Помощь студентам в учебе
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ОСНОВАНИЯ НИЖНЕГО РИФЕЯ В ПРЕДЕЛАХ ЮЖНОГО УРАЛА И ВОЛГО-УРАЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ
|
Введение
История геологического исследования 6
2 Физико-географическая характеристика 8
3 Геологическое строение 9
3.1 Стратиграфия 9
3.2 Магматизм 21
3.3 Тектоника 26
4 Полезные ископаемые 32
4.1 Рудные районы Южного Урала 32
4.2 Перспективы нефтегазоносности Волго-Уральской области 33
5 Литолого-петрографические особенности обломочных пород нижнего
рифея и условия их формирования 35
6 Акцессорные минералы обломочных пород 43
7 Морфологические особенности цирконовой кластики 49
8 Корреляция разрезов бурзянской и кырпинской серии 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 58
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 64
СПИСОК ТЕРМИНОВ
История геологического исследования 6
2 Физико-географическая характеристика 8
3 Геологическое строение 9
3.1 Стратиграфия 9
3.2 Магматизм 21
3.3 Тектоника 26
4 Полезные ископаемые 32
4.1 Рудные районы Южного Урала 32
4.2 Перспективы нефтегазоносности Волго-Уральской области 33
5 Литолого-петрографические особенности обломочных пород нижнего
рифея и условия их формирования 35
6 Акцессорные минералы обломочных пород 43
7 Морфологические особенности цирконовой кластики 49
8 Корреляция разрезов бурзянской и кырпинской серии 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 55
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 58
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 64
СПИСОК ТЕРМИНОВ
Отложения верхнего докембрия (рифея и венда) Южного Урала (ЮУ) и Волго-Уральской области (ВУО) представляют особый интерес для изучения, так как с этими образованиями в Уральском регионе связаны многочисленные месторождения магнезита, сидерита, полиметаллов и других полезных ископаемых. Перспективы нефтегазоносности докембрийских отложений ВУО подтверждены на различных стратиграфических уровнях. Исследование древних толщ необходимо и для познания развития Земли в ее древнейшие этапы.
Объект исследования: стратотипические и опорные разрезы базальных свит нижнего рифея ЮУ и ВУО.
Предмет исследования: отложения основания нижнего рифея ЮУ и ВУО.
Актуальность дипломной работы обусловлена тем, что Башкирский мегантиклинорий (БМА) является страторегионом для эталонных разрезов рифея в Общей шкале докембрия России, а также принят во многих зарубежных странах. Изучение древних отложений имеет не только научную, но и практическую значимость, как отмечено выше, с этими отложениями связаны многочисленные месторождения полезных ископаемых. Изучение базальных толщ нижнего рифея (последовательности напластования отложений, их вещественного состава и условий образования) сделает более надежной корреляцию разрезов ЮУ и ВУО, что позволит уточнить направление поисковых работ в рассматриваемых регионах.
Дипломная работа написана по материалам производственной геологической практики в Лаборатории геотектоники и региональной геологии Института геологии УФИЦ РАН в период с 3 июня по 13 июля 2019 г.
Целью дипломной работы является изучение литолого-петрографического и минералогического состава обломочных пород базальной части нижнего рифея в стратотипических разрезах ЮУ и ВУО, выделение литолого-петрографических и минералогических признаков, которые используются при решении геологических задач (расчленение и корреляция неполных и разобщенных разрезов, происхождение источников сноса обломочного материала, условий формирования отложений).
Задачи дипломной работы:
1. Изучить литологические и минералогические комплексы обломочных пород нижнего рифея в разных структурно-фациальных зонах ЮУ и ВУО;
2. Дать их литолого-петрографическое и минералогическое описание, на этой основе выделить основные литолого-минералогические признаки корреляции геологических разрезов, провести реконструкцию условий образования отложений и характер источников сноса в питающей провинции;
3. Провести корреляцию отложений нижнего рифея ЮУ и ВУО;
4. Установить потенциально рудоносные и нефтегазоносные стратиграфические уровни.
