменных (15,8-20,8 %) и травянистых растений (2,2-3,1 %). Споры занимают относительно небольшой объем от 3,0 до 5,6 %. Небогатый, но характерный состав голосеменных пород с участием Ginkgo sp. Sequoia semperviriformis, а также Podocarpus dacrydioides, Cycadopites follicularis указывает на эоценовый возраст изучаемых отложений. Большая часть выделенных видов характерна для отложений верхнего эоцена. Этот вывод подтверждает и богатый видовой состав покрытосеменных пород, с участием пыльцы формальной классификации (Triporopollenites, Triatriopollenites), а также c заметным участием в составе комплекса таких родов, как Comptonia, Momipites и Juglans poliporata, Carpinus duinensiformis, Fagus parvifossilis.

Подзона b (обр. Ю-12) соответствует преимущественно алевритовой пачке с прослоями бурого угля (пачка 3). Подзона зафиксирована по максимальным значениям пыльцы семейства Taxodiaceae и рода Tsuga с видовым разнообразием. Среди покрытосеменных пород доминирует пыльца семейства Juglandaceae (Juglans, Pterocarya, Carya). Спектр обр. Ю-12 в своем составе содержит пыльцу покрытосеменных (42,8 %) и голосеменных (41,8 %), а также споровых (15,4 %). В составе спор и пыльцы преобладают формы нижнего миоцена, с единичными элементами верхнего олигоцена: Carpinus granulatus, Pterocarya fraxinifolia, Milfordia incerta. Нижнемиоценовый возраст обозначался для танхойской фации танхойской свиты, насыщенной прослоями бурого угля в гипостратотипе разреза Половинка [Отложения..., 2014].

Палинозона III обозначена для песчано-алевритовой пачки с фрагментами «синих глин» (пачка 4). Эта палинозона характеризуется обедненным составом спор и пыльцы как в видовом, так и в родовом плане, а также значительно большим количеством пыльцы травянистых растений. Споры, в отличие от палинозоны II, представлены в меньшем количестве. На основе изменений в составе палиноспектров были выделены две подзоны v и g [Болотникова, 1979; Томская, 1981].

Подзоне v свойственно резкое преобладание пыльцы трех родов: Ulmus, Juglans, Carya на фоне снижения роли пыльцы голосеменных пород. Данный этап, вероятно, отразил одну из фаз миоценового оптимума. В составе палиноспектра обр. Ю-10 господствует пыльца покрытосеменных (83,2 %), голосеменных (5,4 %) и споры (11,4 %). При доминировании пыльцы покрытосеменных пород встречены виды, характерные для поздних этапов среднего и ранних фаз позднего миоцена, что свидетельствует о формировании отложений в среднем - позднем миоцене.

Палинозона IV характеризует песчанистый и валунно-галечные слои (пачки 5 и 6). В двух образцах (обр. Ю-1, Ю-2) определена пыльца древесно-кустарниковых растений (55-67 %), трав (2-4 %) и спор (31-41 %). Состав палиноспектров говорит о развитии светлохвойных сосноволиственничных и темнохвойных лесов (пихты, ели, кедровидной сосны) с хорошо развитым травяно-кустарниковым подлеском. Открытые участки были заняты остепненными и лугово-степными растительными сообществами. Четвертичный возраст отложений предполагается исходя из сходства реконструируемого растительного сообщества с современной растительностью речной долины.

Степень выветривания осадочного материала

Выветривание сопровождается образованием глинистых минералов. Повышение их роли в составе тонкозернистого материала отложений выражается в высоких значениях индекса химического выветривания (Chemical Index of Alteration, CIA = 100xAl₂O₃/(Al₂O₃+CaO+Na₂O+K₂O) [Nesbitt, Young, 1984]. В 600-метровой толще донных отложений Академического хребта оз. Байкал, вскрытой скважинами BDP-96 и BDP-98, значения CIA снижаются постепенно снизу вверх по разрезу [Kashik, Lomonosova, 2006]. С учетом вхождения в кристаллическую решетку глинистых минералов в среднем около 8-10 мас. % H₂O породы, измененные выветриванием, определяются также по высоким потерям при прокаливании (I IIIII).

