Стратиграфия верхнекайнозойских отложений структурной зоны Кларион-Клиппертон :

Краткое описание

Содержание
Оглавление

Введение 3-6 Глава 1. Обзор исследований осадочного чехла структурной зоны Кларион-Клиппертон и общая геологическая характеристика района 7-12

Глава 2. Материалы и методы 13-19 Глава 3. Особенности седиментогенеза и диагенеза в структурной зоне

Кларион-Клиппертон 20

3.1 Переотложение микропалеонтологических остатков (на примере радиолярий) 20-37

3.2 Растворение остатков кремневых организмов 38-42

3.3 Положение уровня карбонатной компенсации 43-45

3.4 Гидротермальная деятельность 46-49 Глава 4. Стратиграфия 50

4.1 Океанические формации в структурной зоне Кларион-Клиппертон: особенности выделения, характеристика, ревизия 50-57

4.2 Сопоставление результатов палеомагнитных и биостратиграфических исследований 58-63

4.3 Стратиграфия верхнекайнозойских отложений

структурной зоны Кларион-Клиппертон 64-65

4.3.1 Средний эоцен 65-68

4.3.2 Верхний эоцен-нижний олигоцен 68-69

4.3.3 Нижний-верхний олигоцен 70-72

4.3.4 Верхний олигоцен 12-1А

4.3.5 Нижний миоцен 74-81

4.3.6 Средний миоцен 81-83

4.3.7 Средний миоцен-плиоцен 83-90

4.3.8 Нижний-верхний плейстоцен-голоцен 90-96

4.4 Литостратиграфические подразделения структурной зоны Кларион-Клиппертон 97-108

4.5 Литостратиграфическая характеристика сейсмостратиграфических комплексов 109-115 Глава 5. Новые данные о возрасте железомарганцевых конкреций 116-127 Глава 6. Общая характеристика истории осадконакопления

в структурной зоне Кларион-Клиппертон 128-130

Заключение 131-133 Приложение. Основные виды радиолярий, использованные

в диссертации 134-149

Литература 150-158
Введение

Введение

В защищаемой диссертации, на тему «Стратиграфия верхнекайнозойских отложений структурной зоны Кларион-Клиппертон (Тихий океан)», приводятся результаты исследований отложений, вскрытых глубоководным пробоотбором и бурением, устанавливается влияние процессов эрозии, растворения, биотурбационно-го перемешивания, гидротермальной деятельности на их формирование. Определяются закономерности строения осадочного чехла для разных частей структурной зоны и выделяются его составные части. Проводится анализ результатов палеомаг-нитных исследований, ревизия формаций, установленных американскими учёными. Изучается возраст разных зон железомарганцевых конкреций.

Актуальность проблемы. Структурная зона между трансформными разломами Кларион и Клиппертон является районом промышленных интересов многих стран; её изучение, ориентируется на горнорудное освоение полей железомарганцевых конкреций в будущем (рис.1). Интерес к ней вызван тем, что в этом регионе высокое содержание в железомарганцевых конкрециях полезных компонентов (марганца, никеля, кобальта и меди) сочетается с достаточно большой плотностью их залегания. Именно в этой провинции широко распространены залежи качественных (по сумме никеля, меди и кобальта) конкреционных руд, при плотности залегания 5-20 кг/м2 и покрытием площади дна более 25% [Мурдмаа, Скорняко-ва,1986; Андреев, 1994]. Прогнозные ресурсы поля Кларион-Клиппертон по сухой железомарганцевой массе, включающей богатые и рядовые руды, оцениваются в 12-13 млрд. тонн [Андреев, 1994].

В восточной части зоны Кларион-Клиппертон, находится первое, открытое в 1974 г. фирмой «Дипси Венчус» (США), месторождение конкреций. В настоящее время здесь располагаются заявочые участки России, Японии, Франции, Китайской Народной Республики, Южной Кореи и ряда международных корпораций, в частности, совместной организации «Интерокеанметалл» (страны восточной Европы).

В связи со сказанным выше, изучение геологии этого района остаётся приоритетным в настоящее время. Автор распологает представительной коллекцией образцов, собранных им в 1985-1989 гг. в рейсах МИНГЕО СССР, которая охватывает все части структурной зоны Кларион-Клиппертон. Обработка этой коллекции и исследование геологических разрезов, в том числе скважин глубоководного бурения, позволило провести их корреляцию, наметить основные этапы седиментации в этом районе и выделить литостратиграфические подразделения, которые можно проследить в пределах структурной зоны Кларион-Клиппертон, сопоставить их с данными сейсмостратиграфии и использовать в качестве основы для проводимых геологоразведочных работ.