Для решения поставленных задач использовались литолого- петрографические, минералогические и геохимические (литохимические) методы исследования пород.
Литолого-петрографический метод основывался на изучении коллекции петрографических шлифов из коллекции Института Геологии Уфимского исследовательского центра РАН. В ходе чего была выбрана группа наиболее типичных шлифов (21 шт), характеризующих 3 свиты (айскую, большеинзерскую и норкинскую). По петрографическим описаниям были определены основные породообразующие компоненты (кварц, полевой шпат, обломки пород) и их количественное соотношение в каждом шлифе. Полученные данные были использованы для построения типизационных треугольных QFL-диаграмм, где Q - кварц, F - полевой шпат, L - обломки пород. Применены диаграммы Шутова, Dickinson and Valloni, Yerino and Maynard.
При литохимическом исследовании результаты силикатных анализов, предоставленных в Институте Геологии УФИЦ РАН, были использованы для построения диаграмм, диагностирующих тектонические обстановки в период формирования осадков айской, большеинзерской, норкинской, ротковской и минаевской свит.
Минералогический метод (метод тяжелых фракций, искусственных шлихов) основан на выделении акцессорных минералов из раздробленных пород. Этот метод позволяет изучить особенности состава и морфологии акцессорных минералов, как наиболее информативных для уточнения источников сноса, питающих провинций и их удаленность.
При написании дипломной работы использованы материалы, полученные при прохождении производственной практики: полевые маршрутные исследования вулканогенно-осадочных образований айской свиты в Тараташском антиклинории ЮУ; ознакомление с разрезами норкинской, ротковской и минаевской свит нижнего рифея ВУО по керну скважин из коллекции В.И. Козлова и Н.Д. Сергеевой (ИГ УФИЦ РАН). Автором проведено описание 30 петрографических шлифов и 50 минералогических проб-протолочек (искусственных шлихов), дополнительно использованы фондовые материалы из архивов, данные опубликованных работ и интернет- ресурсов.
Основные положения выпускной квалификационной работы докладывались на XXII научной конференции «Чтения памяти П.Н. Чирвинского» (Пермь, 2020 г.), IX Российской молодёжной научно-практической Школе с международным участием (Москва, 2019 г.), XXV международной молодежной научной школе «Металлогения древних и современных океанов - 2019. Четверть века достижений в изучении субмаринных месторождений» (Миасс, 2019 г.) и XXIII Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых имени академика М. А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2019 г).
По материалам работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 1 статья, входящая в РИНЦ, 9 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях.
В общей сложности мной обработано 4 отчета (см. список литературы).
Работа общим объемом 64 страницы состоит из введения, 8 глав, заключения, списка литературы, содержит 4 таблицы, 21 рисунок.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в процессе выполнения дипломной работы научному руководителю - доценту кафедры геологии и полезных ископаемых, кандидату геолого-минералогических наук Н.Н. Ларионову и ведущему научному сотрудник ИГ УФИЦ РАН, кандидату геолого-минералогических наук Н.Д. Сергеевой.
Объект исследования: стратотипические и опорные разрезы базальных свит нижнего рифея ЮУ и ВУО.
Предмет исследования: отложения основания нижнего рифея ЮУ и ВУО.
Актуальность дипломной работы обусловлена тем, что Башкирский мегантиклинорий (БМА) является страторегионом для эталонных разрезов рифея в Общей шкале докембрия России, а также принят во многих зарубежных странах. Изучение древних отложений имеет не только научную, но и практическую значимость, как отмечено выше, с этими отложениями связаны многочисленные месторождения полезных ископаемых. Изучение базальных толщ нижнего рифея (последовательности напластования отложений, их вещественного состава и условий образования) сделает более надежной корреляцию разрезов ЮУ и ВУО, что позволит уточнить направление поисковых работ в рассматриваемых регионах.