По соотношению La/Sc-Th/Co [Cullers, 2002] все осадочные отложения танхойской тектонической ступени представляют собой продукты разрушения пород кислого состава. Из распределения фигуративных точек пород пачек на рис. 3 следует вывод об обогащении глинистыми минералами отложений нижней части разреза и отличии его верхней части распространением неизмененного обломочного материала, хорошо отмытого от глин. Отложения нижней части разреза (пачки 1-3) характеризуются высокими значениями CIA (77-87) и IIIIII (5,9-13,0 мас. %). В отложениях верхней части (пачки 5-6) значения этих показателей резко снижаются (CIA = 60-66, ППП = 0,7 -2,5 мас. %). В обломочном материале преобладает кварц и полевые шпаты, что выражается в относительном возрастании SiO2. Исключение составляет слой пачки 4, содержащий фрагменты «синих глин». На диаграммах рис. 3 порода этого слоя не отличается от «синих глин» верхнего олигоцена. Очевидно, что в позднем миоцене - раннем плиоцене размывался материал осадков позднего олигоцена со своеобразной синей окраской.

Рис. 3. Соотношения индекса химического выветривания и потерь при прокаливании с содержаниями БЮ₂ в разновозрастных тонкозернистых осадочных отложениях южного фрагмента Мишихинского разреза. Возраст отложений определен по составу спор и пыльцы

Обсуждение

В охарактеризованном фрагменте Мишихинского разреза совмещены осадочные отложения стратонов широкого возрастного диапазона от верхнего эоцена до квартера. Стратоны формировались на Танхойской тектонической ступени между опущенным ложем Южно-Байкальской впадины и поднятием хр. Хамар-Дабан. По данным сейсмопрофилирования во впадине Южного Байкала накопилось около 4 км осадков, залегающих на сейсмически изотропном фундаменте [Hutchinson et al., 1992]. Поднятие и эрозионное расчленение хр. Хамар-Дабан началось перед раннемиоценовой фазой вулканических извержений, произошедших около 18 млн л. н. [Late Cenozoic..., 2003]. Промежуточное пространственное положение Миши- хинского разреза между расчлененным хребтом и опущенным днищем впадины отразилось в резком сокращении мощности стратонов (относительно мощности отложений, накопившихся во впадине) и распространении стратиграфических несогласий с выпадением из разреза толщ, получивших развитие в других частях тектонической ступени (например, отложений аносовской свиты в ее западной части).

Обращаясь к корреляциям разновозрастных стратонов с отложениями сопредельных территорий, нужно, во-первых, подчеркнуть значение перехода от дотанхойских отложений мишихинской толщи к отложениям танхо- йской свиты (т. е. от пачек 1 и 2 к пачке 3 в нижней части разреза), во- вторых, обратить внимание на резкую смену состава отложений от танхой- ской к осиновской свите и вышележащей толще (т. е. от пачек 1-3 к пачкам 4-6 в средней части разреза) и, в-третьих, отметить выдержанность грубообломочного покрова, представляющего собой финальный плейстоценовый стратон Танхойской тектонической ступени (т. е. пачки 5 и 6 верхней части разреза). Соответственно, в разрезе выделяется особая роль стратиграфических несогласий: 1) между танхойской свитой и мишихинской толщей, 2) между осиновской и танхойской свитами и 3) между плейстоценовым грубообломочным покровом и подстилающими разновозрастными средневерхнекайнозойскими стратонами (см. рис. 2).

Нижняя часть разреза

Прежде всего нуждаются в уточнении представления о «синих глинах» как наиболее древних образованиях Танхойского третичного поля, которые, как предполагалось [Логачев, 1974], имеют возраст не древнее середины олигоцена. В Мишихинском разрезе ниже пачки «синих глин» залегает пачка верхнеэоценовых охристых полифациальных отложений. Следовательно, отложения «синих глин» не самые ранние на Танхойском поле.

Происхождение «синих глин» предполагает размыв пород источника особого состава. Таким источником могли служить милониты ЮжноБайкальского фрагмента шовной зоны Сибирского кратона. Своеобразная окраска глин находит объяснение в идентификации отложений этого типа в нижней части разреза Танхойской ступени как продуктов размыва Прото- байкальского поднятия, существовавшего на месте Южно-Байкальской впадины. Следовательно, охристые полифациальные отложения и «синие глины» нижней части Мишихинского разреза вместе с одновозрастными отложениями дельты р. Селенги должны относиться к дотанхойскому (эоценолигоценовому) осадочному комплексу Селенгино-Витимского прогиба (рис. 4, а).