Цель и задачи работы. Основной целью работы является детальное исследование верхнекайнозойского геологического разреза структурной зоны Кларион-Клиппертон: вещественный состав, биогенная составляющая, возраст.

Для достижения этой цели было необходимо решить ряд задач:

проанализировать смешанные микропалеонтологические комплексы и установить закономерности их формирования;

- провести ревизию океанических формаций, выделенных американскими геологами;

_ А__

- исследовать особенности геологического разреза, вещественного состава и микропалеонтологических включений, с выделением слоев и толщ;

- сопоставить результаты палеомагнитного и биостратиграфического анализов;

- установить возраст формирования разных зон железомарганцевых конкреций;

- определить общие закономерности осадконакопления в районе.

Решение этих задач позволило сформулировать основные защищаемые положения:

U В структурной зоне Кларион-Клиппертон, существенную роль в осадкообразовании играет переотложение микропалеонтологических остатков (например, радиолярий). Выделено три основных типа переотложения: 1) затекания, 2) биотурбационного перемешивания, 3) эрозионного переотложения.

2..Установлено, что растворение остатков кремневых организмов в отложениях структурной зоны Кларион-Клиппертон происходит как на границе вода-осадок, так и в самом осадке. Скелеты кремневых микроорганизмов (радиолярии, диатомеи и др.), попадая в осадок, не остаются устойчивыми: при седиментогенезе и диагенезе наиболее тонкостенные, слабоокремненные виды частично или полностью растворяются. Это явление искажает относительный возраст отложений.

3. Разработана новая стратиграфическая схема (с использованием зональных биостратиграфических шкал по радиоляриям, кокколитофоридам, диатомовым водорослям; а также результатам палеомагнитных исследований) отложений верхнего кайнозоя структурной зоны Кларион-Клиппертон, которая включает пять лито-стратиграфических подразделений —толщ (рис. 1); имеющих широкое распространение в районе исследований.

I. Толща металлоносных отложений (аргиллитов, глин, карбонатных отложений обогащенных железомарганцевыми окислами). Возраст средний эо-цен-ол игоцен-.миоцен.

II. Толща радиоляриевых и цеолитовых монтмориллонитовых глин среднего эоцена - верхнего олигоцена.

III. Толща мелов и мергелей верхнего эоцена - среднего миоцена.

IV. Толща цеолитовых и радиоляриевых монтмориллонитовых глин нижнего-среднего миоцена.

V. Толща однородых, пятнистых гидрослюдистых глин и глинистых илов среднего-позднего миоцена-голоцена.

Внутри этой толщи выделяются две пачки:

1) Пачка коричневато-серых и бежевых гидрослюдисто-монтмориллонитовых, монтмориллонитово-гидрослюдистых глин среднего-позднего миоцена-плиоцена.

2) Пачка пятнистых глинистых, кремнисто-глинистых, карбонатно-глинистых илов раннего плейстоцена-голоцена.

Эта стратиграфическая схема предлагается в качестве основы для геологоразведочных работ в структурной зоне Кларион-Клиппертон.

-5-

4. Обоснован возраст железомарганцевых конкреций (ЖМК) из Центральной и Восточной частей рудного поля Кларион-Клиппертон. В разрезах ЖМК возраст зон меняется от позднего олигоцена? до плейстоцена-голоцена. Если предположить, что одноимённые зоны в разрезах ЖМК формируются в одно время (это наиболее достоверно, по нашему мнению, для зон I-II, III, IV), возможно, обобщая материалы по радиоляриям из этих зон, обосновать их возраст. По комплексам радиолярий, определяется возраст зон: I-II - плейстоцен-голоцен (0-1,8 млн. лет); III — поздний миоцен-плиоцен (1,8-11,2 млн. лет); IV-средний миоцен (11,2-16,6 млн. лет); V-VI- ранний миоцен; VII-VIII поздний олигоцен?-ранний миоцен.

Научная новизна. В ходе решения поставленных задач удалось получить ряд новых научных результатов.

1. Показан механизм возникновения смешанных микропалеонтологических комплексов. Он связан с процессами эрозии отложений, проникновением молодых илов по трещинам в древние осадки, биотурбационным перемешиванием, растворением микропалеонтологических остатков в осадочной толще, неоднократным переотложением через «промежуточные» коллекторы.

2. Установлено, что наибольшая интенсивность процессов переотложения, выраженная в максимальных значениях коэффициента переотложения, совпадает в плейстоцене с интервалами тёплых периодов, а не холодных как ранее считалось.

3. Высказана гипотеза о возникновении в Северной Пацифике потоков глубинных вод, которые приводят к эрозии пород, выходящих на поверхность океанического дна.