Дипломная работа написана по материалам производственной геологической практики в Лаборатории геотектоники и региональной геологии Института геологии УФИЦ РАН в период с 3 июня по 13 июля 2019 г.
Целью дипломной работы является изучение литолого-петрографического и минералогического состава обломочных пород базальной части нижнего рифея в стратотипических разрезах ЮУ и ВУО, выделение литолого-петрографических и минералогических признаков, которые используются при решении геологических задач (расчленение и корреляция неполных и разобщенных разрезов, происхождение источников сноса обломочного материала, условий формирования отложений).
Задачи дипломной работы:
1. Изучить литологические и минералогические комплексы обломочных пород нижнего рифея в разных структурно-фациальных зонах ЮУ и ВУО;
2. Дать их литолого-петрографическое и минералогическое описание, на этой основе выделить основные литолого-минералогические признаки корреляции геологических разрезов, провести реконструкцию условий образования отложений и характер источников сноса в питающей провинции;
3. Провести корреляцию отложений нижнего рифея ЮУ и ВУО;
4. Установить потенциально рудоносные и нефтегазоносные стратиграфические уровни.
Для решения поставленных задач использовались литолого- петрографические, минералогические и геохимические (литохимические) методы исследования пород.
Литолого-петрографический метод основывался на изучении коллекции петрографических шлифов из коллекции Института Геологии Уфимского исследовательского центра РАН. В ходе чего была выбрана группа наиболее типичных шлифов (21 шт), характеризующих 3 свиты (айскую, большеинзерскую и норкинскую). По петрографическим описаниям были определены основные породообразующие компоненты (кварц, полевой шпат, обломки пород) и их количественное соотношение в каждом шлифе. Полученные данные были использованы для построения типизационных треугольных QFL-диаграмм, где Q - кварц, F - полевой шпат, L - обломки пород. Применены диаграммы Шутова, Dickinson and Valloni, Yerino and Maynard.
При литохимическом исследовании результаты силикатных анализов, предоставленных в Институте Геологии УФИЦ РАН, были использованы для построения диаграмм, диагностирующих тектонические обстановки в период формирования осадков айской, большеинзерской, норкинской, ротковской и минаевской свит.
Минералогический метод (метод тяжелых фракций, искусственных шлихов) основан на выделении акцессорных минералов из раздробленных пород. Этот метод позволяет изучить особенности состава и морфологии акцессорных минералов, как наиболее информативных для уточнения источников сноса, питающих провинций и их удаленность.
При написании дипломной работы использованы материалы, полученные при прохождении производственной практики: полевые маршрутные исследования вулканогенно-осадочных образований айской свиты в Тараташском антиклинории ЮУ; ознакомление с разрезами норкинской, ротковской и минаевской свит нижнего рифея ВУО по керну скважин из коллекции В.И. Козлова и Н.Д. Сергеевой (ИГ УФИЦ РАН). Автором проведено описание 30 петрографических шлифов и 50 минералогических проб-протолочек (искусственных шлихов), дополнительно использованы фондовые материалы из архивов, данные опубликованных работ и интернет- ресурсов.
Основные положения выпускной квалификационной работы докладывались на XXII научной конференции «Чтения памяти П.Н. Чирвинского» (Пермь, 2020 г.), IX Российской молодёжной научно-практической Школе с международным участием (Москва, 2019 г.), XXV международной молодежной научной школе «Металлогения древних и современных океанов - 2019. Четверть века достижений в изучении субмаринных месторождений» (Миасс, 2019 г.) и XXIII Международном научном симпозиуме студентов и молодых ученых имени академика М. А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2019 г).
По материалам работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 1 статья, входящая в РИНЦ, 9 тезисов докладов на международных, всероссийских и региональных конференциях.
В общей сложности мной обработано 4 отчета (см. список литературы).