4. Предложена новая стратиграфическая схема верхнекайнозойских отложений структурной зоны Кларион-Клиппертон, которая включает пять литостратиграфи-ческих подразделений.

5. Проведено районирование структурной зоны Кларион-Клиппертон на Восточную, Центральную и Западную части на основе различий в строении осадочного чехла.

6. Биостратиграфическим методом установлен возраст зон в разрезах железо-марганцевых конкреций Восточной и Центральной частей поля Кларион-Клиппертон. Он изменяется от позднего олигоцена? до голоцена.

Практическое значение работы. Обобщён значительный фактический материал. Этот материал и результаты глубоководного бурения позволили дать общую характеристику истории осадконакопления в изученном районе, начиная с позднего мела.

Установленные закономерности формирования смешанных микропалеонтологических комплексов помогают в интерпретации возраста отложений. Эти критерии использовались при проведении инженерно-геологических работ 1985-1989 гг. в структурной зоне Кларион-Клиппертон и применяются в настоящее время при изучении осадков Российского разведочного района.

Новая стратиграфическая схема представлена в ГНЦ «Южморгеология» в качестве основы для проводимых на Разведочном районе России геологоразведочных работ; возможно её применение при составлении геологической карты для всей структурной зоны Кларион-Клиппертон.

-Б-

Фактический материал и методика. Основой исследований явилась собранная автором в 1985-1989 гг. в рейсах МИНГЕО СССР, коллекция образцов осадков и конкреций, которая охватывает все части структурной зоны Кларион-Клиппертон, а также пробы полученные в 2001-2002 гг. из ГНЦ «Южморгеология». Подробно информация о фактических материалах и методика обработки проб изложены в отдельной главе диссертации: «Материалы и методы».

Личный вклад в диссертационную работу осуществлялся на всех этапах исследования. На этапе пробоотбора и профподготовки автором сделано описание поднятого материала, отобраны и подготовлены к анализам пробы. На этапе анализа - проведено изучение мазковых шлифов (смерслайдов) донных осадков, подготовлены препараты и изучены комплексы радиолярий из осадков и железомарган-цевых конкреций, определён возраст отложений и зон в разрезах железомарганце-вых конкреций по радиоляриям. На этапе обработки результатов - построены и составлены стратиграфические схемы, графики и таблицы.

Публикации и апробация работы. Полученные результаты вошли в четыре производственных и три тематических научно-исследовательских отчёта (1986-2002 гг.), посвященных изучению геологии осадочного чехла, железомарганцевым конкрециям, инженерно-геологическим исследованиям.

По теме диссертации опубликовано 30 работ. Её основные положения были доложены на конференции молодых учёных ВНИИОкеангеология (Ленинград, 1986), совещании по биостратиграфии (Звенигород, 1992), семинарах по радиоляриям (1997-2000 гг.), Международной конференции "Minerals of the Ocean" (Санкт-Петербург, 2002).

Структура и объём работы. Диссертация содержит 158 страниц текста, 50 рисунков, 4 таблицы и состоит из Введения, шести глав, Заключения и одного приложения. Список использованной литературы включает 157 наименований.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность за помощь в оформлении рукописи кандидату геолого-минералогических наук СИ. Петухову; за подготовку фотографического материала Л.В. Петровой; за ценные советы кандидатам геолого-минералогических наук В.И. Бондареву, В.А. Басову, докторам геолого-минералогических наук СИ. Андрееву, О.П. Дундо; особая благодарность - научному руководителю работы доктору геолого-минералогических наук, члену-корреспонденту РАН А.И. Жамойде.

___ -J

1. Обзор исследований осадочного чехла структурной зоны Кларион-Клиппертон и общая геологическая характеристика района.

Район исследований расположен в пределах Северо-Восточной котловины Тихого океана, между трансформными разломами Кларион и Клиппертон. Геологические исследования в структурной зоне Кларион-Клиппертон можно разделить на три этапа.

Первый этап. До начала глубоководного бурения (до 1968 года).

Первыми геологическими материалами из этого района были пробы "красных глубоководных глин", полученные в ходе экспедиции на судне "Че-леиджер" 1873-1876 гг. Обобщением палеонтологических материалов по радиоляриям, извлечённым из образцов, собранных в ходе рейса, занимался немецкий исследователь Э.Геккель. Эти материалы легли в основу его искусственной классификации радиолярий[78, 79]. Многие, описанные им виды, широко используются для стратиграфических построений в настоящее время.