Работа общим объемом 64 страницы состоит из введения, 8 глав, заключения, списка литературы, содержит 4 таблицы, 21 рисунок.
Автор выражает глубокую признательность за помощь в процессе выполнения дипломной работы научному руководителю - доценту кафедры геологии и полезных ископаемых, кандидату геолого-минералогических наук Н.Н. Ларионову и ведущему научному сотрудник ИГ УФИЦ РАН, кандидату геолого-минералогических наук Н.Д. Сергеевой.
В соответствии с задачами дипломной работы изучены литологические и минералогические комплексы обломочных пород (песчаников) базальных свит нижнего рифея Южного Урала (айской и большеинзерской свит) и Волго-Уральской области (норкинской, ротковской и минаевской свит).
1. В результате анализа литолого-петрографических данных, при интерпретации которых использованы различные типы классификационных и диагностических диаграмм, установлено, что песчаники норкинской, большеинзерской и верхней части айской свит имеют полевошпат-кварцевый, реже аркозовый состав, обусловленный близким комплексом пород в области сноса. Нижняя (вулканогенно-осадочная) часть айской свиты представлена преимущественно мезомиктовыми кварцевыми песчаниками и редко граувакковыми аркозами, что свидетельствует о значительной роли дополнительных источников сноса обломочного материала на начальном этапе формирования айских осадков.
2. Построенные на основе данных химического состава песчаников дискриминантные диаграммы выявили следующие особенности формирования рассматриваемых образований. Нижняя (вулканогенно-осадочная) толща айской свиты (уральского разреза рифея) и норкинская свита (платформенный тип разреза), содержащие в своем составе вулканогенные породы, образуются в условиях рифтогенеза, начальный этап которого связан с проявлением активного вулканизма. Песчаники большеинзерской свиты и верхней (осадочной) части айской свит и их платформенных аналогов (ротковская и минаевская свиты), фигуративные точки которых на дискриминантных диаграммах сконцентрированы в едином поле, имеют сходные геотектонические условия образования.
3. При корреляции геологических разрезов в разобщенных структурах и определении источников сноса обломочного материала терригенных отложений основания нижнего рифея в дипломной работе использованы данные характера распределения и типоморфизма основных акцессорных минералов и сделаны следующие выводы.
Для песчаников рассматриваемых стратиграфических подразделений характерны различные акцессорно-минеральные ассоциации, в которых руководящими минералами в большеинзерской и верхней (осадочной) части айской свит являются циркон и апатит, а в нижней (вулканогенно-осадочной) части айской свиты - циркон. В песчаниках норкинской свиты руководящими
минералами ассоциации служат циркон и турмалин, а в вышележащих отложениях ротковской и минаевской свит - циркон и апатит.
Из числа основных акцессорных минералов наиболее информативным является циркон. Установлено, что для отложений большеинзерской, верхней части айской свит характерны темно-розовые и малиново-красные хорошо окатанные (рециклированные) зерна цирконов. Такие цирконы отмечаются многими исследователями в Тараташском метаморфическом комплексе (AR- PRi), который и рассматривается, как основной источник сноса и область размыва для айской и большеинзерской свит.
В нижней (вулканогенно-осадочной) навышской подсвите айской свиты преобладают розовые цирконы, а также присутствуют магматогенные цирконы бледно-розовые в кристаллах хорошей сохранности, что свидетельствует о недалеком переносе и существовании местного источника сноса для песчаников навышской подсвиты. По мнению автора, к числу таких источников могут принадлежать вулканогенные породы самой айской свиты.
Для песчаников норкинской, ротковской и минаевской свит характерны хорошо окатанные бледно-розовые цирконы, не типичные для песчаников нижнего рифея уральских разрезов. В качестве источника обломочного материала для терригенных отложений норкинской, ротковской и минаевской свит Волго-Уральской области рассматриваются породы кристаллического фундамента, образующие борта Камско-Бельского и Серноводско- Абдулинского авлакогенов.
4. Минералогические признаки, такие как морфология зерен (окатанность, кристалличность, скульптуры на поверхности зерен и т.д.), окраска цирконов, не всегда позволяют однозначно решить вопросы расчленения и корреляции отложений, определить источники сноса и условия формирования осадков. Поэтому проведены дополнительные исследования цирконов с помощью электронного микроскопа.
Исследования поверхности зерен цирконов с помощью электронной микроскопии дополнили характеристику морфологических особенностей циркона, полученные при оптической микроскопии, и позволили отличить терригенные зерна с бугорчатым и ямчатым строением поверхности от магматогенных цирконов с «разъеденными гранями», которые возникают в процессе формирования циркона из расплавов, а не в результате механической абразии зерен циркона при переносе. Полученные данные дополнили типоморфные признаки циркона, используемые при корреляции отложений, и помогли в расшифровке условий формирования и транспортировки обломочного материала.
5. Результаты минералогических, литолого-петрографических и геохимических исследования терригенных пород основания нижнего рифея Южного Урала и Волго-Уральской области и использование новых и геохронологических данных позволили провести более детальную корреляцию рассматриваемых отложений.
Возрастным аналогом вулканогенно-осадочной части айской свиты на Южном Урале является норкинская свита Восточно-Европейской платформы. Правомерность такой корреляции подтверждается данными изотопного датирования цирконов из базальтов айской и норкинской свит. Базальтоидный вулканизм в нижнем рифее проявившийся в Тараташской структуре на Южном Урале и в Камско-Бельском авлакогене на востоке Восточно-Европейской платформы во временном интервале 1680-1752 млн лет свидетельствует о сходной рифтогенной обстановке формирования отложений айской (навышская подсвита) и норкинской свит, и делает более надежной их корреляцию.
Верхней (осадочной) части айской свиты отвечают большеинзерская (уральский разрез) и ротковская, минаевская свиты на сопредельной части платформы. Это подтверждается, как сходным составом песчаников этих свит, так и геотектоническими обстановками их формирования.
Полученные данные согласуются с имеющимися представлениями о развитии Башкирского мегантиклинория Южного Урала и детализируют отдельные моменты истории Восточно-Европейского кратона.
Я подтверждаю, что настоящая работа написана мною лично и не нарушает интеллектуальные права третьих лиц.
1. В результате анализа литолого-петрографических данных, при интерпретации которых использованы различные типы классификационных и диагностических диаграмм, установлено, что песчаники норкинской, большеинзерской и верхней части айской свит имеют полевошпат-кварцевый, реже аркозовый состав, обусловленный близким комплексом пород в области сноса. Нижняя (вулканогенно-осадочная) часть айской свиты представлена преимущественно мезомиктовыми кварцевыми песчаниками и редко граувакковыми аркозами, что свидетельствует о значительной роли дополнительных источников сноса обломочного материала на начальном этапе формирования айских осадков.
2. Построенные на основе данных химического состава песчаников дискриминантные диаграммы выявили следующие особенности формирования рассматриваемых образований. Нижняя (вулканогенно-осадочная) толща айской свиты (уральского разреза рифея) и норкинская свита (платформенный тип разреза), содержащие в своем составе вулканогенные породы, образуются в условиях рифтогенеза, начальный этап которого связан с проявлением активного вулканизма. Песчаники большеинзерской свиты и верхней (осадочной) части айской свит и их платформенных аналогов (ротковская и минаевская свиты), фигуративные точки которых на дискриминантных диаграммах сконцентрированы в едином поле, имеют сходные геотектонические условия образования.
3. При корреляции геологических разрезов в разобщенных структурах и определении источников сноса обломочного материала терригенных отложений основания нижнего рифея в дипломной работе использованы данные характера распределения и типоморфизма основных акцессорных минералов и сделаны следующие выводы.