В конце 50-х годов XX века, в результате океанографических экспедиций Качифориийского университета и Скриппсоновского Океанографического института (США), из этого района были получены колонки осадков олигоцена-раииего миоцена (Chubasco Expedition). Комплексы радиолярий из этих станций изучались В.Р.Риделем [1959]. Он детально описал виды установленные Э. Гек-келем и К. Эренбергом и выделил ряд новых видов родов Calocycletta, Diartus, Didymocyrtis, Dorcadospyris, распространение которых легло в основу тропической кайнозойской зональной шкалы по радиоляриям [Ридель и Санфилиппо, 1970, 1971, 1978; Ридель, Санфилиппо и Вестберг-Смит, 1985]. При дальнейших исследованиях, в тропической части Мирового океана [85-89, 143, 146], для расчленения кайнозойских отложений была разработана зональная схема по радиоляриям, включающая в себя 29 биостратиграфических зон (В.Ридель, А.Санфилиппо, Х.Формен, К.Нигрини).

В 70-х годах XX века активизация геологических исследований в рассматриваемом районе связана с: 1) началом планомерного глубоководного бурения в океанах (программа DSDP-ODP); 2) обнаружением крупных скоплений (полей) железомарганцевых конкреций, имеющих промышленное значение.

Второй этап. Начало глубоководного бурения (с 1968 г.).

Основными задачами глубоководного бурения (рейсы 5, 6, 8, 9, 16, 85, 138), было получение по возможности полных разрезов осадочной толщи, расчленение её лито- и биостратиграфическими методами, а также получение данных о возрасте фундамента. В ходе бурения была вскрыта довольно мощная более 300 м. толща океанических осадков, возраст которых поздний мел-средний эоцен-голоцен. Это разнообразные отложения: радиоляриевые илы и глины, мелы, мергели и нанноозы, глинистые илы, цеолитовые глины. Многие из этих образований содержали скелеты радиолярий, что позволило выделить биостратиграфические зоны по этой группе ископаемых, наряду с палеонтологическими определениями по нанноплаиктону, планктонным фораминиферам, диатомовым водорослям и силикофлагеллатам. Радиолярии из скважин глубоководного бурения из района Кларион-Клиппертон изучались Т. Муром (8,9 рейс, 1971), М. Динкельманом (16 рейс, 1973).

В результате анализа комплексов радиолярий, эти исследователи установили зоны по радиоляриям начиная со среднего эоцена (зона Dictyoprora mongolfieri) до плиоцена (зона Spongaster pentas), плейстоцена (зона

- 8-

Collosphaera /м6т5а).Отмечая при этом присутствие в разрезах перерывов, а также переотложения радиолярий начиная со среднего эоцена.

Используя материалы рейсов глубоководного бурения № 5, 8, 9, 16 американские геологи [Cook, 1975], на основании литологии изученных отложений выделили (по аналогии с работами на континенте), литостратиграфические подразделения - формации, для океанических осадков примыкающих к Восточно-Тихоокеанскому поднятию и ограниченных на севере разломом Кларион. Это формации Клиппертон, Маркизская, Островов Лайн и Сан-Блас, краткая характеристика их приведена в разделе 4.1. Формации не имеют чёткого палеонтологического обоснования, возрастные границы их перекрываются на разных временных уровнях, что при литологической схожести отложений, затрудняет их выделение. Эти недоразумения, возникшие в 70-х годах XX века, вызывали трудности в выделении формаций у самих американских специалистов, которые впоследствии, в следующих рейсах глубоководного бурения, отказались от практики их применения.

Третий этап. Изучение полей железомарганцевых конкреций с целью их промышленного освоения (начиная с 1974 года до н.в.).

С конца 70-х годов, детальные, комплексные геологические исследования донных отложений (мощностью первые метры), проводились с целью изучения конкрециеносности провинции Кларион-Клиппертон. Разные страны принимали участие в этих исследованиях: США (проект ДОМЕС) [58, 143], ФРГ (НИС "Вальдивия", "Зонне") [75], Япония [107], Франция [90] и др. В России (СССР) детальные исследования в этом регионе проводились на судах Академии Наук и Министерства Геологии [31, 149-154]. Возросший интерес и интенсивность геологических работ в 80-х годах в провинции Кларион-Клиппертон, обеспечивало обоснование и выделение заявочного участка Россией (СССР) в этом районе.