Для песчаников рассматриваемых стратиграфических подразделений характерны различные акцессорно-минеральные ассоциации, в которых руководящими минералами в большеинзерской и верхней (осадочной) части айской свит являются циркон и апатит, а в нижней (вулканогенно-осадочной) части айской свиты - циркон. В песчаниках норкинской свиты руководящими
минералами ассоциации служат циркон и турмалин, а в вышележащих отложениях ротковской и минаевской свит - циркон и апатит.
Из числа основных акцессорных минералов наиболее информативным является циркон. Установлено, что для отложений большеинзерской, верхней части айской свит характерны темно-розовые и малиново-красные хорошо окатанные (рециклированные) зерна цирконов. Такие цирконы отмечаются многими исследователями в Тараташском метаморфическом комплексе (AR- PRi), который и рассматривается, как основной источник сноса и область размыва для айской и большеинзерской свит.
В нижней (вулканогенно-осадочной) навышской подсвите айской свиты преобладают розовые цирконы, а также присутствуют магматогенные цирконы бледно-розовые в кристаллах хорошей сохранности, что свидетельствует о недалеком переносе и существовании местного источника сноса для песчаников навышской подсвиты. По мнению автора, к числу таких источников могут принадлежать вулканогенные породы самой айской свиты.
Для песчаников норкинской, ротковской и минаевской свит характерны хорошо окатанные бледно-розовые цирконы, не типичные для песчаников нижнего рифея уральских разрезов. В качестве источника обломочного материала для терригенных отложений норкинской, ротковской и минаевской свит Волго-Уральской области рассматриваются породы кристаллического фундамента, образующие борта Камско-Бельского и Серноводско- Абдулинского авлакогенов.
4. Минералогические признаки, такие как морфология зерен (окатанность, кристалличность, скульптуры на поверхности зерен и т.д.), окраска цирконов, не всегда позволяют однозначно решить вопросы расчленения и корреляции отложений, определить источники сноса и условия формирования осадков. Поэтому проведены дополнительные исследования цирконов с помощью электронного микроскопа.
Исследования поверхности зерен цирконов с помощью электронной микроскопии дополнили характеристику морфологических особенностей циркона, полученные при оптической микроскопии, и позволили отличить терригенные зерна с бугорчатым и ямчатым строением поверхности от магматогенных цирконов с «разъеденными гранями», которые возникают в процессе формирования циркона из расплавов, а не в результате механической абразии зерен циркона при переносе. Полученные данные дополнили типоморфные признаки циркона, используемые при корреляции отложений, и помогли в расшифровке условий формирования и транспортировки обломочного материала.
5. Результаты минералогических, литолого-петрографических и геохимических исследования терригенных пород основания нижнего рифея Южного Урала и Волго-Уральской области и использование новых и геохронологических данных позволили провести более детальную корреляцию рассматриваемых отложений.
Возрастным аналогом вулканогенно-осадочной части айской свиты на Южном Урале является норкинская свита Восточно-Европейской платформы. Правомерность такой корреляции подтверждается данными изотопного датирования цирконов из базальтов айской и норкинской свит. Базальтоидный вулканизм в нижнем рифее проявившийся в Тараташской структуре на Южном Урале и в Камско-Бельском авлакогене на востоке Восточно-Европейской платформы во временном интервале 1680-1752 млн лет свидетельствует о сходной рифтогенной обстановке формирования отложений айской (навышская подсвита) и норкинской свит, и делает более надежной их корреляцию.
Верхней (осадочной) части айской свиты отвечают большеинзерская (уральский разрез) и ротковская, минаевская свиты на сопредельной части платформы. Это подтверждается, как сходным составом песчаников этих свит, так и геотектоническими обстановками их формирования.
Полученные данные согласуются с имеющимися представлениями о развитии Башкирского мегантиклинория Южного Урала и детализируют отдельные моменты истории Восточно-Европейского кратона.
Я подтверждаю, что настоящая работа написана мною лично и не нарушает интеллектуальные права третьих лиц.