Геолого-стратиграфические работы, в которых принимал участие диссертант, входили в общий комплекс геологических работ в регионе. Они проводились с использованием литостратиграфического, биостратиграфического, па-леомагнитного, радиохимического, кислородно-изотопного и других методов. Стратиграфические исследования в этом регионе носили сопутствующий характер при проведении геологоразведочных работ на ЖМК [31, 90, 146, 147, 149-153]. Учитывая, что на поверхность дна выходят разновозрастные отложения, удалось построить разрез осадочной толщи от среднего эоцена до голоцена, провести биостратиграфическое обоснование их возраста, корреляцию с разрезами скважин глубоководного бурения и сейсмокомплексами. Основными результатами их можно считать детачьиое изучение верхних, первых метров осадочной толщи (обычно нарушенных при бурении). Результатами этих работ стали комплексные стратиграфические исследования среднеэоценовых-голоценовых отложений, распространённых в провинции Кларион-Клиппертон и обоснование стратиграфических подразделений (толщ), отвечающих определённым циклам седиментогенеза. Эти данные нашли своё применение при выделении инженерно-геологических комплексов, в ходе обоснования заявочного участка.

В 2002 г., в Западной и Центральной частях структурной зоны, были пробурены новые скважины глубоководного бурения 1218-1222 (рейс ODP, №199, The Paleogene Equatorial Transect). Скважины вскрыли палеогеновые-неогеновые отложения, характеристика которых совпадает с уже известными

-9-

типами, из ранее пробуренных скважин. Новым достижением бурения, явилось вскрытие и исследование палеоценовых и нижне-эоценовых отложений.

В настоящее время работы по исследованию поля железомаргаицевых конкреций в зоне Кларион-Клиппертон продолжается многими странами: Россия [3, 7, 91], Китай [146, 147] и др., на более детальных стадиях или по экологическому направлению, в пределах заявочных участков.

Общая геологическая характеристика района исследований.

Поле железомарганцевых конкреций протягивается с запада на восток на 3000 км, от цепи гор Лайн до флангов Восточно-Тихоокеанского поднятия, между разломами Кларион-Клиппертон. Ширина поля 600-700 км. Глубина океана на западе - 5300 м., на востоке - 4300 м. Мощность осадочного чехла до 400 м. Возраст океанического фундамента варьирует от верхнего мела (кампаи) до нижнего миоцена [Андреев, 1994].

Районирование структурной зоны Кларион-Клиппертон проводится преимущественно на основе типов седиментационных разрезов, возраста базальтов океанического дна и геоморфологических особенностей. Однако, главным критерием в предлагаемом районировании, является различия в строении осадочного чехла разных частей зоны Кларион-Клиппертон. Выделяются три части: Западная (здесь и далее в тексте, в случае употребления понятия районирования, название геолого-структурных частей будет выделяться с заглавной буквы) - от гор Лайн до 140-150 градуса з.д.; Центральная - от 140-150 до 133 градуса з.д.; Восточная - от 133 градуса з.д. до скважины 854, от скв. 854 до осевой части Восточно-Тихоокеанского поднятия - отдельный район, который не рассматривается в наших исследованиях (рис.1).

Западная часть находится в переходной зоне от «старых» океанических плит к молодым (район от островов Лайн до 140-150 градуса з.д.) и частично на молодой, Центральная - на «молодой» океанической плите, Восточная (район от 133 градуса з.д. до Восточно-Тихоокеанского поднятия) — в переходной зоне между срединно-океаническим хребтом и «молодыми» океаническими плитами. В Западной части преобладают конкреции никель-медь-кобальтовой специализации, в Центральной никель-медной, а в Восточной с повышенным (33% и более) содержанием марганца [Андреев, 1994].

Исходя из всего сказанного выше, очевидно, что научный интерес к этому району остаётся постоянным. Получение новых материалов, доработка и осмысление материалов собранных ранее, безусловно, выводит понимание геологического строения и истории развития структурной зоны Кларион-Клиппертон на новый уровень познания. К настоящему моменту отсутствует единая стратиграфическая схема этого района, что, по-нашему мнению, затрудняет понимание геологического разреза осадочного чехла зоны Кларион-Клиппертон. Эти соображения, а также большой фактический материал, находящийся в распоряжении диссертанта, определили постановку темы и направление научной работы.

Провинция Кларион-Клиппертон входит в состав Северо-Восточной котловины Тихого океана. Рельеф в пределах этой зоны представляет собой мелкохолмистую абиссальную равнину, полого наклонённую на запад, и несколько прогнутую в районе 150 градуса з.д. Большая часть дна занята пологоволнистой поверхностью с высотой валообразных поднятий над депрессиями в десятки метров при уклоне порядка 1:100. Над этой поверхностью возвышаются абиссальные холмы высотой 50-100 м и шириной основания 7-10 км, реже более крупные (высотой до 200-400 м) и редкие, особенно в средней части провинции,

1Б

Схема расположения изученных участков (полигонов) и скважин глубоководного бурения

Участки работ в рейсах

1 4 рейс НИС, кмдет Шрпинту" 1985-/ЮИ | fipeJc НИС„Петр Ьнтропоя" ШПШи.

9 рвас НМ ,Ы

• 161 Номера скважин

W-Западная часть, М- Центральная часть. Е -Восточная часть

IA

Физиографическая карта Тихого океана м-б 1:10100 000, (191

IB

Схема геологического строения зоны Кларион-Клиппертон. Масштаб 1:10 000 000 Условные обозначения: Геологические станции, вскрывшие отложения: I- плейстоценовые; 2- плиоценовые; 3- миоценовые; 4- олигоценовые; 5- эоценовые; 6- скважины глубоководного бурения; 7- границы между разновозрастными отложениями; 8- границы между различными типами отложений; 9- разломы достоверные; 10- разломы предпологаемые; 11-14 - возраст отложений: II- плиоцен- плейстоцен, 12- миоцен, 13- олигоцен, 14- эоцен; 15-18 - литологичес-кие типы отложений: 15- кремнистые, 16- карбонатные, 17- полигенные, 18- полигенные с цеолитами. [151]

1Г

ШЭ ?' № Ш В' Ш И' И*

Геолого-структурная схема строения поля Кларион-Клиппертон (Тихий океан) [32]

1 • Межплитная неспрединговая переходная зона (КДкт, 119-80 млн.лет). 2 • Молодая океаническая плита спрединшго происхождения (K^km-Pj, 80-26 млн.лет). 3 • Фланг СОХ /талласид/ (P'-N,, 26-10 млн.лет). Внутриокеанические поднятия; 4 ¦ вулканотектонические (Гавайское, Лайн); 5 • вулканическое (Лаптева); 6 ¦ тектоническое (Купера). 7 - Зона трансформных разломов. 8-Ослабленная зона. 9-Разломы (а-диагональные и поперечные, б-продольные). 10-Границы между различными океаническими плитами. 11 - Грядовые поднятия (а) и желоба (б), 12 • Северная граница осадочного чехла, мощностью 0,2 км и более. 13 • Геоблоки (I -Молокан, II -Кларион, III -Клиппертон). 14 - Скважина глубоководного бурения (номер и возраст вскрытых пород на забое), 15 - Изобаты. 16 - Поле Кларион-Клиппертон. 17 • Выделенные участки (1 -Россия, 2 -СО ИНТЕРОКЕАНМЕТАЛЛ).

Рис. 1 Местоположение исследованного района и его геологическое строение. 1А - Физиографическая карта Тихого океана м-б 1:10100 000 и местоположение района исследований; IE ¦ Схема расположения изученных участков (полигонов) и скважин глубоководного бурения. На схеме линиями показано районирование зоны Кларион-Клиппертон: Западная, Центральная и Восточная Щ. 1В ¦ Схема геологического строения зоны Кларион-Клиппертон, М-б 1:10 000 000; 1Г - Геолого-струкгурная схема строения поля Кларион-Клиппертон (Тихий океан).

-11-

подводные горы. Абиссальные холмы группируются в цепи небольшой протяжённости на общем приподнятом основании в виде пологого вала или ступени. Цепи холмов приурочены к разломам фундамента. Дизъюнктивные нарушения фундамента, сглаженные осадконакоплением, создают, основу пологоволнисто-го рельефа структурной зоны. Доминирующее направление простирания этих нарушений, а соответственно и форм рельефа, субмеридиональное (параллельно оси спрединга) и субширотное или северо-восточное (параллельно трансформным разломам). Через среднюю часть зоны, между разломами Кларион и Клип-пертон, проходит слабо выраженная в рельефе субширотная зона разломов Орозко-Безымянный-Математиков, по природе также трансформная [Мурдмаа, Скорнякова, 1986].

Структурная зона Кларион-Клиппертон примыкает к экваториальному поясу пелагического кремненакопления, что в настоящее время определяет поступление биогенных компонентов. Осадконакопление в этой области происходит в соответствии с широтной, вертикальной и тектонической зональностями океана [32, 33].

В ходе проделанной научной работы проведено стратиграфическое описание разреза отложений зоны разломов Кларион-Клиппентон, которое является сводным, составленным из многочисленных стратиграфических разрезов изученных в этой зоне. Разрез составляется для разных по своему геологическому строению частей зоны разломов Кларион-Клиппертон: Западной, Центральной и Восточной. Следующий шаг - это обобщение стратиграфических разрезов по разным частям и выделение литостратиграфических единиц — в нашем исследовании толщ. В дальнейшем проводится корреляция этих единиц с разрезами скважин глубоководного бурения и сейсмостратиграфиче-скими комплексами.

Для большей части зоны разломов Кларион-Клиппертон, характерно присутствие отложений, возраст которых меняется от эоцена (преимущественно среднего) до голоцена. Именно в пределах этого интервала описаны основные стратиграфические подразделения (раздел 4.4), но в крайнем северо-западном участке зоны скважиной 163 , вскрыты позднемеловые отложения. Они представлены мелами и мергелями, с прослоями известняков и кремней позднего мела (кампан - Маастрихт), вскрытая мощность 126 м. Залегают отложения на базальтах. Эти образования, вскрытые только бурением, имеют крайне локальное распространение. В разрезе скважины обнаружен слой мощностью до 10 м. ожелезнённых глин и слой с кремнями, мощностью 40 м неустановленного возраста (по нашим предположениям он может быть палеоцен?-средний эоцен, что подтверждает глубоководное бурение, рейс 199).

Таким образом, основным объектом геолого-стратиграфического исследования, стала верхнекайнозойская осадочная толща (средний эоцен — голоцен), которая в разных частях структурной зоны имеет свои особенности.

В геологическом разрезе Западной части выделяются:

1 .Кремнистые, кремнисто-глинистые отложения среднего эоцена-нижнего олигоцена.

2.Глинистые отложения олигоцена-нижнего миоцена (скв. 163) или их ли-тофациально замещающие мелы и мергели (скв. 69).

3.Глинистые, кремнисто-глинистые отложения нижнего миоцена-верхнего плейстоцена.

Отмечается присутствие перерывов в осадконакоплении или ненакопления осадков начиная с олигоцена.

-1 2-

В геологическом разрезе Центральной части выделяются:

1.Аргиллиты, обогащенные окислами Fe-Mn, металлоносные отложения среднего эоцена?

2.Кремнистые, кремнисто-глинистые отложения среднего эоцена-нижнего олигоцена

3.Карбонатные отложения - мелы, мергели верхнего эоцена-нижнего миоцена

4.Кремнисто-глинистые, карбонатно-глинистые, карбонатные, глинистые отложения нижнего миоцена-голоцена.

Наряду с осадконакоплением с позднего эоцена до позднего плейстоцена, предполагается существование на отдельных участках перерывов или ненакопления осадков. В геологических разрезах этому периоду зачастую соответствуют железомарганцевые и глинистые корки.

В геологическом разрезе Восточной части выделяются:

1.Аргиллиты, обогащенные окислами Fe-Mn, металлоносные отложения позднеолигоценового-миоценового? возраста.

2.Карбонатные отложения - мелы, мергели верхнего олигоцена - среднего миоцена.

3.Кремнистые, карбонатно-глинистые, глинистые, карбонатные отложения нижнего миоцена - голоцена.

В среднем миоцене - раннем плейстоцене предполагается существование перерывов в осадконакоплении или ненакопление осадков. В отдельных геологических разрезах этому временному интервалу соответствуют Fe-Mn и глинистые корки.

-13-

2. Материалы и методы

Материалы, которые легли в основу исследования, были собраны диссертантом на полевых работах: 4 и 9 рейсов НИС "Академик А. Карпинский" 1985-1986 г., 1989 г.; 6 рейса НИС "Петр Антропов" 1987-1988 гг. (рис.1). Результаты аналитических работ и заключения по разным группам фауны и флоры - радиолярии (Шилов В.В., ВНИИОкеангеология), диатомеи (Джиноридзе Е.Н., ВНИИОкеан-геология), кокколитофориды (Коновалов А.В., ВНИИОкеангеология), планктонные фораминиферы (Бузикова О.Р., ВНИИОкеангеология), приводятся в соответствующих отчетах (Гутников и др., 1986; Мельников и др., 1988; Басов и др., 1990). Изучение геологических разрезов в Западной, Центральной и Восточной частях структурной зоны Кларион-Клиппертон (Северо-Восточная котловина) было проведено на основе биостратиграфического и литостратиграфического методов, что позволило составить стратиграфическую схему для этих районов. Нумерация использованных станций по рейсам: Западная часть - № 5700-5800 - 6 рейс НИС "Петр Антропов". Центральная часть - № 5800-5900 - 6 рейс НИС "П.Антропов", № 1-178 - 4 рейс НИС "Академик А.Карпинский" (например А4-27). Восточная часть - № 8300-8400, 1-109 - 9 рейс НИС "Академик А.Карпинский" (например А9-86); 6000-7000 рейсы ГНЦ «Южморгеология». Всего изучено около 800 геологических разрезов (по колонкам и дночерпатель-ным пробам), сделано около 1000 микропалеонтологических определений. При проведении научной работы использовались результаты палеомагнитных исследований (Скворцов Е.А., ВНИИОкеангеология; Малахов М.И., Магадан), при их интерпретации применялась палеомагнитная шкала Харленда У.Б., Кокса А.В. и др. (1985) [52], изотопного анализа (Прилуцкий Р.И., ВСЕГЕИ), определение возраста по С14 (Э.В.Соботович, Львовский ГУ), отдельные исследования интерметаллических соединений (Д.П.Давыдов, ВНИИОкеангеология). Дополнительно привлечены материалы ПО"Дальморгеология" по работам в Восточной части структурной зоны [97, 152, 153].

Радиолярии изучались в препаратах, приготовленных по стандартной методике [Петрушевская, 1981; Витухин, 1993; Левыкина,1986]. Основу этой методики составляет дезинтеграция образца, растворение карбонатной составляющей кислотами, отмучивание осадка на сите (нами применялось сито с размером ячейки 0,063 мм.), очищение створок перекисью водорода и закрепление радиолярий канадским бальзамом.

Для радиоляриевого анализа отбиралось до 50 грамм влажного осадка, с целью получения обогащенного препарата (обычно отбиралось 20-30 грамм).

Кроме осадков изучались образцы железомарганцевых конкреций из поверхностного слоя. В качестве материала для исследования были предоставлены 10 образцов железомарганцевых конкреций - 71 проба, из зоны разломов Кларион-Клиппертон, специалистами НИПИокеангеофизика г. Геленджик.

Ниже приведены номера и координаты станций, на которых отбирались желе-зомарганцевые конкреции.

-14-

2345 А

6204

Рис. 2. Места отбора проб из ЖМК № 2345,6204. ШЛ см.

-15-

6141

3977

6199

Рис. 3. Места отбора проб из ЖМК № 6141-2,3977, 3425 Б, 6199-2. ШШ см.

-16-

6197

Г. и

6141

6135

6199

Рис. 4. Места отбора проб из ЖМК№ 6197,6141-1, 6135,6199-1. Н 1 см.

-17-

№ образца Координаты, градусы Глубина, м.

или станции Широта с.ш. Долгота з.д.

3977 13.58 127.15 4655

6135 13.25 128.42 4610

6141 13.41 128.52 4750

6197 13.25 130.29 5060

6199 13.43 130.44 5040

6204 13.24 130.47 5000

3425-Б 13.54 131.16 5126

2345-А 13.39 132.37 4829

Были изучены две погребённые железомарганцевые конкреции №31 и 44, из района Российского разведочного участка (рис. 1 Г).

В разрезе железомарганцевых конкреций, предоставленных для анализа, выделяется до 8 зон. Каждая из этих зон подверглась микропалеонтологическому анализу (отбор проб смотри рисунки 2-4).

Методика обработки проб была такова. Образец, массой 5-10 грамм, отбирался из отдельно взятой зоны конкреции (из зон I—IX и III отбиралось по два образца для детализации исследований), растворялся с использованием раствора соляной кислоты и добавления 33% перекиси водорода, в течение 3-х дней. Далее, нерастворимый остаток промывался на сите 0,063 мм и после этого кипятился с 33% перекисью водорода около 15 минут. После кипячения нерастворимый остаток промывался водой и вновь очищался 33% перекисью водорода, после чего из него приготавливались препараты для радиоляриевого анализа по стандартной методике с использованием канадского бальзама [10,27, 38,39].

В качестве оптического анализатора препаратов применялся минералогический микроскоп ПОЛАМ-213. Фотографирование микрофауны производилось на микроскопе с фотонасадкой марки AMPLIVAL (Германия).

Как и любой другой метод исследования возраста - радиоляриевый анализ, должен иметь биостратиграфическую «линейку», при помощи которой, происходит измерение относительного времени формирования комплексов радиолярий. Для кайнозоя тропической области Мирового океана — это зональная стратиграфическая шкала, разработанная В.Риделем, А.Санфилиппо, М.Вестбергом-Смиттом [131, 132, 134, 137,144], Х.Формэн [73, 74] и К.Нигрини [114, 115], включающая в себя 29 биостратиграфических зон. В настоящее время эти зоны имеют и хроност-ратиграфическое значение (в Стратиграфическом кодексе, 1992 г, аналогом этих подразделений является фаза), т.е. их временной интервал установлен в полном объёме и выражен в миллионах лет.

Принципы выделения границ зон, принятые американскими исследователями, таковы:

ЗонаЫ 1 - ВЕКОМА BIADARTENSIS (палеоцен - ранний эоцен)

- интервал-хронозона (Foreman, 1973). определяется первым появлением Векота bidartensis и первым появлением Buryella clinata.

Список литературы